倪海波

相信很多讀者朋友都對國慶70周年閱兵儀式記憶猶新。此次閱兵儀式上，空中方隊(duì)共出動各型飛機(jī)160余架，形成空中護(hù)旗梯隊(duì)、領(lǐng)隊(duì)機(jī)梯隊(duì)、預(yù)警指揮機(jī)梯隊(duì)、海上巡邏梯隊(duì)等12個空中梯隊(duì)。很多軍迷聚在北京市通州區(qū)果村附近的一座天橋上，拍攝從通州出發(fā)前往天安門廣場參加閱兵的飛機(jī)，直呼“過癮”。

而國慶期間上映的影片《我和我的祖國》中的小故事《護(hù)航》，則以2015年9月3日天安門閱兵以及2017年7月30日朱日和閱兵的歷史事件為背景，向觀眾講述了空軍飛行員肩負(fù)重任背后的默默堅守與無悔付出。

事實(shí)上，讓軍迷“過癮”、讓觀眾感動的背后，不僅僅是飛行員的默默堅守與無悔付出，更凝結(jié)著無數(shù)科技工作者的執(zhí)著、心血、汗水和激情。可以說，近代飛行能力的每一次突破，都與航空發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展直接相關(guān)。

早在20世紀(jì)50年代，航空發(fā)動機(jī)就已經(jīng)享有“現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠”之稱，從基礎(chǔ)材料、工業(yè)設(shè)計到工藝方法，幾乎都要達(dá)到工業(yè)中的最高要求。它強(qiáng)，則戰(zhàn)機(jī)強(qiáng)壯靈活；它弱，則戰(zhàn)機(jī)羸弱無力。毫不夸張地說，航空發(fā)動機(jī)是保證國家安全、彰顯強(qiáng)國地位的航空武器裝備的“心臟”。

作為我國從事航空發(fā)動機(jī)、火箭發(fā)動機(jī)工作過程研究的行業(yè)專家，王兵的工作無疑使這顆“心臟”的跳動更加強(qiáng)勁和有力。

“祖國的需要就是我的動力”

初見王兵，驚訝于他的年輕和活力。

王兵的科研工作面向航空發(fā)動機(jī)、火箭發(fā)動機(jī)等動力系統(tǒng)的工作過程，主要開展極端條件下燃燒室的湍流兩相流動與燃燒的基礎(chǔ)與工程應(yīng)用研究。他作為課題負(fù)責(zé)人，承擔(dān)了國家科技工程、重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等40多項(xiàng)重要科研任務(wù)，在極端條件噴霧燃燒、高速稀薄點(diǎn)火理論以及變推力發(fā)動機(jī)等研究中的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方面做出了突出貢獻(xiàn)。主要領(lǐng)域影響包括：“探月工程”落月變推力發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)成果及成功應(yīng)用；姿控發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)理論及成功應(yīng)用；衛(wèi)星通用第二代發(fā)動機(jī)推力室關(guān)鍵技術(shù)及成功應(yīng)用；發(fā)動機(jī)燃燒不穩(wěn)定性機(jī)理及評估方法。

拋開面上這些看起來艱深難懂的專業(yè)名詞，現(xiàn)實(shí)中見到的王兵，親切、隨和，接受采訪時的語速不急不緩、徐徐道來，有種使人安心的溫暖。這位已經(jīng)在清華大學(xué)度過二十幾個寒暑冬夏的青年學(xué)者，對自己的母校和所從事的專業(yè)研究有著一份特殊的情感和使命感。

1996年，王兵由河北省唐山市第一中學(xué)考入清華大學(xué)工程力學(xué)系工程熱物理專業(yè)學(xué)習(xí)，2000年7月獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，2000年9月保送直接攻讀清華大學(xué)工程力學(xué)系工程熱物理專業(yè)碩博連讀研究生，研究方向?yàn)橥牧魅紵c兩相流體動力學(xué)。2003年獲得清華大學(xué)特等獎學(xué)金，2005年1月畢業(yè)并獲工學(xué)碩士、博士學(xué)位。

博士畢業(yè)后，王兵留在了母校清華大學(xué)工作，不久后，他獲得了德國“洪堡”獎學(xué)金，赴德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)訪問研究，2年后重新回到清華大學(xué)，工作至今。

