飛行器環境與生命保障工程
“大咖談專業”第③場：餘莉、馮詩愚
餘莉老師介紹了救生及氣動減速技術方向的專業地位與研究情況，主要包括四個方面：應用情況、研究内容及特點、培養理念及研究基礎。救生及氣動減速技術在航空航天、兵器、深空探測、民用制造業等諸多領域内均得到廣泛應用，占據重要地位。但與此同時，系統自身存在的高度非線性和高度不穩定性亦給我們帶來挑戰，如彈射救生系統。研究内容大緻分為兩個方面：一是防護救生及生命保障技術，主要對飛行員和航天員的個體防護問題與安全救生及生命保障問題開展研究。美國曾在飛行器技術發展的白皮書中指出彈射救生技術是促進飛行器發展的17項關鍵技術之一，由此可見其必要性與重要性。二是氣動減速技術，主要是利用減速裝置形狀的變化改變運動物體氣動特性，達到減速并提高穩定性的目的。氣動減速裝置大多由柔性織物組成，在物體的減速穩定、姿态控制等方面具備高效、經濟的優勢。NASA的空間技術路線圖中也将氣動減速技術列為14項關鍵技術之一。
餘莉老師還介紹了防護救生及氣動減速技術具有學科交叉性強、實踐應用性強的特點，具有鮮明的專業特色。我校自1959年就開展了該方向的教學與科研工作，在國内高校中是唯一開設有本科課程體系的高校，在柔性織物大變形流固耦合力學、傘-載系統多體動力學等方面均處于國内領先地位。随後餘莉老師簡要介紹了近年來課題組在航天器減速回收、彈射救生、氣囊展開及緩沖着陸等領域所作的部分工作，在基礎研究、重點型号應用等方面均取得了較為豐碩的成果。
馮詩愚老師細緻地介紹了飛機燃油系統和惰化技術。馮老師說：目前任何航空主機所或主機廠均有燃油部門，但是國内高校沒有燃油專業，這個專業技術人員來自于環控、流體等各專業，環控是最對口的，所學完全勝任該專業。燃油系統首要考慮的是安全性，因此相對于環控、液壓等，燃油發展相對保守。在目前飛機發展輕質化、智能化、多電化的趨勢下，燃油系統也研發了惰化技術、油箱測量等多項新技術。
油箱燃爆是造成運載工具失事的主要原因之一，控制火焰傳遞和改變燃爆極限的飛機燃油箱防火抑爆技術是最為有效的方法。在中國的三航院校中，隻有南航在做這一部分的工作。自2006年起，我校科研團隊在國内率先開展了油箱惰化研究，在應用基礎理論、關鍵技術創新、核心部件開發、重點型号工程應用方面均取得很好的成就。
馮老師還介紹了利用激光幹涉法，特别是3D結構光在惰化技術領域相關的研究與應用：用3D結構光還原變形後液面的三維模型，從而計算油量、分析振動頻率的影響；另一方面測量燃油箱的液面波動；介紹了如何用Monte Carlo方法随機模拟評價油箱是否可燃等。
在飛行器環境控制專業升學和就業方面，馮老師表示：“飛環”專業面寬,所學課程多,畢業後可從事飛行器環境與生命保障、航天器熱控技術、空調與制冷技術方面、熱能與動力工程、電子設備熱設計等工作。南航環控專業老師與國内航空航天系統燃油動力部門有很多科研合作，因此對于我們的學生就業又增加了新的選擇；燃油是古老的系統,但是也有很多新的技術等待開發；盼望和有激情的同學們一起工作,為行業進步貢獻力量。
Q本專業是否需要學習化學知識？本研究方向是否涉及材料的問題較多？
A：本科階段我們專業對化學的要求不是很高，但研究生階段就要看研究方向，由于我們專業面非常寬，所以我們組現在也有同學在做與化學相關的東西。我們現在研究生至少要懂反應過程，因此對化學的要求還是比較高的。實際上材料偶爾會涉及，比如我目前的自然科學基金項目，研究降落傘的柔性植物的孔隙結構對氣動性能的影響，這必然涉及材料工藝。但實際上我們專業跟力學的關系更為密切。此外，我們希望同學們勤于學習善于思考，主動性強一些。
