榜样的力量 | 哈工程杨铁军教授：矢志为国产潜艇插上“隐形的翅膀”
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前，动力学院振动噪声控制研究所的杨铁军教授凭着在科技前沿和战略性新兴产业领域取得的高水平创新成果、主持承担国家和地方重要科技项目的经验，入选科技部2016年“中青年科技创新领军人才推进计划”，为我校2017师资队伍建设年的高层次领军人才队伍建设再添硕果。恰如他平时总说的那样：“搞研究是第一位的，只要功夫到了，成果是自然而然产生的附加产品。” 为了让国产潜艇更好地“隐身”，20余年，杨铁军一直没离开主动减振技术这个领域。“国家倡导创新创业，希望学校、研究所和企业积极对接，实现科研成果的产业化。我们积极响应国家号召，顺势而为，取得的成果可谓是水到渠成。”
人物名片
杨铁军教授毕业于我校动力与能源工程学院轮机工程专业，先后在南京航空航天大学从事博士后研究工作、在英国南安普顿大学声与振动研究所（ISVR）做访问研究。近年来，承担国家自然科学基金、海军预研等项目30余项，在Journal of Sound and Vibration、振动工程学报等国内外知名期刊及国际会议上发表论文80多篇，获国家发明专利授权13项、国防科技进步奖1项、黑龙江省技术发明奖1项。
给国产潜艇插上“隐形的翅膀”
主动减振技术被美国海军列为潜艇隐身亟需突破的六项关键技术之首。为了突破技术瓶颈，缩短与发达国家的差距，打破国外的封锁和禁运，国家迫切需要主动减振技术尽快走出实验室。“国家有技术困难，我们要敢于担当！”“还有别的选择吗？咱们必须上！”……主动面对国家战略需求，对于杨铁军教授及其所在的振动噪声研究所的老师们来说，从来都是不言而喻的第一要务。
“王芝秋老师总是能站在国家战略和行业发展的高度，为大家指引方向；张天元老师80几岁仍然深入实验现场，用他丰富的工程经验为我们把关；而无论大事小情儿，我总是习惯性地给刘志刚老师打个电话，有的时候是为了请他做决策，有的时候，仅仅是为了能够在疲倦的时候得到他的一句鼓励……”研究所前辈们为国担当的家国情怀和团结协助的团队精神深深感染了杨铁军。他带领团队刻苦攻关，演绎了“在回船厂的8个小时航程中完成实验”等许许多多的感人故事，逐渐成长为我校振动噪声主动控制方向的带头人。
为了给国产潜艇插上“隐形的翅膀”，杨铁军积极与国际、国内的高校、科研院所、企业，以及校内其他科研团队协同创新，在研究过程中积极促进材料、控制、信号处理等多学科的交叉融合，建立了基于弹性基础的双层及浮筏主动隔振系统的通用数学模型，为主动减振技术的研究和实际应用奠定了理论基础。
2010年，杨铁军带领团队在三亚做实船试验。张天元老师告诉他，苏州东菱振动试验仪器有限公司做的振动台和振动主动控制系统的主动执行机构的原理类似，可以委托东菱公司做一批科研样机。“我们东菱公司和你们有一个共通点，那就是都想为国防系统做些什么，创造被利用的价值。”东菱公司董事长王孝忠在了解了振动主动控制技术后，非常感兴趣，表达了强烈的合作意向。
2013年，双方正式开始合作，企业利用工程化的优势，学校发挥理论和应用基础研究的优势，互助共赢。杨铁军带领3个专业硕士研究生，“扎根”在东菱公司，用1年时间研发出了第一代一体化主被动复合隔振器。这项科研成果在首届军民融合展等各类展会上“吸睛”无数，获得各界好评，而杨铁军团队潜心科研工作、献身国防事业的情怀，更是受到了东菱公司上下的一致认可。
