我国研制大飞机的历史，至少可以追溯到50年前。2006年，在中国航空产业的历史上是一个值得纪念的日子，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中，大型飞机重大专项被确定为16个重大科技专项之一。2008年5月11日，中国商飞公司在黄浦江畔成立。去年年末，首架国产民用大飞机C919已经达成交付。中国航空人历经多年艰辛奋斗，终于圆梦九天。
在气壮山河、振奋人心的重大飞跃背后，有着同济大学航空航天与力学学院科研人员的倾情付出。2013年起，中国航发商用航空发动机有限责任公司（以下简称“中国航发商发”）联合同济大学成立了航空发动机适航技术联合创新中心，在发动机适航的科研领域中解决了大量的疑难问题；2021年，由陈杰院士挂帅的人工智能及大数据应用技术联合创新中心又在同济成立，注入了“人工智能”元素的大飞机发动机研发工作，让中国大飞机发动机的研发工作能够与世界前沿水平“并驾齐驱”。近年来，同济大学又与中国商用飞机有限责任公司（以下简称“中国商飞”）签署战略合作框架协议，一起攻关重大科研难题。
攻坚克难需要大量的科研人才，而披荆斩棘的奋斗之路又会锤炼人才、培养人才、检验人才。在产学研对接的攻关过程中，一批优秀的骨干脱颖而出，他们为中国未来大飞机产业的发展奠定了坚实的基础。而同济大学也形成了具有中国特色的“大飞机人才培养”的一个经典样本。
全力服务“大飞机”工程
同济大学航空航天与力学学院执行院长李岩教授介绍说，早在2003年，同济大学就在力学专业的博士点上培养航空航天方向的高端研发人才。2004年，同济大学顺应国家战略布局，在原工程力学与技术系的基础上成立了航空航天与力学学院，同济大学成为国内最早成立航空航天与力学学院的综合性大学之一。学院成立伊始，就开始培养航空航天领域的本科人才。2012年，学院就拥有了相关的硕士点，开始培养高水平人才。
2009年，中国航发商发在上海成立，其是我国大型客机发动机项目的责任主体和总承制单位，同济大学和上海其他高校也积极支撑中国大飞机研制。
曾任航空航天与力学学院副院长的郑百林教授告诉记者，同济大学在发动机适航的安全领域有着独特的科研优势。飞机发动机在工作时是一种高速运转的状态，存在的一个安全隐患就是容易着火，飞机上一旦出现火星，很容易引发小规模爆炸，导致航空燃油溢出，产生大规模爆炸，造成机毁人亡的惨剧。而国家防灾重点实验室就在同济大学，同济防火技术的科研实力在国内属于一线水平。发动机的噪音控制也是一个需要攻克的技术难题，同济大学也能助力其中。早在20世纪70年代，学校就拥有了全国一流水平的声学研究所，包括激光超声、超声检测、环境声学、室内声学、噪声与振动控制5个研究室。此外，同济大学还拥有工程力学的国家重点学科。
郑百林之前在力学系从事结构工程相关基础研究工作，在工程力学领域颇有建树。2013年，开始转向飞机发动机机匣的结构设计工作。他介绍说：“发动机安全系数有一个重要参数叫做包容性。高速旋转的发动机叶片有击穿外机匣的风险，击穿后会影响到飞机机翼部分，而机翼上部安置了航空油箱，一旦击穿就有很大的安全隐患。现在为了节能，飞机的零部件都在走向轻量化，飞机的发动机机匣不能太厚也不能太重，所需要的是极限设计，所以发动机外部的机匣结构设计是一个很大的技术难题。”
2013年11月28日，中国航发商发在上海市发改委、上海市科委、上海市经信委、上海市教委4家代表的见证下与上海5所高校合作成立的联合创新中心在沪揭牌。其中，同济大学担当领衔的正是航空发动机适航技术联合创新中心，其研究方向就是综合同济在防灾、去噪和结构设计上的科研优势，为航空发动机研发保驾护航。在航空发动机适航技术联合创新中心运行的10年间，同济大学共完成了中国航发商发委托的10多个科研项目，委托项目经费超过6000万元，全力支撑了“长江1000”大飞机发动机的研发。
2018年，同济大学和中国商飞的上飞院签订协议，开设中国商飞上海飞机设计研究院-同济大学高端民机设计人才班（简称“大飞机班”）。该人才班涵盖了本科到博士的学历教育，由同济大学和中国商飞的教师共同执教。
“最初我们选拔优秀的大三学生进入大飞机班学习。本科毕业后进入中国商飞下属的单位工作，被中国商飞派往国外的高校继续深造，攻读硕士和博士学位。现在，大飞机班学生会从大一新生中选拔，学生报考十分踊跃，每年会录取30人左右，都是来自全国各地的优秀学子。我们也开始尝试在大一课程中安排大飞机相关的研发内容。”李岩介绍说。
近年来，学院又与中国航发商发合作培养在职的专业型博士研究生。
产学研对接的精准培养模式
同济大学航空航天与力学学院的培养模式很有特色。由于大量的课题来自一线需求，由此也开启了产学研对接精准培养中国一流航空航天技术人才的帷幕。
