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近日,江苏省人民政府发文正式公布了2018年度江苏省科学技术奖的授奖项目。我校孙玉坤教授主持完成的“磁悬浮飞轮系统关键技术及其应用”荣获江苏省科学技术二等奖,这成为我校产学研合作、协同攻关的又一成功范例。

该项目研究由我校牵头,联合中国人民解放军航天工程大学和江苏大学等科研机构开展协同攻关,得到了16项国家级项目资助,在项目负责人孙玉坤教授的带领下,经过10多年的潜心钻研,科研团队交出了一份含金量十足的成绩单。

孙玉坤教授在为研究生授课

 

瞄准前沿 助推高端装备制造

“习近平总书记指出,关键核心技术是国之重器,必须切实提高我国关键核心技术创新能力,把科技发展主动权牢牢掌握在自己手里,为我国发展提供有力科技保障。”孙玉坤教授遵记总书记的教导,告诉记者:“这是我们所有科研工作者的夙愿和追求,也是我们为之奋斗的不竭动力!”

磁悬浮飞轮是航天卫星、能源交通和国防军事等重大领域革新发展和相关高端装备升级换代所必须的前沿技术,美国、法国、日本等发达国家一直大力开展相关研究,而我国无论是基础理论研究还是关键产品开发都严重滞后,核心技术长期被国外封锁。在航天卫星领域,飞轮是实现卫星姿态稳定和能量存储的核心部件。上世纪末我国成功研制的机械轴承飞轮有接触摩擦、效率和精度低,而世界发达国家利用磁悬浮飞轮技术,已实现了卫星高性能姿态控制和高效能量转换,大幅提升了卫星的姿控和运行水平。磁悬浮飞轮也是飞轮储能走向工程应用的瓶颈技术,飞轮储能是一种高性能的机电能量转换与储能系统,它具备一系列独有的优良品质而受到世界各国的高度重视。项目组成员朱志莹介绍:“随着新能源发电、电动车辆和城轨交通等领域快速发展,储能技术成为当今世界面临的重大难题,而飞轮储能突出特点是单机功率大、充放电时间短、循环寿命长、环境友好,特别适用于瞬时大功率、短时高频次充放电应用场景,将在智能电网、电动车辆、轨道交通和新能源电站等领域大显身手。”

10多年来,项目团队围绕国家重大需求和该领域的技术瓶颈开展研究,在磁悬浮飞轮系统结构创新与设计,高精度、低损耗、抗强扰动技术,系统稳定性与多模态控制以及卫星姿态测控技术等方面的前沿技术和重大难题开展研究攻关,取得了许多新的突破和原创性成果,提出了球面解耦磁轴承和磁悬浮飞轮储能电机新拓扑与机理,形成了磁悬浮飞轮系统悬浮、电动、发电一体化柔性运行理论与方法,实现了磁悬浮转子悬浮运动定位精度从微米级到纳米级的提升;创建了复变量频率特性的磁悬浮转子涡动模态稳定判据,破解了磁悬浮飞轮高速章动失稳和在轨运行的高精强鲁棒控制难题。相关成果在航天卫星和飞轮储能等高端装备中得到推广应用,显著提升了装备性能和水平,为我国新一代卫星、能源交通和国防军事等领域高端装备的发展发挥了重要作用。

协同创新 打好科研攻坚战

搞科学研究,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。

项目组依托江苏省配电网智能技术与装备协同创新中心,充分利用协同创新平台的资源优势,由我校牵头,与相关军工地方高校、企业和科研机构,开展跨主体、跨领域和跨学科的研究与实验,针对磁悬浮飞轮系统结构机理、高速稳定控制以及高精低损耗抗强扰动技术难题开展持续技术攻关,相继合作完成了国家“863”、国防科技项目和国家自然科学基金等10多项课题,成功发明了“通道解耦”磁轴承和“单绕组/双定子”磁悬浮飞轮电机,满足了航天器对飞轮系统高可靠、体积小、重量轻的特殊要求;合作创建了磁悬浮飞轮转子稳定判据与多模态控制方法,解决了磁悬浮飞轮转子高速章动失稳与高精强鲁棒控制难题,共同研发了磁悬浮飞轮可重复锁紧保护机构以及高性能密封技术等一系列高科技成果,为我国磁悬浮飞轮技术及其应用做出了重要贡献。

