北京航空航天大學副校長房建成(前左)帶領團隊開展科研。資料圖片

■學習貫徹十九大精神 寫好教育奮進之筆特別報道

1月8日，北京航空航天大學教授向錦武的團隊憑借“長鷹高原型遠程無人偵察機系統”項目捧回2017年度國家科技進步獎一等獎。至此，北航近13年已獲得12項國家科技獎一等獎，創造并保持了一所大學連續獲得國家高等級科技獎勵的紀錄。

面向國家重大戰略，聚焦“關鍵瓶頸”技術，敢為人先挺進科學研究的“無人區”，以大團隊、大平臺、大項目，推動形成大成果，北航由此書寫了科學研究的傲人成績。

破解“關鍵瓶頸”技術

一個發動機葉盤，如果按傳統工藝制造，屬于“雕刻”，最后剩下來的只有7%。

打個比方，做一個5公斤的鈦合金異型件，需要100公斤材料，剩下的95公斤，都是切屑，只能浪費。

制造型材需要設備。早期我國自主研制某型飛機，要做一種鈦合金的型材，全機加在一起只要20公斤，但是光拉伸機的投入要5億元，才能把這個型材拽出來。

相對于傳統的減材制造，3D金屬打印通過計算機控制，用激光將合金粉末熔化，一層層堆積起來，“生長”出一個合金部件，所以稱之為增材制造。3D打印一個5公斤的異型件，可能只要6公斤材料，材料利用率超過80%。

世界各國都在蓄力進軍智能制造，增材制造研究成為必爭之地。美國是第一個掌握3D金屬打印的國家，2002年就已經在飛機上使用該技術，但僅限于幾百毫米的小件，大件非常難。

難在哪里?中國工程院院士、北航教授王華明在一間簡樸的辦公室，給記者講解其技術瓶頸：3D金屬打印溫度劇烈變化，激光照到的地方高達3000℃，一掃過去，降為100℃，溫度劇烈變化導致內應力非常大，進而變形、開裂，零件越大，越易開裂。另外，3D打印是一層層堆上去的，外觀是好的，但是里面有沒有裂縫、氣孔?其金屬晶粒是否可控，決定了內部品質、性能是否可控，特別是關鍵受力部件，比如，飛機的起落架、機翼。如果品質不可控，根本不行。另外，3D打印需要有大的系統和部件裝備，新技術走向工程運用得有系列標準規范，涉及裝備、軟件、過程控制、激光冶金、金屬材料熱處理等多個學科。

“我們在實驗中積累經驗，試圖用最簡單、最可控的方法來解決復雜問題。”王華明舉例說，比如，大型構件內應力大的問題，在嘗試了力學的多種方法后，最終宣告失敗，最后用最簡單的物理學原理，先化整為零，再積零為整，實現內應力離散。

自2005年以來，王華明的技術已經在多型號飛機、衛星、航空發動機和燃氣輪機等重點型號研制生產中應用并發揮關鍵作用。他主持的“飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成形技術”獲2012年度國家技術發明獎一等獎。

“我們的技術主要用在關鍵受力大型部件。”王華明說，舉例來說，重達上百噸的飛機在著陸瞬間，起落架要承受的載荷之巨大可想而知。再比如，某型飛機的起落架支撐框，尺寸大，結構復雜，傳統方法難以整體成形制造，而利用激光增材制造的鈦合金構件目前已經累計飛行起降1萬余架次，工作正常。

一直以來，由于大型金屬結構件制造技術有壁壘，我國無法自主生產許多大型裝備的核心構件。在中國沒有這項技術之前，中國在研的一款飛機所需的雙曲面窗框只有歐洲一家公司能做，周期兩年，得先付200萬美元模具費。

這一歷史被終結。幾年前，王華明就說過：“我跟飛機總設計師聊天，我們快速設計飛機，都是整體的、大型的、超長的結構，兩三個月就能把飛機造出來，不開一套模具，不打一個鍛件，不做一個焊縫。也許有人認為這是個夢想，但實際上不是了。”

