北航这项国家奖,给力

发布时间:2018-02-05 分类:院校动态

说到灭火大家都不陌生,然而“工业消防”面临着更为复杂的灭火工况,特别是在封闭空间,如舰艇内部、地下油库、电缆通道等,着火后几十秒时间就会发生爆燃甚至引发爆炸。此前能在几十秒内完成灭火的高效灭火剂只有卤代烷,而卤代烷因破坏臭氧层及毒性等原因,已在全球禁用。发明一种安全环保、高效快速的灭火技术成为人类生命财产安全保护的迫切需求。如何将水转化为封闭空间电器、油类火灾的快速灭火利器?问题看似简单,从理论到实践的路却荆棘遍地。物联网方案
带着对国家需求的热切期望,北航的杨立军教授带领团队瞄准雾化水灭火技术这一目标,一干就是20年。


杨立军

  北京航空航天大学宇航学院教授、博士生导师、院长,国家杰出青年科学基金获得者,教育部“长江学者”特聘教授。1992年获北航航空发动机专业学士学位,1995年获北航流体机械及流体动力工程硕士学位,2004年获北航航空宇航推进理论与工程专业博士学位。长期从事液体雾化、燃烧不稳定性机理研究。其作为第一完成人的 “多物理效应协同雾化水灭火系统关键技术及应用”获得2017年国家技术发明二等奖。
使命担当——“燃烧起家”的“灭火专家”
水被分散成大量水滴,变成雾化水,具有吸热降温、蒸发隔氧能力,且安全环保,因此,雾化水被认为是最有前景的灭火替代技术。自1995年起,杨立军教授带领团队采取逆向思维,利用喷雾燃烧机理的研究成果开始研究如何雾化水灭火技术,致力于将航空、航天发动机的先进技术应用于灭火领域。

液体火灾标准模型

  团队针对国际雾化水灭火中的“小火灭火难、低压粒径粗、细滴输送弱”3个核心技术瓶颈展开研究,开展了数千次燃烧实验,受制于火灾实验的破坏性和不可逆性,“不知道烧掉了多少东西”,一举攻克上述技术难题。

  成果中大量使用航空航天设计思想和技术,例如民用灭火系统一贯都是单喷孔灭火喷头,只能喷射同样大小、方向、速度的液滴,保护面积受到限制,技术发展陷入困境。杨立军教授从液体火箭发动机喷注器结构得到启发,将多喷嘴喷注器设计思想引入到灭火喷头设计中,在一个喷头上分区布置多个不同结构参数的喷嘴以实现喷射不同大小、方向、速度的液滴的功能,彻底解决了保护面积过小的难题。这样将航天设计思想和技术移植到灭火器设计的例子不胜枚举,可以说,这是一项凝结先进航空航天技术的创新成果,引领了无毒无污染灭火技术的国际水平。

 
 

 顶天立地——科技创新的“北航模式”

  “北航的创新模式就是‘顶天立地’”,杨立军教授认真的说,“‘顶天’是坚持原始创新,‘立地’是要服务于国家重大战略需求,把科技成果转化为现实生产力。”而“顶天立地”这四个字正是对杨立军教授20多年来燃烧和灭火研究工作的完美概括。

  杨立军教授坚信,研究想要走得更远,不能仅靠经验性实验,必须深入搞清背后的机理。重视科学问题,及时总结撰文的良好习惯给项目研究不断带来新的契机,早在上世纪末,杨老师刚开始从事喷雾灭火技术研究时,就有某国际知名企业因阅读其论文慕名而来,寻求合作;2005年,国内某大型军工企业同样“按图索骥”,直接找到杨老师,希望杨老师的团队能够开展这一项目,服务于国家战略需求,于是才有了后来的研究和今天的成果。近年来在燃烧领域顶级期刊Combustion and Flame、流体力学顶级期刊Journal of Fluid Mechanics发表多篇论文,可以说,正是这发表的一篇篇论文,不断推动着项目研究克服各种困难,最终迎来胜利的曙光。

 

  项目团队在坚持科学发现、技术发明、产学研用结合的模式下,结合工程应用中的现实需求,取得了大量创新成果。从2005年起,研究成果逐步产品化,应用在载人航天器、舰艇等重要领域。现已成功列装于多型舰艇,填补了我国在该研究领域的空白,保障了官兵的生命安全以及舰艇的消防安全,对构建绿色环保、高效灭火的舰艇消防系统,提高舰艇火灾防护能力具有重要的军事意义。此外,针对我国重工业及运输业的高速发展对无污染高效灭火技术的重大需求,研究成果已广泛应用于我国冶金、电力、石化等大型企业以及多种交通隧道的消防系统中,主要保护地下电缆隧道、地下液压/润滑油库等可燃液体火灾危险场所,公路隧道、地铁隧道、城市隧道等交通隧道。本产品在某大型国企使用中,曾在8次火情出现时大显身手,灭火成功率100%,成功避免了重大人员财产安全事故的发生。

