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聚焦“985”工程 科學發(fā)展·典型案例


  中法工程師學院 
2005年在中國教育部和法國外交部支持下,北航與法國最著名的工程師大學———法國中央理工大學集團合作,成立了北航中法工程師學院。這是第一家通過教育部認證的中法合作辦學機構(gòu)。自2005年開始至今已經(jīng)招收了四批457名優(yōu)秀學生。為國家培養(yǎng)出兼有工程技術(shù)和管理科學知識的國際化高級工程大師型的新型復合人才是中法工程師學院的育人宗旨。北航中法工程師學院是中法優(yōu)質(zhì)教育資源的“強強合作”模式。在國外優(yōu)質(zhì)教育資源本土化方面實現(xiàn)了創(chuàng)新和突破。
  學院采用法國工程師教育模式:實行預科教育(3年)和工程強化教育(3年)相結(jié)合,同時遵循中國高等教育體制,在第四學年結(jié)束時,頒發(fā)北航學士學位和大學本科畢業(yè)證書,第六年結(jié)束時,頒發(fā)法國工程師學位委員會(CTI)授權(quán)的工程師文憑和北航碩士學位及碩士畢業(yè)證書。
  采用國際化的管理模式,由中法雙方組成的學院管理委員會負責教學的教學委員會,企業(yè)顧問委員會為學院出謀劃策。學院聯(lián)合政府、法國中央理工大學、北航、企業(yè)的力量,在辦學過程中發(fā)揮各自優(yōu)勢。
  學院采用法語、中文和英語授課方式,來自中央理工大學集團的教授、北航的教授以及企業(yè),其他院所的專業(yè)人士作為中法工程師學院的授課以及實習項目的指導老師。學院重視教學內(nèi)容和形式的多元化以及學生綜合能力的培養(yǎng)。工程師階段的教學內(nèi)容涉及到當今社會所有重要科學領(lǐng)域。
  中法工程師學院突出校企之間的緊密聯(lián)系,企業(yè)參與學院的發(fā)展規(guī)劃,參與教學與實踐環(huán)節(jié),提供資金和實習機會。到2008年底已有12家中外企業(yè)和學院簽署了合作協(xié)議。為學生創(chuàng)造了零距離的接觸企業(yè)、了解社會需要與發(fā)展的有利條件。
中英聯(lián)合實驗室
“微小型系統(tǒng)與光電探測技術(shù)創(chuàng)新平臺”在立足國家重大需求,堅持自主創(chuàng)新、增強內(nèi)功的同時,著眼國際,面向全球,花大力氣推動國際交流與合作,提升學校與平臺相關(guān)學科國際影響力,為北航建設(shè)“國內(nèi)一流、國際知名”大學做出了突出貢獻。
  在2005“中英科技年”之后,為進一步加強中英兩國航天技術(shù)和空間科學領(lǐng)域的交流與合作,尤其是促進航空航天領(lǐng)域微小型系統(tǒng)與光電探測技術(shù)的深度交流與合作,在中英兩國航天局指導下,中國國家航天局(CNSA)孫來燕局長與英國科技大臣Sainbury先生在北京簽署中英航天科技合作協(xié)議框架,并于2007年依托北京航空航天大學與英國盧瑟福-阿普爾頓(RAL)實驗室,成立了“中英空間科學與技術(shù)聯(lián)合實驗室”。該實驗室的成立,建立了中英雙方空間科學技術(shù)領(lǐng)域長期穩(wěn)定的人員交流、項目合作平臺,明確了在研究生培養(yǎng)等合作辦學上的重要性和可行性實施步驟。
  迄今為止,已分別于北京、倫敦、上海、長沙召開了四屆中英空間科學與技術(shù)研討會。2007年12月,在英國牛津大學組織了第一屆“中英空間科學與技術(shù)高級研修班”。來自北航、華中科技大學、航天科技集團以及中國科學院的17位高級專家,以及英國皇家工程院院士 R.Holdaway教授、首席科學家 N.Waltham教授、牛津大學R.Davies教授、HongWang教 授 、GaoYang教 授 以 及 MartinSweeting爵士等多名英籍教授參加了本次活動。中英雙方專家進行了空間科學項目、地球觀測科學、空間光學等16個專題的報告和研討,雙方就開展合作的重點方向和項目進行了深入的討論。