當(dāng)時，正值清華大學(xué)航天航空學(xué)院剛剛成立，王兵所在的工程力學(xué)系從機(jī)械工程學(xué)院劃轉(zhuǎn)航天航空學(xué)院，這也成為王兵選擇自己科研方向的一個良好契機(jī)：“我希望我能夠進(jìn)入到非常前沿的技術(shù)領(lǐng)域，去契合國家在動力領(lǐng)域、新型推進(jìn)方式，乃至新型飛行器等航空航天領(lǐng)域的重大需求?！?/p>

很快，機(jī)會來了，被譽(yù)為“中國航天動力之鄉(xiāng)”的中國航天推進(jìn)技術(shù)研究院（中國航天科技集團(tuán)公司第六研究院，以下簡稱“航天六院”）的相關(guān)科研人員看到王兵以往發(fā)表的學(xué)術(shù)文章，認(rèn)為與航天六院以往科研過程中遇到的一些問題相吻合，希望雙方合作進(jìn)行更深一步的研究，這為王兵的科研方向提供了一個良好開端：“所以，我的研究一直圍繞著動力領(lǐng)域里面的一些關(guān)鍵問題，比如液態(tài)燃料怎樣才能霧化得更好，怎樣組織燃燒才能讓發(fā)動機(jī)的性能更好等一系列相關(guān)問題，這也是我們國家確實(shí)需要大力發(fā)展的領(lǐng)域?！?/p>

潛心研究，解決技術(shù)難題

多年來，王兵帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)針對航空宇航發(fā)動機(jī)燃燒室極端條件下兩相流動與燃燒，針對強(qiáng)可壓縮兩相流動，超聲速燃燒相關(guān)的混合、著火與火焰?zhèn)鞑ヒ约斑B續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震燃燒穩(wěn)定性等方面開展研究工作，研究成果應(yīng)用于發(fā)動機(jī)實(shí)際工程問題，截至2019年年底，共發(fā)表學(xué)術(shù)論文180余篇，SCI檢索100篇，論文引用次數(shù)超過500次。

強(qiáng)可壓縮兩相流動高精度數(shù)值軟件——解決多項(xiàng)發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)難題

受國家科技工程、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持，面向極端以及臨界條件下的兩相流動與燃燒問題，特別針對火箭發(fā)動機(jī)、航空發(fā)動機(jī)、沖壓發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)的高壓噴射過程，王兵帶領(lǐng)課題組完全自主地開發(fā)了強(qiáng)可壓縮兩相流動高精度數(shù)值模擬軟件，研究解決了若干關(guān)鍵技術(shù)難題。

針對含氣液界面的強(qiáng)壓縮兩相流動問題，王兵團(tuán)隊(duì)提出適應(yīng)性變模板點(diǎn)WENO-IS的高精度格式，解決了強(qiáng)可壓縮與大密度比界面相互作用模擬中的數(shù)值振蕩問題，基于準(zhǔn)守恒Gama-輸運(yùn)方程的界面捕捉方法結(jié)合界面銳化技術(shù)，耦合廣義的剛性狀態(tài)方程，成功實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)內(nèi)燃燒室強(qiáng)可壓縮兩相流動高精度數(shù)值模擬。針對高速發(fā)動機(jī)燃燒室中廣泛存在的激波與液滴相互作用挑戰(zhàn)性難題，王兵團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)，獲得了液滴初始變形階段的幾何形態(tài)與完整圖譜，精細(xì)描述了液滴內(nèi)部波系時空演化規(guī)律，完整系統(tǒng)地解釋了液滴曲面反射的膨脹波聚焦導(dǎo)致的局部空化機(jī)理。針對自擊撞擊霧化問題，王兵團(tuán)隊(duì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)值，揭示出撞擊波的產(chǎn)生機(jī)理及其對撞擊液膜破碎的作用規(guī)律，建立了關(guān)聯(lián)撞擊噴射幾何參數(shù)和流動參數(shù)的霧化模型。

