航空学院,欢迎您!

动力学与控制

来源:航空宇航学院 作者:张金凤 点击:649 发布时间:2019-03-08 11:47:15

    动力学与控制(属力学一级学科)涵盖该学科方向中的全部4个学科重点:轨道动力学与控制、飞行动力学与控制、复杂系统动力学建模与仿真、振动噪声控制与减缓技术。

南京航空航天大学力学学科历经半个多世纪的发展,形成了基础厚实、特色鲜明的一级学科国家重点学科。本学科整体实力位居国内一流,服务国防科技和武器装备研制的历史悠久、硕果累累。

1962年开始招收飞机结构振动和飞机结构强度专业的研究生;1981年首批获得固体力学博士和硕士学位授予权;1990年获得振动、冲击与噪声博士和硕士学位授予权;1991年力学学科被批准设立博士后科研流动站;1998年研究生学科目录调整后,在原固体力学学科和振动、冲击与噪声学科基础上建立了工程力学学科,并获力学一级学科学位授予权;2002年工程力学学科被评为国家级重点学科,2007年工程力学再次被确认为国家级重点学科。同年,在国家重点学科增列评审中,一般力学与力学基础(现称为动力学与控制)以该二级学科总分第一顺利入选为新的国家重点学科,使我校力学学科被教育部确定为一级学科国家级重点学科;2008一般力学与力学基础入选国防特色支撑性基础性学科,工程力学入选国防特色主干学科,现代精密驱动与精密工程入选国防特色新兴交叉边缘学科;2010年我校力学学科作为骨干学科获批建设985优势学科创新平台”2011年,被国家科技部批准建设“机械结构力学及控制国家重点实验室”,同年,“高性能压电驱动系统关键技术学科创新引智基地”获教育部和国家外国专家局批准立项建设。

上世纪五十年代,著名力学家和航空教育家范绪箕先生(美国加州理工学院博士,导师冯·卡门)和著名航空工程学家和力学家张阿舟先生(英国布里斯托大学博士)在南航开创了国内航空飞行器的结构力学研究。在老一辈学科带头人的带领下,本学科长期致力于国防科技与武器装备研制中的结构振动、动力学控制、运动稳定性、结构强度、空气动力学、气动弹性力学等研究。在国内率先开展飞行器结构动力学与控制研究,也是国内最早从事飞行器结构强度与振动、空气动力学等研究的单位之一。上世纪九十年代初,陶宝祺院士带领本学科在国内率先开辟了飞行器智能材料与结构研究领域,在结构健康监测与结构减振降噪等方面产生了广泛学术影响。近二十年来,赵淳生院士和胡海岩院士分别开拓了振动利用与精密驱动、非线性动力学与控制等新领域。取得了一批既服务国家重大需求,又具有重要国际影响的研究成果。

在服务国家重大需求方面:南航是为了建设新中国强大空中力量而诞生的,“航空报国”的基因与生俱来。

早年,范绪箕先生主持设计建成大批航空试验设备,研制了中国第一架靶机,在热弹性力学研究,以及断裂疲劳、振动、损伤等诸多方面均取得了卓越的成就。张阿舟先生在新中国自己制造的第一架飞机初教五的强度试验和试飞试验中做出重要贡献,荣获特等功;他还开创了结构动力学的逆问题-参数识别问题的研究,发展和完善了复模态理论,提出了连续质量有限元素法,率先研究了航空结构的动力响应问题;作为中国航空界公认的学术带头人,他主持制订了航空工业部颁发的飞机振动环境试验标准,主编和主审了《军用直升机飞行品质规范-振动》、《军用飞机强度和刚度规范》和《军用直升机强度和刚度规范》等规范。范绪箕先生和张阿舟先生在为我国航空科学与技术的发展做出卓越贡献的同时,对我国热应力学科和结构动力学学科体系的形成和发展亦贡献突出。