“做好应用基础研究后，我们往往不知道如何将这些成果落地应用。刘志刚老师积极倡导我们‘走出去’，丰富工程经历。通过与企业合作，我们双方都找到了契合点。企业有技术需求，会提出具体问题，我们针对企业的需求进行基础研究，不仅解决了企业遇到的技术难题，也能让我们的研究成果得以应用。通过这种合作，产业化的链条被一一打通，促进了双方在科研成果转化、人才联合培养等多个方面的合作。”
与企业的合作让杨铁军的研究如虎添翼，他带领团队成功研发了振动主动执行机构和控制器，构建了工程化的主动减振控制系统。目前，该技术已经完成了系列试验的验证，具备了实际应用条件，使我国进入了该领域国际先进行列。
“做基础研究和搞工程应用并不是一种矛盾关系，相反，恰恰是一种互相促进、协同发展的关系。我们要通过工程中发现的具体问题，凝练出值得研究和解决的问题，形成一个科研过程的闭环。”面对“海洋强国战略”，杨铁军教授致力于构建更高效的主动隔振系统，加速解决我国舰艇声隐身瓶颈技术问题，提升高技术船舶、海洋工程平台、豪华游艇及高铁等制造领域振动噪声的治理能力，增强行业的国际竞争力。
从研究技术问题到研究科学问题
1990年，杨铁军就读于我校动力工程系内燃机专业，于2001年获工学博士学位。“研究生阶段，导师刘志刚老师站在满足国家战略需求的高度，为我指引了比较前沿的振动主动控制的研究方向，致力于解决潜艇的低频振动控制问题。”“课题组的学术环境宽松、氛围活跃，老师和学生充分交流、积极讨论，即使因为学术问题争论得面红耳赤也没关系。课题组的张志华、王芝秋、张天元等老师，也对我们年轻人特别照顾。他们认为学生在科研过程中犯了任何错误都是很自然的，不会苛责我们。”“为了能够更好地完成课题，课题组创造条件，让我可以到北京、上海的图书馆、国防科技信息中心等单位调研、查资料。正是得益于课题组创造的便利条件和宽松环境，我才能在科研工作中如鱼得水。那个时候，我总是盼着假期快点儿结束，回到课题组。”
“从硕士研究生阶段开始，导师刘志刚教授就开始培养我独自承担科学研究的能力。我学会主动突破科研过程中的瓶颈，独立完成课题。例如，我们学的是机械类专业，但是又需要学会汇编语言编程。刘志刚教授就把程序打印出来，一条一条给我们讲解。我学会了以后，就给师弟师妹讲。就这样，老师一点一点培养了我独自承担科研工作的能力，而这种独立承担科学研究的能力对我今后的科研工作产生了很大的影响。”
2001年7月至2003年6月，杨铁军在南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家重点实验室从事博士后研究工作。“博士后阶段，我师从顾仲权教授。顾老师是一位令人尊敬的学者，潜心做学问。他对学术、对科研踏实严谨的态度，深深影响了我。顾老师非常注重学科交叉的知识点的积累，也注重于探析数学公式背后的物理概念。在他的影响下，我对物理概念理解得更加深入，学会开始思考‘这个东西为什么做出来了’，其背后的机理是什么。”
多年的积累，让杨铁军的研究方向有了一定的深度，而在南航做博士后的经历，让他拓宽了科研的广度，打开了学科交叉的视野。“用形象一点儿的说法来说就是，我之前研究的是如何让一只手更灵活，而通过控制领域相关知识的学习，我发现可以通过大脑来控制手，进而通过提高大脑的性能来提高手的灵活性。”他提出的主动控制策略，被直升机国家重点实验室应用于国内首次直升机振动主动控制的飞行试验。
