引言:以国家重大战略需求为牵引,大力推动通用、基础学科与主体学科交叉融合,是我校寻求学科建设新的增长点的路径选择。“十三五”期间,学校将以一流学科群建设为核心,以构筑“三海一核”为核心的特色学科专业体系为基本线索,全力打造船舶与海洋、舰船动力,海洋信息、核科学与技术等4个学科群冲击世界一流水平,使“三海一核”特色主干学科的引领作用、支撑学科的协同作用、基础学科的前沿作用充分发挥,推动一批跨院系、跨学科的交叉创新平台良好运行,促进学科交叉融合的机制和环境基本形成。
航空发动机及燃气轮机国家重大科技专项(简称“两机”专项)作为国家第20个重大科技专项,为行业带来了千载难逢的发展机遇。作为该领域内的传统高校,学校到了不进则退的关键时期。如何巩固我校长期以来在舰船燃气轮机领域积累的优势?
2015年6月,学校综合改革方案首次明确打造4个学科群。2016年7月,学校召开暑假工作会议,吹响以“双一流”为统领,在新形势下创建特色鲜明高水平研究型大学的冲锋号。学校如何通过学科群建设,将科研优势向“双一流”建设转化?
日前,本报采访了舰船动力学科群7个研究中心之一——舰船燃气轮机自主化创新中心的召集人郑洪涛教授,请他讲述了特色优势学科如何面向国家重大战略需求,协同一批基础学科共同融入特色领域,以研究中心和团队为载体,做实学科群发展方向,形成特色优势,助推“双一流”建设的发展故事。
承天时:目标一流,紧扣需求,提升特色核心竞争力
经过60多年的发展,学校在“三海一核”特色领域形成了独特的优势和影响力。其中,我校船用燃气轮机基础科研的完整性、系统性、贡献度,在国内高校中名列前茅。多年来,学校燃气轮机技术研究所不仅在舰船动力专项、海军预研、型号研制等方面担当着生力军,在船用燃气轮机总体性能仿真、联合动力装置、蒸汽回注循环、化学回热循环、压气机气动技术、燃烧室技术、涡轮气动技术、故障诊断技术、进气滤清技术、等离子点火技术等方面的研究成果也获得了行业的广泛认可。
现代燃气轮机因为将众多学科的技术用到了极致,而被誉为制造行业皇冠上的明珠。要实现中国制造2025的宏伟蓝图,其中最重要的内容之一,就是要解决燃气轮机的自主创新设计和生产制造问题。2012年,国务院组织了由多名院士组成的专家队伍,用一年半的时间对两机专项进行论证。在专家论证的过程中,动力学院燃气轮机技术研究所内部积极开展对于两机专项的论证,并充分利用在行业内的影响力和优势,通过各种渠道收集信息并向专家队伍提出建议。
2013年5月27日,专家论证报告递交国务院。随后,在两机专项舰船燃气轮机基础科研部分的论证中,我校受邀,与华清公司、中国科学院工程热物理研究所、清华大学、上海交大、西安交大、哈工大共7家单位组成了核心论证团队。我校参与了全部8次论证会,在基础科研论证过程中发挥了积极作用。
两机专项吸引了国内众多行业的目光,该领域的非传统高校也在积极谋划进军燃气轮机基础科研领域。我校相关专业面临着大发展的重要机遇,同时,也面临激烈竞争。燃气轮机技术研究所所长郑洪涛教授认为,‘两机’专项是我校燃气轮机专业发展的“独木桥”,我们不能停留在前人的功劳簿上,而是要主动谋划、长期规划,巩固前人打下的扎实基础和行业一流地位,不断提升我们在舰船燃气轮机领域的学术地位、话语权和影响力。”
随着论证逐渐成熟,燃气轮机技术研究所对自身在两机专项中定位更加明确。“两机专项分型号研制、技术验证机、关键技术、基础科研4个层次。我们的科研方向定位在基础科研这一层面,这和我们长期以来的积淀和发展规划是一致的。今后,我们不仅要在需求牵引下的基础科研中发挥优势,为研究所的技术需求提供基础科研支撑;更要紧密围绕国家和行业需求,凝练重大任务,谋划重大产出,探索新原理、新方法、新方案、新材料、新工具、新工艺等前沿科学问题,促进学科得到长期、稳定、可持续的发展,提升学科的核心竞争力。”
