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航空航天类专业文化节之”大咖谈专业“集锦③||飞行器环境与生命保障工程

来源:航空学院 作者:胡挺 点击:246 发布时间:2020-05-09 16:16:03

    2020413-418日,“大咖谈专业”之飞行器 环境与生命保障工程专业解读,大咖云集、干货满满。听完本周的报告,对飞环这个让人“越来越舒适,越来越安全”的专业兴趣是不是越来越浓了?下面就跟随本篇推文来回顾一下上半场的精彩内容吧!


飞行器环境与生命保障工程

 “大咖谈专业”第①场:蒋彦龙

蒋彦龙教授围绕办学历史、专业内涵、优势特色三个方面对我校飞行器环境与生命保障工程专业做了全面解读。他指出,航空航天飞行器是复杂的高科技集成平台,人们常常留意飞行器的外形、飞行性能、用途,但其实航空航天飞行器所包含的技术是远远超出我们所能看到的。气动效应,气压、含氧量的变化决定了航空航天环境与地面环境的巨大差异,这些环境条件给航空航天飞行带来了巨大挑战,飞行器环境与生命保障工程的核心工作之一就是要创造适应我们人类在一定条件下生存的环境。

蒋彦龙以“飞天”舱外航天服、“嫦娥二号”卫星外部工作环境,航天器返回和星际探测的减速装备及安全着陆,弹射座椅以及降落伞等逃生设备为例,说明飞行器环境与生命保障系统在航空航天领域发挥的重要作用,并简要介绍了我校飞环领域的4大研究方向:飞行器环境控制技术、飞机结冰及防除冰技术、防护救生与气动减速技术和直升机安全救生技术。

他认为:飞环专业是一个以人为本,注重内涵的“精”专业,其使命就是让航空航天器越来越舒适、越来越安全;是一个专业面宽、选择机会多、就业前景好,既可上天又可入地,军民互通、特色鲜明又兼容并包的“大”专业;也是一个他人眼中性价比高,高度体现交叉与系统思维的“集”专业也是创新创业自主性强,男生女生都更容易和更有机会获得成功的专业。飞行器环境与生命保障工程的专业特点和人才培养机制将助力学生具有“七大”硬核实力:系统集成能力、取舍权衡能力、价值判断能力、团结协作能力、精益求精能力、适应环境能力和务实卓越能力。

PS:飞环专业是我国航空航天机载机电系统工程师的摇篮,超过50%的型号飞行器环控和救生技术负责人或总师来自于本专业。


Q:“航空航天类”专业哪个专业最好就业,就业层次最高?

A:航空航天大类是一个系统工程。举个例子,要成为一个人,206块骨头都是必需的。对于航空航天事业,各个专业方向的人才都是需要的,我们只能说在某些阶段,对有些专业的人才需求会多一点,但是在另外一个发展阶段,其它一些专业的人才需求或许更迫切些。任何事物和行业的发展历程都是螺旋式的,需要根据外部环境和主要矛盾的变化,适时动态调整。我校的航空航天类专业都非常好、十分有特色,选择航空航天类哪个具体专业并不是那么重要。从长远来看,我们大学所学的东西,最终还是内化形成一种思维方式和学习方法。再好的专业也有很差的人,再一般的专业也会有一流的人才,努力和坚持是更具有决定性的因素。


Q:为什么在网络上流传“航空航天类”是劝退专业?

A针对部分同学说的劝退专业问题,我认为可能同学们对航空航天类专业还不太了解,航空航天事业是一个国家特别需要的脊梁事业。从世界范围上来看,处于经济、科技领先地位的国家,都是航空航天领域强国。我们的叶培建院士说过,航空航天事业发展强大了,我们的国家才真正的强大了。为什么这么说?一方面从国民经济领域的角度来看,航空航天领域发展出来的高精尖科技,都会反哺民用,服务于我们的社会经济发展,比如说无线通信、导航系统等等。另一方面对于大国强国来说,航空航天一定是一个需要持续大力扶持、大力发展的行业,唯有强大的国防才有我们勇立潮头的底气,从这个意义上说,航空航天一定是一个能够横跨经济周期、长盛不衰的行业。