2006年10月至2007年10月，杨铁军获得公派留学机会，在全球振动噪声研究水平最高的英国南安普顿大学声与振动研究所（ISVR）做访问研究。ISVR有一个振动主动控制演示台架，但是始终对一个频率控制效果不好。杨铁军一直想弄清楚，为什么这个频率控制不下去？“脑洞大开”后，他想起了2005年在ICSV12国际会议上结识的美国密西西比州立大学机械工程系的李文龙教授，李教授研究的“傅立叶级数展开法”或许可以用来解决台架的动力学建模问题。于是，他用了3个月，“恶补”了数学基础知识，完成了台架的解析解建模。一年后，他终于完成了演示台架的基于傅立叶级数法的任意边界条件弹性结构解析法建模及动力学分析，从理论上证明了“这个频率就是控制不下去”，并完成了对模型的实验验证工作。这种建模方法，后来经常用来在控制实验前预测控制效果。英国合作导师ISVR动力学组主席迈克尔·约翰·布伦南教授曾用“one year，one peak，one paper”的话，对杨铁军这种主动、锲而不舍地探寻科学现象本质的精神表示肯定。
“英国的老师，很多都有校外的工作经历。他们能把振动响应曲线为什么这里有个‘尖儿’，那里有个‘弯儿’说出个所以然来。讲一个知识点，我们往往会推公式来演绎理论，学生当时能听懂，但不明白物理概念是什么。英国的老师，则会通过浅显易懂的表达，解析数学公式后面的物理本质，让学生能听懂，回去想一想不仅能想通，还能记住。我回国以后，就有意识地学习英国老师的讲课方法，尽量让学生能够看到数学公式后面的物理本质，也就是从物理角度理解振动现象。”
“国内高校间的科研方法和思维各具特色，我们学校注重培养学生独立完成科学研究的能力，其他高校则可能更注重学科交叉融合的科研方式。中欧教育也是有差异的。中国人注重把事情做得全面，欧洲人则注重把事情做得细致。我的三段学习经历，让我的科研阅历不断积累、科研思维逐渐成熟、学术视角不断拓宽，也养成了探究局部细节背后的物理意义的科研思维和方法，这为我今后的科研和教学工作打下了坚实的基础。导师刘志刚教授则这样评价：“杨铁军原来研究的是技术问题，现在开始研究科学问题了。”
作为哈工程教师的骄傲
2014年，国务院副总理张高丽（前排左二）在视察时与杨铁军教授（前排左四）亲切交谈
2014年10月27日，中共中央政治局常委、国务院副总理张高丽在江苏调研时来到东菱振动试验仪器有限公司，在哈工程和苏州东菱合作研发的“柴油发电机组主被动减振演示台架”前驻足观看，兴致勃勃地听取了杨铁军的汇报，并详细询问了振动主动控制技术的试验情况及国外相关技术的进展。他勉励杨铁军：“这项技术很重要，你们要好好做。”杨铁军为介绍自己是哈尔滨工程大学的教师感到骄傲。
近年来，杨铁军带领团队积极推动主动减振技术成果转化，目前，已有3项专利完成成果转化，技术入股与企业合资成立公司。在与东菱公司多年合作的基础上，2016年7月，双方合作成立了国内第一家从事主动减振产品研发和生产的专业公司——苏州东菱智能减振降噪技术有限公司，同时成立长荡湖减振试验基地，面向海军舰船、海洋工程、航空航天、高铁、豪华游艇等领域，提供主动减振系统整体解决方案和服务。目前，双方合作研发成功的智能减振系列产品，填补了国内空白，使我国拥有了自主知识产权的主动减振产品，打破了国外对我国的禁运和封锁。
蔡英挺上将、路甬祥、陈予恕、王礼恒、闻邦椿、翟婉明、刘永才院士在体验过智能减振体验平台后，都给予了高度评价。此外，杨铁军带领团队研发的“智能管道减振系统”已经应用于中船重工719所国防重点实验室，首次将主动减振技术应用于管道系统振动控制。“主动抑振系统”已经完成了某基地风洞飞机模型的地面实验，可以大幅提高风洞试验数据的精度，打破了国外的技术封锁。杨铁军还带领团队，在2个星期内成功实现了2台20吨振动台的同步控制，大大提高了东菱公司某产品的附加值，使产品顺利出口以色列……虽然每年有200多天都要“背井离乡”、在企业工作，但是“看到自己的研究得以应用，心里美美哒。”
这位“新晋”中青年科技创新领军人才有着自己的小小“私心”：“振动主动控制技术工程应用后，我还是想回到校园，研究更加前沿的基础科研和技术应用问题。我最喜欢的，还是做老师。”
撰稿：贾天添
编辑：霍萍
指导：李凯
美编：李娜