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聚焦“985工程”——科学发展·典型案例(二)
发布时间:2010-07-08
 

聚焦“985工程”——科学发展·典型案例(二)

参加国际顶级多边科技合作计划、国际合作办学的案例



中法工程师学院 



2005年在中国教育部和法国外交部支持下,北航与法国最著名的工程师大学———法国中央理工大学集团合作,成立了北航中法工程师学院。这是第一家通过教育部认证的中法合作办学机构。自2005年开始至今已经招收了四批457名优秀学生。为国家培养出兼有工程技术和管理科学知识的国际化高级工程大师型的新型复合人才是中法工程师学院的育人宗旨。北航中法工程师学院是中法优质教育资源的“强强合作”模式。在国外优质教育资源本土化方面实现了创新和突破。



学院采用法国工程师教育模式:实行预科教育(3年)和工程强化教育(3年)相结合,同时遵循中国高等教育体制,在第四学年结束时,颁发北航学士学位和大学本科毕业证书,第六年结束时,颁发法国工程师学位委员会(CTI)授权的工程师文凭和北航硕士学位及硕士毕业证书。



采用国际化的管理模式,由中法双方组成的学院管理委员会负责教学的教学委员会,企业顾问委员会为学院出谋划策。学院联合政府、法国中央理工大学、北航、企业的力量,在办学过程中发挥各自优势。



学院采用法语、中文和英语授课方式,来自中央理工大学集团的教授、北航的教授以及企业,其他院所的专业人士作为中法工程师学院的授课以及实习项目的指导老师。学院重视教学内容和形式的多元化以及学生综合能力的培养。工程师阶段的教学内容涉及到当今社会所有重要科学领域。



中法工程师学院突出校企之间的紧密联系,企业参与学院的发展规划,参与教学与实践环节,提供资金和实习机会。到2008年底已有12家中外企业和学院签署了合作协议。为学生创造了零距离的接触企业、了解社会需要与发展的有利条件。



中英联合实验室



“微小型系统与光电探测技术创新平台”在立足国家重大需求,坚持自主创新、增强内功的同时,着眼国际,面向全球,花大力气推动国际交流与合作,提升学校与平台相关学科国际影响力,为北航建设“国内一流、国际知名”大学做出了突出贡献。



  在2005“中英科技年”之后,为进一步加强中英两国航天技术和空间科学领域的交流与合作,尤其是促进航空航天领域微小型系统与光电探测技术的深度交流与合作,在中英两国航天局指导下,中国国家航天局(CNSA)孙来燕局长与英国科技大臣Sainbury先生在北京签署中英航天科技合作协议框架,并于2007年依托北京航空航天大学与英国卢瑟福-阿普尔顿(RAL)实验室,成立了“中英空间科学与技术联合实验室”。该实验室的成立,建立了中英双方空间科学技术领域长期稳定的人员交流、项目合作平台,明确了在研究生培养等合作办学上的重要性和可行性实施步骤。



迄今为止,已分别于北京、伦敦、上海、长沙召开了四届中英空间科学与技术研讨会。2007年12月,在英国牛津大学组织了第一届“中英空间科学与技术高级研修班”。来自北航、华中科技大学、航天科技集团以及中国科学院的17位高级专家,以及英国皇家工程院院士 R.Holdaway教授、首席科学家 N.Waltham教授、牛津大学R.Davies教授、HongWang教 授 、GaoYang教 授 以 及 MartinSweeting爵士等多名英籍教授参加了本次活动。中英双方专家进行了空间科学项目、地球观测科学、空间光学等16个专题的报告和研讨,双方就开展合作的重点方向和项目进行了深入的讨论。



目前北航已与英国 RAL实验室以及Surrey大学开展了“日地环境分布式微纳探测器”项目合作,在“冷原子激光陀螺”方面已派遣博士生赴英国RAL实验室开展合作研究,并已取得良好进展。此外,在“空间原位探测技术”方面已联合英国Open大学和帝国理工大学已互派访问学者进行长期和短期研究和学术交流。目前,北航博士生秦杰在英国卢瑟福-阿普尔顿实验室从事空间用原子干涉陀螺仪的研究已近1年,博士生吴琳正在英国牛津大学从事空间物理及科学任务分析方面的研究。