在很多軍事迷的眼里，王華明的技術能像“變形金剛”一樣，在激光的作用下，把金屬變成想要的形狀。

現在3D打印能打的最大構件有多大?王華明透露，某新型飛機外廓尺寸十幾平方米，是世界上最大的鈦合金關鍵受力部件。而傳統的鍛造機，最大只能做到4.5平方米，耗材達8噸，耗時兩年。

在2005年時，我國還是繼美國第二個掌握3D打印增材技術的國家，如今，我國已經遠遠領先，成為唯一掌握鈦合金大型整體主承力結構件激光快速成形技術，并實現裝機工程應用的國家。

這背后是王華明院士的團隊科研攻關近20年的結果，是北航瞄準科技前沿，服務國家重大戰略需求的一個突出代表。

服務國家重大戰略需求，是很多高校的使命，并不鮮見，而北航把火力凝聚到一點上：著力突破關鍵瓶頸技術，挺進科研“無人區”，推動引領性、顛覆性創新。

中國科學院院士、北航主管科研的副校長房建成把北航比喻成國家科技創新人才培養的“先鋒隊”。“我們敢于攻克引不進、買不來的技術，‘卡脖子’的技術，敢為人先、敢于創新一直是北航的傳統，從‘北京1號’到‘北京10號’，都是本科生的畢業設計。在1958年，師生們大干三個月，造出新中國第一架輕型旅客機‘北京1號’，還真的從上海飛到北京，擱現在，不可想象。”

這樣的傳統，在北航延續至今，就拿近一兩年舉例：

2017年10月，在山東東營機場，我國自主研發的北斗衛星導航系統首次在中國完全自主設計并制造的支線客機——ARJ21-700飛機103架機上進行了測試試飛，取得圓滿成功!北航張軍院士團隊主持研制的北斗多模導航系統等，為試飛提供了多項關鍵核心技術。

2017年5月，上海浦東機場，國產大型客機C919翱翔藍天，隨同C919一同飛上藍天的還有北航校旗。這份榮譽來之不易，從2003年開始，我國陸續成立國家重大專項論證組，“大飛機”專項是論證最為艱難的一個。“兩次論證都依托北航開展，這是我國高校第一次從立項論證開始深度融入國家重大科技專項。”時任北航校長、論證組組長李未回憶。

2017年4月，“天舟一號”貨運飛船發射，不僅總設計師白明生是北航校友，而且飛船上的多項關鍵技術，如羽流分析、智能壓緊釋放裝置、空間微量泵控制系統等，都來自北航多個研究團隊。

……

“空天報國、敢為人先”已內化為北航人的血脈基因，成為最鮮明的精神坐標。

“北航始終堅持國家戰略立本、科技創新立功，強化基礎性、前瞻性和戰略高技術研究，引導創新要素向關鍵瓶頸技術匯聚，持續保持在尖端技術領域的領先地位。”據房建成介紹，學校2017年明確提出，實施科學研究“致真問天”計劃，進一步改革體制機制，深化軍民融合、學科交叉，瞄準制約國家安全和國民經濟建設的前瞻性問題與顛覆性技術，鑄就創新驅動發展“強引擎”。

新的征程已經開始。

論文寫在產品上

徐向陽的科研項目啟動后開的第一次大會是招商大會，主角不是教授們，而是幾十家國內汽車零配件的供應商。這在大學校園里很少見。

這位北航教授的項目是“前置前驅8擋自動變速器(8AT)研發及產業化”。自動變速器是汽車的核心技術之一，如果說發動機是汽車的“心臟”，那么變速器就是汽車的“大腦”，是汽車行業公認的技術含量最高、研發投入最大、產業化最難、單件利潤率最高的零部件之一。

2004年，徐向陽開始自動變速器的研發時，面臨三大空白：國內自主自動變速器的市場、技術、標準均處于空白。中國雖然是世界汽車第一產銷大國，但是自動變速器全部依賴進口。

“讓中國汽車核心技術產業不再受制于人”，這是徐向陽最初的想法。

徐向陽可以走一條傳統的路：去買一些配件，做出一個變速器的樣機。但在他看來，“那是純科研思維，我要做的不是樣機，而是可以量產、可以賣的產品，科研成果的研發和產業化，都需要企業的加盟，如果沒有配套的供應商，一切無從談起”。