  目前北航已與英國 RAL實驗室以及Surrey大學開展了“日地環(huán)境分布式微納探測器”項目合作,在“冷原子激光陀螺”方面已派遣博士生赴英國RAL實驗室開展合作研究,并已取得良好進展。此外,在“空間原位探測技術(shù)”方面已聯(lián)合英國Open大學和帝國理工大學已互派訪問學者進行長期和短期研究和學術(shù)交流。目前,北航博士生秦杰在英國盧瑟福-阿普爾頓實驗室從事空間用原子干涉陀螺儀的研究已近1年,博士生吳琳正在英國牛津大學從事空間物理及科學任務分析方面的研究。
以創(chuàng)新平臺 匯聚高水平教學科研團隊
空天信息系統(tǒng)平臺是北航“985工程”一期、二期重點建設(shè)的平臺之一。該平臺以學科建設(shè)為龍頭,以團隊建設(shè)為核心,教學與科研并重、教學與科研互動,匯集了一批優(yōu)秀的高層次領(lǐng)軍人才(張軍,張曉林、蘇東林等)。其中國家級教學名師1人,北京市教學名師2人;教育部創(chuàng)新團隊與國防科工委創(chuàng)新團隊各1個;近年來獲得國家科技進步一等獎1個,二等獎3個 (均為排名第1),國家級教學成果二等獎1項,獲批國家級精品課2門。
  張軍教授,長江學者,國家杰出青年基金獲得者,教育部創(chuàng)新團隊負責人,國家科技進步一等獎獲得者(排名1),國家級精品課程負責人,北京市教學名師獎獲得者。國家空管總體技術(shù)專家組專家、國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃大飛機論證組和探月工程預研論證組專家、《智能系統(tǒng)學報》編委。
  張曉林教授,國家級精品課程負責人、國家級教學名師獎獲得者、國家教學成果二等獎獲得者 (排名1),國家科技進步二等獎獲得者。
  蘇東林教授、北京市教學名師獎獲得者、全國巾幗建功標兵、國家科技進步二等獎獲得者(排名1)。
  該平臺培養(yǎng)了一批包括張學軍、羅喜伶、張濤等10位國家科技進步一等獎獲得者為代表的高端空管科技人才,匯聚和培養(yǎng)了鄭錚、劉鋒等教授、劉凱、徐楨副教授,有效支撐了北航 “交通運輸工程”學科的建設(shè),在2003年教育部一級學科評估中名列全國第 2名。
瞄準國家重大戰(zhàn)略需求,突破核心關(guān)鍵技術(shù),創(chuàng)造一流的科研成果
北航繼2007年 “衛(wèi)星新型姿控儲能兩用飛輪技術(shù)”榮獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎,2008年,“小型高精度CMOS天體敏感器技術(shù)項目”、“寬溫域耐腐蝕巨磁致伸縮材料及其應用”兩項科研成果,又同時榮獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎。一所大學,連續(xù)兩年獲得三項國家技術(shù)發(fā)明一等獎,開創(chuàng)了中國科學技術(shù)創(chuàng)新史上的先例。
 ?。?)2007年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎———衛(wèi)星新型姿控儲能兩用飛輪技術(shù)該項目以“微小型系統(tǒng)與光電探測技術(shù)”創(chuàng)新平臺為依托,瞄準我國高分辨率、長壽命遙感衛(wèi)星和大型航天器姿態(tài)穩(wěn)定和姿態(tài)機動重大需求,以新型慣性執(zhí)行機構(gòu)“卡脖子”技術(shù)為主攻方向,由房建成教授牽頭的科研團隊經(jīng)過近10年的不懈探索,突破了磁懸浮飛輪全部關(guān)鍵技術(shù),打破了國外技術(shù)封鎖,填補了多項國內(nèi)外空白,并開辟了我國航天器姿態(tài)穩(wěn)定與機動控制磁懸浮慣性執(zhí)行機構(gòu)技術(shù)研究方向,獲2007年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎。