Q請問餘老師目前是使用自編程序還是商業軟件？我們的仿真技術是二次開發還是自編？
A：目前我們的很多計算是通過商業軟件，但有的會選擇自編程序，兩條路都在走。具體選擇要視情況而定，我們希望做出來的東西有自己的特色，成熟高效的商業軟件我們可以直接利用，與此同時我們也始終在改進自身軟件上的不足。仿真技術我們有二次開發的，也有直接利用商業軟件和自編的。比如我們的飛行彈道、姿态等基本上都是自編，就是一定要做有自己特色的東西。關于二次開發，我們曾經做過一個仿真軟件平台，是在自編程序、商業軟件的基礎上再進行二次開發。過程中我們發展豐富了自己的算法，但更多的是發展新模型。我們主要根據研究對象的特點來發展模型，然後提出一些前置性的性能規律，再通過分析計算得到一些新的規律。
Q飛機的黑匣子與飛環有關嗎？火箭回收和飛環有關嗎？
A：黑匣子更多涉及的是電的東西和材料的東西。但怎麼把它投下來，投下來他就到什麼地方，這一塊是我們專業在做的事情。火箭回收和我們專業有關系，國家正在想要火箭回收，實際上火箭回收是比較困難的，他可以緩沖放力回收，也可以軟着陸回收。用降落傘回收是其中一個非常重要的途徑。現在正在做這方面的研究。
Q飛環跟人工智能有什麼結合點？與其他幾個專業相比，飛環跟機械和計算機等學科聯系會更多嗎？
A：其實AI現在跟任何專業都會有結合點。比如說燃油裡面最近有一個項目是關于AI跟深度學習。傳統測燃油油量的方法比較麻煩，現在我們就可以利用AI技術來代勞。因此人工智能與我們飛環專業還是可以有較為緊密的聯系的。計算機是工具，現在基本上所有專業跟要計算機、英語打交道。機械的話需要看方向，我們其實打交道也蠻多的。
Q本科期間飛環專業會再細分嗎？
A：本科期間是不會細分方向的，但同學們可以根據自己的興趣針對性地選擇相應的課程。此外，同學們可以參與老師的細分專業中，我們也鼓勵本科生參與一些科學研究與創新研究。其實同學們這幾天在聽宣講時會發現，每一個老師都至少有一個主要研究方向，可能還會有1-2個次要研究方向。所以我們飛環專業的研究方向非常多。未來同學們通過進一步的學習了解的東西也會越來越多，我們目前是希望培養通才，拓寬同學們的知識面，這與我們國家整個教育大方向也是相符的。
飛行器環境與生命保障工程
“大咖談專業”第④場：孫建紅
孫老師說：對飛機或者飛行器來說，不同的曆史時期，它所面臨的要求是不一樣的。初期，比如說一戰、二戰時，航空以效能為首位；技術發展到今天，可以看到，飛行器特别是民航方面，安全、效能、舒适性和經濟性在作為航空技術發展的一條主線。“安全”一定是我們在整個航空領域裡面是擺在首位的。飛行器的安全救生方向其實涉及的面很寬。現在，随着海洋權益與海上直升機使用越來越多，直升機的安全救生技術需求日益旺盛，我們課題組花了大概十年時間，一直從事直升機海上應急救生技術研究，以及對民機越洋飛行救生技術的進行了系統研究：
（1）在直升機海上應急救生方面，建立了一套對直升機海上應急漂浮系統的研究平台，在對直升機本身的氣動力分析、操控性分析和安全性分析基礎上，設計安全氣囊的安裝位置、大小、漂浮性等等這些技術指标要求，以及建立直升機漂浮系統相似性實驗理論，開發出具有高可靠性的直升機應急漂浮系統，是高校中唯一系統開展此項研究的團隊，處于領先地位。
（2）在固定翼飛機安全救生方面：在馬航事件以後，針對民航客機越洋飛行安全提出救生技術解決方案，發明了一個叫“HARBINGER”的智能彈射飛行數據記錄系統，它具有智能彈射、拖弋拍攝、緩降漂浮、數據傳輸等功能。與商飛美國公司合作，目前已在美國成功申請三項專利，同時也是我們中國民用航空首次以系統級産品向FAA、EASA申請适航認證，并将參與相關适航條款、工業标準的制定。