 


高水平师资和国际水准领军人才聚集的案例



以创新平台 汇聚高水平教学科研团队



空天信息系统平台是北航“985工程”一期、二期重点建设的平台之一。该平台以学科建设为龙头,以团队建设为核心,教学与科研并重、教学与科研互动,汇集了一批优秀的高层次领军人才(张军,张晓林、苏东林等)。其中国家级教学名师1人,北京市教学名师2人;教育部创新团队与国防科工委创新团队各1个;近年来获得国家科技进步一等奖1个,二等奖3个 (均为排名第1),国家级教学成果二等奖1项,获批国家级精品课2门。



  张军教授,长江学者,国家杰出青年基金获得者,教育部创新团队负责人,国家科技进步一等奖获得者(排名1),国家级精品课程负责人,北京市教学名师奖获得者。国家空管总体技术专家组专家、国家中长期科技发展规划大飞机论证组和探月工程预研论证组专家、《智能系统学报》编委。



  张晓林教授,国家级精品课程负责人、国家级教学名师奖获得者、国家教学成果二等奖获得者 (排名1),国家科技进步二等奖获得者。



  苏东林教授、北京市教学名师奖获得者、全国巾帼建功标兵、国家科技进步二等奖获得者(排名1)。



  该平台培养了一批包括张学军、罗喜伶、张涛等10位国家科技进步一等奖获得者为代表的高端空管科技人才,汇聚和培养了郑铮、刘锋等教授、刘凯、徐桢副教授,有效支撑了北航 “交通运输工程”学科的建设,在2003年教育部一级学科评估中名列全国第 2名。

 



有国际影响或代表国家水平的标志性科研成果简介



瞄准国家重大战略需求,突破核心关键技术,创造一流的科研成果



北航继2007年 “卫星新型姿控储能两用飞轮技术”荣获国家技术发明一等奖,2008年,“小型高精度CMOS天体敏感器技术项目”、“宽温域耐腐蚀巨磁致伸缩材料及其应用”两项科研成果,又同时荣获国家技术发明一等奖。一所大学,连续两年获得三项国家技术发明一等奖,开创了中国科学技术创新史上的先例。



  (1)2007年度国家技术发明一等奖———卫星新型姿控储能两用飞轮技术该项目以“微小型系统与光电探测技术”创新平台为依托,瞄准我国高分辨率、长寿命遥感卫星和大型航天器姿态稳定和姿态机动重大需求,以新型惯性执行机构“卡脖子”技术为主攻方向,由房建成教授牵头的科研团队经过近10年的不懈探索,突破了磁悬浮飞轮全部关键技术,打破了国外技术封锁,填补了多项国内外空白,并开辟了我国航天器姿态稳定与机动控制磁悬浮惯性执行机构技术研究方向,获2007年度国家技术发明一等奖。



  该项目提出了永磁电磁混合磁路结构、五自由度主动控制磁悬浮轴承的思想;发明了4类12种系列混合磁路结构磁悬浮轴承;提出了磁悬浮超高速飞轮转子的稳定控制方法和高精度转速控制方法;发明了变弧长多向磁体阵列超高速空心杯电机;提出了高精度变速稳速锁相环转速控制。研制成功我国首台高精度、长寿命、低功耗磁悬浮飞轮。输出力矩精度比传统机械轴承飞轮提高两个数量级,寿命由目前的3至5年提高到10年以上,功耗比国外纯电磁轴承飞轮降低90%,达到当今国际最先进水平。上述技术发明为我国各类高精度长寿命遥感卫星和大型航天器姿态控制惯性执行机构由机械轴承飞轮向磁悬浮飞轮的跨代发展奠定了坚实的技术基础。



  该项目技术成果已应用于卫星型号磁悬浮动量轮产品研制和载人航天工程三期空间站用磁悬浮控制力矩陀螺工程样机研制。申请发明专利43项,已授权28项,在SCI和EI收录源期刊发表论文80余篇,撰写国防科技报告百余份。