  該項目提出了永磁電磁混合磁路結(jié)構(gòu)、五自由度主動控制磁懸浮軸承的思想;發(fā)明了4類12種系列混合磁路結(jié)構(gòu)磁懸浮軸承;提出了磁懸浮超高速飛輪轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定控制方法和高精度轉(zhuǎn)速控制方法;發(fā)明了變弧長多向磁體陣列超高速空心杯電機;提出了高精度變速穩(wěn)速鎖相環(huán)轉(zhuǎn)速控制。研制成功我國首臺高精度、長壽命、低功耗磁懸浮飛輪。輸出力矩精度比傳統(tǒng)機械軸承飛輪提高兩個數(shù)量級,壽命由目前的3至5年提高到10年以上,功耗比國外純電磁軸承飛輪降低90%,達到當今國際最先進水平。上述技術(shù)發(fā)明為我國各類高精度長壽命遙感衛(wèi)星和大型航天器姿態(tài)控制慣性執(zhí)行機構(gòu)由機械軸承飛輪向磁懸浮飛輪的跨代發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
  該項目技術(shù)成果已應用于衛(wèi)星型號磁懸浮動量輪產(chǎn)品研制和載人航天工程三期空間站用磁懸浮控制力矩陀螺工程樣機研制。申請發(fā)明專利43項,已授權(quán)28項,在SCI和EI收錄源期刊發(fā)表論文80余篇,撰寫國防科技報告百余份。
 ?。?)2008年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎———小型高精度CMOS天體敏感器技術(shù)項目該項目以“微小型系統(tǒng)與光電探測技術(shù)”創(chuàng)新平臺為依托,瞄準我國深空探測及航天武器發(fā)展中航天器小型化、高精度和自主運行重大需求,以高精度定姿技術(shù)瓶頸為主攻方向,由張廣軍教授牽頭的科研團隊經(jīng)過近10年的集智攻關(guān),突破了天體敏感器一系列重大關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,打破了國外技術(shù)封鎖與壟斷,填補了多項國內(nèi)外空白,并凝練形成了“天體敏感器技術(shù)”這一重要研究方向,獲得2008年國家技術(shù)發(fā)明一等獎。
  該項目發(fā)明了天體敏感器量值傳遞新方法和新裝置,建立了完善的量值傳遞體系;發(fā)明了全新的天體敏感器質(zhì)心跟隨成像體制;發(fā)明了信息處理專用芯片及系列硬件裝置;發(fā)明了4種小型化高性能天體敏感器光學成像系統(tǒng);發(fā)明了一系列星圖快速識別與跟蹤新方法;發(fā)明了電注入星圖的天體敏感器功能測試裝置;發(fā)明了天體敏感器系列航天型號產(chǎn)品,主要性能指標國際領(lǐng)先。上述技術(shù)發(fā)明為實現(xiàn)我國航天器小型化、高精度自主運行提供了重要技術(shù)途徑與更新?lián)Q代產(chǎn)品。
  該項技術(shù)申請發(fā)明專利38項 (含美國發(fā)明專利5項),已授權(quán)23項,在SCI和EI收錄源期刊發(fā)表論文70余篇,撰寫國防科技報告百余份。
 ?。?)2008年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎———寬溫域耐腐蝕巨磁致伸縮材料及其應用該項目依托“985工程”航空材料與制造平臺,以北航長江學者特聘教授徐惠彬為帶頭人,由控制、材料和機械與振動三個學科交叉組成研究團隊,針對我國空天與海洋環(huán)境中高精度微位移精確控制和水下通訊等對巨磁致伸縮材料的需求,經(jīng)過十余年的潛心研究,在寬溫域與耐腐蝕巨磁致伸縮材料與制備、高精度作動器等方面突破了多項關(guān)鍵技術(shù)。該成果項目獲2008年國家技術(shù)發(fā)明一等獎。
  巨磁致伸縮材料是一種特種功能材料,在磁場作用下產(chǎn)生伸縮。美國把高性能巨磁致伸縮材料Terfenol-D列為嚴格禁運的戰(zhàn)略新材料。但是,Terfenol-D使用溫度范圍窄,海洋環(huán)境下極易腐蝕,不能滿足空天大溫差環(huán)境及海洋環(huán)境下裝備的服役要求。
