一片丹心献航空 自主创新谱新篇

    张雅慧

    

    

    

    飞机被誉为现代工业的“皇冠”，而航空发动机则是“皇冠上的明珠”，是衡量一个国家综合科技水平、科技工业基础实力和综合国力的重要标志。航空发动机是飞机的心脏，目前在国际上，只有美法英这3个国家独霸商用航发最先进的核心技术，在这个领域要获得话语权，我们就要自主研发先进的商用航空发动机。另外一方面就是“中国芯”，也就是集成电路，目前我们国家很多核心芯片还依赖于进口，关键与核心的设计（EDA）及制造主动权也不在我方。如果我们缺少这两项核“心”技术，也就是大飞机的心脏和中国芯，就无法做到中国强。而上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系高级工程师段力的科研理想和从事的科研工作，就与这两个“心”有着密切的联系。

    这两个“心”分属于两个不同学科。实际上，段力自大学以来专业一直是半导体与集成电路。1980—1987年，段力从清华大学微电子学专业获学士和硕士学位后，就前往美国继续攻读微电子博士学位，毕业后一直就在硅谷LSI和AMD工作，2012年才回到国内。因为看到了微纳技术和航空发动机学科交叉的机遇，所以段力才投入精力进行这项以“应用为导向”的预研，即用微纳技术研发航空发动机内部高温测量的MEMS薄膜高温传感器。深入两个学科的交叉研究，必须要先“补课”。这是一项“从0到1”的突破，近10年来，段力和他的团队与研究生们一路走来，一步一个脚印地探索、攻坚，最终交出了一系列漂亮的答卷，走出了一条具有中国特色的航空发动机智能化创新之路。

    砥行探索

    ——航空发动机的智能化

    随着人工智能（AI）技术的普及，航空发动机的智能化成为未来发展的一个重要方向。在段力看来，20世纪的航空航天追求的是“强”，但在21世纪的今天，这个关键词是“智”。十年磨一剑，他们不断潜心探索。为使航空航天技术变得更智能、更高效，他们在中国航发集团的大力支持下，实现了航空发动机的涡轮叶片表面原位测量高达1600℃瞬态高温表面温度，取得了一系列自主创新成果，从无到有地建立了一整套航空发动机高温传感器制造与测量关键技术。段力和研究生利用交大校徽的图案在航空发动机涡轮叶片集成表面制作薄膜型高温传感器，不仅美观而且实用，还将“爱国荣校”的校训直接写在了我国航空发动机的涡轮叶片上。值得一提的是，2017年，段力团队首次以电气与电子工程协会IEEE会员身份“打入”美国航天航空学会（AIAA）领域的年会，自那时以来段力团队每年在AIAA上都有论文发表。能够让航空航天领域认可电力电子领域的工作，可见段力所取得的科研成果是多幺可圈可点。

    立足国情

    ——创新发展电力航空

    中国制造，当以创新为魂。纵观人类发展历史，创新始终是一个国家、一个民族发展的重要力量。在段力看来，中国航空领域的科研技术创新，仍需要立足于社会发展的大背景而展开。

    21世纪是电气化带动的世纪，电动汽车已经逐步开始替代燃油汽车，这不仅归功于技术的力量，而且归功于我们国家体制的优势，可以由政府强力推行更科学合理、更绿色环保的技术来替代落后的、不可持续能源的动力出行方式。中国在电动航空发动机领域，也可以走出属于自己的创新道路来。从必要性来讲，“打得一拳开，抵过百拳来”。研发电航发是一种弯道超车，可以规避传统航空发动机很多技术壁垒;从可行性上看，我国在永磁电机、高能密电池技术尤其在体制上均处于世界领先和优势地位。在电动航空这个新兴领域，我国有望与发达国家并驾齐驱，走出一条具有中国特色的电力航空新路。段力和团队目前在着重研发永磁电驱动轮缘驱动喷气机与先进的航空电源整合技术，这又是一条创新之路、一个从“0到1”发展的领域，在段力看来，这条路是未来航发“非常值得走”的路。

    孜孜不倦

    ——锻造与培养国之大器

    2014年，学校创新性地创建工科大平台，从一开始，段力便参与了学科建设。工程学导论课程探索性很强、没有标准教材，段力通过几年教学积累的摸索与积淀，撰写了《工程导学》一书。这本书整合上海交大船材机电四大院的工程学共性。书中首次提出，工程学是科学、技术、社会人文学的有机结合，工程学包含做人和做事、缺一不可。此书提取工程学共性的精髓与方法，帮助学生从高中态→大学态过渡，从约束空间→自由空间、从被动学习→自主学习转化。《工程导学》指出工程学不仅需要“知识就是力量、团结更是力量”，还需要做好事、做对人。在段力看来，工程学就是科技·人文·白日梦的结合。

    段力直言，自己回国教书之后，才越来越体会到教学中蕴藏着巨大学问。在他看来，教学和科研是双翼，缺一不可。没有科研的教学如无源之水，而没有教学的科研很像是实验报告没有外延。教育不仅要学会教、而且要懂得育;科研不仅要能做出来，也得会说出来。在与90后、00后多年的互动中，段力也能深切感受到新一代学子在寻梦路上的迷茫。通过这几年研导的经历，他又与交大出版社合作编撰了《读研葵花宝典》一书，整合了导研的体悟，从读研的视角，通过具体过程和案例，讲解了建筑“外功”（能毕业、找工作）的武功秘籍，也帮助研究生培育“内功”（梦想与激情），充分把握在研光阴，更好融入祖国与世界的广阔天地。

    “梦在前方、路在脚下、我在路上”。回首过往，段力一直以清华大学“自强不息，厚德载物”，交通大学“饮水思源，爱国荣校”的校训鞭策与激励自己，心怀感恩、砥砺前行。展望未来，他将继续耕耘，继续开花结果。把航发传感、轮缘驱动、3D高能密超电容3个智能航发项目做大做强。在教育层面，把修齐治平、格物致知、知行合一中国传统教育观与实际教育活动结合起来。在段力看来，自1949年开始，中华民族经历了从站起来到富起来、强起来的转变，中国强不光是物质强，更是精神上的强大，中国人素质的强大是正确的中华民族教育观，以前的清华之志是“强国富民”，未来的清华之志是“富国强民”。

    专家简介

    段力，上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系高级工程师，于1985年、1987年获清华大学学士和硕士学位。1998年在美国乔治梅森大学获博士学位，后在硅谷工作。2013年回国加入交大MEMS团队，与中国航发商发共同研发航空发动机薄膜高温传感器，并担任项目主持人，取得的相关成果发表了大量学术论文，并多次参加国际会议;教学方面，承担集成电路工艺学、工程学导论课程与研究生培养，在这3个领域分别撰写了《集成电路工艺制造》、《工程导学》和《研究生导学》3本教科书。

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