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近日,江蘇省人民政府發文正式公布了2018年度江蘇省科學技術獎的授獎項目。我校孫玉坤教授主持完成的“磁懸浮飛輪系統關鍵技術及其應用”榮獲江蘇省科學技術二等獎,這成爲我校産學研合作、協同攻關的又一成功範例。

該項目研究由我校牽頭,聯合中國人民解放軍航天工程大學和江蘇大學等科研機構開展協同攻關,得到了16項國家級項目資助,在項目負責人孫玉坤教授的帶領下,經過10多年的潛心鑽研,科研團隊交出了一份含金量十足的成績單。

孫玉坤教授在爲研究生授課

 

瞄准前沿 助推高端装备制造

“習近平總書記指出,關鍵核心技術是國之重器,必須切實提高我國關鍵核心技術創新能力,把科技發展主動權牢牢掌握在自己手裏,爲我國發展提供有力科技保障。”孫玉坤教授遵記總書記的教導,告訴記者:“這是我們所有科研工作者的夙願和追求,也是我們爲之奮鬥的不竭動力!”

磁懸浮飛輪是航天衛星、能源交通和國防軍事等重大領域革新發展和相關高端裝備升級換代所必須的前沿技術,美國、法國、日本等發達國家一直大力開展相關研究,而我國無論是基礎理論研究還是關鍵産品開發都嚴重滯後,核心技術長期被國外封鎖。在航天衛星領域,飛輪是實現衛星姿態穩定和能量存儲的核心部件。上世紀末我國成功研制的機械軸承飛輪有接觸摩擦、效率和精度低,而世界發達國家利用磁懸浮飛輪技術,已實現了衛星高性能姿態控制和高效能量轉換,大幅提升了衛星的姿控和運行水平。磁懸浮飛輪也是飛輪儲能走向工程應用的瓶頸技術,飛輪儲能是一種高性能的機電能量轉換與儲能系統,它具備一系列獨有的優良品質而受到世界各國的高度重視。項目組成員朱志瑩介紹:“隨著新能源發電、電動車輛和城軌交通等領域快速發展,儲能技術成爲當今世界面臨的重大難題,而飛輪儲能突出特點是單機功率大、充放電時間短、循環壽命長、環境友好,特別適用于瞬時大功率、短時高頻次充放電應用場景,將在智能電網、電動車輛、軌道交通和新能源電站等領域大顯身手。”

10多年來,項目團隊圍繞國家重大需求和該領域的技術瓶頸開展研究,在磁懸浮飛輪系統結構創新與設計,高精度、低損耗、抗強擾動技術,系統穩定性與多模態控制以及衛星姿態測控技術等方面的前沿技術和重大難題開展研究攻關,取得了許多新的突破和原創性成果,提出了球面解耦磁軸承和磁懸浮飛輪儲能電機新拓撲與機理,形成了磁懸浮飛輪系統懸浮、電動、發電一體化柔性運行理論與方法,實現了磁懸浮轉子懸浮運動定位精度從微米級到納米級的提升;創建了複變量頻率特性的磁懸浮轉子渦動模態穩定判據,破解了磁懸浮飛輪高速章動失穩和在軌運行的高精強魯棒控制難題。相關成果在航天衛星和飛輪儲能等高端裝備中得到推廣應用,顯著提升了裝備性能和水平,爲我國新一代衛星、能源交通和國防軍事等領域高端裝備的發展發揮了重要作用。

协同创新 打好科研攻坚战

搞科學研究,单打独斗是万万不行的,要依靠集体的力量和智慧。孙玉坤教授表示,此次获奖是项目团队协同创新和联合攻关的成果,同时也论证了产学研协同创新机制对打好科研攻坚战的有效性和重要性。

項目組依托江蘇省配電網智能技術與裝備協同創新中心,充分利用協同創新平台的資源優勢,由我校牽頭,與相關軍工地方高校、企業和科研機構,開展跨主體、跨領域和跨學科的研究與實驗,針對磁懸浮飛輪系統結構機理、高速穩定控制以及高精低損耗抗強擾動技術難題開展持續技術攻關,相繼合作完成了國家“863”、國防科技項目和國家自然科學基金等10多項課題,成功發明了“通道解耦”磁軸承和“單繞組/雙定子”磁懸浮飛輪電機,滿足了航天器對飛輪系統高可靠、體積小、重量輕的特殊要求;合作創建了磁懸浮飛輪轉子穩定判據與多模態控制方法,解決了磁懸浮飛輪轉子高速章動失穩與高精強魯棒控制難題,共同研發了磁懸浮飛輪可重複鎖緊保護機構以及高性能密封技術等一系列高科技成果,爲我國磁懸浮飛輪技術及其應用做出了重要貢獻。