  該團隊研究攻克多項技術(shù)難關(guān),發(fā)明了寬溫域巨磁致伸縮材料,使用溫度范圍比Terfenol-D擴大1倍以上,低溫磁致伸縮性能提高4倍,高溫性能提高40%;發(fā)明了耐腐蝕巨磁致伸縮材料,耐腐蝕能力比Terfenol-D提高10倍;發(fā)明了高活性易揮發(fā)多元復雜體系晶體生長技術(shù),并成功地制備出高性能取向晶體材料。提出并研制成功了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大口徑、大傾角、快速響應、高精度巨磁致伸縮精密微位移控制系統(tǒng);發(fā)明了大長徑比漸變磁體技術(shù),成功研制出高精度巨磁致伸縮材料作動器,并實現(xiàn)成功應用。
面向互聯(lián)網(wǎng)資源共享與協(xié)同的服務網(wǎng)格系統(tǒng)(2008年國家科技發(fā)明二等獎)
北航懷進鵬教授領(lǐng)導的研究團隊針對互聯(lián)網(wǎng)資源的共享與協(xié)同需求,依托 “985工程”空天地一體化綜合信息服務支撐條件平臺,在互聯(lián)網(wǎng)資源的可管理性、可協(xié)同性和可信任性問題開展研究,經(jīng)過4年的研發(fā),在網(wǎng)絡(luò)資源體系結(jié)構(gòu)與聚合方法、服務容器及管理機制、資源調(diào)度與分配方法等方面取得突破,研制了面向互聯(lián)網(wǎng)資源共享與協(xié)同的服務網(wǎng)格系統(tǒng),獲得2008年國家技術(shù)發(fā)明二等獎和2006年教育部高??萍歼M步一等獎。
  服務網(wǎng)格系統(tǒng)CROWN是一個面向服務的互聯(lián)網(wǎng)資源可信共享與協(xié)同支撐平臺,它包括節(jié)點服務器、資源定位與描述服務、網(wǎng)格開發(fā)工具、調(diào)度服務等13個基礎(chǔ)模塊,與國際著名系統(tǒng) (GlobusToolkit、OMII、Unicore、EGEE等)的功能和性能比較具有創(chuàng)新和技術(shù)優(yōu)勢。2005年通過多名院士參加的成果鑒定,認為 “體系結(jié)構(gòu)先進、技術(shù)難度高、擁有自主知識產(chǎn)權(quán),整體上處于國際先進水平”。2005年5月至12月,該系統(tǒng)作為國內(nèi)唯一的資源共享與協(xié)同支撐平臺,通過了英國E-Science工程任務組及英國三個eScience中心聯(lián)合開展的性能、易用性、安全性和技術(shù)先進性等方面的評估和測試。CROWN曾作為亞洲唯一系統(tǒng),應邀在國際著名會議SuperComputing2006和開放網(wǎng)格論壇 (OpenGridForum)、英國AHM05及AHM06上進行了系統(tǒng)演示及與國際同類系統(tǒng)的互操作集成演示。參與制定了OGF作業(yè)提交描述語言(JobSubmittingDescriptingLan鄄guage,JSDL)、基本執(zhí)行服務(BasicExecutingService,BES)等多項國際和國內(nèi)技術(shù)標準,提高了我國的影響力和國際競爭力。
  基于CROWN中間件已建立起了連接中國、英國、美國、澳大利亞的7個城市、41個節(jié)點的廣域綜合試驗環(huán)境。目前,CROWN已獲得發(fā)明專利授權(quán)20余項,相關(guān)軟件和平臺已在氣象、高能物理、海量信息處理和計算流體力學等領(lǐng)域得到應用,資源調(diào)度與分配模塊被英國網(wǎng)格計劃支持的OMII中間件采用,基于CROWN平臺與浪潮集團研發(fā)的產(chǎn)業(yè)化版本CROWNVirtualCluster已列入浪潮集群計算機的預裝軟件進入市場,依托該成果參與國際合作科研項目4項,先后中國、英國、意大利等國家開展系統(tǒng)培訓8次,培訓人數(shù)超過400人,并參與4項國內(nèi)外標準制定,取得了顯著的社會和經(jīng)濟效益。
