航空发动机研究院（简称“航发院”）航空发动机高效冷却团队，以国家重大战略需求—航空发动机为研究目标，长期致力于高温旋转部件高效冷却技术、飞机/发动机一体化技术、新概念航空动力系统等方向的研究。团队现有成员10人，其中正高2人，副高4人，中级3人，博士后1人；团队负责人陶智教授为长江学者特聘教授，成员李海旺教授为国家自然基金委优秀青年基金获得者和北京市杰出青年基金获得者。

团队科研成果丰富，近年来共获得国家技术发明二等奖2项，省部级一等奖4项、二等奖3项；特别是进入航发院以来，团队获得了省部级一等奖2项，**科技创新团队1个。

团队渊源

航空发动机是国之重器，是国家安全的战略保障。航空发动机行业的发展水平是一个国家工业基础、科技水平和综合国力的集中体现，对国计民生,国家安全都有着重要的战略作用。

目前比较先进的航空发动机，涡轮前燃气温度为1800K到2000K。而目前工程型号上涡轮叶片单晶材料能承受的温度在1370K左右。这就好比一杯很烫的热咖啡，拿冰做的勺子去快速搅拌，如何保证勺子丝毫不被融化？可以说，热端部件的冷却技术对航空发动机性能的提升是决定性的、同时也是我国航空发动机发展的“卡脖子”技术。

在团队成立初期，国际对我国严密封锁高温旋转部件的设计技术，国内对叶片等旋转部件的传热研究主要停留在静止状态。严重制约了我国航空发动机热端部件设计水平的发展和提升，在现役型号中也频繁出现由于叶片烧蚀导致的发动机故障甚至机毁人亡的事故。

航空发动机热端部件设计的难点在于它涉及空气动力学、工程热物理、机械、自动控制等多个学科；同时高温部件处于高压、高温和高转速环境中，流动的湍流度高，燃烧的化学反应过程复杂，从理论上给予发动机内流动过程详尽而准确的描述尚需时日，必须依靠大量的实验了解机理、完善模型，提高设计水平。

团队负责人陶智教授通过调研发现，航空大国对我国严密封锁高温旋转部件的设计技术，国内对叶片等旋转部件的传热研究主要停留在静止状态。因为旋转实验的投入高、周期长、风险大，没有人愿意去做。经过反复研讨，陶智教授决定：“我们就做别人不愿意做的。”

从此，这个面向先进航空发动机热端部件冷却的科研团队在陶智教授的带领下，逐渐发展壮大，并在团队成员的不懈努力下，在航空发动机气动热力方面取得多项原创成果。

团队目标

服务国家重大战略需求

航空发动机是飞机的心脏，被誉为“现代工业皇冠上的明珠”，是众多核心技术的集大成者。自上世纪开始，美国便把航空发动机列为第二大军事敏感技术。

随着航空发动机性能的提升，涡轮前温度持续攀升。高温部件的工作温度已经超过其材料许用温度600K以上，这就需要强有力的冷却技术确保其安全。冷却技术是确保发动机安全的第一道防线。冷却不足会造成涡轮叶片等关键高温部件烧蚀，严重时会引起机毁人亡。据统计，航空发动机超过60%的故障和事故与高温部件、尤其是涡轮叶片有关，如何提出适合的涡轮叶片冷却结构，避免涡轮叶片高温烧蚀是航空发动机急需解决的主要难题。

未来本团队将围绕航空发动机这一国家战略目标，以解决航空发动机目前存在的传热问题为出发点，以建设航空发动机气动热力重大科学设施为基础，以揭示多学科耦合复杂机理为突破口，以获得热端部件高效快速精准设计技术为途径，从而实现我国航空发动机热端部件的自主先进设计。同时，依托团队目前领先的流热固耦合设计技术以及先进冷却技术，以传统热端部件冷却为基础，发展具有航空航天特色的飞机/发动机一体化设计技术、新概念推进理论、高温环境传感器技术等，为提升热端部件冷却技术影响力作出贡献。

为国家航空发动机领域培养领军人才

十年树木百年树人，除了针对航空发动机关键技术进行研究，团队还将为航空发动机行业培养优秀领军人才，作为团队主要目标与责任。

现阶段，我国航空发动机面临着从仿制阶段跨到自主设计阶段的关键节点，在航空发动机传热领域的人才培养也逐渐凸显出一些问题：1）后备人才“创新”能力不强，较难实现将专业知识理论转化为工程实践结果；2）另一方面航空发动机热科学逐渐从解决航空发动机局部部件的热问题，发展到目前的发动机整机顶层热设计、热管理的整体需求，行业专业人才“大局”观念不够，整体意识不强；3）航空发动机传热相关学科从支持发动机各部件设计的幕后专业，发展到目前以热设计、热规划为新一代航空发动机的设计出发点的前台专业，行业专业人才“引领”精神不足、普遍领导力不强。