路并不好走。徐向陽跑遍了國內大大小小的汽車企業，因為投入巨大，風險高，加上“三個空白”，國外也才剛剛開始做6AT，整整半年都沒有企業敢跟徐向陽合作，“都覺得是好東西，但是中國人沒做過，不敢做”。

直到徐向陽碰見山東盛瑞傳動股份有限公司董事長劉祥伍，事情才峰回路轉。劉祥伍曾經是濰柴動力主管內貿的副總，素以果敢著稱，人稱“劉大膽”，他對中國汽車市場非常熟稔，知道國內自動變速器的市場空白存在巨大的機會。但投入變速器的研發，意味著企業要在10年里，每年投入幾千萬元全部利潤，股東不分紅。

兩人都是背水一戰。2007年5月，在研發項目簽約儀式上，劉祥伍舉著香檳說：“8AT只能成功不能失敗，我的辦公樓在17層，如果失敗了，我從上面跳下去。”徐向陽說：“如果真的失敗了，我就陪你一起跳下去。”

2007年9月，項目啟動第一次大會，參會的20多家零部件供應商態度不一，有的跟著項目走下來，有的半道撤了。這并不難理解——一條生產線要投入幾千萬元，如果失敗，白白浪費。徐向陽堅持每一個零部件都有國內供應商、外資供應商，慢慢帶著國內供應商學會做原本不會做的“行星排”“閥板”“離合器轂”“油泵”等。“我們一開始就瞄準了一件事：同時解決整個產業鏈不完整的問題。”徐向陽說。

10年研發，挑戰巨大：眾多設計方案里，要找到最優;如何精準控制機電液，實現換擋平順;變速器一年量產幾十萬臺、生命周期30萬公里，如何保證性能一致?

2012年，搭載8AT的陸風X5汽車上市銷售;2016年，中國自主品牌前置前驅8擋自動變速器第10萬臺下線!

中國自主品牌自動變速器在2013年市場占有率為零，2015年為3%，2016年為6%，數字在高速增長，中國人可以做變速器了!

該產品打破美德日韓長期以來對我國的技術封鎖和產品壟斷，迫使國外自動變速器單臺降價3000元以上，已為國內整車生產降低成本至少300億元。該項目獲得2016年國家科技進步獎一等獎。

科技部部長萬鋼在2016中國汽車創新論壇上，這樣評價徐向陽的項目：這是汽車工業近年來數一數二的大事，它產學研用深度融合的創新模式值得全行業總結和推廣。

在徐向陽自己看來，最大的貢獻是培育了自動變速器的產業鏈，那些跟著走下來的企業不少已經成為行業的“隱形小巨人”，比如天津天海同步科技集團，“行星排”產值已經占企業產值的一半;無錫金潤汽車傳動公司，國內大部分“閥板”都是他們生產的;而盛瑞傳動，2016年的自動變速器產值已經超過老產品……

“一個重大的科技創新，尤其民口的，需要科學家的創新，也需要企業家的創新。”徐向陽深有體會，非常感謝那些有魄力跟著走下來的企業。

“有人說，論文寫在大地上，我們是把論文寫在產品上。”徐向陽認為，自己走的這條路得益于在德國奔馳汽車公司做訪問學者時，學習到的如何組織實施大規模的、涉及幾百個零配件的復雜產品的正向開發經驗，“從一開始，我有個明確目標：不是把它作為一個科研項目去做，而是要產業化”。

總有人說打通科研成果轉化最后一公里，而像徐向陽這種產學研用深度融合模式讓最后一公里的問題直接不存在。這樣的案例并不是少數。據介紹，北航積極推動國防領域高精尖技術向民口轉化，一方面改革科技成果轉化機構，設立專職部門，與資產運營管理部門、校地合作管理部門等協同推進重大科研成果轉化落地，并不斷健全科技成果轉化制度，提高職務成果完成人收益比重;另一方面積極探索成果股權形式的科技成果孵化模式，聚焦航空航天、電子信息、新材料等重點領域設立學科性公司。

