或是良师
专业,厚重
真知灼见拨开迷雾
或是益友
亲切,相近
现身说法卓有成效
“一杯咖啡”不仅是种形式
更是种传承
一杯咖啡的故事—陈文亮
5月11日下午,机电学院陈文亮教授做客一杯咖啡的故事,与长空学子分享了“数字化的那些事”,浅谈数字与技术。
一开始,陈教授用“数字化”的概念引出了本场活动,他提到,所谓“数字化”就是用数字形式表达客观存在的物体,即把模拟信息转化为数字信息,以便计算机可以存储、处理和传输的过程。
其次,陈教授通过日常生活中许多数字化的案例,帮助同学们了解数字化的内涵。就如同数码相机与胶卷相机的区别,前者利用无数像素点与三原色的不同组合,通过点阵数字化表达图像,因此图案的清晰度与所占内存的大小有着紧密的关联,这相较于旧时的胶卷已经有了历史性的进展,但还是无法避免过度拉伸图片时,图像颗粒化的问题;而对于汉字而言,其本身也极为类似于图画,那又该如何避免改变字号时产生类似的效果呢?陈教授提到,在这种点阵不适用的情景下,“图形的矢量化”被发明了,其本质就是捕捉字体笔划中的控制点,再利用数学模型进行计算后,从而获得光滑的字符。
之后,聚焦于工程技术中数字化的运用,陈教授着重提到了工程制图。作为工程师的语言,工程图衔接了设计与制造两个重要步骤——由达芬奇时代至近现代,从绘画般的草图到精确明晰的设计图,再到实体建模,工程图的演化过程无不蕴含了数字化的思想。近代,飞机制造中的模线样板工作法,工程师们将整体结构分瓣制作,尽可能地保证了气动外形,但仍旧无法避免制造过程中模拟量传递产生的偏差。上世纪60年代,针对这个问题,出现了CAD技术,利用控制点和数学公式,通过插补将三维物体以图形的形式表达出来,不仅提高了制图效率,也借此发展出了计算几何和计算机图形学两门学科;同时,为了更方便地绘制不规则连续曲面,人们利用可弹性变形的样条通过数个固定点,从而自然形成理论模线,而经过几位数学家的研究推导,人们得以从数学的角度拟合出该曲线。
然而,陈教授也谈到,在设计的初始阶段,采用拟合的方法往往缺乏原始数据。针对这个问题,贝塞尔先生总结汽车设计的工程实践,成功将汽车设计过程中的模型数字化,创造了“贝塞尔曲线曲面”,从而可以自由地设计所需曲线曲面。此后在大量数学家的努力下,计算几何得到了快速发展,不断演化出B样条曲线曲面、NURBS曲线曲面等。
陈文亮教授进一步谈及实体建模时说到,随着全数字飞机样机的出现,不仅使无图纸生产成为可能,减少基准传递中的误差;开启了基于数字模型的全球化制造进程,让世界各国进一步互联互通;更重要的是,实体建模包含了产品制造的要求,通过数字化分析和数字孪生技术,在各种实验中可以让实物与数字模型发生交互,在虚拟空间中实时记录物体的参数变化,实现智能制造。
在活动的最后,陈教授强调道,数字化是推动技术进步的强大动力,而深厚的数学功底是数字时代发展的有力武器,同学们需要打好数理基础,将数学与工程相结合,方能创造更精彩的未来。
学生问答
问:陈教授,您认为应该如何利用数字孪生技术研究发动机装配时的振动呢?
我们首先可以建立数字化孪生模型,然后针对不同螺钉装配时的应力,利用传感器测出实验点的振动水平,从而在模型中记录相关数据,再利用数学方法测定出整体的变化。数字孪生模型的特点就在于,它不仅仅局限于测量点的数据,更是让研究者从整体的角度了解其变化,从而模拟优化后的控制实验过程,当然,对于如何在虚拟空间中模拟出真实世界的物理特性,还有很长的一段路要走。
问:陈教授,您认为对于我们大一学生,有什么对于专业了解的建议呢?