源源不断的人才输送，是我国航空发动机长期发展的动力源泉。针对航空发动机热科学人才培养面临的新环境和新挑战，本团队致力于探索具有针对性的航空发动机人才培养模式，使其具有服务国家战略需求的理想、解决国家战略需求的技能、增强国家战略安全的灵感。以培养“强情怀、强基础、强实践、强融通”的四强航空发动机人才为目标，以“厚植情怀，强化基础，突出实践，科教融通”为方法，以航空发动机这一国家重大战略需求为牵引，最终实现既具有“空天报国”红色基因、又具有“科教融通”创新基因的航空发动机四强领军人才培养，实现从大学到行业的顺畅过渡，服务航空发动机这一国家重大战略需求的良性发展。

团队精神

团队的价值观与团队文化凝练为16个字：践行初心、勇担使命、穷理致用、支撑引领。下面将简述该16字的内涵：

践行初心，勇担使命

自团队成立以来，始终秉持着为国家重大战略需求服务的理念，不忘初心，牢记使命。

航空发动机是飞机的心脏，被誉为“现代工业皇冠上的明珠”，是众多核心技术的集大成者。65年前，北航建校元老王绍曾、宁榥、崔济亚等怀揣航空报国之志漂洋过海回到祖国，白手起家、攻坚克难，组建我国第一个航空发动机专业，在国内率先启动航空发动机研制，开启了一代代北航人对航空“中国心”的执着追求。

中国航空工业经过60多年的发展，取得了举世瞩目的巨大成就。然而，目前与世界航空强国相比，航空发动机仍是中国的“软肋”。为中国的飞机装上更强劲的自主“中国心”更是几代北航人的情结所在。中国航空发动机要实现从“跟跑、并跑”到“领跑”的跨越，重视基础研究和自主研发是必由之路。由跟踪仿研主导的逆向设计研发体系向自主创新主导的正向设计研发体系的转变，是国家重大专项的战略要求。

团队领头人陶智教授曾强调：“我们要正视与发达国家在航空制造业领域的差距，以及我们已取得的长足进步，重点加强基础研究和前沿研究，真正从形似到神似，做到形神兼备的自主创新，实现弯道超车。”

从1992年公派留学回国，迈上航空发动机研究的攻坚道路，陶智教授一干就是近30年。被问及当年回国的初衷，陶智老师回忆后谈到，“应该说，还是一种情怀，家国情怀”。

团队成员李海旺教授，本科与硕士就读于北航航空发动机专业，随后前往新加坡南洋理工大学继续深造。在北航的求学岁月，在李海旺教授心中植下了航空报国的种子。在新加玻获得博士学位后，毅然回到北航，投身祖国航空发动机事业中。利用他在国外学习与研究的前沿技术，应用在我国新一代航空发动机热端部件的设计中来，解决了我国多个型号的热端部件烧蚀问题。团队成员黄毅副教授与高轩副研究员，也是在国外学习深造后，返回祖国投身航空发动机事业的典型代表。

也正是北航人有着这种对国家的深情大爱，才会将空天报国的使命牢记在心、勇扛在肩，围绕国家重大战略需求，瞄准国际学术前沿，咬定核心关键技术难题不放松，代代北航人为此烽火传承，接力冲锋。

穷理致用、支撑引领

航空发动机是充满技术挑战性的领域，是工业皇冠上的明珠，需要材料、制造技术、设计理论等多学科、多领域的全面支持。为了解决我国航空发动机热端部件冷却的技术问题，并为未来先进航空发动机/航空推进技术的发展提供前瞻性研究成果，团队成员多年来一直发挥着“穷理致用、支撑引领”的精神，深入开展前沿基础研究、发展新理论和新方法，聚焦行业“卡脖子”技术攻关，挖掘机理，强调应用，支撑行业发展，引领发动机热端部件冷却技术革新。

1992年，陶智教授从英国斯特拉斯克莱德大学学成归国，当时每个月只有290元工资的陶智教授，拿着回国科研启动费5万元和签下的首笔科研经费50万，开始了搭建旋转换热实验台的艰苦历程。没有设计方案，自己想，没有图纸，自己画，没有器件，自己焊，累了困了睡在实验室，饿了就吃速冻食品。夏天，大汗淋漓，光着膀子也是常有的事。北京航空航天大学已退休的周盛教授，现在对这个画面还记忆犹新，用他的话说，那么艰苦的条件，没想到这位从海外归来的博士还真能扛。

功夫不负有心人，建立的旋转换热试验台改变了工程设计上不得不采用静态数据的状态，填补了当时国内在此方面研究的空白、开创了国内“旋转换热”研究方向。通过大量深入地研究，揭示了“高温、高压、高转速”条件下的涡轮叶片的冷却机理，取得了一系列原创性的创新成果，获得了多项国家级、省部级科研奖励。