所以我们的同学在这些方面要有自己的判断。我们之所以要进行专业认知教育,就是要同学们通过全面的认识、深入的思考,形成自己理性的判断力。长空学院提出的“四商五力”:智商、情商、逆商、魂商;判断力、鉴赏力、适应力、发展力和引领力,这5个“力”当中第1个就是一个判断力,在面对选择的时候,我希望我们的同学们首先要有正确的价值判断能力,一定要看长远。我们一直讲,同学们在选择和做事的时候一定要“格局高,眼界宽、思路广”,我相信将来从事航空航天事业的同学们工作20年后,一定会更加认可自己的选择、坚持自己的选择,更加自豪而无悔为之奋斗。当然并不是说其他专业不好,我们同学们选择任何专业或行业我觉得都没问题,世界上没有白费的努力,也没有天上掉下来的馅饼,你选择任何专业任何行业都要去努力,努力做对的事、做对的人,要“不负此生,不负芳华”。


Q:“航空航天类”专业科目多,难度高,学不下去对这个专业没有信心怎么办?

A航空航天类专业,确切的讲对基础的要求是特别高的。数理基础对我们工科学生的成长确实有决定性的支撑作用,我想这点苦我们是需要去面对的。当然我们还要掌握学习的方法。科目多、难度高,有可能同学们是不是要在学习方法方面做一些探索?跟我们的学长、跟我的老师做一些交流?尤其现在的在线学习,网络平台上有很多好的资源,我们可以好好的拿来帮助我们的学习,有些课程老师如果讲明白了,可能难度也不一定会那么大。另外不能有畏难的情绪,要有勇气去克服它,我们成功克服的困难挑战有多艰辛,我们成就感就会有多大,面对挑战、战胜挑战,在挑战中认识自己的潜能和兴趣所在。

我们熟知的钱伟长老先生,当年考大学时,物理考了5分,数学、化学共考了20分,应该说数理基础是很差的,后面以他坚毅不拔的努力,成为了中国近代力学、应用数学的奠基人之一,享誉世界。我们同学们能够进入南航,学好这些课程的基础是没有任何问题的,只要我们下苦功、不断改进学习方法,与优秀的人为伍,多交流,多泡图书馆,多向老师请教,学会更好的借力用力,借势用势,更投入、更钻研,这些问题也就解决了。

世界上没有白费的努力,你要有美好的未来,你就必须为之奋斗,你要有辉煌的成就,你就是要吃的这种苦。当然在教学运行过程中我们也会考虑,如果我们40%以上的学生都不及格,或者20%以上的学生毕不了业,我们就要去反思我们的课程设置、教学方法和教学组织等是不是存在问题。但是如果我们不怎么努力轻轻松松都能考及格,就更需要我们去反思问题,我们的大学教育是否能让学生具备硬本领,硬实力?对话框里有个同学讲得很好:今天的苦照亮明天的路。作为我们大学教师更是有着深刻的体会,进入直播间的我、魏院长、陈老师等等,我们这一代人求学、科研一路走来也都是非常辛苦,都经历了从希望到绝望,从绝望再到希望的彷徨和挣扎,我想我们的人生也唯有经历过千锤百炼,人生的美丽画卷才可能徐徐向我们展开。同学们,我们的信念,我们的决心,我们的付出,我们的种种坚持,最后一定为内化为使我们厚积薄发、成就精彩的力量!


Q:南京14所招收什么专业的学生,要求什么学历?

A南京14所属于中国电子科技集团公司,南航的电类、信息类专业学生去中电科集团的人数略多一些。在机类专业里,飞环专业去14所工作的学生可能算是最多的。因为14所是做雷达电子设备,随着电子设备功率越来越大,对散热和环境控制的需求越来越高。我们专业从2000年左右开始,就不断有研究生进入14所工作,另外我们系也承担了不少14所的科研项目,双方的交流合作十分密切。随着时代和科技发展的需要,目前14所对学历的要求也越来越高,技术人员的招聘要求基本上要博士了,希望有科研志趣的同学后续能够继续在南航完成博士学业。


飞行器环境与生命保障工程

 “大咖谈专业”第②场:方贤德、张大林

方贤德老师的报告首先从飞行器环境与生命保障工程专业构架、飞行器环境控制的内涵与外延两个方面向同学们介绍专业情况。专业构架分为:飞行器环境保障和生命保障。飞行器环境保障分为飞行器环境控制和飞机防/除冰两部分。由于飞机防/除冰的重要性提高,飞机防/除冰从飞行器环境控制里面分离出来,成了飞行器环境与生命保障工程专业一个很重要的分支。飞行器环境控制的内涵主要包括:飞行器内部舱环境控制、电子设备冷却、航天器热控制、航空器其他发热设备通风冷却、飞机燃油箱惰化、飞机燃油热管理、飞行器本体的环境控制(飞机防除雾(霜),高超声速飞行器热防护)、航空航天环境模拟等8大模块;飞行器环境控制的外延主要有建筑环境与能源应用、能源与动力工程、飞行器动力工程、陆海运载工具和矿井的环境控制系统(主要是空气调节和通风系统)、以及陆海矿热环境模拟5部分。