“近10年北航牽頭的國家級獎項就有六七十項，之前之所以不為人知，跟國防保密的要求有關。北航由8所高校的航空系合并，成立之初就肩負著重大而光榮的使命：空天報國。隨著我國國防科技工業由弱變強和軍民融合上升為國家戰略，北航的發展也面臨轉型，僅僅航空航天是不夠的，而應該有更高的使命：服務國家的經濟轉型，更多國防成果應該拿出來服務地方經濟轉型。”房建成認為，北航要打開大門，走出學院路，走出北京城，把論文寫在祖國大地上——

這一步伐在加快：

2016年5月，北航與青島市達成戰略合作協議，成立了北航青島研究院和北航虛擬現實國家重點實驗室青島分室，雙方將在信息技術、海洋環境、智能制造三大重點方向布局和發力。2017年9月，北航青島研究院開學招來首批125名研究生。

2016年7月，北航與合肥聯手打造的“北航合肥科學城”揭牌，北航的量子傳感、機器人、新材料、醫工交叉、通航技術等優勢領域落地合肥，目前6個研究中心及通航產業技術研究院的科研團隊組建完畢并入駐。

2017年4月，北航與四川省人民政府“聯姻”，擬投資114億元的北航西部國際創新港開工，由6名院士帶頭的團隊已落戶成都的北航創新研究院，雙方致力于軍民融合高端人才培養，培育軍民融合產業集群。

……

校地合作連番大動作，北航各種重磅消息令人目不暇接。推開校門，建設異地研究院，推動產學研用深度融合。“北京的發展空間有限，我們很多學科新的增長點都布置在外地，借人之力解決空間不足的難題，也為教師真正服務地方經濟、轉化科技成果提供更大的舞臺，相當于把科研延伸，把學校的培養能力拓展，真正實現把論文寫在祖國大地上。”房建成說。

“三代人”文化

觀察北航這些年捧回的大獎，有個共性：一個大獎后面就是一個大團隊，有的團隊規模甚至在200人以上。除了帶頭人，其他人均默默無名。

這是一支支怎樣的團隊在作戰?

據北航科研院院長王榮橋介紹，這樣的團隊在北航至少有十幾個，一個團隊里最少四五十名教師、上百名學生，張軍院士的“空中交通管理團隊”，房建成院士的“慣性技術團隊”，蘇東林老師的“電磁兼容團隊”，而“無人機團隊”已經是成建制的單位……

“團隊持續攻關，技術不斷更新，這樣才能成就大項目、高顯示度項目。”王榮橋解釋說，從大平臺來說，學校有國家級平臺如國家重點實驗室、國防科技重點實驗室等共計10個，“這些大平臺就是不動的營盤，有著很強的原發動力，三五年不產成果，每個人都會感覺后面有老虎跟著”。

數據顯示，北航2000多名教師，人均科研經費達到120萬元，在高校中幾乎是常年居于第一。

北航多年來形成的以“大團隊、大平臺、大項目、大成果”為核心的“四大模式”，已經被社會譽為科技創新的“北航模式”。

萬鋼曾經評價過該校的科研：“拿得起、扛得住、信得過。”王榮橋認為，這是北航“四大模式”的注腳。

學校從制度上也有力保障了“四大模式”的發展，以引導創新要素向瓶頸技術、大團隊、大項目匯集。比如，在科研項目與資金管理方面，進一步簡政放權，調動科研人員的積極性和創造性，同時推動科研設施與重大儀器設備開放共享。在未來實施的科技創新“致真問天”計劃中，瞄準制約國家安全和國民經濟建設的前瞻性問題與顛覆性技術，持續打造“前沿科學技術創新研究院”“國際交叉科學研究院”“醫工交叉創新研究院”等創新特區。

一個大獎后面，基本上都是集體獲獎，是一個團隊在奮斗，除了帶頭人，其他人默默無名。“一個大團隊里，有當神槍手的，也有機槍排、小炮手，也有炊事員，少了誰都不行。”在房建成看來，學校的制度改革只是保障。

到底是什么使那么多人寧愿默默無聞地付出?