对于四个专业,可以通过以下四个方面了解:首先,可以通过讲座和课外书籍,特别是航空航天概论课程了解概况;其次,可以通过参观和考察各个专业实验室了解学习方向和科研条件;同时,同学们也需要明白各个专业所面向的具体对象,了解飞机本身和其各个部分的特点和作用;最重要的是,通过各种途径了解相关专业老师的研究课题,与他们积极沟通,争取参与其中。当然,大一的重点还是要打好基础,才能有更精彩的未来。
学生留言
陈老师本次的讲座,让我们深入浅出地了解了数字建模的相关知识,加深了对已有知识的了解,收益颇丰。
——182010107 吴在宇
数字化助力科技发展,数理基础保障精彩未来。
——182010405 楚宜慧
一杯咖啡的故事—夏品奇
5月14日下午,我校航空学院直升机系博士生导师、直升机旋翼动力学国家级重点实验室主任、航空宇航工程研究院院长夏品奇教授做客“一杯咖啡的故事”——专业文化节转场系列活动,与同学们就“中国直升机发展回顾与技术展望”展开交流。
从起步阶段的直-5,到今日的直-19、直-20,从仿制到自主研发设计,中国的直升机的发展史,在夏院长轻松幽默的讲述中被娓娓道来。这段历史,也见证了我们的“直升机人”思维的变迁:一开始不会做,就跟“老大哥”学;等我们偶然接触到了西方国家的设计,觉得不错,就边学边做;等我们学多了,根据自己的需要改造已有的飞机,甚至再大胆一点进行自主研发。
提到直升机系,夏院长的自豪之情更是溢于言表。自1970年直升机系搬迁过来之后,直升机专业获得了长足的进步。不得不说,拥有实力强劲的直升机专业,值得每一个南航人为之骄傲与自豪。
直升机起飞和降落都不挑剔位置,还能实现空中悬停作业,比起固定翼飞机有着天然的优势。但要想让中国的直升机事业发展得更好,自然离不开国际合作。因此,夏院长积极推动了相关领域的国际合作,以大会主席的身份,举办了三届“旋翼飞行器技术基础研究”国际会议。此外,一直以来,夏院长还与美、俄、日、意、荷、韩、澳等国的相关专家保持紧密而广泛的学术交流与联系。
讲述完中国直升机的光辉发展史之后,夏院长的语调突然变得严肃了起来。“尽管我们的直升机研发取得了很大成就,但是在有些方面的刚性需求还没有解决,主要表现在重型直升机和高速直升机领域。”他回忆起2008年地震的时候,因为我国缺乏重型直升机,不得不向俄罗斯借用米格-27。经过此类事件,我们深刻认识到:必须要在重型直升机和高速直升机领域取得突破,中国的直升机才算真正“飞起来”!
临近结束,夏院长引用毛主席的语录勉励大家,“世界是你们的,也是我们的,但是归根结底是你们的。你们青年人朝气蓬勃,就像早晨八九点钟的太阳,中国直升机的未来寄托在你们身上。”同时,他还将同学们比作熊猫,“你们就像国宝一样,可爱而又珍贵。”让在场同学感慨万千。在今后的日子里,长空学子必定谨记教诲,带着勉励与期望奋发图强,让中国的直升机事业越办越好。
学生留言
夏教授为我们讲述了我国直升机发展的历史。听到许多前辈们研发直升机的践行过程,我无比感动,更无比自豪。作为长空学子,我们将继承前辈们钢铁般的意志,为祖国的航空事业不断奋斗。
——182011207 金梓林
发展直升机事业任重道远,希望我也能成为“国宝”!
——182010701 李怡锐
希望中国直升机事业蓬勃发展,有更多的有志青年加入其中,未来的我也将贡献出自己的一份力量!
——182011713 张皓晟
下期预告
01周二
刘璐璐,女,1988年11月生,山东曲阜人,能源与动力学院强度与振动工程系副教授,主要从事航空发动机结构冲击动力学、复合材料高速冲击等研究,是我国两型重点发动机型号“冲击与包容”支撑团队核心成员;先后主持了国家自然科学基金面上与青年项目、某国家重大专项专题、国防973专题、装备预研领域基金等国家级与省部级科研项目;在结构力学、航空航天领域的国内外知名期刊上发表SCI收录论文近40篇;申请发明专利近30项;获国防科技进步奖2项。
02周五
【交流主题】
飞行器设计与工程:航空测试方向
【内容简介】
本次报告从学科实力、科研平台水平、师资力量、高精尖且“接地气”的研究方向、毕业后深造及就业选择多、软硬环境皆宜人等6个方面详细介绍了飞行器设计与工程专业中航空测试方向。
【个人简介】
邱雷,航空学院,机械结构力学及控制国家重点实验室教授/博士生导师,入选德国洪堡学者、香港香江学者、中国科学技术协会“青年人才托举工程”等。现任航空学院智能材料与结构研究所副所长、中国航空学会青年工作委员会委员等。一直从事飞行器智能结构与结构健康监测技术的研究,主持国家/省部委等项目25项,发表SCI/EI收录等论文120余篇,授权国际/国家发明专利50余项、软件著作权20项,获江苏省科学技术奖一等奖、国防技术发明二等奖等省部级科技奖励5项。