近期,本学科紧密结合国防科技发展和国防武器装备研制的需要,积极参与高超声速飞行器、大型飞机、载人航天与探月工程等国家重大科技专项,以及新型战机和直升机等重大型号工程及关键技术攻关,在振动利用与精密驱动、振动控制系统非线性动力学、飞行器非线性隔振技术、气动弹性力学与控制、结构减振与抗坠撞设计、航天器任务规划等方面取得重要进展,成果应用于歼10飞机、歼11飞机、歼15飞机、歼20飞机、直9W和直10武装直升机、嫦娥三号等十多个航空航天重要型号工程。例如,赵淳生院士及其团队(黄卫清、姚志远、李华峰、陈超等),创造性地将振动利用和精密驱动相结合,揭示了直线超声电机运动机理;提出了定子/动子接触动力学模型及运动模型,建立了超声电机优化设计理论和方法;攻克了定子结构、柔性铰链夹持等一体化设计和增大非共型压电电机行程等关键技术。将高精度超声电机技术成功应用于嫦娥三号巡视器,同时为XX卫星、XX导弹、XX炮弹的性能提升和智能化,为航空航天、武器系统、惯性约束核聚变点火工程等高端装备的发展提供了重要技术支撑,突破了国外的技术封锁。成果获得2004年度国家技术发明奖二等奖2013年度国家技术发明奖二等奖;胡海岩院士及其团队(金栋平、王在华等)系统研究了振动控制系统非线性动力学、非线性隔振技术,建立了基于非线性动力学的设计理论框架,成果应用于歼击机发动机及机载设备的非线性隔振、我国首型再入段机动飞行导弹惯导平台振动控制、直9W武装直升机稳瞄系统隔振技术攻关,使导弹靶试命中率从33%提高到100%,保证了该机定型和上百架武装直升机交付使用。成果获2005年度国家科技进步奖二等奖2006年度国家自然科学奖二等奖。再如,陈国平教授及其团队(张方、王轲、何欢等)在飞行器结构动力学精细建模、高效分析与设计、航空结构隔振减振设计、抗坠撞分析、飞行器结构动强度设计与分析、振动疲劳等方面取得重要进展,成果应用于歼15和直10等型号研制,解决了飞行器机体结构强度设计和振动分析评价中的关键技术难题。成果获得国防科学技术奖二等奖220072011);袁慎芳教授等发明并成功研制了压电结构健康监测扫查系统核心模块,成果转化的系列产品应用于在役主力飞机延寿,以及歼20、运20C-919等多个型号飞机结构的地面强度试验,有力支持了我国先进飞行器结构强度试验技术的发展。成果获得国防技术发明二等奖220092013曹云峰教授等开发建立了覆盖飞控系统全生命周期的设计、验证工作的飞控系统数字化设计环境,使飞控系统设计方法和手段产生质的飞跃;通过倾转旋翼飞行器的模态转换控制逻辑建模,研制了可变模态飞行器模型验证机,为我国开展可变模态飞行器型研打下了技术基础。成果获得国防科学技术进步奖二等奖220112013居鹤华教授等成功研制出嫦娥三号月面巡视器型号工程的任务规划系统、动力学分析与控制系统,研究成果已应用于嫦娥五号采样封装任务规划系统的研制。

在基础研究方面:本学科取得多项原创性的成果,开拓了动力学与控制研究新领域,深化了学科内涵,为提升我国在本领域的学术地位做出了重要贡献。先后获得国家自然科学二等奖3200620072012)和国家技术发明奖三等奖11998)。4篇论文SCI他引进入ESI工程领域前1%。在振动控制研究方面,提出结构振动控制系统的非线性动力学理论,为振动控制提供了分析和设计方法,被国际同行誉为:“耳目一新的、系统的解析方法”、“首选算法”和“先驱性工作”;在多场耦合载荷作用下电磁固体材料断裂力学研究方面,系统地研究了压电介质内的裂纹问题,首次给出了Permeable 型裂纹问题的精确解,发展了铁电材料的失效理论;在低维纳米功能材料与器件原理的物理力学研究方面,建立非局部弹性的梁/壳模型,描述碳纳米管的微结构动态效应;提出碳纳米管、石墨烯的热激振动分析方法。被国际同行作为“极其重要的研究”和“动力学版本的梯度弹性”等举例,并引发若干跟随研究;在航空智能材料与结构研究方面,将力学学科与信息和材料学科交叉,把结构强度分析、结构振动研究与测控技术有机结合,在结构健康监测、结构减振降噪研究等方面产生了广泛的学术影响。


返回顶部