上述軟件與成果為工程應(yīng)用提供了不可或缺的重要工具和理論指導(dǎo)，在發(fā)動機(jī)燃燒室燃料噴注結(jié)構(gòu)設(shè)計中起到關(guān)鍵作用，目前主要應(yīng)用于兩項(xiàng)工作：一是針對“探月工程”落月發(fā)動機(jī)，集成燃燒模型的研究成果，成功實(shí)現(xiàn)了我國首次研制的針?biāo)ㄊ桨l(fā)動機(jī)推力室工作過程的數(shù)值仿真，為推力室選型、推進(jìn)劑匹配以及工作參數(shù)優(yōu)化提供了定量依據(jù)，為我國成功研制大變推力比發(fā)動機(jī)做出了重要貢獻(xiàn)。二是基于建立的自燃推進(jìn)劑點(diǎn)火模型，發(fā)展了特殊環(huán)境發(fā)動機(jī)在耦合內(nèi)外流條件下完整工作過程的數(shù)值模型，在其首飛前給出了成功點(diǎn)火和穩(wěn)定工作的物理機(jī)制與條件，遙測數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果一致，為某平臺的首飛成功做出了貢獻(xiàn)。

王兵團(tuán)隊(duì)總結(jié)基礎(chǔ)研究獲得的大量模型、算法和數(shù)據(jù)，完成了30余篇相關(guān)論文，發(fā)表在業(yè)內(nèi)頂級期刊上，包括Journal of Fluid Mechanics、Physics of Fluids、International Journal of Heat and Mass Transfer和Iternational Journal of Multiphase Flow等期刊，受到了國內(nèi)外同行的積極評價，發(fā)表在Journal of Fluid Mechanics、Acta Astronautica、 International Journal of Heat and Mass Transfer、Physics of Fluids、International Journal of Multiphase Flow等多篇論文均引用了王兵的研究成果，肯定了他在強(qiáng)可壓縮兩相流動方面的創(chuàng)造性工作。

噴霧燃燒高精度數(shù)值模擬軟件——為發(fā)動機(jī)設(shè)計提供指導(dǎo)和工具

獲得穩(wěn)定的液霧燃燒是發(fā)動機(jī)研制的關(guān)鍵，在國家科技工程、國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項(xiàng)目的支持下，王兵帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完全自主地開發(fā)了一套面向發(fā)動機(jī)燃燒室設(shè)計與性能分析的專門軟件：“噴霧燃燒高精度數(shù)值模擬軟件——TURF-Sim”，已獲得軟件著作權(quán)及工程轉(zhuǎn)化。該軟件是我國自產(chǎn)的能夠用于各類真實(shí)發(fā)動機(jī)燃燒室多物理過程的高效仿真，可同時實(shí)現(xiàn)百億網(wǎng)格規(guī)模、十萬核以上的高效并行計算，在我國“天河二號”以及E級原型計算機(jī)群上進(jìn)行了完美測試。特別指出該軟件巨大的前處理功能，在面對真實(shí)復(fù)雜燃燒室構(gòu)型時，僅需要分鐘量級的結(jié)構(gòu)體辨識和網(wǎng)格離散，這為工程應(yīng)用提供了極大便利！

針對超聲速混合層流動，王兵團(tuán)隊(duì)通過數(shù)值仿真，研究了斜激波對超聲速混合層流動的作用規(guī)律，發(fā)現(xiàn)斜激波誘導(dǎo)的斜壓梯度改變了不同方向湍動能分配機(jī)制，提高了混合效率。針對超聲速液霧兩相混合層，王兵團(tuán)隊(duì)基于大尺度渦的時空演化，系統(tǒng)分析了燃料液霧尺寸和燃料負(fù)載比等參數(shù)對著火與火焰?zhèn)鞑ミ^程及熄火模式的影響，發(fā)現(xiàn)在大尺度渦的邊緣率先著火，在顆粒彌散、燃料蒸發(fā)、火焰?zhèn)鞑ゼ皵M序結(jié)構(gòu)相互作用下形成了擴(kuò)散和預(yù)混等火焰形態(tài)，并出現(xiàn)了由強(qiáng)拉伸和燃料供給不足等因素導(dǎo)致的多種熄火模式。在氫氣/空氣超音速混合層中，王兵團(tuán)隊(duì)根據(jù)數(shù)值仿真結(jié)果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)剪切渦團(tuán)預(yù)混氣的著火延遲時間大于渦脫落時間時，會發(fā)生“局部準(zhǔn)定容燃燒”，從而誘發(fā)燃燒不穩(wěn)定性，首次提出了“第三鄧克爾數(shù)”進(jìn)行表征。

