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【科技日报】铸“孤胆英雄”勇闯深海 ——西北工业大学“自主水下航行器”团队砥砺创新纪实

作者:  来源:科技日报  发布时间:2018年03月08日 08:28  

科技日报3月7日电 

团队创始人徐德民院士

团队核心成员合影

地球表面71%的面积被大海覆盖,一望无际的海面下蕴藏着一个丰富多彩的世界。

大海是人类家园的一部分,但人类对深海的了解还不及对月球表面的了解。对海洋认识的欠缺很大程度上归咎于测量手段的不足,海洋辽阔而深邃,且常有惊涛骇浪,卫星只能观测到大海表面,而从船舶上吊放仪器测量海水的传统方式效率低、耗费高,船员和科学家既辛苦又历险。因此,让机器人代替人下海,一直是海洋科研工作者奋斗的目标。

经过几十年的艰辛历程,自主水下航行器——从少量研制到成熟运行,已逐渐成为探索海洋的一支生力军。自主水下航行器不拖带电缆,投放入水后即自主航行,勇往直前,好似一个孤胆英雄。

西北工业大学“自主水下航行器”团队作为国家首批“国家级教学团队”、首批“国防科技创新团队”“长江学者和创新团队发展计划”创新团队、“全国教育系统先进集体”,创建近20年来,精心育人,潜心科研,在创新型人才培养和新型水中兵器、新概念水下航行器基础研究、核心技术攻关、型号研制等方面做出了卓著业绩。

至诚报国 道德文章皆楷模

无垠的海疆,波光粼粼,壮观浩瀚,神秘悠远。每每做完海试,“自主水下航行器”团队成员总爱遥望着眼前那海天一色的壮丽,一种甘愿为祖国奉献的情怀,禁不住在胸中荡漾……他们觉得,自己的人生已经与之交融,再也无法分离。

“自主水下航行器”团队是由贷款搞科研起步的。他们聚焦我国海洋军事斗争之急需,在没有资金支持、没有实验条件的情况下,以破釜沉舟的勇气和对科技发展前沿的锐敏性,贷款160万元,开始新型自主水下航行器的先期研究。经过无数次冲关破隘,在国内没有先例的短时间内通过国家定型并批量生产装备部队。该项目使我国的自主水下航行器精度提高4倍以上,功能提高近3倍,达到国际先进水平。

项目研究过程中,团队成员们付出了无与伦比的艰辛和心血。同时也历练出志存高远、团结和谐、甘于奉献的坚强团队。受团队精神的同化和凝聚,人人胸怀理想、心有大我,努力践行“四有好老师”的指示精神,在教学科研活动中默契配合,昂扬奋进。正是有了这样的精神熏陶,团队人才辈出,有的成为中国工程院院士,有的成长为国家教学名师、长江学者特聘教授、国家“青年拔尖人才”等等。团队先后被授予首批“国防科技创新团队”“长江学者和创新团队发展计划”创新团队,并荣获“国防科技创新团队奖”。

立德树人 教书育人著华章

“自主水下航行器”团队其前身是中国工程院院士徐德民教授牵头组建的一支仅有6人的团队,经过十几年的发展,现有教师20多名,博士、硕士100多人,已经成为集教学、科研、人才培养等为一体的高水平科技创新团队,为我国军民两用海洋装备建设和创新型人才培养作出了重大贡献。

团队坚持“以学生为根、学术为魂、科技创新为核心”的理念,构建了结合科学研究和学科建设培养创新型人才的人才培养体系,获国家教学优秀成果一等奖。团队组建的“鱼雷技术”教学团队被评为首批国家级教学团队,建设的《鱼雷技术基础》课程被评为首批国家精品课程。

团队成员坚持为本科生、研究生授课,编写教材,指导学生参加全国科技创新竞赛,在教学活动中始终坚持教书与育人结合、传授知识与培养能力结合、教学与科研结合、理论与实际结合,获省部级教学优秀成果特等奖1项、二等奖4项。出版教材专著16部,获全国优秀教材一等奖1项。团队所指导的本科生班被授予全国“先进班集体”称号,2名博士生获全国优秀博士学位论文,所指导的学生在水下航行器国际挑战赛、全国挑战杯、全国海洋航行器大赛等竞赛中获金奖、银奖50余项。

