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- 第756期

聚焦“985”工程 科學(xué)發(fā)展·典型案例


  中法工程師學(xué)院 
2005年在中國教育部和法國外交部支持下,北航與法國最著名的工程師大學(xué)———法國中央理工大學(xué)集團(tuán)合作,成立了北航中法工程師學(xué)院。這是第一家通過教育部認(rèn)證的中法合作辦學(xué)機(jī)構(gòu)。自2005年開始至今已經(jīng)招收了四批457名優(yōu)秀學(xué)生。為國家培養(yǎng)出兼有工程技術(shù)和管理科學(xué)知識的國際化高級工程大師型的新型復(fù)合人才是中法工程師學(xué)院的育人宗旨。北航中法工程師學(xué)院是中法優(yōu)質(zhì)教育資源的“強(qiáng)強(qiáng)合作”模式。在國外優(yōu)質(zhì)教育資源本土化方面實現(xiàn)了創(chuàng)新和突破。
  學(xué)院采用法國工程師教育模式:實行預(yù)科教育(3年)和工程強(qiáng)化教育(3年)相結(jié)合,同時遵循中國高等教育體制,在第四學(xué)年結(jié)束時,頒發(fā)北航學(xué)士學(xué)位和大學(xué)本科畢業(yè)證書,第六年結(jié)束時,頒發(fā)法國工程師學(xué)位委員會(CTI)授權(quán)的工程師文憑和北航碩士學(xué)位及碩士畢業(yè)證書。
  采用國際化的管理模式,由中法雙方組成的學(xué)院管理委員會負(fù)責(zé)教學(xué)的教學(xué)委員會,企業(yè)顧問委員會為學(xué)院出謀劃策。學(xué)院聯(lián)合政府、法國中央理工大學(xué)、北航、企業(yè)的力量,在辦學(xué)過程中發(fā)揮各自優(yōu)勢。
  學(xué)院采用法語、中文和英語授課方式,來自中央理工大學(xué)集團(tuán)的教授、北航的教授以及企業(yè),其他院所的專業(yè)人士作為中法工程師學(xué)院的授課以及實習(xí)項目的指導(dǎo)老師。學(xué)院重視教學(xué)內(nèi)容和形式的多元化以及學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。工程師階段的教學(xué)內(nèi)容涉及到當(dāng)今社會所有重要科學(xué)領(lǐng)域。
  中法工程師學(xué)院突出校企之間的緊密聯(lián)系,企業(yè)參與學(xué)院的發(fā)展規(guī)劃,參與教學(xué)與實踐環(huán)節(jié),提供資金和實習(xí)機(jī)會。到2008年底已有12家中外企業(yè)和學(xué)院簽署了合作協(xié)議。為學(xué)生創(chuàng)造了零距離的接觸企業(yè)、了解社會需要與發(fā)展的有利條件。
中英聯(lián)合實驗室
“微小型系統(tǒng)與光電探測技術(shù)創(chuàng)新平臺”在立足國家重大需求,堅持自主創(chuàng)新、增強(qiáng)內(nèi)功的同時,著眼國際,面向全球,花大力氣推動國際交流與合作,提升學(xué)校與平臺相關(guān)學(xué)科國際影響力,為北航建設(shè)“國內(nèi)一流、國際知名”大學(xué)做出了突出貢獻(xiàn)。
  在2005“中英科技年”之后,為進(jìn)一步加強(qiáng)中英兩國航天技術(shù)和空間科學(xué)領(lǐng)域的交流與合作,尤其是促進(jìn)航空航天領(lǐng)域微小型系統(tǒng)與光電探測技術(shù)的深度交流與合作,在中英兩國航天局指導(dǎo)下,中國國家航天局(CNSA)孫來燕局長與英國科技大臣Sainbury先生在北京簽署中英航天科技合作協(xié)議框架,并于2007年依托北京航空航天大學(xué)與英國盧瑟福-阿普爾頓(RAL)實驗室,成立了“中英空間科學(xué)與技術(shù)聯(lián)合實驗室”。該實驗室的成立,建立了中英雙方空間科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域長期穩(wěn)定的人員交流、項目合作平臺,明確了在研究生培養(yǎng)等合作辦學(xué)上的重要性和可行性實施步驟。
  迄今為止,已分別于北京、倫敦、上海、長沙召開了四屆中英空間科學(xué)與技術(shù)研討會。2007年12月,在英國牛津大學(xué)組織了第一屆“中英空間科學(xué)與技術(shù)高級研修班”。來自北航、華中科技大學(xué)、航天科技集團(tuán)以及中國科學(xué)院的17位高級專家,以及英國皇家工程院院士 R.Holdaway教授、首席科學(xué)家 N.Waltham教授、牛津大學(xué)R.Davies教授、HongWang教 授 、GaoYang教 授 以 及 MartinSweeting爵士等多名英籍教授參加了本次活動。中英雙方專家進(jìn)行了空間科學(xué)項目、地球觀測科學(xué)、空間光學(xué)等16個專題的報告和研討,雙方就開展合作的重點(diǎn)方向和項目進(jìn)行了深入的討論。