上述研究結(jié)果為超燃沖壓發(fā)動機(jī)燃燒室增混與穩(wěn)燃設(shè)計提供了理論依據(jù)，王兵團(tuán)隊(duì)在Fuel、Journal of Power and Propulsion （AIAA）和International Journal of Hydrogen Energy、Physics of Fluids等國際頂級期刊發(fā)表論文20余篇。

此外，王兵帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)的大渦模擬軟件以及解決的重大技術(shù)難題取得的成績受到了國際學(xué)者與工業(yè)界的高度關(guān)注，在2011年至2019年間，王兵先后4次受到邀請，赴德國參與歐洲跨區(qū)域產(chǎn)學(xué)研重大研究計劃“未來空間運(yùn)輸系統(tǒng)中力熱高負(fù)荷部件設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)科學(xué)問題”的研究。

揭示旋轉(zhuǎn)爆震燃燒穩(wěn)定性機(jī)理——原理樣機(jī)在實(shí)驗(yàn)室獲得驗(yàn)證

王兵在接受采訪時介紹，與基于等壓燃燒的傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)不同，連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)具有更高的熱循環(huán)效率、更加簡單緊湊的結(jié)構(gòu)、更低的氮氧化物排放等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。自2012年以來，王兵就開始帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從事爆震燃燒機(jī)理及連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)（CRDE）核心機(jī)研發(fā)相關(guān)的研究工作，在科技創(chuàng)新基金、教育部聯(lián)合人才基金等項(xiàng)目的支持下，開展了包括理論分析、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)測試等多個方面的系統(tǒng)研究。

王兵團(tuán)隊(duì)提出了“連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震與燃燒不穩(wěn)定性本質(zhì)一致性理論”，指導(dǎo)連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)燃燒室的設(shè)計與調(diào)控技術(shù)。針對氫氣/空氣連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震燃燒，通過一系列的實(shí)驗(yàn)研究，在質(zhì)量流量-當(dāng)量比相空間內(nèi)給出了快速爆燃、不穩(wěn)定爆震、準(zhǔn)穩(wěn)定爆震，據(jù)此提出了穩(wěn)定爆震等四種燃燒模式的完整極限圖，對確定爆震發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工作圖譜具有重要意義，并揭示了快速爆燃模式的熱聲耦合機(jī)制。

同時，他們還提出了富氧空氣調(diào)控方式，實(shí)現(xiàn)了寬工況范圍的穩(wěn)定連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震，對可實(shí)現(xiàn)性連續(xù)爆震發(fā)動機(jī)的研發(fā)具有重要的應(yīng)用價值；提出了旋轉(zhuǎn)爆震組合循環(huán)發(fā)動機(jī)熱力循環(huán)計算分析模型，為基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震組合循環(huán)發(fā)動機(jī)的設(shè)計工作提供了重要參考。

針對煤油-空氣兩相旋轉(zhuǎn)爆震，王兵團(tuán)隊(duì)通過數(shù)值模擬的方法獲得了穩(wěn)定工作的當(dāng)量比、溫度和壓力范圍，提出了煤油裂解方案，為進(jìn)一步開展液態(tài)燃料旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)的研制提供技術(shù)參考。

上述工作中的基礎(chǔ)研究成果在Combusiton and Flame、Journal of Fluid Mechanics、Energy、Journal of Power and Propulsion、Proceedings of Combustion Institute等國際期刊上發(fā)表SCI論文20篇，授權(quán)發(fā)明專利10項(xiàng)。王兵的這些研究成果受到國內(nèi)外同行的關(guān)注，他多次受邀在國際燃燒過程大會、國際爆震推進(jìn)研討會（IWDP）等國際會議上作大會報告。

2018年9月，王兵擔(dān)任第九屆國際爆震推進(jìn)研討會（IWDP 2018）的大會主席。之后，他提出的“基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震的組合循環(huán)發(fā)動機(jī)”和“一種連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震渦輪發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式”兩項(xiàng)發(fā)明雙雙獲得2018年紐倫堡國際發(fā)明展金獎，“基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震的地面燃?xì)廨啓C(jī)”獲得2018年美國硅谷國際發(fā)明節(jié)金獎。

