從“0”到“N”全過程創(chuàng)新之路怎么走?
——中國航空工業(yè)集團慶安-西安交通大學高壓高速流體機械聯(lián)合研究中心的探索
作者:李 莉
發(fā)布時間:2025-02-13 09:31:41 來源:陜西教育·高教
2024年底,中國航空工業(yè)集團慶安-西安交通大學高壓高速流體機械聯(lián)合研究中心(以下簡稱聯(lián)合研究中心)正式入駐西部科技創(chuàng)新港。
“我們是帶著‘禮物’入駐的!”聯(lián)合研究中心主任、西安交通大學能源與動力工程學院教授席光微笑著說。他指的“禮物”是花多少錢都買不來、正在實現(xiàn)國產(chǎn)化的壓縮機設計制造技術。
聯(lián)合研究中心為什么能率先突破航空工業(yè)壓縮機的“卡脖子”難題?回看慶安集團有限公司(以下簡稱慶安公司)與西安交大23年校企合作的歷程,答案就在其中。
強化企業(yè)科技創(chuàng)新主體地位
慶安公司是專業(yè)從事航空作動產(chǎn)品和制冷系統(tǒng)科研生產(chǎn)的大型企業(yè),壓縮機研發(fā)是其核心競爭力之一,是鞏固行業(yè)地位的“法寶”。西安交大1956年創(chuàng)建國家第一個透平壓縮機專業(yè),擁有流體機械及壓縮機國家工程研究中心、流體機械國家專業(yè)實驗室等多個國家級研究基地,學科優(yōu)勢突出。因為全世界掌握高壓高速壓縮機技術的只有極少數(shù)國家,而且實行技術封鎖,國內(nèi)在這個領域幾乎是空白,“從0到1”異常艱難。
2009年冬,入職慶安公司不到半年的新手設計師李鵬飛接到了某款微型高壓壓縮機設計和研發(fā)工作任務。當時,慶安公司已耗費兩年多投入不少人力物力,但實驗效果不理想。李鵬飛找到《壓縮機工程手冊》主編、我國壓縮機行業(yè)的奠基人之一、西安交大郁永章教授團隊尋求支持。從那時起,郁永章教授的弟子、西安交大化工學院化機系教授李云開啟了與慶安公司的合作。
“在‘甲乙雙方、一個項目、一紙合同、一筆經(jīng)費’的傳統(tǒng)模式下,項目結題后,高校研發(fā)工作就結束了,我們不會跟進到產(chǎn)品端,那時候創(chuàng)新鏈條沒打通,更涉及不到與產(chǎn)業(yè)鏈的融合,高校科研人員只參與‘0到1’,不參與‘1到N’,也沒有反復迭代的過程。”李云回憶道。
慶安公司曾耗時5年、迭代幾十余次,開發(fā)出某微型高壓壓縮機產(chǎn)品,但依舊存在可靠性不高的問題。“怎么提高可靠性?怎么提升性能?只能回到‘0’找答案,去做大量分析、計算,這是基礎研究,恰好是企業(yè)的短板、高校的強項。”李鵬飛說。
席光教授團隊在流體機械新型節(jié)能與系統(tǒng)調控技術方面深耕30余年,圍繞離心壓縮機關鍵技術及其應用的重大需求,建立了離心壓縮機高性能、高可靠性設計技術體系,實現(xiàn)了離心壓縮機的氣動設計性能達到國際先進水平,支撐了流體機械核心裝備國產(chǎn)化重大技術突破。李云教授課題組研究領域聚焦高壓流體裝備研發(fā),曾經(jīng)開發(fā)了國內(nèi)首臺LNG接收站BOG壓縮機,并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化;搭建了國內(nèi)首臺浮動海洋平臺壓縮機國產(chǎn)化關鍵技術驗證平臺,服務由我國自主研發(fā)建造的、全球首座10萬噸級深水半潛式生產(chǎn)儲油平臺“深海一號”;深耕氫能壓縮技術,為國內(nèi)首臺超高壓氫氣隔膜壓縮機國產(chǎn)化的成功開發(fā)提供了關鍵技術支撐。課題組在國內(nèi)具有良好的行業(yè)影響力,與慶安公司發(fā)展目標和研發(fā)需求高度契合。
