先進航空發動機協同創新中心

航空發動機是飛機的心臟，是典型的技術密集和高附加值的高科技產品，被譽為工業技術皇冠上的明珠，它體現了一個國家科技水平、工業水平和綜合國力，其研發過程需要集成從基礎研究、預先研究、型號研製、產品使用、產品維護、產品退役全過程的系統研究成果，而其中，基礎研究是發展的根基，是自主創新的源頭。

先進航空發動機協同創新中心秉承“窮理致用、支撐引領”，的發展理念，堅持“需求牽引”和“技術推動”結合的“兩輪驅動”發展模式，由北京航空航天大學和中國航空工業集團公司緊密協同，聯合相關基礎研究優勢單位，形成了“2+X”的舉國協同創新體，開闢了產學研用深度融合的新局面。

中心圍繞安全性保障、性能提升和新概念三個類別的6大基礎與核心技術問題，彙集了百餘位海內外知名專家和6支國家級創新團隊，構建了8個相互協同的創新團隊。通過創新的機制體制，實現了校校、校所間科研基地共享以及人才、設備、成果、信息等資源的整合。

中心的發展目標是在學科佈局、基礎研究設施、研究隊伍建設、人才培養、基礎研究成果等方面實現 “五個一流”，通過原始創新成果的持續突破推動我國航空發動機實現向自主研發的戰略轉變 ^[1]  。

2013年4月11日，中心通過教育部認定，成為首批認定的14家協同創新中心之一。 ^[2] 

協同創新中心中心設立理事會、科技發展諮詢委員會、運行管理委員會、監察審計委員會、中心主任及其管理辦公室。理事會為最高決策機構，中心主任負責中心的管理運行。

航空發動機基礎研究主要涉及到的學科有：系統工程學，內流氣動力學，聲學，結構與固體力學，傳熱學，燃燒學，控制學，機械傳動與摩擦學，材料學，製造工藝學等眾多學科及它們之間的交叉融合而成的新興學科，貫穿發動機的預研、研製、生產和使用等全過程。

當前，先進航空發動機的主要特徵正經歷着以下三方面的變革：從複雜系統學科的角度看，“多學科交叉、多專業綜合”成為未來航空發動機複雜系統的主要發展趨勢，表現為複雜系統的“多目標、多維度、多尺度、多區域、強非線性、強時域”的“氣、固、熱、聲、控”耦合特徵；在工程技術上，主要表現為設計、驗證、材料、製造活動的“輸入、工具、準則、數據庫、流程、輸出”（簡稱“6要素”）的技術變革，而在技術科學上，“6要素”變革引發了相應的技術科學機理的深化。

航空發動機基礎研究最核心的科學基礎問題是：強耦合、強非線性、強瞬變的噴氣推進系統的內流氣動力學、結構與固體力學、燃燒學、傳熱學、聲學問題以及強整體性的整機全流程過渡態邊界載荷問題。

先進航空發動機協同創新中心歸納出當前我國航空發動機急需開展的8個方向的研究：在航空發動機安全性保障領域，重點解決“航空發動機總體性能”、“航空發動機適航”、“航空發動機結構完整性和可靠性”、“航空發動機控制與信息”；在航空發動機性能提升領域，重點解決“航空發動機複雜流動”、“航空發動機聲學”、“航空發動機氣動熱力與結構耦合佈局”；在新概念航空發動機技術領域，重點解決“渦輪基組合循環動力”。8個方向的核心科學問題和重點研究的技術問題闡述如下：

（1）航空發動機總體性能。核心科學問題是：高置信度航空發動機總體性能設計理論。重點研究的技術問題：航空發動機海量測量數據深度挖掘技術，基於測量數據的高置信度航空發動機總體性能設計方法，基於測量數據的高置信度部件性能設計方法等。

（2）航空發動機適航。核心科學問題是：多尺度、多維度、多區域非線性複雜系統湧現特性的正、反問題。重點研究的技術問題：航空發動機過渡態載荷分析技術，穩態及過渡態多場耦合危險分析以及壽命限制件的概率壽命評估方法，全局偏差敏感性分析與驗證技術，基於網絡描述的系統安全分析技術，主、被動安全控制策略與方法等。