王兵在旋轉(zhuǎn)爆震方面的研究也受到了產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注，2018年與某科技有限公司簽訂合作協(xié)議，擬建立增壓燃燒技術(shù)中心和爆震渦輪技術(shù)中心，繼續(xù)開展連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)的研制工作，旨在將這種新型推進(jìn)裝置應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域。

注重應(yīng)用，促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化

作為工程領(lǐng)域的研究人員，王兵最大的心愿是希望自己的科研成果能夠轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，推動我國在該領(lǐng)域的發(fā)展建設(shè)。因此，多年來，在從事實(shí)驗(yàn)室科研開發(fā)工作的同時，王兵也在致力于科研成果的落地。

推動“連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)以及增壓燃燒技術(shù)”轉(zhuǎn)化

上文提到的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)燃燒室技術(shù)以及增壓燃燒調(diào)控技術(shù)，主要產(chǎn)品是連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震火箭發(fā)動機(jī)，以及其衍生的組合動力發(fā)動機(jī)和可重復(fù)使用發(fā)動機(jī)。

據(jù)王兵介紹，連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)的主要特點(diǎn)是先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)可承受性。先進(jìn)性體現(xiàn)在自增壓燃燒，這不同于當(dāng)前所有航空發(fā)動機(jī)、地面燃機(jī)、其他民用動力等所采用的等壓燃燒，對于發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)及循環(huán)方式產(chǎn)生了顛覆性的變革。經(jīng)濟(jì)可承受性體現(xiàn)在核心結(jié)構(gòu)部件可適應(yīng)性工作，同時降低研發(fā)制造和維修支持成本，提高循環(huán)效率以及推進(jìn)效率，并提升燃油經(jīng)濟(jì)性，降低污染物NOx排放與碳排放。

連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震燃燒可應(yīng)用于不同類型的發(fā)動機(jī)和動力裝置，如航空發(fā)動機(jī)和地面燃機(jī)等。用于航空發(fā)動機(jī)時，可將現(xiàn)有近10級壓氣機(jī)減為3-4級，航空發(fā)動機(jī)的最關(guān)鍵指標(biāo)推重比顯著提高。渦輪輸出功率相應(yīng)大幅增加，可與發(fā)電裝置聯(lián)合工作，提供混合動力或組合動力等變革性推進(jìn)方式。用于地面燃機(jī)時，可降低天然氣和合成氣（煤化工氣）的發(fā)電成本，提高節(jié)能減排指標(biāo)。用于火箭發(fā)動機(jī)，大幅降低渦輪泵等惰性質(zhì)量，同等推力量級能有效提高載荷質(zhì)量。

與火箭發(fā)動機(jī)一樣，連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)涵蓋了航空、航天兩個領(lǐng)域的工作范圍，王兵長期致力于研發(fā)的發(fā)動機(jī)燃燒室技術(shù)是產(chǎn)業(yè)鏈中最核心的部件，也是技術(shù)難度最高的部件產(chǎn)品。

以航空發(fā)動機(jī)為例，一臺在用主流的CFM56發(fā)動機(jī)售價約為1000萬美元；一臺羅羅公司的Trent900發(fā)動機(jī)（新型的）售價約為3000萬美元；以地面燃機(jī)為例，300MW級大致為5億元人民幣；20MW級大概為1000萬元人民幣。用連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震燃燒室替代現(xiàn)有發(fā)動機(jī)或者動力裝置的燃燒室，將大幅提高動力裝置的性價比，參考現(xiàn)有產(chǎn)品的價格將有顯著的性能優(yōu)勢，航空、航天、艦船、高端無人機(jī)等產(chǎn)業(yè)的潛在需求量巨大。

因此，連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)燃燒室產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)鏈的最頂層，面對的是每年超過1000億美元規(guī)模的市場：美國正在進(jìn)行先進(jìn)推進(jìn)系統(tǒng)的研發(fā)驗(yàn)證項(xiàng)目，重點(diǎn)開發(fā)應(yīng)用于各個領(lǐng)域的發(fā)動機(jī)“顛覆性”技術(shù)，如美國“經(jīng)濟(jì)可承受的先進(jìn)渦輪技術(shù)”（ATTAM）項(xiàng)目（2016年首次公布），旨在整合與主推進(jìn)、加力、主燃燒和發(fā)電相關(guān)的增壓燃燒技術(shù)。從2015年起美國能源部加大了對若干所大學(xué)和公司（Aerojet等）在該方面的支持力度，用于發(fā)展新一代地面燃機(jī)。美國Innovative Scientific Solutions Inc.公司當(dāng)前致力于開展連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)的成果轉(zhuǎn)化和工程應(yīng)用。俄羅斯于2017年創(chuàng)建的“新能源動力公司”和法國的賽峰（空客）、波蘭的航空研究院等都正在大力開展連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)研發(fā)和技術(shù)應(yīng)用工作。