很多大學，都有其特有的科研文化，在北航，有個科研的“三代人”文化。

2017年1月9日，北航教授宮聲凱憑借研究項目“高溫/超高溫涂層材料技術與裝備”，以第一完成人的身份榮獲2016年度國家技術發明獎一等獎。他深耕20多年的研究成果，應用于我國最新研制生產的多型號發動機，為自主打造“中國心”作出了突出貢獻。

“我認為團隊中每一個人的工作都像一顆漂亮的珍珠，我只是把每一顆珍珠串在了一起，離開我的團隊，我什么也做不成。”宮聲凱這樣說。

這樣的回答有謙遜，但也是實情。發動機被譽為“現代工業皇冠上的明珠”，在打造“中國心”上，北航屢創新功：承擔4個國防“973”項目、10年三獲國家技術發明二等獎、一項國家技術發明一等獎。這背后，是以徐惠彬院士、陶智教授、宮聲凱教授等為代表的第三代北航人率領團隊在作戰。

事實上，從上世紀50年代北航組建我國第一個航空發動機專業起，第一代北航人如王紹曾教授、寧榥教授等白手起家，在國內率先啟動航空發動機研制。

上世紀80年代起，以陳懋章院士、高歌教授等為代表的第二代北航人潛心鉆研，相關成果獲1984年國家技術發明一等獎和1993年國家科技進步一等獎，錢學森先生評價“長中國人志氣”。

三代人不斷傳承，勠力打造“中國心”。這樣的故事在北航還有很多，如“三代人的陀螺夢”“三代人的長鷹魂”“三代人的凌云志”等，每一個故事都是北航人團隊文化、創新品格、傳承精神的生動寫照。

在房建成看來，之所以有這么多三代人的團隊，根源在于北航的價值觀，是從建校之初培養“紅色工程師”傳統延續至今，以國家利益至上的一種精神和文化，“支撐一代代科學家瞄準一個領域深耕，肯定不是靠短期利益能維系的，一定是一種強大的精神支撐著，為國防科技工業奉獻青春和才智，這種使命擔當深深扎根在北航人的心中”。這種隱性的、一脈相傳的科研團隊文化可能比單純的科研制度和體制的改革更有影響力。

走出“舒適區”

北航還有一張人才的成績單：2017年10月，當年國家杰青、優青出爐，北航獲評4位杰青、8位優青，總數12位，位列全國高校第八;近8年自主產生了9位院士;近5年來，獲得國家科技三大獎項的獲獎人名單里，近50名學生名列其中。

這個成績單是怎么得來的呢?

陳華偉，42歲，2017年獲評杰青。他2007年回國，加入到北航，埋頭10年，聚焦于多學科交叉前沿研究領域。2016年，他在《自然》雜志發表了《豬籠草口緣區表面液膜連續定向搬運機制》，這是我國高校機械工程領域在該雜志的首篇論文。

陳華偉的研究非常有趣。他所在的機械工程領域是非常傳統的老學科，如何尋找自己的研究方向?他把目光投向學科交叉，因為“單一的學科研究很難出創新成果了”。他用納米、仿生等新技術找到突破口，用他的話來說，就是向大自然“偷師學藝”。

豬籠草是一種熱帶植物，有著濕潤的“嘴唇”，當昆蟲在附近爬行時，常常會“失足”滑落進捕蟲籠內。“通過深入表征分析豬籠草口緣區微觀結構特征，驚奇地發現，液體在豬籠草口緣能夠沿著單一方向快速搬運，從而首次發現液膜單方向搬運的神奇現象。也就是說，在豬籠草的口緣區，水可以從低處往高處流。”陳華偉說。

為什么水可以從低處往高處流?陳華偉和團隊成員通過液體、氣體在界面上微觀流動的動態觀測，揭示了自然生物原型體表表面單方向液體搬運新現象和基于此的仿生設計新方法，開創性地提出了“梯度泰勒毛細升”理論。

這一研究成果可直接用于很多領域，如醫工結合方面，解決微創手術在高溫環境下粘刀問題，進行無耗能“水膜”補充，實現“一把手術刀可以做完整臺手術”，如今已經在湘雅醫院微創手術中使用;工業方面，可以應用到無人機表面防冰等;農業方面，解決沙漠干旱植物滴灌供水，實現長距離搬運。

“學校給予我很大的自由度，鼓勵年輕學者把目光瞄準科學前沿。坦白地說，10年里，我就出了一篇高水平論文，學校沒有給我壓力，而是自己有壓力。在研究條件方面，學校鼎力支持，在寸土寸金的地方，學校北門那邊開辟了一個實驗室。”陳華偉說。