  目前北航已與英國 RAL實驗室以及Surrey大學(xué)開展了“日地環(huán)境分布式微納探測器”項目合作,在“冷原子激光陀螺”方面已派遣博士生赴英國RAL實驗室開展合作研究,并已取得良好進(jìn)展。此外,在“空間原位探測技術(shù)”方面已聯(lián)合英國Open大學(xué)和帝國理工大學(xué)已互派訪問學(xué)者進(jìn)行長期和短期研究和學(xué)術(shù)交流。目前,北航博士生秦杰在英國盧瑟福-阿普爾頓實驗室從事空間用原子干涉陀螺儀的研究已近1年,博士生吳琳正在英國牛津大學(xué)從事空間物理及科學(xué)任務(wù)分析方面的研究。
以創(chuàng)新平臺 匯聚高水平教學(xué)科研團(tuán)隊
空天信息系統(tǒng)平臺是北航“985工程”一期、二期重點(diǎn)建設(shè)的平臺之一。該平臺以學(xué)科建設(shè)為龍頭,以團(tuán)隊建設(shè)為核心,教學(xué)與科研并重、教學(xué)與科研互動,匯集了一批優(yōu)秀的高層次領(lǐng)軍人才(張軍,張曉林、蘇東林等)。其中國家級教學(xué)名師1人,北京市教學(xué)名師2人;教育部創(chuàng)新團(tuán)隊與國防科工委創(chuàng)新團(tuán)隊各1個;近年來獲得國家科技進(jìn)步一等獎1個,二等獎3個 (均為排名第1),國家級教學(xué)成果二等獎1項,獲批國家級精品課2門。
  張軍教授,長江學(xué)者,國家杰出青年基金獲得者,教育部創(chuàng)新團(tuán)隊負(fù)責(zé)人,國家科技進(jìn)步一等獎獲得者(排名1),國家級精品課程負(fù)責(zé)人,北京市教學(xué)名師獎獲得者。國家空管總體技術(shù)專家組專家、國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃大飛機(jī)論證組和探月工程預(yù)研論證組專家、《智能系統(tǒng)學(xué)報》編委。
  張曉林教授,國家級精品課程負(fù)責(zé)人、國家級教學(xué)名師獎獲得者、國家教學(xué)成果二等獎獲得者 (排名1),國家科技進(jìn)步二等獎獲得者。
  蘇東林教授、北京市教學(xué)名師獎獲得者、全國巾幗建功標(biāo)兵、國家科技進(jìn)步二等獎獲得者(排名1)。
  該平臺培養(yǎng)了一批包括張學(xué)軍、羅喜伶、張濤等10位國家科技進(jìn)步一等獎獲得者為代表的高端空管科技人才,匯聚和培養(yǎng)了鄭錚、劉鋒等教授、劉凱、徐楨副教授,有效支撐了北航 “交通運(yùn)輸工程”學(xué)科的建設(shè),在2003年教育部一級學(xué)科評估中名列全國第 2名。
瞄準(zhǔn)國家重大戰(zhàn)略需求,突破核心關(guān)鍵技術(shù),創(chuàng)造一流的科研成果
北航繼2007年 “衛(wèi)星新型姿控儲能兩用飛輪技術(shù)”榮獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎,2008年,“小型高精度CMOS天體敏感器技術(shù)項目”、“寬溫域耐腐蝕巨磁致伸縮材料及其應(yīng)用”兩項科研成果,又同時榮獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎。一所大學(xué),連續(xù)兩年獲得三項國家技術(shù)發(fā)明一等獎,開創(chuàng)了中國科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新史上的先例。
 ?。?)2007年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎———衛(wèi)星新型姿控儲能兩用飛輪技術(shù)該項目以“微小型系統(tǒng)與光電探測技術(shù)”創(chuàng)新平臺為依托,瞄準(zhǔn)我國高分辨率、長壽命遙感衛(wèi)星和大型航天器姿態(tài)穩(wěn)定和姿態(tài)機(jī)動重大需求,以新型慣性執(zhí)行機(jī)構(gòu)“卡脖子”技術(shù)為主攻方向,由房建成教授牽頭的科研團(tuán)隊經(jīng)過近10年的不懈探索,突破了磁懸浮飛輪全部關(guān)鍵技術(shù),打破了國外技術(shù)封鎖,填補(bǔ)了多項國內(nèi)外空白,并開辟了我國航天器姿態(tài)穩(wěn)定與機(jī)動控制磁懸浮慣性執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)研究方向,獲2007年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎。