自2012年開始，王兵全身心投入連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)以及增壓燃燒技術(shù)的研發(fā)，他在這一項(xiàng)目上的科學(xué)研究與技術(shù)研發(fā)一直處于國內(nèi)外領(lǐng)先地位，某關(guān)鍵部件技術(shù)具有技術(shù)獨(dú)特性，擁有涉及該發(fā)動機(jī)的發(fā)明專利20余項(xiàng)（清華大學(xué)獨(dú)享專利權(quán)）。王兵帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)具備連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)自主設(shè)計和技術(shù)研發(fā)能力，掌握了獨(dú)特的噴注與燃燒組織方案，形成了技術(shù)優(yōu)勢和技術(shù)壁壘。

目前，團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計的發(fā)動機(jī)點(diǎn)火超過1000次，獲得了國家多項(xiàng)基金的資助，王兵應(yīng)邀在第五屆全國爆震與新型推進(jìn)大會、第六屆和第七屆國際爆震推進(jìn)研討會、第23屆國際燃燒過程大會等多個國際性學(xué)術(shù)活動上作報告，他的成果引起了國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。

讓王兵欣慰的是，隨著項(xiàng)目研究進(jìn)展，越來越多的產(chǎn)業(yè)界開始關(guān)注到這一項(xiàng)目組的研究成果，并陸續(xù)和項(xiàng)目組簽約合作研究項(xiàng)目。目前，已經(jīng)有社會資本為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)投入研發(fā)資本超過2000萬元，越來越多的橫向產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目也正在落實(shí)中。

加速“連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)”工程轉(zhuǎn)化進(jìn)度

我國在連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震領(lǐng)域的工程轉(zhuǎn)化起步較晚，王兵在從事連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震燃燒機(jī)理與發(fā)動機(jī)工程化研制過程中，充分調(diào)研了國際專業(yè)領(lǐng)域的研究進(jìn)展與比較優(yōu)勢，集聚了國際頂尖科學(xué)家的智慧和經(jīng)驗(yàn)，走出了一條與眾不同的發(fā)展道路，在短短三年內(nèi)就迅速成為國際上舉足輕重的研究力量，他的研究工作先后被美國航天航空年鑒American Aerospace in Review多次報道。

王兵帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，以氫氣燃料的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震燃燒作為研究切入點(diǎn)，制定了與美國、歐洲不同的研究路線，直接面向工程化迫切需要解決的兩個關(guān)鍵問題——點(diǎn)火起爆與穩(wěn)定性傳播——開展攻堅克難研究工作，通過逾千次的點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，獲得了基于流量和當(dāng)量比的發(fā)動機(jī)工作圖譜，為發(fā)動機(jī)的工程化提供了路線圖，并獨(dú)立自主研制出一套實(shí)驗(yàn)室原理樣機(jī)，以及發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)測試所必需的實(shí)驗(yàn)臺架。

在這個過程中，作為項(xiàng)目的總指揮，王兵邀請到國際頂尖學(xué)者Piotr Wolanski院士作為實(shí)驗(yàn)室的合作顧問，還招收了Wolanski院士指導(dǎo)的研究生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室攻讀博士學(xué)位，并與波蘭華沙理工大學(xué)簽訂了合作協(xié)議，他出色的溝通能力和卓越的領(lǐng)導(dǎo)藝術(shù)，使各方的研究優(yōu)勢在項(xiàng)目中充分發(fā)揮出來。

自2013年起，Wolanski院士每年訪問王兵的實(shí)驗(yàn)室，傳授心得，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)工作以及一些部件的設(shè)計。通過與外方學(xué)者的合作，王兵帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不斷擴(kuò)展研究方向和研究深度，還衍生了在安全防護(hù)領(lǐng)域的兩項(xiàng)中國專利和歐盟專利。