陳華偉的成長并不是孤立的，離不開一個計劃——北航“青年拔尖創新人才支持計劃”，他是首批入選者。

“學科建設的經費是有限的，但要花在刀刃上。”據王榮橋介紹，從2016年開始，北航實施“青年拔尖創新人才支持計劃”，5年投入6億元經費，面向青年教師，重點培育優青、杰青后備人才，鼓勵他們面向國際學術前沿開展原創性基礎研究。一年兩批，一批選60人，給予人均合計100萬至200萬元經費支持，“5年內基本能把青年教師覆蓋一個遍”。

“這是做一件為了北航10年、20年、30年后的事。”房建成說。該計劃實行導師制，導師由院士、長江學者、杰青、千人計劃專家等頂尖學者擔任，踐行“精育細導”的高端人才培育理念。

“有個數字的對比可以說明問題，2010年，學校當年獲評的杰青數字是零。而2017年有12位杰青、優青，其中4個杰青都是第一批計劃的入選者。2017年才是計劃實施的第二年，未來的收獲更可期待。”王榮橋說。

北航的青年科技人才計劃跟“爬梯子”一樣。拿到杰青、優青的學者，還有一個“青年科學家團隊培育計劃”，重點面向42歲以下優青、青年長江、青年拔尖人才等，培育未來領軍人才，會聚3至5人中小規模研究團隊，設立專項基金，每個團隊每年大約50萬至100萬元不等。再往上，是“高端成果培育計劃”，對獲得國家獎、省部級獎等進行高額激勵，目標是培育院士候選人。

“有組織地精準培養人才”，“有組織地科研”，關注青年教師就是關注學校未來，培育好“青椒”們，才能讓他們成為學校未來的中流砥柱，房建成對此有個精煉的總結。

在高校里，當一代人脫穎而出，成為有學術影響力的“大樹”時，也容易出現“大樹底下不長草”的現象，如何克服人才隊伍建設的這個“阿喀琉斯之踵”?

“走出‘舒適區’，延緩‘滿足感’。”王榮橋用幾個字來概括，學校從機制上設立了“三足鼎立”的科研生態，力克“大樹底下不長草”。

何為“三足鼎立”?一足為國際交叉科學研究院。學校把青年千人計劃學者、卓越百人教授放到這個特區里，為這部分學者提供約50萬元年薪、300萬元實驗設備啟動費，2012年成立，目前已會聚約200人，主要瞄準若干學科交叉方向，推動學校由技術創新為主向技術創新與原始創新并重轉變。

一足為前沿科學技術創新研究院。主要依托北航的國家級科研基地，以體制機制改革為重點，以專職科研隊伍建設為抓手，打造創新要素匯聚、創新活力迸發的科研特區，承擔一批“科技創新—2030”等國家重大科技專項任務，產生一批國家科技一等獎等標志性成果，培養一批院士、長江、杰青、“四青”等杰出人才。

學校規定，進入前沿科學技術創新研究院的團隊帶頭人必須是70歲以下的院士或者國家級創新平臺負責人等知名學者，在資源配置上給予傾斜支持。

在高校里，有的學者當了院士之后反而沒有成果了，對學校的貢獻也變小了，其實是種人才浪費。“我們要持續調動院士等高端人才的積極性，讓杰出人才走出‘舒適區’，例如院士可以培育院士候選人，可以發展新的方向，產生更長久的激勵。”王榮橋坦言。

還有一足為醫工交叉創新研究院。北航“無醫”，能否用航空航天精密儀器去解決醫學高端器械?北航近年來積極布局醫工交叉，承接了北京市3個醫學相關高精尖創新中心，形成了醫工交叉高精尖創新群，對一個產值12萬億元的行業發起進攻。

有組織地培養人才，使得人才“分類卓越”。這種模式也同時讓人才培養受惠。對于很多高校來說，學生的名字很難出現在國家科技三大獎的名單里，但在北航，統計顯示，近5年來，有近50名研究生出現在國家科技三大獎的獲獎人名單里。(本報記者 趙秀紅)

《中國教育報》2018年01月11日第1版版名：要聞

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