飞上蓝天自古以来都是人类的伟大梦想，而飞机的发明终于让翱翔的梦照进现实。现如今，在航空飞行领域，作为飞行器的“心脏”，航空发动机是技术含量极高的工业产品，研制难度极大，它以其先进性和复杂性成为一个国家科技水平、军事实力和综合国力的重要标志之一，被誉为工业皇冠上的明珠。因此，提升航空发动机的性能和效率、增加其安全性、降低成本，对于促进航空事业的发展有着重大意义。未来，大力发展航空动力和空天动力技术，成为确保我国国家安全和国际地位最重要的战略方向。
北京航空航天大学高超声速强预冷空天动力研究团队，在这场全球性的空天装备变革中为我国贡献了重要科研力量。作为我国吸气式高超声速动力及叶轮机气体动力学领域专家，邹正平教授正是这个团队的学术带头人，他主要从事高超声速强预冷空天发动机、叶轮机气体动力学、先进高效复杂动力循环系统、微型燃气轮机技术等方向研究等方向研究。近年来，邹正平教授带领团队在空天动力、航空动力、先进能源系统等领域的开展创新研究，取得了一系列丰硕的科研成果，有力助推我国航空航天事业发展。
立足国家需求 创新航空动力技术
邹正平于1988年考入北京航空航天大学热能与动力工程专业，此后十年时间便扎根于此，先后取得学士、硕士和博士学位，随后进入北京大学湍流研究重点实验室博士后工作站从事研究，并于2001年回到北京航空航天大学任教和科研。
2010年，北京航空航天大学陈懋章院士瞄准国家高超战略未来需求，组建了高超声速强预冷空天动力研究团队，这个团队源自陈院士所领导的具有光荣历史积淀的北航404教研室，流淌着老一辈航发人的光荣血脉。团队始终秉承陈院士团队一贯以来面向未来动力、坚持原创发展、面向工程应用、服务航空航天的精神，经过多年发展现在形成了与之一致的团队文化和团队精神。
在陈懋章院士的指导下，邹正平教授作为团队学术带头人，带领团队全方位开展了高超声速强预冷发动机正向研发技术攻关。多年来，邹正平教授秉承陈院士的科研精神，带领团队始终坚持面向基础研究及国际学术前沿，服务国家重大需求，坚持原始自主创新与工程应用相结合，奉行“把论文写在祖国大地上，把科研成果应用到航空动力事业上”的理念，围绕空天动力和先进能源领域的卡脖子问题，在基础理论探索、设计方法发展、关键技术突破、系统集成及应用方面，开展了系统深入的创新研究，取得了多项具有国际领先水平的科研成果，这些成果应用于工程实际后大幅度推动了航天装备技术的进步。
据邹正平教授介绍，压气机作为航空发动机三大部件之一，经过70多年发展，目前采用常规气动布局的压气机已经趋近于性能的天花板，必须创新气动布局才能实现较大幅度的进步。为了提升压气机是航空发动机的性能，他们团队提出了突破常规技术极限的大小叶片新结构，创新突破了气动、结构和测试等一系列关键技术，研制出了具有国际领先水平的大小叶片压气机，大幅度提升了现役航空发动机的性能，也为未来高推重比发动机研制提供了技术支撑。该项技术有效推动了我国航空发动机自主设计水平和性能的提升，荣获了2011年度国家技术发明二等奖。
近年来，对转涡轮气动布局作为提高航空发动机涡轮气动性能的先进技术手段得到了广泛应用，可有效提高发动机推重比，同时减小发动机作用于飞机上的陀螺力矩，从而改善飞机的机动性。面对当时国外的先进发动机产品都已应用了对转涡轮技术，而我国还缺乏相关的基础研究的落后局面，团队深入研究、开拓创新，提出了多耦合紧凑对转涡轮布局理论，不仅突破了多项关键技术，还发展了对转涡轮气动设计方法。他们完成了国内首个全尺寸对转涡轮试验件研制，将涡轮轴向长度缩短了1／4，且重量大幅降低。验证试验结果表明对转涡轮性能指标与四代机相当，其性能指标达到国际先进水平，直接为我国先进高推重比发动机的研制提供了关键理论和技术支撑，该项技术荣获了2014年度国家技术发明二等奖。
坚持面向工程 提升空天动力技术
一个优秀的团队一定由优秀的成员组成，优秀的科研成果离不开团队成员的奋斗与奉献。北航高超声速强预冷空天动力研究团队正是由一群心怀空天报国情怀的优秀成员组成，他们不畏艰险、迎难而上、拼搏奋进。经过10余年的发展，团队不断吸纳专业力量，现已有研究人员共50余人，以国家航空发动机重点战略需求为指引，开展大量研究，面向工程应用、解决工程实际问题，为航发装置的发展做出有力贡献。