除此之外，王兵團(tuán)隊(duì)多次組織了圍繞“爆震推進(jìn)”為主題的系列學(xué)術(shù)研討會，來自美國斯坦福大學(xué)、密歇根大學(xué)、馬里蘭大學(xué)、佐治亞理工大學(xué)、辛辛那提大學(xué)、匹茲堡大學(xué)、波蘭華沙理工大學(xué)、韓國釜山大學(xué)、日本名古屋大學(xué)、日本青山學(xué)院等院校的20余位國際同行先后訪問實(shí)驗(yàn)室，充分探討了爆震推進(jìn)相關(guān)基礎(chǔ)研究的關(guān)鍵點(diǎn)以及未來發(fā)展路徑。國際頂級專家John Lee教授先后兩次造訪實(shí)驗(yàn)室，共同探討爆震物理基礎(chǔ)研究進(jìn)展。

這些集聚國際優(yōu)勢力量的合作，促進(jìn)王兵帶領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)形成了既博采眾長又獨(dú)具特色的研制道路，敢于攻堅克難，取得關(guān)鍵技術(shù)突破。

在此期間，王兵也多次訪問了歐洲ENSMA、普瓦捷大學(xué)、波蘭華沙理工大學(xué)和圖盧茲流體力學(xué)研究所等研究機(jī)構(gòu)，充分了解“國際隊(duì)”的進(jìn)展，捕獲研究靈感，在推動實(shí)驗(yàn)室走向國際、引領(lǐng)國際研究方向等方面做出了實(shí)質(zhì)性工作。

2017年，王兵帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在法國進(jìn)行申辦陳述，獲得了國際同行的一致支持，贏得了2018年在中國舉辦“國際爆震推進(jìn)研討會”的機(jī)會，進(jìn)一步提升了實(shí)驗(yàn)室的國際影響力。

2018年7月，在首次舉辦的“美國硅谷國際發(fā)明節(jié)”上，王兵帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)不負(fù)眾望，其提出的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震動力系統(tǒng)斬獲金獎。

言傳身教，關(guān)注學(xué)生成長

從1996年第一次踏入清華大學(xué)的校門，時光如水，光陰似箭，從本科到碩士、博士，再到留校任教，不知不覺，王兵已經(jīng)在清華園里度過了二十幾個春秋。

從本科時代的班長、學(xué)生會主席，到歷任研究生班黨支部書記、清華大學(xué)研究生會副主席、清華大學(xué)研究生團(tuán)委副書記、清華大學(xué)博士生報告團(tuán)團(tuán)長，再到任教后承擔(dān)多門專業(yè)課程的主講老師，王兵一直保持與學(xué)生之間的密切聯(lián)系和接觸。

學(xué)好自己的專業(yè)課程，毋庸置疑是學(xué)生時代的王兵最重要的任務(wù)。留校任教后，在中國最好的高校里教中國最好的學(xué)生，在這個從學(xué)生到老師的角色轉(zhuǎn)換過程中，王兵的體會和感觸有了更高的提升：“首先，在專業(yè)知識方面，要幫助學(xué)生打好基礎(chǔ)；其次，在實(shí)際能力方面，要鍛煉學(xué)生具備解決國家重大需求或者工程急需前沿問題的能力，也包括創(chuàng)新能力、合作精神等；最后，引導(dǎo)學(xué)生‘發(fā)現(xiàn)自己的興趣，樹立為國家某一個行業(yè)或某一個領(lǐng)域貢獻(xiàn)自己力量的志向?！?/p>

留校后，王兵承擔(dān)了“航空宇航推進(jìn)理論”“航空宇航工程全過程設(shè)計”“發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)設(shè)計”“火箭發(fā)動機(jī)”“航空宇航推進(jìn)的數(shù)值模擬”等專業(yè)核心課程的教學(xué)工作，堅持教書育人，承擔(dān)“雙肩挑”的人才培養(yǎng)工作。他先后獲得北京市青年教師教學(xué)基本功大賽三等獎，清華大學(xué)青年教師教學(xué)大賽一等獎，清華大學(xué)青年教師教學(xué)優(yōu)秀獎，北京市、清華大學(xué)教學(xué)成果獎一等獎等多項(xiàng)教學(xué)榮譽(yù)和獎勵。