随后方老师介绍了我校过硬的环控实验技术、显著的环控系统设计/建模仿真成果,展现了飞环强大的科学研究实力:(1两相流数学建模方面处于国际先进行列,提出各种公式14个,两相流传热无量纲参数(Fang number) 1个,多个公式被国际同行评为精确度最高(流动沸腾传热公式、水超临界传热公式、CO2超临界传热公式、摩擦系数公式;(2拥有国内高校规模最大的环境模拟实验设备,完成了国家一系列重要飞机型号环控系统的实验任务,先后获得国家科技进步一等奖1项,省部级科技进步奖10多项;(3环控系统建模仿真、设计国内领先,首次成功研制了我国装机飞行的蒸发循环环境控制系统,开发出了飞机能量综合管理、环境控制系统、座舱热载荷等多款设计和性能仿真软件等;(4飞机燃油箱惰化研究丰富,成果成功应用于“C919” 、“MA700” 、 “大运” 、 “四代” 等国家重点型号中;(5)在国内率先开展浮空器热特性建模仿真研究,研究成果处于国际先进水平。 

在本行业内,方教授担任Aerospace Science and Technology (SCI源顶尖期刊)副主编,International Journal of Thermofluid Science and Technology (Scopus源期刊)主编,国际期刊Current Chinese Science: Aerospace Sciences合作主编,曾经担任过国际期刊American Journal of Heat and Mass Transfer (Scopus源期刊)主编等。

张大林老师首先简要介绍了飞机环境控制系统及其发展趋势。以歼轰7为例,直观展示了典型飞机环控系统的安装位置、组成及其功能;用与国内型号相近的国外飞机类比,揭露飞机环控系统的发展趋势,并重点介绍了目前最先进的民用客机波音787电动防控系统。

随后张老师就飞机结冰及防除冰技术两个方面做了详细的介绍。一方面是飞机结冰现象及危害

1)主机翼结冰,会改变翼型的空气动力学特性,起飞时,增加滑跑距离,降低最大爬升攻角和爬升率;巡航时,降低最大飞行速度和升限,提高燃油消耗;着陆时,增大着陆速度、着陆时间,提高着陆风险;

2)发动机部件结冰,会改变进气道的气动外形,减少发动机的燃油效率和推力。如果结冰量过大冰层脱落掉入发动机内部,会造成发动机机械损伤甚至停飞;

3)飞机其他部件结冰也会对飞行安全产生不利影响,如:风挡玻璃结冰会导致飞行员视线受阻,影响飞行安全;舱外传感器结冰会干扰测量参数的准确性;空速管,温度、压力传感器结冰,反馈错误的信息会误导飞行员驾驶;雷达罩结冰会使通信导航受到影响等。

第二方面张大林老师围绕飞机防冰系统及其工作原理展开。防除冰系统主要包括机械式除冰系统、液体除冰系统和热防/除冰系统。防冰系统的研究方法主要包括数字模拟、原理实验与结构设计。而结构设计应该合理,否则就需要根据相应实验结果修正设计,重新迭代。国内同行业中,我校的飞环专业在实验方面颇具优势,我国很多型号便是在南航飞环实验室完成的。此外结合课程设置情况,张老师表示飞环专业对于控制的学习要求还是相对比较高的。

张老师还跟同学们分享了一些实验建模设计、计算分析与经典流体力学传热学的简化等方面的案例,还重点提到了“冰风洞”,作为环境气候实验室的一部分可形成过冷水滴并进行相关实验。我校在防除冰技术研究领域已实现了从仿制到自主设计的转变,在国家重大基础研究专项中屡获立项;我校在运8、轰-6k、运20等国家重点型号机型的防除冰研究上都取得了重大进展。


Q:相比飞环专业而言,飞设专业的就业涵盖面是不是更广?如果进入飞设专业学习,是否飞环专业的内容也会有所涉猎?