  該項目提出了永磁電磁混合磁路結(jié)構(gòu)、五自由度主動控制磁懸浮軸承的思想;發(fā)明了4類12種系列混合磁路結(jié)構(gòu)磁懸浮軸承;提出了磁懸浮超高速飛輪轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定控制方法和高精度轉(zhuǎn)速控制方法;發(fā)明了變弧長多向磁體陣列超高速空心杯電機(jī);提出了高精度變速穩(wěn)速鎖相環(huán)轉(zhuǎn)速控制。研制成功我國首臺高精度、長壽命、低功耗磁懸浮飛輪。輸出力矩精度比傳統(tǒng)機(jī)械軸承飛輪提高兩個數(shù)量級,壽命由目前的3至5年提高到10年以上,功耗比國外純電磁軸承飛輪降低90%,達(dá)到當(dāng)今國際最先進(jìn)水平。上述技術(shù)發(fā)明為我國各類高精度長壽命遙感衛(wèi)星和大型航天器姿態(tài)控制慣性執(zhí)行機(jī)構(gòu)由機(jī)械軸承飛輪向磁懸浮飛輪的跨代發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
  該項目技術(shù)成果已應(yīng)用于衛(wèi)星型號磁懸浮動量輪產(chǎn)品研制和載人航天工程三期空間站用磁懸浮控制力矩陀螺工程樣機(jī)研制。申請發(fā)明專利43項,已授權(quán)28項,在SCI和EI收錄源期刊發(fā)表論文80余篇,撰寫國防科技報告百余份。
 ?。?)2008年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎———小型高精度CMOS天體敏感器技術(shù)項目該項目以“微小型系統(tǒng)與光電探測技術(shù)”創(chuàng)新平臺為依托,瞄準(zhǔn)我國深空探測及航天武器發(fā)展中航天器小型化、高精度和自主運(yùn)行重大需求,以高精度定姿技術(shù)瓶頸為主攻方向,由張廣軍教授牽頭的科研團(tuán)隊經(jīng)過近10年的集智攻關(guān),突破了天體敏感器一系列重大關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,打破了國外技術(shù)封鎖與壟斷,填補(bǔ)了多項國內(nèi)外空白,并凝練形成了“天體敏感器技術(shù)”這一重要研究方向,獲得2008年國家技術(shù)發(fā)明一等獎。
  該項目發(fā)明了天體敏感器量值傳遞新方法和新裝置,建立了完善的量值傳遞體系;發(fā)明了全新的天體敏感器質(zhì)心跟隨成像體制;發(fā)明了信息處理專用芯片及系列硬件裝置;發(fā)明了4種小型化高性能天體敏感器光學(xué)成像系統(tǒng);發(fā)明了一系列星圖快速識別與跟蹤新方法;發(fā)明了電注入星圖的天體敏感器功能測試裝置;發(fā)明了天體敏感器系列航天型號產(chǎn)品,主要性能指標(biāo)國際領(lǐng)先。上述技術(shù)發(fā)明為實現(xiàn)我國航天器小型化、高精度自主運(yùn)行提供了重要技術(shù)途徑與更新?lián)Q代產(chǎn)品。
  該項技術(shù)申請發(fā)明專利38項 (含美國發(fā)明專利5項),已授權(quán)23項,在SCI和EI收錄源期刊發(fā)表論文70余篇,撰寫國防科技報告百余份。
 ?。?)2008年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎———寬溫域耐腐蝕巨磁致伸縮材料及其應(yīng)用該項目依托“985工程”航空材料與制造平臺,以北航長江學(xué)者特聘教授徐惠彬為帶頭人,由控制、材料和機(jī)械與振動三個學(xué)科交叉組成研究團(tuán)隊,針對我國空天與海洋環(huán)境中高精度微位移精確控制和水下通訊等對巨磁致伸縮材料的需求,經(jīng)過十余年的潛心研究,在寬溫域與耐腐蝕巨磁致伸縮材料與制備、高精度作動器等方面突破了多項關(guān)鍵技術(shù)。該成果項目獲2008年國家技術(shù)發(fā)明一等獎。
  巨磁致伸縮材料是一種特種功能材料,在磁場作用下產(chǎn)生伸縮。美國把高性能巨磁致伸縮材料Terfenol-D列為嚴(yán)格禁運(yùn)的戰(zhàn)略新材料。但是,Terfenol-D使用溫度范圍窄,海洋環(huán)境下極易腐蝕,不能滿足空天大溫差環(huán)境及海洋環(huán)境下裝備的服役要求。
