從“0”到“N”全過程創新之路怎么走?
——中國航空工業集團慶安-西安交通大學高壓高速流體機械聯合研究中心的探索
作者:李 莉
發布時間:2025-02-13 09:31:41 來源:陜西教育·高教
2024年底,中國航空工業集團慶安-西安交通大學高壓高速流體機械聯合研究中心(以下簡稱聯合研究中心)正式入駐西部科技創新港。
“我們是帶著‘禮物’入駐的!”聯合研究中心主任、西安交通大學能源與動力工程學院教授席光微笑著說。他指的“禮物”是花多少錢都買不來、正在實現國產化的壓縮機設計制造技術。
聯合研究中心為什么能率先突破航空工業壓縮機的“卡脖子”難題?回看慶安集團有限公司(以下簡稱慶安公司)與西安交大23年校企合作的歷程,答案就在其中。

強化企業科技創新主體地位
慶安公司是專業從事航空作動產品和制冷系統科研生產的大型企業,壓縮機研發是其核心競爭力之一,是鞏固行業地位的“法寶”。西安交大1956年創建國家第一個透平壓縮機專業,擁有流體機械及壓縮機國家工程研究中心、流體機械國家專業實驗室等多個國家級研究基地,學科優勢突出。因為全世界掌握高壓高速壓縮機技術的只有極少數國家,而且實行技術封鎖,國內在這個領域幾乎是空白,“從0到1”異常艱難。
2009年冬,入職慶安公司不到半年的新手設計師李鵬飛接到了某款微型高壓壓縮機設計和研發工作任務。當時,慶安公司已耗費兩年多投入不少人力物力,但實驗效果不理想。李鵬飛找到《壓縮機工程手冊》主編、我國壓縮機行業的奠基人之一、西安交大郁永章教授團隊尋求支持。從那時起,郁永章教授的弟子、西安交大化工學院化機系教授李云開啟了與慶安公司的合作。
“在‘甲乙雙方、一個項目、一紙合同、一筆經費’的傳統模式下,項目結題后,高校研發工作就結束了,我們不會跟進到產品端,那時候創新鏈條沒打通,更涉及不到與產業鏈的融合,高??蒲腥藛T只參與‘0到1’,不參與‘1到N’,也沒有反復迭代的過程。”李云回憶道。
慶安公司曾耗時5年、迭代幾十余次,開發出某微型高壓壓縮機產品,但依舊存在可靠性不高的問題?!霸趺刺岣呖煽啃??怎么提升性能?只能回到‘0’找答案,去做大量分析、計算,這是基礎研究,恰好是企業的短板、高校的強項?!崩铢i飛說。
席光教授團隊在流體機械新型節能與系統調控技術方面深耕30余年,圍繞離心壓縮機關鍵技術及其應用的重大需求,建立了離心壓縮機高性能、高可靠性設計技術體系,實現了離心壓縮機的氣動設計性能達到國際先進水平,支撐了流體機械核心裝備國產化重大技術突破。李云教授課題組研究領域聚焦高壓流體裝備研發,曾經開發了國內首臺LNG接收站BOG壓縮機,并實現產業化;搭建了國內首臺浮動海洋平臺壓縮機國產化關鍵技術驗證平臺,服務由我國自主研發建造的、全球首座10萬噸級深水半潛式生產儲油平臺“深海一號”;深耕氫能壓縮技術,為國內首臺超高壓氫氣隔膜壓縮機國產化的成功開發提供了關鍵技術支撐。課題組在國內具有良好的行業影響力,與慶安公司發展目標和研發需求高度契合。
2023年11月,中國航空工業集團慶安-西安交通大學高壓高速流體機械聯合研究中心揭牌,雙方約定立足高壓高速流體機械產業發展方向,在壓縮機領域開展全方位合作。聯合研究中心在西安交大匯聚創新資源的“6352”工程、“1121”(一中心、一孵化、兩圍繞、一共享)產學研深度融合新模式下建立,有高速離心式壓縮機、高壓容積式壓縮機兩個科研團隊。席光擔任聯合研究中心主任,負責高速流體機械科研方向,李云、李鵬飛擔任副主任,李云負責高壓容積式壓縮機科研方向。
如今已成為慶安公司總工程師助理的李鵬飛代表企業“出題”,30多名雙方科研人員以“科學家+工程師”模式組隊,共同“答題”,促進了技術創新和成果轉化。
新合作模式下,研發團隊僅用一年就做出一款新型結構的微型高壓壓縮機樣機,大大加快了新產品的開發,并且成本大幅降低,加速了市場化進程。
“效率更高了,由企業來主導產學研融通創新,既是找準‘痛點’開良方的過程,也是‘性價比’更高、更快‘出東西’的科研模式?!崩铢i飛說。
高質量科技供給為產學研深度融合奠定堅實基礎
高質量科技供給高度依賴科技創新,但科技創新不是一個單向線性的過程,而是包含了無數次“0到1”“1到N”“N到0”不斷迭代的過程,創新需要科研工作者在0、1、N之間“反復橫跳”。