新一代空中交通服務平臺關(guān)鍵技術(shù)及其應用(2004年度國家科技進步一等獎)
該項目依托“985工程”建設(shè),針對我國空管原有系統(tǒng)體系異構(gòu)、設(shè)備代差大、技術(shù)手段落后等特殊性和復雜性,北航長江學者特聘教授張軍為帶頭人的教育部創(chuàng)新團隊,創(chuàng)造性地提出了網(wǎng)關(guān)集群構(gòu)架,解決了多平臺、多異構(gòu)、多體制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)難題,2004年獲得國家科技進步一等獎。
  空中交通管理系統(tǒng)是維護國家領(lǐng)空主權(quán)、保障飛行安全和提高航空運營效益的國家基礎(chǔ)設(shè)施。該項目創(chuàng)建了基于中間層交換的網(wǎng)關(guān)集群網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系,自主研制了多種軍民航、國際等網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)集群系列裝備。首創(chuàng)了適合國情的網(wǎng)關(guān)集群網(wǎng)絡(luò),支持數(shù)十類軍民航專用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,實現(xiàn)了我國軍民航、國際網(wǎng)等多種異構(gòu)、多制式、多協(xié)議專用網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通,構(gòu)筑了我國空天地一體化新一代空中交通服務平臺核心骨架,實現(xiàn)服務于我國空管部門和所有航空公司的新應用。獲5項國家發(fā)明專利授權(quán),形成2項行業(yè)標準,獲得32項軟件著作權(quán)。
  該成果已經(jīng)在中國民航全行業(yè)推廣應用,應用于中國民航所有航空公司,創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益近億元。應用于中國民航總局運行管理中心、空軍司令部管制室實現(xiàn)了全國飛行動態(tài)的總監(jiān)控,顯著提升了我國國家空域監(jiān)管能力?!?.11”事件發(fā)生時,該系統(tǒng)成功實施了對我國飛往美國的3個國際航班遠程實時監(jiān)控,大大提升了我國處置突發(fā)事件和保障飛行安全的能力。
國家特高壓直流基地污穢及環(huán)境試驗室
該項目以“985工程”先進飛行器研究科技創(chuàng)新平臺為依托,北航王浚院士主持完成了國家特高壓直流基地污穢及環(huán)境試驗室大型綜合環(huán)境模擬設(shè)備的研制項目(研制經(jīng)費5200萬)。
  試驗室由真空罐和形成各種人工氣候環(huán)境的設(shè)備所構(gòu)成。真空罐體是一個直徑22米,高33.88米的特大容器,是目前世界上最大的鋼制真空容器。由于中國地理環(huán)境復雜,直流輸電線路所經(jīng)歷的地理氣候環(huán)境復雜。本真空罐內(nèi)將模擬0-5500米海拔的污穢、覆冰和淋雨等多種復雜環(huán)境。該試驗室將建成世界上電力環(huán)境模擬試驗室中最大的覆冰系統(tǒng)和融冰系統(tǒng)。該試驗室建成后可進行直流±1000kV,交流±1000kV等級絕緣子、套管等設(shè)備的污穢及環(huán)境試驗,是世界上電壓等級最高的污穢及環(huán)境試驗室。該試驗室已于2008年12月31日進行首次抽真空試驗,抽氣達到6180米的海拔高度,其他各系統(tǒng)均達到設(shè)計要求。
  該試驗室肩 負 著 為 國 家 特 高 壓(1000kV)直流輸電工程提供污穢及環(huán)境模擬試驗的人工環(huán)境的重任。另外,針對2008年南方特大冰雪災害,對相關(guān)功能進行了擴充,可以為相關(guān)的冰凍科學試驗提供優(yōu)質(zhì)的試驗環(huán)境。