□ 李明麗

航空發(fā)動機，被譽為一個國家的“工業(yè)之花”，這朵“工業(yè)之花”的綻放程度，不僅僅是國家工業(yè)發(fā)展的標志，同時也是空軍發(fā)展的一面旗幟。雖然，中國的這朵“工業(yè)之花”經(jīng)歷了極其坎坷的發(fā)展歷程，但所幸近年來，中國航空發(fā)動機始終走在前進之路上。

之所以能夠穩(wěn)步向前，自然少不了強有力的助推。和北京航空航天大學能源與動力工程學院教授鄒正平一樣，許許多多的科研工作者正前赴后繼奔赴在這條助推之路上。

精細化流動結(jié)構(gòu)：探流體機械之謎

每逢畢業(yè)季，除了傷感，還不應該忘記曾在綠樹環(huán)繞、鳥語花香的校園中奮斗過的青春。1999年4月，鄒正平從北京航空航天大學動力系順利畢業(yè)并獲得工學博士學位。經(jīng)過兩年在北京大學湍流研究重點實驗室的博士后研究工作后，鄒正平再次于2001年回到北京航空航天大學，至今，已是鄒正平在北京航空航天大學的第17個年頭了。

十幾年如一日，無論是葉輪機內(nèi)部精細流動機理研究還是精細化設計方法以及新近開展的新概念航空發(fā)動機技術等諸多方面的研究，鄒正平都堅持不懈，從未放棄探究其中的奧秘。

流體機械內(nèi)部流動的奧秘博大而精深，想要探究流體機械性能，必須對其內(nèi)部流動進行細致的研究，而這些正是鄒正平研究的重點之一。

鄒正平

“我們了解復雜流動之間的相互作用及其時空演化機制，有很大的工程實踐價值。比如通過精心設計來實現(xiàn)理想的流場組織，通過有效的控制手段實現(xiàn)流場的控制，最終達到提升流體機械性能的目的?！编u正平說道。

以低壓渦輪葉片表面邊界層為例，其內(nèi)部復雜流動結(jié)構(gòu)的時空演化非常復雜，是邊界層損失的主控因素，對于低壓渦輪性能有明顯影響。鄒正平帶領團隊發(fā)展了三維大渦模擬程序和精細化實驗等手段，獲取大量的尾跡邊界層相互作用的數(shù)據(jù)并對此建立了相應的數(shù)據(jù)庫；在此基礎上，對這種復雜壓力梯度環(huán)境下非定常激勵對邊界層的精細流動結(jié)構(gòu)及演化機制進行了研究，并建立了二者相互作用的運動學模型；并與中國航發(fā)608研究所合作進行了大量的工作，最終成功發(fā)展了適用于低雷諾數(shù)低壓渦輪的氣動設計方法，并獲得實驗的成功驗證；此外，基于對邊界層流動機理的認識和模型的建立，鄒正平還發(fā)展了高負荷的低壓渦輪氣動設計方法，并在實驗室得到成功的實驗驗證。這些研究都可為航空發(fā)動機渦輪的設計提供行之有效的設計方法和手段。

和學生一起討論

對于航空發(fā)動機渦輪部件而言，端區(qū)損失，如二次流和葉尖泄漏損失是另一個重要的損失來源，也一直是人們研究的熱點與難點。隨著航空發(fā)動機設計要求的提高，渦輪的負荷越來越重，其內(nèi)部精細化流動組織也顯得越來越重要。鄒正平通過實驗、數(shù)值模擬手段以及理論分析相結(jié)合在該領域也進行了大量的研究工作，并取得諸多成果。以葉尖泄漏損失為例，鄒正平通過深入細致分析其內(nèi)部精細化流動，探討葉尖泄漏流動與通道流動的非定常摻混機制，并獲得對泄漏損失影響顯著的葉頂主控旋渦結(jié)構(gòu)，并在此基礎上，發(fā)展了相應的設計手段對這些主控旋渦的空間演化進行把控，最終使得渦輪性能有較大幅度提升。成果背后的艱辛可想而知，但追隨科研腳步的鄒正平并沒有得到滿足。他再次投身實驗室，對渦輪內(nèi)部多學科耦合機制進行研究。在他看來，科研無止境，將自己扎根于科研中只不過是一個普通科研工作者的日常。