（3）航空發動機結構完整性和可靠性。核心科學問題是：強時變特徵多場載荷/環境下結構損傷演變、斷裂、壽命和可靠性設計問題。重點研究的技術問題：材料微結構演化機制、多尺度本構模型與壽命預測，熱端結構高低周複合疲勞與熱機械疲勞損傷理論及試驗技術，冷端結構流固耦合振動抑制及穩健設計技術，結構疲勞和損傷容限可靠性設計理論、方法及試驗驗證技術等。

（4）航空發動機控制與信息。核心科學問題是：多變量、非線性、強耦合、變參數發動機控制系統建模、控制和故障診斷的機理和綜合控制問題。重點研究的技術問題：高精度全狀態航空發動機及控制系統的建模機理及方法，複雜系統的多變量非線性控制方法及飛/推綜合控制機理，航空發動機故障檢測、診斷、預測及容錯控制機理等。

（5）航空發動機複雜流動。核心科學問題是：在強三維、強旋流、固有非定常、多尺度、逆壓梯度複雜邊界條件下，包含轉捩的湍流流動機理、預估與優化、流動組織及氣動佈局。重點研究的技術問題：尾跡/激波/二次流與邊界層干涉，非定常效應複雜流動機理及利用，分離流動機理及流動控制技術，基礎試驗數據庫建立及利用，高精度轉捩/湍流模型發展，複雜湍流流動條件下，高效率壓縮過程的組織與佈局，流動不穩定性的預估和主被動控制，氣動結構耦合分析技術發展應用等。

（6）航空發動機聲學。核心科學問題是：高速高壓高温的高能量密度流體中，複雜邊界及運動邊界條件下的聲波與多尺度非定常流動相互作用機理和氣動噪聲控制問題。重點研究的技術問題：大涵道比渦扇發動機風扇噪聲產生機理與控制技術，排氣系統氣動噪聲產生機理與噪聲控制技術等。

（7）航空發動機氣動熱力與結構耦合佈局。核心科學問題是：在超高的温度和壓力梯度作用下，空氣流過若干慣性和非慣性座標系構成的複雜區域的流動、燃燒、傳熱和結構完整性的相互耦合問題。重點研究的技術問題：燃燒與冷卻熱耦合下的超臨界噴射燃燒組織、超臨界換熱技術和結焦抑制，高緊湊壓縮流動耦合中分離渦抑制及結構完整性，高緊湊膨脹流動與燃燒、摻混、冷卻耦合及結構完整性，強逆壓、旋轉和大麴率的三維邊近界層內的湍流及摻混特性等。

（8）渦輪基組合循環動力。核心科學問題是：寬工作範圍引發的渦輪基組合動力結構與氣動相容性問題。重點研究的技術問題：渦輪基組合動力平穩模式轉換仿真與驗證技術，渦輪基組合動力多準則、多約束總體性能設計技術，超寬範圍、高性能進排氣系統設計技術，超寬範圍、低阻高效超級燃燒室設計技術等。

整體基本原則：突破制約高等學校創新能力提升的內部機制障礙，打破高等學校與核心企業間的體制壁壘，把人才作為協同創新的核心要素，通過系統改革，充分釋放人才、資本、信息、技術等方面的活力，營造有利於協同創新的環境氛圍。

針對6類問題先期設8～10個創新團隊，每個創新團隊設牽頭人/首席科學家一名，併成立相應的專業組，專業組成員由創新團隊內不同學科團隊帶頭人和首席科學家兼任，專業組的學術活動受科技發展諮詢委員會指導；由團隊牽頭人/首席科學家對下屬各研究團隊的各項工作實施全面統籌管理。

制度設計：中心通過協同管理、人員聘任及考核、學生聯合培養和學分互認、協同研究、資源共享、成果共享、合作交流、創新文化建設等方面改革，構建協同創新模式和機制。

(1)中心實行虛擬股份制。理事會對各單位投入資源進行篩選，評估確定所佔虛擬股份比例。各單位成為中心虛擬股東，理事會根據投入資源的利用效率每兩年進行一次重新評估，動態調整虛擬股份比例。

(2)全面實施崗位職務聘任制，成立專門的聘任委員會，負責根據中心崗位設置方案和層級研發目標組織分級、分類、分批聘任工作。