  該團(tuán)隊研究攻克多項技術(shù)難關(guān),發(fā)明了寬溫域巨磁致伸縮材料,使用溫度范圍比Terfenol-D擴(kuò)大1倍以上,低溫磁致伸縮性能提高4倍,高溫性能提高40%;發(fā)明了耐腐蝕巨磁致伸縮材料,耐腐蝕能力比Terfenol-D提高10倍;發(fā)明了高活性易揮發(fā)多元復(fù)雜體系晶體生長技術(shù),并成功地制備出高性能取向晶體材料。提出并研制成功了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大口徑、大傾角、快速響應(yīng)、高精度巨磁致伸縮精密微位移控制系統(tǒng);發(fā)明了大長徑比漸變磁體技術(shù),成功研制出高精度巨磁致伸縮材料作動器,并實現(xiàn)成功應(yīng)用。
面向互聯(lián)網(wǎng)資源共享與協(xié)同的服務(wù)網(wǎng)格系統(tǒng)(2008年國家科技發(fā)明二等獎)
北航懷進(jìn)鵬教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊針對互聯(lián)網(wǎng)資源的共享與協(xié)同需求,依托 “985工程”空天地一體化綜合信息服務(wù)支撐條件平臺,在互聯(lián)網(wǎng)資源的可管理性、可協(xié)同性和可信任性問題開展研究,經(jīng)過4年的研發(fā),在網(wǎng)絡(luò)資源體系結(jié)構(gòu)與聚合方法、服務(wù)容器及管理機(jī)制、資源調(diào)度與分配方法等方面取得突破,研制了面向互聯(lián)網(wǎng)資源共享與協(xié)同的服務(wù)網(wǎng)格系統(tǒng),獲得2008年國家技術(shù)發(fā)明二等獎和2006年教育部高??萍歼M(jìn)步一等獎。
  服務(wù)網(wǎng)格系統(tǒng)CROWN是一個面向服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)資源可信共享與協(xié)同支撐平臺,它包括節(jié)點(diǎn)服務(wù)器、資源定位與描述服務(wù)、網(wǎng)格開發(fā)工具、調(diào)度服務(wù)等13個基礎(chǔ)模塊,與國際著名系統(tǒng) (GlobusToolkit、OMII、Unicore、EGEE等)的功能和性能比較具有創(chuàng)新和技術(shù)優(yōu)勢。2005年通過多名院士參加的成果鑒定,認(rèn)為 “體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)、技術(shù)難度高、擁有自主知識產(chǎn)權(quán),整體上處于國際先進(jìn)水平”。2005年5月至12月,該系統(tǒng)作為國內(nèi)唯一的資源共享與協(xié)同支撐平臺,通過了英國E-Science工程任務(wù)組及英國三個eScience中心聯(lián)合開展的性能、易用性、安全性和技術(shù)先進(jìn)性等方面的評估和測試。CROWN曾作為亞洲唯一系統(tǒng),應(yīng)邀在國際著名會議SuperComputing2006和開放網(wǎng)格論壇 (OpenGridForum)、英國AHM05及AHM06上進(jìn)行了系統(tǒng)演示及與國際同類系統(tǒng)的互操作集成演示。參與制定了OGF作業(yè)提交描述語言(JobSubmittingDescriptingLan鄄guage,JSDL)、基本執(zhí)行服務(wù)(BasicExecutingService,BES)等多項國際和國內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),提高了我國的影響力和國際競爭力。
  基于CROWN中間件已建立起了連接中國、英國、美國、澳大利亞的7個城市、41個節(jié)點(diǎn)的廣域綜合試驗環(huán)境。目前,CROWN已獲得發(fā)明專利授權(quán)20余項,相關(guān)軟件和平臺已在氣象、高能物理、海量信息處理和計算流體力學(xué)等領(lǐng)域得到應(yīng)用,資源調(diào)度與分配模塊被英國網(wǎng)格計劃支持的OMII中間件采用,基于CROWN平臺與浪潮集團(tuán)研發(fā)的產(chǎn)業(yè)化版本CROWNVirtualCluster已列入浪潮集群計算機(jī)的預(yù)裝軟件進(jìn)入市場,依托該成果參與國際合作科研項目4項,先后中國、英國、意大利等國家開展系統(tǒng)培訓(xùn)8次,培訓(xùn)人數(shù)超過400人,并參與4項國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)制定,取得了顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