冲关破隘 开启航海新天地

“自主水下航行器”团队以国家急需为牵引,先后在国内率先提出多型新型自主水下航行器的概念与技术方案,突破10余项核心技术,作为总师和第一副总师单位完成3个重点型号的研制任务,均已批量生产装备部队,实现了我国水中兵器技术的跨越式发展,研究成果先后获国家科技进步二等奖2项、国家技术发明二等奖1项,党和国家领导人先后亲临研制现场视察指导,对研制成果和军事意义给予高度评价。

水下航行器平台集传感、导航、自动控制、通信、能源、推进等技术于一体,是近二十年来国际海洋工程技术发展的最杰出代表。其中小型自主航行系统近年来已成为环境观测和水下资源探查的重要工具。区域环境的动态变化对于特殊气候形成、灾害条件产生、污染起因、生物习性变迁以及实时战区警戒有着极其重要的影响。

传统观测系统多采用固定于海底或者浮标的设置,不具备实时监视、在线重构、错误检测等功能,数据存贮能力也有限,很难构成区域性、多变性、实时性环境观测所要求的具备宽覆盖、人机交互及快变跟踪能力的测量技术平台。以小型自主移动节点为主的水下传感器网络代表着新一代海洋环境观测技术发展方向,近十年来在美欧得到迅猛发展。

团队在承担多项国家工程型号研制任务的同时,重视基础研究,努力解决国家海洋工程领域重大战略需求的一些科学问题。如为了实现水下航行器长时间抗污染及减阻技术的工程化应用,他们对仿生疏水/超疏水表面水下减阻机理及特性进行深入研究,创建了利用仿生结构构筑无限边界气环,实现水下气膜层高效稳定封存的技术,取得显著减阻效果,为解决目前仿生超疏水材料减阻失效问题提供了新的技术途径,研究成果在《Science Advances》期刊发表后,受到学者的高度评价。

融合共享 成果转化结硕果

2016年,由西北工业大学和西安天和防务技术股份有限公司共同实施的国家863计划海洋技术领域重大项目“深海潜水器技术与装备”子课题“50公斤级便携式自主水下航行器工程化技术”在北京顺利通过科技部验收,标志着我国在微小型水下航行器方面成功突破国外技术封锁,拥有了具有完全知识产权的工程化产品,并首次形成了产业化能力。

“50公斤级便携式自主水下航行器工程化技术”是一个集技术研究、设备研制与产业化推广相结合的课题,“自主水下航行器”团队负责组织技术研究、研制和试验工作;由天和防务负责总体组织、产业化和市场应用推广。在开展技术研究的同时,团队和天和防务一起积极进行示范性应用和产业化推广,目前已形成了微小型水下航行器技术研发团队,建设了专业化的生产加工和实验条件,具备了小批量生产能力。另外,国内首次向全国高校系统推出“中国无影”科教版产品,有力地促进了我国微小型水下航行器的技术推广和产业化。

“50公斤级便携式自主水下航行器”的研制为我国海洋探测、开发和防卫提供了重要装备,走出了一条军民融合加速科技成果转化的创新之路。

实际上,“自主水下航行器”团队高度重视做好成果转化工作。团队还积极探索和推进校企合作模式,与中船重工集团昆明船舶设备集团公司联合成立了昆明海威机电技术研究所,共同承担我国第一型远程自主水下航行器的研制任务,学校作为总师单位,负责水下航行器的设计研究,昆船公司进行工程实现,双方的优势得到了充分发挥,使项目以比预期快得多的速度完成国家定型和批量生产,受到了上级机关的高度赞誉。更重要的是,为昆船公司锻炼了一批水下航行器研发的技术人才,极大提升了公司的竞争力。

除此以外,团队创建了工信部“水下自主作战平台协同创新中心”,形成了水下自主作战平台技术研发国家队,实现了微小型水下航行器产业化,培养了一批水下航行器的研发人才。

凝练共识 逐梦路上续新章

经过近二十年的发展,西北工业大学“自主水下航行器”团队取得了足以傲人的诸多科技成就,除产生了院士、国家教学名师等外,还成长出诸如军委科技领域专家、主题首席科学家,国务院兵器科学与技术学科评议组召集人,总装备部水中兵器专业组成员、海军水中兵器专家组专家、国家军口863—809责任专家等一批国家级专家,可谓科技成果和人才培养双丰收。

团队决心进一步做大做强,近期再吸引、培养10名左右的青年才俊,依托“武器系统与运用工程”国家重点学科,“水下信息与控制”等国家级重点实验室,在长航程高精度水下航行器、新型隐身水下滑翔机、仿生水下航行器等前瞻性研究方面取得新突破。

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