一片丹心獻航空 自主創(chuàng)新譜新篇
——記上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院微納電子學(xué)系高級工程師段力

張雅慧

飛機被譽為現(xiàn)代工業(yè)的“皇冠”，而航空發(fā)動機則是“皇冠上的明珠”，是衡量一個國家綜合科技水平、科技工業(yè)基礎(chǔ)實力和綜合國力的重要標(biāo)志。航空發(fā)動機是飛機的心臟，目前在國際上，只有美法英這3個國家獨霸商用航發(fā)最先進的核心技術(shù)，在這個領(lǐng)域要獲得話語權(quán)，我們就要自主研發(fā)先進的商用航空發(fā)動機。另外一方面就是“中國芯”，也就是集成電路，目前我們國家很多核心芯片還依賴于進口，關(guān)鍵與核心的設(shè)計（EDA）及制造主動權(quán)也不在我方。如果我們?nèi)鄙龠@兩項核“心”技術(shù)，也就是大飛機的心臟和中國芯，就無法做到中國強。而上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院微納電子學(xué)系高級工程師段力的科研理想和從事的科研工作，就與這兩個“心”有著密切的聯(lián)系。

這兩個“心”分屬于兩個不同學(xué)科。實際上，段力自大學(xué)以來專業(yè)一直是半導(dǎo)體與集成電路。1980—1987年，段力從清華大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)獲學(xué)士和碩士學(xué)位后，就前往美國繼續(xù)攻讀微電子博士學(xué)位，畢業(yè)后一直就在硅谷LSI和AMD工作，2012年才回到國內(nèi)。因為看到了微納技術(shù)和航空發(fā)動機學(xué)科交叉的機遇，所以段力才投入精力進行這項以“應(yīng)用為導(dǎo)向”的預(yù)研，即用微納技術(shù)研發(fā)航空發(fā)動機內(nèi)部高溫測量的MEMS薄膜高溫傳感器。深入兩個學(xué)科的交叉研究，必須要先“補課”。這是一項“從0到1”的突破，近10年來，段力和他的團隊與研究生們一路走來，一步一個腳印地探索、攻堅，最終交出了一系列漂亮的答卷，走出了一條具有中國特色的航空發(fā)動機智能化創(chuàng)新之路。

砥行探索——航空發(fā)動機的智能化

隨著人工智能（AI）技術(shù)的普及，航空發(fā)動機的智能化成為未來發(fā)展的一個重要方向。在段力看來，20世紀(jì)的航空航天追求的是“強”，但在21世紀(jì)的今天，這個關(guān)鍵詞是“智”。十年磨一劍，他們不斷潛心探索。為使航空航天技術(shù)變得更智能、更高效，他們在中國航發(fā)集團的大力支持下，實現(xiàn)了航空發(fā)動機的渦輪葉片表面原位測量高達1600℃瞬態(tài)高溫表面溫度，取得了一系列自主創(chuàng)新成果，從無到有地建立了一整套航空發(fā)動機高溫傳感器制造與測量關(guān)鍵技術(shù)。段力和研究生利用交大校徽的圖案在航空發(fā)動機渦輪葉片集成表面制作薄膜型高溫傳感器，不僅美觀而且實用，還將“愛國榮?！钡男Ｓ?xùn)直接寫在了我國航空發(fā)動機的渦輪葉片上。值得一提的是，2017年，段力團隊首次以電氣與電子工程協(xié)會IEEE會員身份“打入”美國航天航空學(xué)會（AIAA）領(lǐng)域的年會，自那時以來段力團隊每年在AIAA上都有論文發(fā)表。能夠讓航空航天領(lǐng)域認(rèn)可電力電子領(lǐng)域的工作，可見段力所取得的科研成果是多么可圈可點。

立足國情——創(chuàng)新發(fā)展電力航空

中國制造，當(dāng)以創(chuàng)新為魂?？v觀人類發(fā)展歷史，創(chuàng)新始終是一個國家、一個民族發(fā)展的重要力量。在段力看來，中國航空領(lǐng)域的科研技術(shù)創(chuàng)新，仍需要立足于社會發(fā)展的大背景而展開。

