呼吁建立國家級空天動力結構安全大科學裝置

　　“空天動力是飛行器的‘心臟’，從低溫200多度到高溫3000多度的‘冰火兩重天’環境，從萬小時的長壽命需求到百兆瓦級別的瞬間能量釋放，不僅超越了材料的物理極限，也是當前國際形勢下大國競爭的關鍵，對材料、結構與系統設計都提出空前挑戰。”在近日于北京舉行的香山科學會議第780次學術討論會上，會議執行主席、中國工程院院士、西安交通大學校長張立群說。

　　據悉，依托力學、材料、能動等學科優勢，西安交通大學已牽頭建設空間動力結構服役安全實驗裝置，并獲青島市政府3億元資金支持，項目正在有序推進。不過，會上，張立群和來自航空航天、力學、材料、能源等領域的院士專家指出，空天動力技術是未來飛行器中最具挑戰、最核心的關鍵技術，仍需要通過進一步建設國家級空天動力結構服役安全科學實驗裝置，突破我國航空航天技術瓶頸，實現關鍵技術自主可控。

　　“空天動力結構在服役過程中面臨嚴苛的工作環境，容易發生斷裂、磨損、鈦火等故障，是制約我國空天動力自主研制與可靠使用的瓶頸問題之一。從實驗的‘金字塔’來看，我們在元器件、模擬件和部件組件這個階段存在較大短板，與國外先進水平差距明顯。”中國科學院院士、空軍工程大學教授李應紅在主題報告中指出，國外在天地一致性試驗、超高周疲勞技術等方面已建立完善的實驗體系。而我國在高速旋轉與復雜載荷、大功率高頻振動臺等關鍵設備上嚴重滯后，部分重要裝備甚至處于國外限制出口之列。

　　會上，李應紅提出的“空間動力結構安全科學試驗裝置”方案包含三個核心模塊：轉子-軸承系統天地一致性實驗艙、葉片/葉盤超高周疲勞實驗艙、葉片碰磨與燃燒實驗艙，旨在突破關鍵技術瓶頸，提升我國空天動力自主設計和研發能力。西安交通大學教授陳雪峰則提出了“3+1”的構想，除了三大實驗艙，還將在大型科學裝置中構建一個實驗測試系統，包括大型原位測試系統與在線高精尖測試系統兩大模塊，以解決結構安全試驗中動態參數“測不到”、關鍵參數“測不準”、故障狀態“診不出”的難題。

　　會上，多位院士專家也認為，推動空天動力結構服役安全研究，需從理論體系構建與實驗驗證雙管齊下，多維度突破關鍵科學問題。譬如，在結構耐久可靠性方面，中國科學院院士郭萬林表示，需建立從微觀裂紋萌生到宏觀斷裂的統一理論體系，配合智能監測技術，形成疲勞耐久可靠性的完整解決方案。中國工程院院士向巧表示，應突破傳統模型局限，為極端工況下的結構響應提供新的理論支撐。中國工程院院士王振國強調，航空發動機研制中，實驗設施和裝置是基礎工作，不可缺失，需要通過實驗修正模型、不斷積累數據。其他學者也從潤滑材料、多場耦合試驗等方面提出建議，呼吁加快構建具有原創性和引領性的空天動力科學實驗平臺，推進跨學科合作研究。