作為一名大學(xué)老師，王兵高度重視學(xué)生培養(yǎng)，在課程教學(xué)方面形成了一套獨(dú)特的方法，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生動手能力。同時，王兵于2018年出版了由他編著的《航空宇航推進(jìn)理論》教材，受到業(yè)內(nèi)讀者的高度評價：“覆蓋的知識點(diǎn)全面系統(tǒng)，章節(jié)安排清晰合理，航空和航天領(lǐng)域的推進(jìn)理論及系統(tǒng)均有所涉及，并對前沿技術(shù)進(jìn)行展望。作為航空航天推進(jìn)領(lǐng)域長久以來都非常缺乏的一本全面性教材，尤其推薦推進(jìn)相關(guān)專業(yè)本科生及研究生將其作為教材使用，特別推薦航空航天其他領(lǐng)域的專業(yè)人員將其作為推進(jìn)方面的參考用書。”

因材施教是王兵在教學(xué)過程中非常關(guān)注的一個重點(diǎn)。他在采訪中說：“對學(xué)生來講，要引導(dǎo)他們確定學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后根據(jù)學(xué)生樹立的目標(biāo)，盡可能給他們匹配相應(yīng)的資源。”他解釋說，這里的“資源”是指廣義上的資源，比如幫助學(xué)生進(jìn)行知識上的儲備，或者給學(xué)生提供國外實(shí)驗(yàn)室的進(jìn)修機(jī)會，或者其他實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐機(jī)會等，“需要多與學(xué)生交流和互動，了解他們的發(fā)展目標(biāo)和想法”。

王兵是這樣想的，也是這樣做的。

在深化教學(xué)內(nèi)容、拓寬國際視野方面，王兵先后在2009年和2015年分別開設(shè)了“航空宇航推進(jìn)理論”和“航空宇航推進(jìn)數(shù)值方法”兩門課程，這兩門課分別以航空宇航科學(xué)研究的數(shù)值方法和基礎(chǔ)理論作為教授目標(biāo)，幫助低年級研究生開展研究工作打下基礎(chǔ)。在保證掌握基礎(chǔ)知識的前提下，王兵瞄準(zhǔn)國際研究前沿，將國際上最新的研究方法和主要結(jié)論深入淺出地展現(xiàn)在課堂上，為此，他在課前精心準(zhǔn)備，自主編寫課程講義并印發(fā)給學(xué)生。此外，王兵還非常注重對學(xué)生國際視野的培養(yǎng)，在北京國際航展期間，他組織了選課的同學(xué)參加國際航展，了解國際最先進(jìn)的航空航天產(chǎn)品，激發(fā)他們的科研熱情。

在創(chuàng)新教學(xué)方法、鼓勵動手實(shí)踐方面，王兵認(rèn)為，除了保證課程內(nèi)容的“精良”，教學(xué)方法也會對課程效果產(chǎn)生顯著的影響：“研究生的培養(yǎng)不能局限于紙面上的知識，學(xué)生動手能力的培養(yǎng)也是十分重要的?！币虼?，王兵十分注重教學(xué)方法的提高和創(chuàng)新。除了課堂上講授航空宇航實(shí)驗(yàn)方法，他還組織學(xué)生深入到實(shí)驗(yàn)室，在高年級研究生的引導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)帶來的樂趣，激發(fā)學(xué)生的科研興趣。

在團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面，王兵也同樣遵從著“因材施教”“因人而異”的原則。他坦言：“作為一個團(tuán)隊(duì)，有些老師擅長實(shí)踐動手，喜歡帶學(xué)生去做實(shí)驗(yàn)，去解決一些工程項(xiàng)目，還有些老師非常善于做基礎(chǔ)工作，做理論推導(dǎo)?！睂τ谝粋€團(tuán)隊(duì)整體來說，建立起多層次的人員配合，輔以有效的管理方法和機(jī)制體制，凝聚在同一個目標(biāo)下，才能讓每個人都充分發(fā)揮出自己的特長。王兵的管理方式使他成功打造出一支精良的科研團(tuán)隊(duì)，也使他更有信心和動力去挑戰(zhàn)學(xué)術(shù)理論和應(yīng)用領(lǐng)域的待解難題。

“清華園像是一片蘊(yùn)涵著無窮生機(jī)的森林，這里的陽光雨露使我無論在求學(xué)還是工作的道路上，每一步都吸收到充沛的營養(yǎng)?！蓖醣缡钦f。