孫老師随後還就“重裝空投、彈射座椅”中的氣動減速及滑車試驗數據分析理論的研究進展、高速地效飛行器海上安全救援平台研究情況、航空醫學需要解決的問題等做了介紹。
孫老師眼中的飛環專業：“人機環”是一個非常系統全面的專業，作為這個專業的學生，“流體力學、傳熱學、熱力學”等基礎課程對今後的發展非常有益。我們講人機環，一直不太喜歡“Human Machine”這個稱謂，我更喜歡“Ergonomics and Environmental Engineering”，人機功效實際上是目前人機管理比較薄弱的一環，希望更多的同學能夠關注我們人類自身安全的這樣一個學科，人類總有一天要走出地球的，而要走出地球，航空航天環境下保障人類身心健康和安全，一定是首先要解決的問題。對于“人機環”領域的研究，目前缺的不是經費，而是奮鬥和創新精神，是我們每一個師生在這個領域裡面的投入、專注和更高的追求。歡迎大家選擇飛環專業。
Q：如果以後不想從事航空航天領域，飛環專業的學生有什麼就業方向？
A：我想這個問題可以非常簡單回答，我們人類将來遇到的問題，環境肯定是逃避不了的。我們誰都不會想象到2020年大家能宅在家裡好幾個月。我在前面給大家介紹了一個小故事，大概是2000年，在斯坦福交流的時候,當年的MEMS和CPU冷卻技術研究方面，需求非常旺。當時有個斯坦福博士生他告訴我，低于7萬美金的工作，我就不畢業，我就待在學校裡面跟老師做研究，他能這樣有底氣，也是因為專業和我們專業一樣。我們專業的課程，學科涉及面廣，所以大家不用擔心。比如說我們碩士畢業的學生，哪怕不在航空航天領域，但我們這個專業對學科的知識面構架，對集成創新、系統工程方面的訓練會讓你終生受益。 除了航空航天領域，我的學生畢業後有在澳洲做環境測評的，有做生物流體力學，做熱環境系統的，還有高鐵方面的，都是“飛環”專業的外延拓展，所以我想我們這個專業不管是在航空航天還是其他的領域，工作都沒有問題。
Q：飛環專業的學生大一大二能開展科創嗎？
A：從才華特質來說，低年級的敢想敢幹是具有非常大的優勢的。有一句話叫出名要趁早，我不一定贊同，但是我覺得科研要趁早，我們這一代從小就接受一個的觀念，叫理論聯系實際。我非常認同的一種理念。所以我覺得大家不要覺得我是一年級，我是二年級，那些高大上的東西就離我很遠，不是我現在所要去考慮。如果從現在開始，讓課本知識和科創能融合不是更好？全球大學都有那麼一批人，還有是從高中就開始，就對一些未知和疑問，帶來了新想法。這些想法能夠讓你的學習過程非常的有趣，能夠吸引你不斷的向前走，這是一方面。第二方面大家在一二年級時間還是有的，學習任務是很重，但時間肯定是有的。為什麼不能利用這樣的一個時間盡早的去接觸？科學研究一定對你們的成長非常有利。我也非常願意，如果同學在本科期間，願意加入到我們團隊，一起來了解一些或者是探求一些未知的知識，我是非常歡迎的。當然我們也會監管，就是說一旦你的基礎學習出現問題，我們還是要調整這個狀态的。所以我覺得第一是鼓勵支持。第二個是過程中，因人而異去把握參與的度。謝謝。
有學生可能會問，我目前現階段想跟着老師做科研，能做什麼工作呢？有些工作可能是你想象不到的，比如說今天老師有一個idea，但是，可能就隻是個idea。如果可以請同學跟我們一起對這個idea，并進行一個分析和深入，可能就會有創新。你們也可以提出自己的想法、建議，當然不是什麼研究都一定會明天就能出結果，或者是寫paper，其實這些都不一定特别重要，重要是參與。