據不完全統計,在項目開展的過程中,項目攻關團隊借助我校協同創新中心、智能電網研究院、主動配電網省高校重點實驗室等多個科研平台,通過協同創新,在國內外著名期刊和國際會議上發表高水平SCI/EI檢索論文150余篇,授權與項目相關的國家發明專利近50件,相關原創性理論與技術被30多個國家和地區的學者引用和正面評價,受到我國航天工程領域專家、中國科學院院士等10余位著名專家充分肯定。

凝心聚力 打造一流科研团队

從事核心技術研究,既要有好的帶頭人,更要有好的團隊。項目負責人孫玉坤教授秉持“立足崗位、求實創新,努力創造一流團隊,産出一流成果”的理念,時刻做好表率作用。盡管有大量的行政管理和教學任務,他總是擠出更多精力和時間來到實驗室和大家一起探討和解決項目相關問題。爲了解決技術難題,經常和團隊成員在實驗室通宵達旦、廢寢忘食,這種孜孜不倦、精益求精的精神深深感染和激勵著團隊成員們。

“突破核心技術,關鍵在人,科研團隊的建設十分重要。學校非常重視科研團隊的建設,重視傳幫帶,提倡學趕超,讓年輕人在團隊裏盡快成長。”孫玉坤教授表示,“項目組會給年輕人壓擔子,無論是項目申報、論文發表、專利申請,還是科研獎勵和人才榮譽等都向年輕人傾斜,給年輕人增加壓力的同時,也爲他們的發展提供良好的科研平台,讓他們將壓力轉化爲動力,將積累的科研實力通過學校提供的良好平台展現出來。”

“團隊的研發重點是磁懸浮飛輪技術,我們的團隊也像一個飛輪一樣,圍繞著同一個目標和夢想,夜以繼日,不停旋轉!”項目組成員們如此形容項目團隊。這是一個年輕、有朝氣和戰鬥力的團隊,團隊成員大多是80後,甚至90後,多位是孫玉坤教授培養出來的博士和博士後,有著長期緊密的合作基礎,團隊自組建起就明確了目標和任務,根據各自的特長分工協作。經過不斷地探索和拼搏,團隊骨幹成員近年來取得了豐碩的研究成果:曾獲得國家獎技術發明二等獎1項,省部級科學技術一等獎3項、二等獎7項。在團隊的支持下獲批江蘇省“青藍工程”創新團隊、省協同創新中心、省重點建設實驗室和省重點培育學科等多項省級平台和稱號,入選國家和省部級人才稱號8項。

科研靠團隊,獲獎靠集體,但更離不開學校的支持和幫助。近年來,學校針對各層次專業技術引進人才提供了各種政策支持,爲科研人員營造了更加優質的科研和創新環境。項目組成員們也表示,良好的創新環境、事業發展平台是激發創造力最好的助推器,學校在很多方面爲他們解決了後顧之憂。隨著“科技創新1111計劃”等一系列政策的出台落地,越來越多的創新科研團隊如雨後春筍般出現,並産出了一大批高質量的成果。江蘇省配電網智能技術與裝備協同創新中心負責人劉海濤告訴記者:“如果說創新團隊是一顆充滿希望的種子,那麽學校就是它們茁壯成長的沃土。學校良好的軟硬件設施和政策支持爲科技創新型團隊的發展壯大注入了‘強心劑’。”

科研反哺教学 培养创新人才

“加快推动科研成果转化,既能够释放科研人员的活力,也能够反哺科研人员,并在教育教学和人才培養方面发挥积极的影响。团队成员始终牢记教育工作者的根本使命是教书育人,为国家和社会培养高质量人才,开展科學研究必须促进和反哺人才培養。

據了解,項目團隊高度重視科研成果向教學轉化,注重“寓教于研、突出創新”,將科研成果帶入課堂,帶入教材,帶入實踐,全方位滲透到教學實踐的方方面面,提升了學生的科研興趣,激發了學生的創新思維。隨著項目成果的不斷湧現,越來越多的研究生和本科生進入項目團隊進行研究和實踐。“可能剛開始的時候,學生會一知半解甚至不解,但隨著老師的指導和項目的深入,學生們也慢慢進入角色,在爲項目研發做出了貢獻的同時,全面提升了綜合素養。”項目指導老師朱志瑩告訴記者。近年來,項目組成員指導的學生多次在各類科技創等比賽中獲得大獎,多名學生邁進了浙江大學、東南大學、華北電力大學等知名高校深造。

“我們要爭做一名優秀科研者,始終要把科研同國家社會發展緊密結合起來,把論文寫在祖國的大地上;我們更是一名教育者,始終要把自己的事業同立德樹人、教書育人緊密結合起來,培養出更多更好的科技創新人才。”孫玉坤教授的話語一直激勵著團隊在科研和教學的道路上不忘初心,攻堅克難,勇攀高峰。

(撰稿:胡民)

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