“6352” 工程與“1121”模式是西安交大落實“以國家戰略需求為導向”“企業主導的產學研深度融合”“促進‘四鏈’深度融合”的具體舉措,能夠全鏈條支持科技創新項目轉化及產業化發展,是一套助推產學研深度融合的“組合拳”。西安交大黨委書記盧建軍說:“大學要當好基礎研究主力軍和重大科技突破生力軍,我們要幫助校企科研工作者深度融合,打通迭代過程中的‘堵點’?!?/p>
壓縮機研發怎么做到校企深度融合?聯合研究中心的做法是雙方科研人員深度參與“0到1到N”“N到1到0”的所有過程,任何一個環節的問題都協同解決。
高壓容積式壓縮機課題組從2023年8月至今,堅持每兩周開一次雙方科研人員都參加的項目討論會。會上,大家分享研發成果,進行“頭腦風暴”。李鵬飛說:“討論可以啟發科研思路,比如我們想延長某款壓縮機工作壽命,工程師慣常做法是先出一版設計方案,在試錯中改進,教授的思路是正向研究,‘庖丁解?!椒治隽悴考ぷ鳈C制,厘清機理,然后優化?!?/p>

李云說:“每次討論會要開6小時,教授和工程師一場場討論熱火朝天,學生們聽得意猶未盡。工程師了解基礎原理后能從根本上解決實際問題,而我們則對關鍵部件的機理研究更深入,參會學生也借此開闊眼界,培養全局思維,這是雙贏。”
比起地面產品,機載產品需要更優良的性能,才能適應空中各種復雜環境。但其中的關鍵技術無法從國外獲得,因此,立足自強自立是根本。
工程師思維與科學家思維在聚焦同一個具體問題時,實現了互補,推動了創新,打通了堵點。“科學家+工程師”的組合使高壓容積式壓縮機課題組在解決某款微型高壓壓縮機可靠性及優化產品設計上發揮了極大作用。雙方協同,通過搭建關鍵部件機理研究實驗平臺,明確失效機理,改進結構設計,解決了“卡脖子”技術,為慶安公司降本增效。
為國家培育“專尖特精”人才
伴隨著研究的深入,聯合研究中心通過搭建兩級透平壓縮機非定常流動測試實驗平臺、微型高壓壓縮機關鍵部件壽命預測及數字孿生模型研究平臺實現了產品“卡脖子”技術的突破,企業嘗到了產教融合的“甜頭”,雙方又進一步規劃出了明年的基礎研究內容和實驗平臺建設方案。
化工學院動力工程及工程熱物理專業博士一年級的王強和碩士三年級的王志鵬參與了高壓容積式壓縮機課題組工作。王強說:“校企深度融合讓我快速認識到當前我國在高壓無油潤滑壓縮機領域面臨的技術難題和我們肩負的使命。”王志鵬說:“在參與慶安氣源設備研發項目的過程中,深切體會到了技術掣肘對我國發展的制約,更加明確了自己的責任?!薄拔覀儚幕A支撐、‘疑難雜癥’診斷以及引領前沿發展三方面發力,不僅培養學生融入工程實際,也為企業培養‘專尖特精’人才。”李云團隊的高秀峰副教授說。今年是李鵬飛攻讀西安交大工程博士學位的第四年,校企“雙向奔赴”在他身上更加具象化了。在這樣的探索中,發揮了科研思政作用,實現了在工程化環境、實戰化項目、全鏈條創新、有組織科研中培養卓越工程人才。
西安交大能源與動力工程學院副教授王志恒主要研究離心壓縮機內部流動的控制及設計優化,他說:“校企深度融合使我們學校老師的研究更精準地聚焦國家戰略、對接產業需求,更有效地解決了‘融合點’的痛點問題?!毕庹f:“校企深度融合聯合研究中心要培養面向前瞻性核心產業領域的工程博士‘國家隊’,為推進關鍵核心技術聯合攻關探索出一條成功之路”。
在“1121”產學研深度融合新模式下,三年多來,西安交大與223家領軍企業簽署共建聯合研究院協議(世界500強50家、中國500強67家),建立84個校企深度融合創新聯合體,聯合研發團隊的科學研究向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進、向極綜合交叉發力。創新港引入包括深交所、深創投在內的265家金融機構,就地孵化213家企業。聘任企業導師995名、培養工程碩博士2000余人。
盧建軍說:“西安交大將以企業主導的產學研深度融合為突破口,持續推動教育、科技、人才一體化發展,打通創新鏈、融合產業鏈、引入資金鏈、共享人才鏈,持續提供高質量科技供給和人才支撐,為教育強國、科技強國、人才強國建設貢獻智慧和力量?!?/p>
(李莉:西安交通大學黨委宣傳部)
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