21世紀(jì)是電氣化帶動的世紀(jì)，電動汽車已經(jīng)逐步開始替代燃油汽車，這不僅歸功于技術(shù)的力量，而且歸功于我們國家體制的優(yōu)勢，可以由政府強力推行更科學(xué)合理、更綠色環(huán)保的技術(shù)來替代落后的、不可持續(xù)能源的動力出行方式。中國在電動航空發(fā)動機領(lǐng)域，也可以走出屬于自己的創(chuàng)新道路來。從必要性來講，“打得一拳開，抵過百拳來”。研發(fā)電航發(fā)是一種彎道超車，可以規(guī)避傳統(tǒng)航空發(fā)動機很多技術(shù)壁壘；從可行性上看，我國在永磁電機、高能密電池技術(shù)尤其在體制上均處于世界領(lǐng)先和優(yōu)勢地位。在電動航空這個新興領(lǐng)域，我國有望與發(fā)達國家并駕齊驅(qū)，走出一條具有中國特色的電力航空新路。段力和團隊目前在著重研發(fā)永磁電驅(qū)動輪緣驅(qū)動噴氣機與先進的航空電源整合技術(shù)，這又是一條創(chuàng)新之路、一個從“0到1”發(fā)展的領(lǐng)域，在段力看來，這條路是未來航發(fā)“非常值得走”的路。

航空發(fā)動機葉片表面集成的交大?；?，薄膜高溫傳感器的3D立體顯微鏡照片。

20座正三角流線型電力飛機由9個電航發(fā)分布式驅(qū)動

孜孜不倦——鍛造與培養(yǎng)國之大器

2014年，學(xué)校創(chuàng)新性地創(chuàng)建工科大平臺，從一開始，段力便參與了學(xué)科建設(shè)。工程學(xué)導(dǎo)論課程探索性很強、沒有標(biāo)準(zhǔn)教材，段力通過幾年教學(xué)積累的摸索與積淀，撰寫了《工程導(dǎo)學(xué)》一書。這本書整合上海交大船材機電四大院的工程學(xué)共性。書中首次提出，工程學(xué)是科學(xué)、技術(shù)、社會人文學(xué)的有機結(jié)合，工程學(xué)包含做人和做事、缺一不可。此書提取工程學(xué)共性的精髓與方法，幫助學(xué)生從高中態(tài)→大學(xué)態(tài)過渡，從約束空間→自由空間、從被動學(xué)習(xí)→自主學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化?！豆こ虒?dǎo)學(xué)》指出工程學(xué)不僅需要“知識就是力量、團結(jié)更是力量”，還需要做好事、做對人。在段力看來，工程學(xué)就是科技·人文·白日夢的結(jié)合。

段力直言，自己回國教書之后，才越來越體會到教學(xué)中蘊藏著巨大學(xué)問。在他看來，教學(xué)和科研是雙翼，缺一不可。沒有科研的教學(xué)如無源之水，而沒有教學(xué)的科研很像是實驗報告沒有外延。教育不僅要學(xué)會教、而且要懂得育；科研不僅要能做出來，也得會說出來。在與90后、00后多年的互動中，段力也能深切感受到新一代學(xué)子在尋夢路上的迷茫。通過這幾年研導(dǎo)的經(jīng)歷，他又與交大出版社合作編撰了《讀研葵花寶典》一書，整合了導(dǎo)研的體悟，從讀研的視角，通過具體過程和案例，講解了建筑“外功”（能畢業(yè)、找工作）的武功秘籍，也幫助研究生培育“內(nèi)功”（夢想與激情），充分把握在研光陰，更好融入祖國與世界的廣闊天地。

“夢在前方、路在腳下、我在路上”。回首過往，段力一直以清華大學(xué)“自強不息，厚德載物”，交通大學(xué)“飲水思源，愛國榮校”的校訓(xùn)鞭策與激勵自己，心懷感恩、砥礪前行。展望未來，他將繼續(xù)耕耘，繼續(xù)開花結(jié)果。把航發(fā)傳感、輪緣驅(qū)動、3D高能密超電容3個智能航發(fā)項目做大做強。在教育層面，把修齊治平、格物致知、知行合一中國傳統(tǒng)教育觀與實際教育活動結(jié)合起來。在段力看來，自1949年開始，中華民族經(jīng)歷了從站起來到富起來、強起來的轉(zhuǎn)變，中國強不光是物質(zhì)強，更是精神上的強大，中國人素質(zhì)的強大是正確的中華民族教育觀，以前的清華之志是“強國富民”，未來的清華之志是“富國強民”。