两机专项经过国务院常务会和政治局常委会讨论通过后,于2016年3月初经两会批准正式实施。燃气轮机技术研究所在前期积累的基础上,积极开展舰船燃气轮机基础科研的项目论证工作,凝练出“支撑发展类”和“前瞻探索类”共两类基础科研的一系列基础科研方向。在项目的凝练和论证过程中,定位于以基础科研打基础,以应用技术为目标,为总体设计单位提供长期可持续的基础技术支撑。“我校独立完成工业级的总机是不现实的,但是我们有信心、有能力,针对基础科学的研究内容,系统深入地提出探索性、创新性的课题,一旦申报成功,就会引导相关学科的一批教师围绕跨代的、前瞻性的原理样机需求去开展持续而深入的研究。”
应地利:突出特色,加强基础,做实学科群发展方向
“学科和学科是有差异的。有的学科,一个人、一个团队就能撑起来,唐敖庆院士一手打造了吉大的化学学科,陈景润一个人、一支笔把歌德巴赫猜想造成那么大的声势。我们工科面向应用,向来都是团队作战,只有做出一系列的大成果,才能得到行业的认可。而这些大成果,一个小团队做不出来,甚至单一的学科也做不出来。在我校现阶段,依靠多团队、多学科集群,是巩固和强化特色优势,承接国家重大专项和重大任务的必然选择。”
学科群建设启动后,动力学院计划成立一个包括柴油机、燃气轮机、蒸汽动力等方向的船舶动力自主化创新研究中心。听取汇报后,校长姚郁提出,在两机专项的大背景下,船用燃气轮机研究方向是否能单独组建一个舰船燃气轮机自主化创新中心,在聚焦重大成果产出、提升特色优势学科核心竞争力的同时,带动相关专业进入船海核领域,实现基础学科的特色发展,为学科群建设奠定基础。
“两机专项涉及面极其广,有总体系统、内流气动、机械振动噪声、结构与固体力学、工程传热学、工程燃烧学、动力机械控制学、机械传动与摩擦学、高温及结构材料学、动力机械制造工艺学、交叉学科等‘10+1’个基础学科,还有试验测试技术、先进仿真技术等7个共性基础技术方向,总共18个学科和方向,我们全校相关学科都加进来也不能完全覆盖。我们希望针对舰船燃气轮机基础科研部分梳理出覆盖面广、有需求背景的题谱,使我校有研究基础和特色的专业和团队了解需求背景和科研定位,把其自己的优势和舰船燃气轮机结合起来,形成自己的科研课题。”
今年1月13日,舰船燃气轮机自主化研究中心首次向学校汇报论证结果,随后,在学校、学院和科研院等部门的支持下,加大了项目论证和研究中心的建设力度,正式开始学校内的跨学科、跨院系的论证工作。
研究中心随后组织了几次校内论证,但是因为大家对彼此的研究方向不了解,论证缺少针对性,成效不明显。自动化学院一位老师的话,最能体现当时的情况:“我们的控制理论研究基础很好,但是‘魂不附体’,我们缺少控制对象。”
今年6月,科研院对论证工作进行了强力推进,专门划拨10万元基本科研业务费,由燃机中心召集航建学院、动力学院、自动化学院、机电学院、信通学院、材化学院、理学院共7个学院的45位老师进行封闭论证。从早上8点开始,没有午休,一直到晚上11点,连续5天高效的论证会,与会人员反复讨论思路、充分交流信息、积极探寻学科交叉点,逐步明确了背景需求,碰撞出了若干个科技创新的火花,形成了包括总报告和12份基础学科与共性基础技术分报告在内的1000多页的论证报告。通过论证,参研学院在结构力学、自动控制、摩擦润滑、非接触测量、高温材料、隔热材料、振动测量等方面找到了学科交叉点和研究方向。
“1+1远远大于2。论证带来的效益是无形的,不是能用多少文字材料,或者数字表现出来的。通过研究中心这个纽带,使校内有研究基础的相关团队联合起来,做实了学科群的发展方向,促进了学科交叉融合,将来会明显提升参与研究的相关学科的基础科研特色和研究水平。两机专项论证工作是暂时的,对一流学科群的建设和发展产生的效益是初步的,随着项目的落实,今后还将产生积极的后续效应。”