(2)2008年度国家技术发明一等奖———小型高精度CMOS天体敏感器技术项目该项目以“微小型系统与光电探测技术”创新平台为依托,瞄准我国深空探测及航天武器发展中航天器小型化、高精度和自主运行重大需求,以高精度定姿技术瓶颈为主攻方向,由张广军教授牵头的科研团队经过近10年的集智攻关,突破了天体敏感器一系列重大关键技术瓶颈,打破了国外技术封锁与垄断,填补了多项国内外空白,并凝练形成了“天体敏感器技术”这一重要研究方向,获得2008年国家技术发明一等奖。



  该项目发明了天体敏感器量值传递新方法和新装置,建立了完善的量值传递体系;发明了全新的天体敏感器质心跟随成像体制;发明了信息处理专用芯片及系列硬件装置;发明了4种小型化高性能天体敏感器光学成像系统;发明了一系列星图快速识别与跟踪新方法;发明了电注入星图的天体敏感器功能测试装置;发明了天体敏感器系列航天型号产品,主要性能指标国际领先。上述技术发明为实现我国航天器小型化、高精度自主运行提供了重要技术途径与更新换代产品。



  该项技术申请发明专利38项 (含美国发明专利5项),已授权23项,在SCI和EI收录源期刊发表论文70余篇,撰写国防科技报告百余份。



(3)2008年度国家技术发明一等奖———宽温域耐腐蚀巨磁致伸缩材料及其应用该项目依托“985工程”航空材料与制造平台,以北航长江学者特聘教授徐惠彬为带头人,由控制、材料和机械与振动三个学科交叉组成研究团队,针对我国空天与海洋环境中高精度微位移精确控制和水下通讯等对巨磁致伸缩材料的需求,经过十余年的潜心研究,在宽温域与耐腐蚀巨磁致伸缩材料与制备、高精度作动器等方面突破了多项关键技术。该成果项目获2008年国家技术发明一等奖。



  巨磁致伸缩材料是一种特种功能材料,在磁场作用下产生伸缩。美国把高性能巨磁致伸缩材料Terfenol-D列为严格禁运的战略新材料。但是,Terfenol-D使用温度范围窄,海洋环境下极易腐蚀,不能满足空天大温差环境及海洋环境下装备的服役要求。



  该团队研究攻克多项技术难关,发明了宽温域巨磁致伸缩材料,使用温度范围比Terfenol-D扩大1倍以上,低温磁致伸缩性能提高4倍,高温性能提高40%;发明了耐腐蚀巨磁致伸缩材料,耐腐蚀能力比Terfenol-D提高10倍;发明了高活性易挥发多元复杂体系晶体生长技术,并成功地制备出高性能取向晶体材料。提出并研制成功了具有自主知识产权的大口径、大倾角、快速响应、高精度巨磁致伸缩精密微位移控制系统;发明了大长径比渐变磁体技术,成功研制出高精度巨磁致伸缩材料作动器,并实现成功应用。



面向互联网资源共享与协同的服务网格系统(2008年国家科技发明二等奖)



北航怀进鹏教授领导的研究团队针对互联网资源的共享与协同需求,依托 “985工程”空天地一体化综合信息服务支撑条件平台,在互联网资源的可管理性、可协同性和可信任性问题开展研究,经过4年的研发,在网络资源体系结构与聚合方法、服务容器及管理机制、资源调度与分配方法等方面取得突破,研制了面向互联网资源共享与协同的服务网格系统,获得2008年国家技术发明二等奖和2006年教育部高校科技进步一等奖。



