承重前行 試探尖峰
——記北京理工大學機械與車輛學院副教授伊衛林

本刊記者 付 強

伊衛林說，葉輪機械雖已應用多年卻依然生機勃勃，并仍將長期作為眾多動力機械核心部件或單獨裝置存在。

它在人類賴以生存的能量生成、轉換及消耗過程中，不可或缺。從最早農業文明時期解放人力、畜力的水車，到第一次工業革命的蒸汽輪機，再到現今陸、海、空、天皆廣泛使用的燃氣輪機，葉輪機械的性能水平始終是衡量國家科技、工業、國防和經濟實力的重要標志。

對有著多年從事葉輪機械氣動熱力學工作經驗的伊衛林來說，術業有專攻，他要給予科研絕對的專一與專注，長久以來的目光總歸是繞不開壓氣機和渦輪，這兩者一個增壓耗能，一個降壓做功，而正是在增降收放的機械律動之間蘊藏著許多等待人們探索挖掘的秘密。

讓“工業之花”綻放

航空發動機是一種高度復雜和精密的熱力機械，作為飛行器的心臟，素以“工業之花”著稱。其性能水平直接關乎著整個飛行器的性能、可靠性及經濟性。它的發展也是一個國家科技和工業推進的重要保障，對國防和國民經濟有著不言而喻的重要作用。因此，隨著燃氣輪機在航空發動機中逐漸占據主導地位，葉輪機械的內部流動研究也需積極響應時代要求，為深入迫切的性能需求加些速度。

伊衛林

通過伊衛林簡要、清晰的闡釋，有些東西是可以明確的。譬如，壓氣機、燃燒室和燃氣渦輪，這是構成航空發動機的主要部件；推重比、耗油率和穩定裕度，這是表現機體性能的重要參數；葉片幾何、氣動性能和角區分離，這是提升整體運作效率的優化重心。“葉輪機已經歷經了兩代三維葉片的發展，‘基元葉型’和‘掠彎積疊’幾乎用盡了基元葉柵負荷及其展向匹配潛力，如何精細化調控端區流動和角區分離進而加快新一代三維葉片設計是目前正在面臨、亟需解決的問題。”伊衛林如是說道。

伊衛林表示，他當下的研究重點還是葉輪機械氣動方面，為葉輪機械中的端區流動控制尋求最優配置。“這么多年來，模擬也好、設計也好，主要針對的對象一直是葉輪機。不管是葉輪機械流動機理研究，還是近期涉及較多的端區流動控制研究，它們最終的目的都是為了提高葉輪機械的整體效率和性能。不過要將一個設計變成實實在在的市場產品，除了我進行的前期工作外，還需要材料、結構強度以及加工制造試驗等多方面的參與。”

20世紀初，投身原“973”、原“863”計劃等重大項目，分擔研究工作的同時，伊衛林向前輩請教方法，與同齡人交流思想經驗。自始至終，他都沒讓自己閑下來，始終保持著高度的學習能動性，為理論和實踐謀求一個最佳的契合點。在國家自然科學基金的支持下，他緊抓機會，在項目團隊中挑起大梁，展開數值模擬、CFD程序開發等設計方法、設計體系的研究。以葉輪機端區流動損失為出發點，他率領團隊針對端區幾何進行精細化調整，他說：“端區流動損失占據整個機械損失量的三分之一。為什么損失這樣高？它的主要來源是什么？如何達到有效控制？這些都是我們在思考和準備解決的問題。”

伊衛林介紹，相關研究已獲得3項國家自然科學基金項目支持。“青年基金旨在對離心壓氣機、渦輪增壓器進行深層次探索，兩項面上基金更多的是會考慮流動控制方面。”在他看來，以往研究中不乏有對流動控制的諸多嘗試，卻仍有待突破。雖然有一些新裝置的加入能解決部分問題，但往往會造成額外消耗、費用等新問題。

同在北京理工大學的季路成教授對伊衛林的影響頗深，其針對端區流動高損失因素提出的包含非軸對稱端壁的完全葉柵端壁融合（BBEW-Blended Blade and Endwall)和前緣邊條(LESB-Leading Edge Strake Blade)方法，能在一定程度上解決不同來源端區損失。基于這一思想，他們團結合作，實現了突破。“我們思前想后，感覺還是應該在葉片和端壁本身入手，在加工設計上多做文章，這樣也就能確保不會有額外的設備和消耗加入。”而后，他們通過理論研究、數值模擬及試驗驗證，基于端區流動模型建模，很快掌握了角區分離機理，建立起BBEW/LESB參數化構型，并成功獲得了角區分離起始、發展及演化的作用機理、影響規律，提煉出構型參數與葉片幾何、氣動性能、角區分離諸參數的一系列關聯準則。

守正出新 應需而行

有的話聽起來很容易，但真要落實到行動上則有著千難萬難。從工業發展以來，之于葉輪機本身形式的研究，可謂“前人之述備矣”，那么要在浩如煙海的研究中做出新意、創意，伊衛林明白這條路很長，還不大好走。

“要創新的確有難度。試驗條件、研究經費等也有一定限制，但這些并不能成為中斷研究的借口。”一直以來，他憧憬的是攻克難題后的那份成就感。在他的認知中，任何方向的研究皆非易事，但既然有所選擇便要有所堅持。以樂觀積極的態度堅持，在團隊之間鼓勵、幫扶中堅持。

與學生合影

這些年來，除了加大工作力度、推進項目研究外，伊衛林時刻留心著行業領域的變化發展。他肯定了國內研究同尖端前沿的差距，同時也強調會在數值模擬、設計技術、試驗方法上繼續進行全新的嘗試和探索。“學科的先進性發展不論是對于國家工業還是國防建設而言都尤為重要。既然要創新，照搬改進定然不可取，要結合國家需要、市場需求進行定向開發。”所以他的研究工作軍民兼濟，面向航空、地面、航海動力裝置發展開展具體型號的開發。

與國家發展同步，同企業生產相結合，伊衛林還希望在新能源領域的先進循環、復雜應用等方面有所斬獲。他對國家最新設立的航空發動機和燃氣輪兩機專項分外期待，“以葉輪機械為核心的新循環發展將逐漸興起，身為新一代的青年科研人，我希望在更高層次的國家重點項目上有所貢獻”。

科研工作是伊衛林牢牢把握的一部分，此外他會把余下精力付諸教育教學層面。他指出，當前學科教學的矛盾主要集中在需要夯實的基礎知識與學生學習的主動性之間。“以工科來講，理論知識是研究開展的必備前提。作為老師，我會盡可能通過發展新的授課形式來激發學生的興趣，在枯燥的基礎原理中融入現代化發展實況，讓他們在對技術發展有所了解的同時掌握好最基本的東西。”

他最為看重的是思路開闊與否，不提倡死記硬背，更希望每個人都能夠鍛煉出運用思維武器解決問題的能力。發現前人尚未開墾的園地，用不一樣的看法和結論體現自身的差異，印證行世一遭的價值，在伊衛林看來，人生也都充滿了無限的趣味。