谋人和:协同创新,体制创新,打造特色学科建设体系
“学科群相当于一个基础科学集成、检验的平台。各个学科以国家重大需求为牵引,打破学科壁垒,交叉融合,协同创新,共同进行前瞻性、探索性的基础研究,不断提高团队的科研能力和研究深度。最终,各个专业的团队都能在各自领域里成为一流团队。一个一流团队,可以做好一个一流的学术方向;若干个一流的学术方向,就构成一个一流的学科;若干个一流学科,就可以集成为一个一流大学。我们都是一块基石,只有大家协同作战,才能筑成‘双一流’这栋大厦。”
动力学院的王松老师在研究压气机局部湍流和叶片振动问题,需要测量手段。理学院的张建中老师有测量手段,只是之前应用到了建筑、结构材料上。通过讨论,双方发现这个测量方案非常适合王松老师的研究需求,就在动态测量上找到一个合作点。此外,材化学院赵成志老师做的钼基高温材料可以应用于燃机火焰筒,金国老师做的纤维增韧技术可以应用于涡轮叶片热障涂层,信通学院冯驰老师做的光学非接触温度测量设备可以用于涡轮叶片表面温度的在线测量,自动化学院的彭秀艳老师做的控制理论和方法可以应用于燃气轮机健康管理,航建学院李宏亮老师做的结构力学可以应用于燃气轮机振动分析,机电学院王进礼的两相流润滑技术可以用于减少滑油消耗并提高轴承承载能力,等等。在刚刚完成的海军预研项目立项评审中,这些通用和基础学科申报的项目都有非常好的表现,部分项目顺利通过评审并获得了好评。
“在学科群建设中,我一直不认同我们是主体学科这样的说法。任何一个学科在自己的研究领域都可以叫做主体学科,也都有自己的特长和成绩。燃气轮机专业恰逢这样一个好的机会,有国家的重大需求,所以成为主战场,但是我们也需要相关专业的学术或技术支撑。如果其他专业的研究内容能在舰船燃气轮机上应用的话,就能对其性能研究起到巨大的推动作用。同时,参与燃气轮机基础科研的这些老师并没有脱离自己的学术领域和专业,仍然可以深化和拓展自己的科研领域,在自己的研究领域中也可以融入主战场,成为主力军。”
郑洪涛教授认为,学科群建设不是谁领导谁的关系。“方向负责人或者带头人的称呼不合适,我认为召集人更准确。因为这是一个从学术出发,最后回到学术的相互交流与融合的过程,大家没有行政关系,也不存在谁为谁做底层支撑或者是服务的概念。这是一个集思广益、相互支撑、抱团取暖、携手向‘双一流’迈进的过程。”
研究中心成立是“万里长征”第一步,其作为一种有效激发科技生产力的形式,如何常规化、制度化、可持续化?面临的困难、建设的重点是什么?教师应该在学科群建设中发挥哪些作用?这些,都是郑洪涛教授不断思索的问题。
“有些团队对重大需求的切入点还不够精准,校内学院、学科壁垒有待进一步打破,相应体制机制的运行模式还需进一步构建……目前,学校正在进行综合改革,这是破除制约‘双一流’建设体制机制障碍的有效方式。我希望学校能够加大资源投入支持,健全考核评价机制,深入推进人事制度改革,持续开展跨学科交叉论坛、教师交流研讨等学科群建设的基础性工作。”
目前,4个学科群建设方案制定完成,进入学科群发展方向的深入论证和建设阶段。学校正在加快制定对学科群发展方向、研究中心的政策支持办法,对于论证成熟的试点方向和研究中心,将先行建设支持。
“面对海洋强国、一带一路、中国制造2025、海军向深远海转型、核工业强国等一系列国家重大发展战略,国家的重大需求就是学校发展的重大机遇。我们要通过学科群建设找准发力点和贡献点,变机遇为硕果,变优势为胜势。如果我们把学科群当成播种地,把学科交叉点变成种子,大家凝聚在一起,做好寻找种子、种下种子的过程,就能让这片土地遍地开花。”