新一代空中交通服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用(2004年度國家科技進(jìn)步一等獎)
該項目依托“985工程”建設(shè),針對我國空管原有系統(tǒng)體系異構(gòu)、設(shè)備代差大、技術(shù)手段落后等特殊性和復(fù)雜性,北航長江學(xué)者特聘教授張軍為帶頭人的教育部創(chuàng)新團(tuán)隊,創(chuàng)造性地提出了網(wǎng)關(guān)集群構(gòu)架,解決了多平臺、多異構(gòu)、多體制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)難題,2004年獲得國家科技進(jìn)步一等獎。
  空中交通管理系統(tǒng)是維護(hù)國家領(lǐng)空主權(quán)、保障飛行安全和提高航空運(yùn)營效益的國家基礎(chǔ)設(shè)施。該項目創(chuàng)建了基于中間層交換的網(wǎng)關(guān)集群網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系,自主研制了多種軍民航、國際等網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)集群系列裝備。首創(chuàng)了適合國情的網(wǎng)關(guān)集群網(wǎng)絡(luò),支持?jǐn)?shù)十類軍民航專用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,實現(xiàn)了我國軍民航、國際網(wǎng)等多種異構(gòu)、多制式、多協(xié)議專用網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通,構(gòu)筑了我國空天地一體化新一代空中交通服務(wù)平臺核心骨架,實現(xiàn)服務(wù)于我國空管部門和所有航空公司的新應(yīng)用。獲5項國家發(fā)明專利授權(quán),形成2項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),獲得32項軟件著作權(quán)。
  該成果已經(jīng)在中國民航全行業(yè)推廣應(yīng)用,應(yīng)用于中國民航所有航空公司,創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益近億元。應(yīng)用于中國民航總局運(yùn)行管理中心、空軍司令部管制室實現(xiàn)了全國飛行動態(tài)的總監(jiān)控,顯著提升了我國國家空域監(jiān)管能力?!?.11”事件發(fā)生時,該系統(tǒng)成功實施了對我國飛往美國的3個國際航班遠(yuǎn)程實時監(jiān)控,大大提升了我國處置突發(fā)事件和保障飛行安全的能力。
國家特高壓直流基地污穢及環(huán)境試驗室
該項目以“985工程”先進(jìn)飛行器研究科技創(chuàng)新平臺為依托,北航王浚院士主持完成了國家特高壓直流基地污穢及環(huán)境試驗室大型綜合環(huán)境模擬設(shè)備的研制項目(研制經(jīng)費(fèi)5200萬)。
  試驗室由真空罐和形成各種人工氣候環(huán)境的設(shè)備所構(gòu)成。真空罐體是一個直徑22米,高33.88米的特大容器,是目前世界上最大的鋼制真空容器。由于中國地理環(huán)境復(fù)雜,直流輸電線路所經(jīng)歷的地理氣候環(huán)境復(fù)雜。本真空罐內(nèi)將模擬0-5500米海拔的污穢、覆冰和淋雨等多種復(fù)雜環(huán)境。該試驗室將建成世界上電力環(huán)境模擬試驗室中最大的覆冰系統(tǒng)和融冰系統(tǒng)。該試驗室建成后可進(jìn)行直流±1000kV,交流±1000kV等級絕緣子、套管等設(shè)備的污穢及環(huán)境試驗,是世界上電壓等級最高的污穢及環(huán)境試驗室。該試驗室已于2008年12月31日進(jìn)行首次抽真空試驗,抽氣達(dá)到6180米的海拔高度,其他各系統(tǒng)均達(dá)到設(shè)計要求。
  該試驗室肩 負(fù) 著 為 國 家 特 高 壓(1000kV)直流輸電工程提供污穢及環(huán)境模擬試驗的人工環(huán)境的重任。另外,針對2008年南方特大冰雪災(zāi)害,對相關(guān)功能進(jìn)行了擴(kuò)充,可以為相關(guān)的冰凍科學(xué)試驗提供優(yōu)質(zhì)的試驗環(huán)境。