  服务网格系统CROWN是一个面向服务的互联网资源可信共享与协同支撑平台,它包括节点服务器、资源定位与描述服务、网格开发工具、调度服务等13个基础模块,与国际著名系统 (GlobusToolkit、OMII、Unicore、EGEE等)的功能和性能比较具有创新和技术优势。2005年通过多名院士参加的成果鉴定,认为 “体系结构先进、技术难度高、拥有自主知识产权,整体上处于国际先进水平”。2005年5月至12月,该系统作为国内唯一的资源共享与协同支撑平台,通过了英国E-Science工程任务组及英国三个eScience中心联合开展的性能、易用性、安全性和技术先进性等方面的评估和测试。CROWN曾作为亚洲唯一系统,应邀在国际著名会议SuperComputing2006和开放网格论坛 (OpenGridForum)、英国AHM05及AHM06上进行了系统演示及与国际同类系统的互操作集成演示。参与制定了OGF作业提交描述语言(JobSubmittingDescriptingLan鄄guage,JSDL)、基本执行服务(BasicExecutingService,BES)等多项国际和国内技术标准,提高了我国的影响力和国际竞争力。



基于CROWN中间件已建立起了连接中国、英国、美国、澳大利亚的7个城市、41个节点的广域综合试验环境。目前,CROWN已获得发明专利授权20余项,相关软件和平台已在气象、高能物理、海量信息处理和计算流体力学等领域得到应用,资源调度与分配模块被英国网格计划支持的OMII中间件采用,基于CROWN平台与浪潮集团研发的产业化版本CROWNVirtualCluster已列入浪潮集群计算机的预装软件进入市场,依托该成果参与国际合作科研项目4项,先后中国、英国、意大利等国家开展系统培训8次,培训人数超过400人,并参与4项国内外标准制定,取得了显著的社会和经济效益。



新一代空中交通服务平台关键技术及其应用(2004年度国家科技进步一等奖)



该项目依托“985工程”建设,针对我国空管原有系统体系异构、设备代差大、技术手段落后等特殊性和复杂性,北航长江学者特聘教授张军为带头人的教育部创新团队,创造性地提出了网关集群构架,解决了多平台、多异构、多体制网络互联的关键技术难题,2004年获得国家科技进步一等奖。



  空中交通管理系统是维护国家领空主权、保障飞行安全和提高航空运营效益的国家基础设施。该项目创建了基于中间层交换的网关集群网络协议体系,自主研制了多种军民航、国际等网络互联的网关集群系列装备。首创了适合国情的网关集群网络,支持数十类军民航专用网络协议,实现了我国军民航、国际网等多种异构、多制式、多协议专用网络的互联互通,构筑了我国空天地一体化新一代空中交通服务平台核心骨架,实现服务于我国空管部门和所有航空公司的新应用。获5项国家发明专利授权,形成2项行业标准,获得32项软件著作权。



  该成果已经在中国民航全行业推广应用,应用于中国民航所有航空公司,创造直接经济效益近亿元。应用于中国民航总局运行管理中心、空军司令部管制室实现了全国飞行动态的总监控,显著提升了我国国家空域监管能力。“9.11”事件发生时,该系统成功实施了对我国飞往美国的3个国际航班远程实时监控,大大提升了我国处置突发事件和保障飞行安全的能力。



国家特高压直流基地污秽及环境试验室



该项目以“985工程”先进飞行器研究科技创新平台为依托,北航王浚院士主持完成了国家特高压直流基地污秽及环境试验室大型综合环境模拟设备的研制项目(研制经费5200万)。



  试验室由真空罐和形成各种人工气候环境的设备所构成。真空罐体是一个直径22米,高33.88米的特大容器,是目前世界上最大的钢制真空容器。由于中国地理环境复杂,直流输电线路所经历的地理气候环境复杂。本真空罐内将模拟0-5500米海拔的污秽、覆冰和淋雨等多种复杂环境。该试验室将建成世界上电力环境模拟试验室中最大的覆冰系统和融冰系统。该试验室建成后可进行直流±1000kV,交流±1000kV等级绝缘子、套管等设备的污秽及环境试验,是世界上电压等级最高的污秽及环境试验室。该试验室已于2008年12月31日进行首次抽真空试验,抽气达到6180米的海拔高度,其他各系统均达到设计要求。



  该试验室肩负着为国家特高压(1000kV)直流输电工程提供污秽及环境模拟试验的人工环境的重任。另外,针对2008年南方特大冰雪灾害,对相关功能进行了扩充,可以为相关的冰冻科学试验提供优质的试验环境。


 

 
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