2023年11月,中國航空工業(yè)集團慶安-西安交通大學高壓高速流體機械聯(lián)合研究中心揭牌,雙方約定立足高壓高速流體機械產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向,在壓縮機領域開展全方位合作。聯(lián)合研究中心在西安交大匯聚創(chuàng)新資源的“6352”工程、“1121”(一中心、一孵化、兩圍繞、一共享)產(chǎn)學研深度融合新模式下建立,有高速離心式壓縮機、高壓容積式壓縮機兩個科研團隊。席光擔任聯(lián)合研究中心主任,負責高速流體機械科研方向,李云、李鵬飛擔任副主任,李云負責高壓容積式壓縮機科研方向。
如今已成為慶安公司總工程師助理的李鵬飛代表企業(yè)“出題”,30多名雙方科研人員以“科學家+工程師”模式組隊,共同“答題”,促進了技術創(chuàng)新和成果轉化。
新合作模式下,研發(fā)團隊僅用一年就做出一款新型結構的微型高壓壓縮機樣機,大大加快了新產(chǎn)品的開發(fā),并且成本大幅降低,加速了市場化進程。
“效率更高了,由企業(yè)來主導產(chǎn)學研融通創(chuàng)新,既是找準‘痛點’開良方的過程,也是‘性價比’更高、更快‘出東西’的科研模式。”李鵬飛說。
高質量科技供給為產(chǎn)學研深度融合奠定堅實基礎
高質量科技供給高度依賴科技創(chuàng)新,但科技創(chuàng)新不是一個單向線性的過程,而是包含了無數(shù)次“0到1”“1到N”“N到0”不斷迭代的過程,創(chuàng)新需要科研工作者在0、1、N之間“反復橫跳”。
“6352” 工程與“1121”模式是西安交大落實“以國家戰(zhàn)略需求為導向”“企業(yè)主導的產(chǎn)學研深度融合”“促進‘四鏈’深度融合”的具體舉措,能夠全鏈條支持科技創(chuàng)新項目轉化及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,是一套助推產(chǎn)學研深度融合的“組合拳”。西安交大黨委書記盧建軍說:“大學要當好基礎研究主力軍和重大科技突破生力軍,我們要幫助校企科研工作者深度融合,打通迭代過程中的‘堵點’。”
壓縮機研發(fā)怎么做到校企深度融合?聯(lián)合研究中心的做法是雙方科研人員深度參與“0到1到N”“N到1到0”的所有過程,任何一個環(huán)節(jié)的問題都協(xié)同解決。
高壓容積式壓縮機課題組從2023年8月至今,堅持每兩周開一次雙方科研人員都參加的項目討論會。會上,大家分享研發(fā)成果,進行“頭腦風暴”。李鵬飛說:“討論可以啟發(fā)科研思路,比如我們想延長某款壓縮機工作壽命,工程師慣常做法是先出一版設計方案,在試錯中改進,教授的思路是正向研究,‘庖丁解牛’式分析零部件工作機制,厘清機理,然后優(yōu)化。”
李云說:“每次討論會要開6小時,教授和工程師一場場討論熱火朝天,學生們聽得意猶未盡。工程師了解基礎原理后能從根本上解決實際問題,而我們則對關鍵部件的機理研究更深入,參會學生也借此開闊眼界,培養(yǎng)全局思維,這是雙贏。”
比起地面產(chǎn)品,機載產(chǎn)品需要更優(yōu)良的性能,才能適應空中各種復雜環(huán)境。但其中的關鍵技術無法從國外獲得,因此,立足自強自立是根本。