A飞行器设计专业是做总体的,他肯定各方面都要了解一些。但是从谈到就业面来讲的话,我反而觉得说飞环的就业面要更宽一些:大家可以想象一下,随着航空航天事业的发展,对“以人为本,营造更舒适、更安全的飞行器环境”的需求也会越来越大,而在全国范围内而言,有实力开设飞环专业的学校比较少,人才培养规模也较小,所以近几年我们飞环专业的本科生、研究生就业率和就业层次都是非常高的。而且我们飞环更是一个军民互通的学科领域,在民用航空领域,飞环专业也大有可为,有很多领域有待我们进一步拓展,从就业的角度来讲我们不比飞设差。当然,现在随着科技的进步,学科交叉融合的很多,大多数基础专业课和学的方法也都类似,关键在自身。太具象的东西是没有比较的必要的,学会如何思考问题与解决问题更为重要。方法论的掌握是关键,不要太过局限于某一个专业。


Q:飞环专业的升学就业情况?考研有对标的专业吗?

A升学方面,专业保研率都在20%左右,以飞环专业招生60人左右的人数规模来看,每年获研究生推免资格的人数在12人左右这样一个量级。除了保研之外,我们升学率60%以上,近几年升学率一直是保持在百分之六十到百分之七十几。

飞环专业我们南航有人机与环境工程,硕士点、博士点、博士后流动站我们都有。目前国内南航与北航、哈工大是学科实力较强的。还有关于我们科研方向,除了人机与环境工程之外,低温与制冷工程、建环等也是不错的选择。总的来说,飞环的专业面很广,同学们的选择也比较多。

我也跟本科生上课的时候其实也了解过,总体上

光是今年,总体上我几乎没有听到过哪个同学说我找不着工作,包括女生,这个是我几乎没有听到的。刚才讲了我们专业的适应面相对是比较广的,所以在就业方面,大大小小的机会,还都是比较充足的。比如说我知道我有些研究生是本科毕业以后,后来又考回来。读研究生的。但是我还没有遇到过,说我毕业我暂时找不到工作,我复习我考研究生,这个状态,所以可以非常负责任的讲,我们的本科生的就业是非常好的。


Q:防除冰技术未来的发展前景是什么样的呢?

A关于防除冰技术的未来发展前景,目前能看得到的就是复合材料的防除冰。现在飞机要减重,很多部件都要用复合材料来代替原来的金属材料。这个复合材料本身导热是很差的,如何把热量加上去这个问题是目前或将来一段时间主要做的一项工作。因为与现有情况存在差异,且跟力学与结构交融在一块。所以这个方面的研究比较繁杂。


Q:飞环学科会不会存在学得范围较广但学得不深的问题? 

A南航的飞环专业在国际上取得了一些先进成果,这反映了飞环专业的学科实力完全可以支撑同学们学得深做得深。具体选择学广还是学深,主要取决于大家的未来规划。如果是本科毕业后就想参加工作,可能学广适合一些;如果选择读研读博继续深造,那么学深就更适合一点。


Q:国内外超临界研究应用情况?

A目前关于超临界的应用,我们专业相关的就是二氧化碳的超临界。由于大气环保的要求,传统的制冷剂氟利昂已经被淘汰了,现有的制冷剂对环境依旧存在少量危害。人们在研究对环境更友好的控制过程中,发现二氧化碳超临界循环的可用性。这个循环最早在汽车空调上面研究较多,但尚未大面积推广,不过已在日本的家用热水器中应用广泛。此外还有超临界燃料、水超临界在核动力方面的应用等。


Q:自编软件和商用软件比较为什么选择自编? 

A总的来说,商用软件的适用面更宽,稳定性更好。自编软件的通用性、稳定性和主动性要弱一些。国外软件现在多用于高校或研究所,投入成本比较高。目前国内自主研发的商用软件较少的,国家近年也开始重视并有一些投入,组织部分高校和研究所来形成国产商业软件。然而,从我的角度看,比起编程序,数学建模是更顶尖更关键的工作。 商业软件的源代码封锁与自定义限制会制约我们模型的架构,因此有针对性的自编系统实用性就显得高得多,而实际上我们的自编软件用的也很好。

两期报告,三位大咖,在蒋彦龙教授极具感染力的教导中感知飞环专业的办学历史、专业内涵、优势特色;在方贤德教授的娓娓道来中认识飞环的专业架构、内涵外延以及重要技术成果,被“Fang Foundation”所震撼;在张大林教授的严谨细致中了解我航在飞机结冰及防除冰技术的前沿学术成果。每一次科普都是对专业认知的拓宽,每一次交流都是对既有思维的启迪。相信同学们都能在这样难得的经历中受益良多。同学们不要走开噢,二期还有更多惊喜!



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