现如今，可水平起降、重复使用高超声速飞行器，已成为航空强国必争的关键技术。而目前，高超声速飞行器的“卡脖子”问题是动力问题，现有各种动力方案都难以完全满足高超声速飞行器的高性能动力需求。基于对高超声速飞行的深刻认识和在航空动力领域深厚研究基础，团队提出了高超声速强预冷发动机的技术方案，相较其他动力方案具有显著性能优势。现在，经过10余年攻关，团队在强预冷发动机总体、强预冷器设计和制造、燃烧组织、进排气系统设计、预冷发动机试验技术等方面取得了一系列国际先进水平的重要成果，显著提升了我国高超声速动力技术发展水平。
邹正平教授表示，他们团队秉承一贯坚持的科研精神，基础研究一定要面向工程应用，一定要做出实实在在的东西。近年来，团队从基础理论出发，提出了兼具高性能及高可实现性的强预冷发动机新型循环，攻克了多系统复杂耦合热力循环及能量高效转化难题，建立了高超声速强预冷发动机总体分析及设计体系，该分析方法填补了领域的空白，得到了航天航空多家科研单位的肯定，并作为重要科研工具引进到各自的科研体系中去，大幅提升了我国高超声速强预冷发动机设计水平。
团队各显神通 助建航空航天强国
在关键的部件技术——强预冷器方面，团队首创了紧凑快速强换热器不确定性设计方法，构建了紧凑快速强换热器精细化设计体系，提出了多能场辅助高温合金细晶成形调性理论，建立了高温合金预冷器数字化制造及检测体系及平台。最终研制出国内首台单位重量换热能力大于100kw／kg的换热器，标志着我国紧凑快速强换热器设计已达到了国际领先水平。
高超声速预冷发动机是一项创新性非常强的具备颠覆意义的技术，开展研究的时间较短，导致我国开始研究时甚至没有基本的实验设施。为了发展强预冷发动机技术，团队决定从零开始建设实验设施，从基础实验台、原理验证实验台、多学科耦合实验台、部件性能实验台、整机实验台一路发展下来，现已建成学科融合、功能齐全的高超声速预冷发动机实验台群。实验台的建设是一项长期和艰苦的工作，团队里陈一鸣博士、王一帆博士长期扎根在江西实验基地，带领老师和研究生克服多种困难，即使在疫情期间几度全面隔离也不放弃，最终保障了实验台建设和科研工作的进行，此外，团队中赵睿博士等老师学以致用、砥砺创新，充分践行了将论文作在工程实践中的精神。
在微型燃气轮机能源系统研究方面，高性能轻量化电源系统在无人机、部队野外作战和训练、抢险救灾、户外旅游（探险）等军／民用领域都有着迫切的需求。目前主要技术方案是活塞式发电机、以及高能电池，要么重量大无法携带、要么因能量密度低只能短时间供电，严重制约了装备进步和民用技术发展。
对此，团队创新提出了基于回热高效循环同轴紧凑布局的微型燃气涡轮发电系统方案，具有功重比高、体积小重量轻、污染物排放少、安全性高、维护成本低等突出的技术优势。团队突破了超高速电机、微小尺寸叶轮机、轻质回热器等系列关键技术。现已完成了7kW级微型燃气涡轮发电系统BH－MTG7的研制，系统具有紧凑轻质、高效、高寿命等优势，综合性能指标达到国际领先水平。但是，团队青年专家付超并不满足于科研成果停留在纸面上，他带领一支工程队伍常年转战在各材料供应基地、制造基地、装配基地之间，解决了一项项工程难题，最终完成了从理论研究一直到拿出产品的完整链条。这是团队所坚持的科研精神的延续和传承，真正诠释了“把论文写在祖国大地上”的精神。
多年来，随着团队瞄准国家高超战略未来需求不断做出重大贡献，于2020年获得了第二届全国创新争先奖创新团队荣誉，这不仅是对团队创新能力的肯定，也更加坚定了团队服务国家未来空天发展的信心与信念。
脚踏实地，勇于开拓；心系国家，坚持创新……这是北京航空航天大学高超声速强预冷空天动力研究团队所秉承的科研信念。未来，在邹正平教授的带领下，团队将继续发扬优良传统，抓住新机遇、迎接新挑战，开拓进取、砥砺前行，为我国航空发动机自主研制贡献更多力量，助力我国成为领先世界的航天强国。（王超）