你可能開始加入老師的團隊，是參與，是學習，是提高，是接觸跟傳承一種科研的文化。你會發現你融入老師團隊後總能慢慢發揮自己的作用。我經常跟學生講，你加入團隊，你在細微的工作中，你能養成一種學術求真，做事求實，與人求善的這樣的一個文化。這個工作有的可能很點滴，但是我們講羅馬不是一天建成，我們都是站在偉人的肩膀上才能看得更遠。
Q：直升機的防護救生技術跟客機、戰鬥機研制有什麼技術指标區别？
A：直升機有兩個明顯的特點，一是飛行高度大部分的是低空，二是飛行時速大概在300多公裡這樣。直升機的救生裝備也是圍繞着兩大特性進行設計的。至于直升機的安全技術和客機戰鬥機這些指标有沒有什麼區别？當然還是比較大的區别。比如戰鬥機它的飛行速度高，全包線的去考慮它的設計指标，速度跨度大。但直升機這樣的一個速度，加上本身在應急狀态下的它的一些的動力損失，速度減低，所以它的安全設計的包線相對來說跨度要小一點。又比如，由于旋翼影響，直升機的救生技術就不合适采用一般戰鬥機的彈射救生技術。
Q：“飛環”專業在民航領域有哪些應用，就業前景如何？
A：我國是民航運輸的大國，但還不是強國，原因就是我們現有的飛機以及機載系統包括我們飛環的設備系統和集成，都是國外公司掌握先進技術。比如說飛機主要是空客、波音，我們自己的飛機占的比例非常非常小。但是從2008年到現在，包括我們長空學院蔣院長，還有我們系很多老師，在商飛做出了很大的成績。我們自己的飛機，像C919，将來所面臨的系統集成以及系統升級，一定是需要我們自己的技術。所以從現在開始，為了中國自己的飛環系統和技術更好的應用在國産大飛機上面，一定需要我們飛環專業的同學們去進行服務和保障。國家民航運輸發展，特别是民航強國的未來，飛環專業培養的就是機載設備的系統提供商和新技術的研究者，需要我們做這個技術領域的佼佼者。
Q：飛環就業會不會涉及适航認證相關方面？
A：這是一定的。可以說在整個民用航空專業方向上，适航認證是你躲不開的東西。空軍要求可能稍微弱一點，但是整個民用航空，任何一個系統和變化，都存在适航認證，要不然是不可能上飛機的。這位同學從現在就可以開始關注适航。我們以前主要是買國外民機，涉及适航問題可能相對不那麼頻繁。但是随着我們自己的C919飛機的應用，和不斷的改進提升，适航工作會越來越多，飛環專業也是肯定要涉及适航技術的。如果不能從設計開始就考慮适航問題，那麼将來因為适航工作不完備，它的維護、保障等等體系的成本和效能會有很大的影響。
Q：飛環專業國内選擇讀研的話，有哪些學校比較好？
A：我想其實這取決于你對自己的規劃，比如說同樣讀一個學科，如果說它的應用背景是航空、航天、民航，那我覺得我們不比清華差。但是我知道在一些學科的基礎研究裡面，比如說工程物理，清華一定是最優選擇。考慮讀研，第一就是你讀研的目的，你是僅僅為就業還是學術追求？學術的話你希望是哪一個方向或者是哪一種狀态？第二讀研選擇還不完全是學術問題，每個人背後還有家庭環境、追求愛好等等。我想說隻要讀研，都是好的。做學問，如果選擇做學問，提高自己，自身學習還是最重要。孔子說：“敏而好學、不恥下問”，實際上學習的過程就是這8個字。
“飛行器環境與生命保障“活動周，四場報告，六位大咖，從不同的角度全方位的展示了飛行器環境與生命保障工程專業的實力和優勢，大咖們獨特的人格魅力更是充分彰顯飛環專業的人文“軟實力”，不少學生在直播間聊天窗口直呼：“飛環，i了i了”、“隻招60人，怎麼破”……本次“飛環”活動周在蔣彥龍老師的精彩開篇報告中拉開序幕，在孫建紅老師的壓軸演繹中完美收官。各位同學們，“飛環”有你更精彩！