工程師思維與科學家思維在聚焦同一個具體問題時,實現(xiàn)了互補,推動了創(chuàng)新,打通了堵點。“科學家+工程師”的組合使高壓容積式壓縮機課題組在解決某款微型高壓壓縮機可靠性及優(yōu)化產(chǎn)品設計上發(fā)揮了極大作用。雙方協(xié)同,通過搭建關鍵部件機理研究實驗平臺,明確失效機理,改進結構設計,解決了“卡脖子”技術,為慶安公司降本增效。
為國家培育“專尖特精”人才
伴隨著研究的深入,聯(lián)合研究中心通過搭建兩級透平壓縮機非定常流動測試實驗平臺、微型高壓壓縮機關鍵部件壽命預測及數(shù)字孿生模型研究平臺實現(xiàn)了產(chǎn)品“卡脖子”技術的突破,企業(yè)嘗到了產(chǎn)教融合的“甜頭”,雙方又進一步規(guī)劃出了明年的基礎研究內(nèi)容和實驗平臺建設方案。
化工學院動力工程及工程熱物理專業(yè)博士一年級的王強和碩士三年級的王志鵬參與了高壓容積式壓縮機課題組工作。王強說:“校企深度融合讓我快速認識到當前我國在高壓無油潤滑壓縮機領域面臨的技術難題和我們肩負的使命。”王志鵬說:“在參與慶安氣源設備研發(fā)項目的過程中,深切體會到了技術掣肘對我國發(fā)展的制約,更加明確了自己的責任。”“我們從基礎支撐、‘疑難雜癥’診斷以及引領前沿發(fā)展三方面發(fā)力,不僅培養(yǎng)學生融入工程實際,也為企業(yè)培養(yǎng)‘專尖特精’人才。”李云團隊的高秀峰副教授說。今年是李鵬飛攻讀西安交大工程博士學位的第四年,校企“雙向奔赴”在他身上更加具象化了。在這樣的探索中,發(fā)揮了科研思政作用,實現(xiàn)了在工程化環(huán)境、實戰(zhàn)化項目、全鏈條創(chuàng)新、有組織科研中培養(yǎng)卓越工程人才。
西安交大能源與動力工程學院副教授王志恒主要研究離心壓縮機內(nèi)部流動的控制及設計優(yōu)化,他說:“校企深度融合使我們學校老師的研究更精準地聚焦國家戰(zhàn)略、對接產(chǎn)業(yè)需求,更有效地解決了‘融合點’的痛點問題。”席光說:“校企深度融合聯(lián)合研究中心要培養(yǎng)面向前瞻性核心產(chǎn)業(yè)領域的工程博士‘國家隊’,為推進關鍵核心技術聯(lián)合攻關探索出一條成功之路”。
在“1121”產(chǎn)學研深度融合新模式下,三年多來,西安交大與223家領軍企業(yè)簽署共建聯(lián)合研究院協(xié)議(世界500強50家、中國500強67家),建立84個校企深度融合創(chuàng)新聯(lián)合體,聯(lián)合研發(fā)團隊的科學研究向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進、向極綜合交叉發(fā)力。創(chuàng)新港引入包括深交所、深創(chuàng)投在內(nèi)的265家金融機構,就地孵化213家企業(yè)。聘任企業(yè)導師995名、培養(yǎng)工程碩博士2000余人。
盧建軍說:“西安交大將以企業(yè)主導的產(chǎn)學研深度融合為突破口,持續(xù)推動教育、科技、人才一體化發(fā)展,打通創(chuàng)新鏈、融合產(chǎn)業(yè)鏈、引入資金鏈、共享人才鏈,持續(xù)提供高質量科技供給和人才支撐,為教育強國、科技強國、人才強國建設貢獻智慧和力量。”
(李莉:西安交通大學黨委宣傳部)