“航空发动机适航技术联合创新中心接到的项目都是来自中国航发商发和中国商飞的相关企业，我们将那些疑难的工程问题一一分解为抽象的学术问题，在此基础上带着一批学生去研究。在此过程中，大大锻炼了学生解决问题的能力。”郑百林印象最深的一个培养案例是就是发动机机匣厚度的计算解决，当时他带着中国航发商发在职博士生史同承一起进行攻关。
“对于厚度的计算，美国、德国、英国、日本等国家都有各自的参数，但是这些都不是通用参数，因为各国制造的合金材料的成分配比不一样，加工的工艺水平不一样。中国的发动机机匣在制造之前需要解答出中国特有的参数指标。”郑百林告诉记者，在实际的技术攻关中，他们首先将中国飞机发动机使用的材料和其他国家使用的材料进行仔细研究，将其力学参数一一列出，之后在同济大学的相关实验室内进行鸟撞等冲击动力学的实验，计算出各国材料的机匣厚度、剩余强度和速度等之间的关系，最后列出基于中国材料和工艺水平的中国大飞机发动机机匣的制造参数，修订出了中国版的理论公式。
在职博士生史同承的成长，让郑百林十分欣慰，他说：“在技术攻关过程中，史同承经常有‘恍然大悟’的感觉，后来慢慢自己可以独立开展研究工作，也发表了高水平的学术论文，是一个将工程难题抽象到学术问题再解决工程核心问题的典型。”史同承师承学以致用的科研精神，在中国航发商发快速成长为结构领域的技术骨干。
飞机上的主材有特别要求，其机翼和内部一些装置都是夹心蜂窝结构，一般会用碳纤维复合材料做面板，当中再填充一部分芯材。这种夹心蜂窝结构的抗弯曲能力特别强，质量也轻，但是这些蜂窝结构之前都是用美国杜邦公司生产的芳纶纸制作的，芳纶纸是由短芳纶纤维增强沉析纤维所组成，中国芳纶纸存在力学性能不足、一致性差等问题，无法满足大飞机研制需求。当前我国芳纶蜂窝纸的研制主要依赖经验。
2021年，李岩教授团队和中国商飞的团队共同开展“国产芳纶蜂窝纸”国家重点研发项目。团队以力学基础研究为支撑，建立了制造过程中的仿真分析方法，对关键工艺参数进行识别和优化，有力支撑了芳纶纸的研制，对我国大飞机原材料自主可控做出了积极贡献。依托这个项目，陈吉平等一批研究生迅速成长，目前已经成为科研骨干。
在同济大学航空航天与力学学院，类似的案例还有不少，为中国商飞、中国航发商发等航空龙头企业输送了大量优秀的人才。杨晓东博士已经成为了中国商飞上海飞机设计研究院飞机结构强度工程技术所有限元室主任，他将在同济学到的结构仿真技术成功地应用在C919大飞机的结构校验和设计上；杨青博士成为了上海碳纤维复合材料创新研究院总经理，他将复合材料技术进行了成果转化。另外，唐振南、王琪、韩聪聪等研究生也迅速成长为企业骨干。
最令同济大学航空航天与力学学院为之骄傲的毕业生是学院2009届飞行器制造工程专业本科毕业生李青，现任上海飞机制造有限公司生产管理部部长。因为在工作岗位上的杰出表现，李青在2020年荣获同济大学年度卓越校友奖。众所周知，在飞机研制后初期试飞时存在一定的安全风险，而李青曾负责了6年的外场试飞保障工作。在ARJ21新支线飞机首次环球飞行进行自然结冰试飞中，李青担任上飞公司领队和随行机组人员，飞越了亚、欧、北美三大洲和太平洋、大西洋两大洋，沿途共经停10个国家的18个机场，实现北半球自东向西、总航程3万公里的环球飞行，最后在北美圆满完成了自然结冰试验试飞，其卓越表现对整个试飞起到了关键保障作用。外场工作结束后，他作为公司装配现场的主要牵头人，负责完成了5架C919试飞飞机的装配调试任务，实现首飞目标。他曾获“中央企业劳动模范”“中国商飞公司第八届十大青年英才”“中国商飞公司突出贡献个人”等荣誉称号。
与此同时，航空航天与力学学院内部的一批高层次人才也在快速成长，比如付昆昆博士从企业回校任教后已经成长为了国家级青年人才。
成为培育一流人才的创新高地
依托人工智能及大数据应用技术联合创新中心和航空发动机适航技术联合创新中心大量的科技成果，2022年同济大学航空航天与力学学院成功获批了国家民航局航空器结构智能辅助适航重点实验室。去年，学院还获批了航空宇航科学与技术一级博士点。从今年起，开始为中国大飞机产业培养发动机、航空器等技术领域的高层次适航人才。同济大学航空航天与力学学院已经成为了名副其实的大飞机一流人才培养的创新高地。
目前学院正在布局大飞机新能源技术的研究，郑百林告诉记者：“很多发达国家的航空公司已经将锂电池安装在一些支线飞机上，可以完成300—500公里的巡航，但是要真正替代航空汽油，必须要使用燃料电池。”
去年，民航局印发《“十四五”民航绿色发展专项规划》，其中明确，到2035年，中国民航绿色低碳循环发展体系趋于完善，运输航空实现碳中性增长，机场二氧化碳排放逐步进入峰值平台期，我国成为全球民航可持续发展重要引领者。李岩表示，我们希望未来在新能源适航能力验证的研究方向有所突破，也希望能培养出更多的一流人才。
李岩院长在指导学生
作者：吴苡婷
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