先進設計技術：航空發(fā)動機的“命脈”

如果說一個國家在航空領域的發(fā)展是綜合國力的象征，那么發(fā)動機就是航空領域得以發(fā)展的突破口，但這個通道卻不容易打破，殊不知，其中設計技術就是掌握航空發(fā)動機發(fā)展的“命脈”。

鄒正平介紹，對于航空發(fā)動機、地面燃氣輪機等動力裝置來說，渦輪是其中的關鍵部件之一。雖然渦輪設計技術已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷程，但是隨著飛行器要求的不斷提升，航空發(fā)動機對渦輪部件也提出了越來越高的要求，如果不能圍繞這些新需求和使用特點，有針對性地發(fā)展相應的設計方法，勢必難以得到滿意的設計結(jié)果。

通過與航空發(fā)動機相關研究所合作，鄒正平圍繞不同用途的航空發(fā)動機渦輪工作環(huán)境的特點進行分析，有針對性地探討工作環(huán)境和使用目的變化對渦輪工作機制的影響，再結(jié)合精細化流動機理的研究，發(fā)展了這些變化特征的渦輪設計方法，并提出合適的評價體系和相應的設計準則。據(jù)悉，目前已在多個不同類型渦輪的設計技術中，如適用于渦槳發(fā)動機的多恒定工作轉(zhuǎn)速渦輪、適用于通用核心機的渦輪、高度緊湊的對轉(zhuǎn)渦輪、超高氣動負荷的低壓渦輪、計及低雷諾數(shù)效應的低壓渦輪等取得了突破。這些研究工作有助于改變渦輪的氣動設計理念，促進渦輪氣動設計由粗放型設計向精細化設計轉(zhuǎn)變，最終實現(xiàn)渦輪設計水平和能力的提升。

除精細化設計技術之外，鄒正平從事的另外一項設計技術方面研究工作是探討新的設計理念，即如何在設計時綜合考慮各種不確定性因素的影響，并開展相關的基礎及方法研究，期望最終能夠形成這些不確定性影響的魯棒性設計方法。以航空發(fā)動機的制造為例，加工裝配的差異是不可避免的，這些差異可能導致發(fā)動機性能差異顯著，特別是精細化設計技術已在發(fā)動機設計中大量使用，雖然對提升發(fā)動機性能卓有成效，但精細化也可能導致魯棒性下降，從而對加工、裝配乃至使用維護等方面帶來很大困難。鄒正平的工作，就是對這些不確定性因素的影響規(guī)律進行分析，并在設計中綜合考慮這些不確定性因素的影響，降低設計結(jié)果對關鍵參數(shù)的敏感程度，使得航空渦輪發(fā)動機在具有優(yōu)異性能的同時，也具有良好的魯棒性。

在鄒正平的科研之路上，課題組陳懋章院士和徐力平教授始終是他的引路人，“他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，踏實的工作作風，優(yōu)良的師德等都深深感染著我?！编u正平表示。正是這些優(yōu)良作風使他深刻體會到“師者，傳道授業(yè)解惑也”，也增加了他對學生培養(yǎng)的責任感。除了出差或開會，他每天都要騰出時間與學生一起討論問題。他對研究生講的最多的話就是：“要么不做，要做就做最好?！?/p>

教學的樂趣與科研的魅力總是在不經(jīng)意間流傳，要做一件有意義的事情，也許歸根結(jié)底只是因為一句簡單的話語，一份堅持的執(zhí)著。鄒正平說，“直到現(xiàn)在，我對流體機械研究的興趣也是在不斷增加的，這是一門神奇的學科，你了解地越深入就越會被它吸引?！?/p>