据不完全统计,在项目开展的过程中,项目攻关团队借助我校协同创新中心、智能电网研究院、主动配电网省高校重点实验室等多个科研平台,通过协同创新,在国内外著名期刊和国际会议上发表高水平SCI/EI检索论文150余篇,授权与项目相关的国家发明专利近50件,相关原创性理论与技术被30多个国家和地区的学者引用和正面评价,受到我国航天工程领域专家、中国科学院院士等10余位著名专家充分肯定。

凝心聚力 打造一流科研团队

从事核心技术研究,既要有好的带头人,更要有好的团队。项目负责人孙玉坤教授秉持“立足岗位、求实创新,努力创造一流团队,产出一流成果”的理念,时刻做好表率作用。尽管有大量的行政管理和教学任务,他总是挤出更多精力和时间来到实验室和大家一起探讨和解决项目相关问题。为了解决技术难题,经常和团队成员在实验室通宵达旦、废寝忘食,这种孜孜不倦、精益求精的精神深深感染和激励着团队成员们。

“突破核心技术,关键在人,科研团队的建设十分重要。学校非常重视科研团队的建设,重视传帮带,提倡学赶超,让年轻人在团队里尽快成长。”孙玉坤教授表示,“项目组会给年轻人压担子,无论是项目申报、论文发表、专利申请,还是科研奖励和人才荣誉等都向年轻人倾斜,给年轻人增加压力的同时,也为他们的发展提供良好的科研平台,让他们将压力转化为动力,将积累的科研实力通过学校提供的良好平台展现出来。”

“团队的研发重点是磁悬浮飞轮技术,我们的团队也像一个飞轮一样,围绕着同一个目标和梦想,夜以继日,不停旋转!”项目组成员们如此形容项目团队。这是一个年轻、有朝气和战斗力的团队,团队成员大多是80后,甚至90后,多位是孙玉坤教授培养出来的博士和博士后,有着长期紧密的合作基础,团队自组建起就明确了目标和任务,根据各自的特长分工协作。经过不断地探索和拼搏,团队骨干成员近年来取得了丰硕的研究成果:曾获得国家奖技术发明二等奖1项,省部级科学技术一等奖3项、二等奖7项。在团队的支持下获批江苏省“青蓝工程”创新团队、省协同创新中心、省重点建设实验室和省重点培育学科等多项省级平台和称号,入选国家和省部级人才称号8项。

科研靠团队,获奖靠集体,但更离不开学校的支持和帮助。近年来,学校针对各层次专业技术引进人才提供了各种政策支持,为科研人员营造了更加优质的科研和创新环境。项目组成员们也表示,良好的创新环境、事业发展平台是激发创造力最好的助推器,学校在很多方面为他们解决了后顾之忧。随着“科技创新1111计划”等一系列政策的出台落地,越来越多的创新科研团队如雨后春笋般出现,并产出了一大批高质量的成果。江苏省配电网智能技术与装备协同创新中心负责人刘海涛告诉记者:“如果说创新团队是一颗充满希望的种子,那么学校就是它们茁壮成长的沃土。学校良好的软硬件设施和政策支持为科技创新型团队的发展壮大注入了‘强心剂’。”

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养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,开展科学研究必须促进和反哺人才培养。

据了解,项目团队高度重视科研成果向教学转化,注重“寓教于研、突出创新”,将科研成果带入课堂,带入教材,带入实践,全方位渗透到教学实践的方方面面,提升了学生的科研兴趣,激发了学生的创新思维。随着项目成果的不断涌现,越来越多的研究生和本科生进入项目团队进行研究和实践。“可能刚开始的时候,学生会一知半解甚至不解,但随着老师的指导和项目的深入,学生们也慢慢进入角色,在为项目研发做出了贡献的同时,全面提升了综合素养。”项目指导老师朱志莹告诉记者。近年来,项目组成员指导的学生多次在各类科技创等比赛中获得大奖,多名学生迈进了浙江大学、东南大学、华北电力大学等知名高校深造。

“我们要争做一名优秀科研者,始终要把科研同国家社会发展紧密结合起来,把论文写在祖国的大地上;我们更是一名教育者,始终要把自己的事业同立德树人、教书育人紧密结合起来,培养出更多更好的科技创新人才。”孙玉坤教授的话语一直激励着团队在科研和教学的道路上不忘初心,攻坚克难,勇攀高峰。

(撰稿:胡民)

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