杨立军团队野外实验

  20年来,在严谨治学、攻坚克难的理念指引下,杨立军教授也带出了一支动手能力强、实力过硬的研究团队。杨立军教授先后指导的40余名硕士、博士生,很多人都已经成为科研机构、大型企业的骨干。“如今成果获奖了当然是自豪的,可当时做研究时条件真是非常苦。”回望工程实践经历,杨立军教授感慨良多。由于产品开发时限紧迫,同时必须有大量的实验保证,团队几乎没有过周末。模拟火灾模型的燃烧物不仅有毒还冒着黑烟,大家戴着防毒面具还是熏得满脸黑。实验地点在远郊,为了节省时间,就常住在只有露天厕所的野外测试场。

  成果第二完成人富庆飞老师是杨立军教授第一个博士生,谈起杨立军教授带团队的风格,他说“这一切都离不开杨老师在工作中严谨甚至苛刻的治学态度。”谈起培养青年后备骨干的经验,杨立军教授说,“如今北航积极助力科技强国,提出建设扎根中国大地的世界一流大学目标,除了引进人才,给团队里的年轻人压担子,自主培养后备队伍同样重要。”如今,他先后指导的40余名硕士、博士生中,很多人都已经走上并成为了科研机构、大型企业的骨干力量。

 
 

精神传承——北航人的红色基因

 

  “祖国的需要就是我们的选择”,一代代传承红色基因的北航人,正是秉承这样的坚定信念,服务国防急需,勇于开拓创新,逐步成长为行业栋梁之才。而北航人骄人业绩的背后,是耐得住寂寞的长年埋头科研,敢啃没人愿啃的硬骨头;是勇于创新的敢为人先,做别人不敢做的难事。

 

1993年,杨立军(左一)硕士研究生入党宣誓

  “我是搞液体火箭发动机喷雾燃烧的,是因为上学时燃烧理论课没学好,点不着火,才跟灭火结缘的。”他笑着说,“我自己是不愿意被人称作灭火专家的,因为航天发动机喷雾燃烧是我的本行,但是面对某大型军工企业先前委托多家单位研制失败,国家重大型号将无灭火系统可用的困境,国家的重大任务就是使命;型号应用的迫切需求就是号角。”这份调侃的背后正是他对燃烧理论执着透彻的研究,以及服务国家需求的无私奉献。

 

  值得一提的是,此次获奖的第一、第二、第三完成人,其本科、研究生、博士均是北航毕业生,是北航自主培养起来的“三航牌”人才队伍。”成果第二完成人富庆飞老师是杨立军教授第一个博士生,是首届航空宇航科学与技术学科全国优秀博士论文获得者,现任宇航学院副教授。作为传承着“又红又专”精神血脉的北航人,他们始终秉承服务国家战略需求的理念,持之以恒,数十年磨一剑,将个人成长与国家战略需求紧密结合起来。杨立军硕士毕业留校20多年来,长期从事喷雾燃烧、燃烧不稳定性机理研究;从一名普通助教老师成长为宇航学院教授、博士生导师、院长、国家杰出青年科学基金获得者、教育部“长江学者”特聘教授;荣获全国优秀科技工作者、茅以升北京青年科技奖等诸多荣誉。这些成果和荣誉,正是北航人“红色基因”的集中体现。

 

杨立军的研究生证和校徽

  “20年,只是梳理研究成果的一个节点,获奖并不是终结,而是新的起点。”杨立军教授表示,服务国家战略需求始终是北航人的使命,项目团队将继续深入研究,通过技术创新和产品创新,把多物理效应协同雾化水灭火系统打造成海陆空天等设施通用的灭火装备,为我国军事装备、大型企业的安全运行提供更有力的消防保障。

 

  幸福是奋斗出来的,杨立军教授及其团队的故事仅仅是个开始,顶天立地的北航人,将继续传承红色基因,响应国家需求,探索学术前沿。“九万里风鹏正举,风休住,蓬舟吹取三山去!”北航人的爱国、创新永远在路上……