杜娟：做对国家有用的科学研究

资料来源:杜娟

航空发动机被称为“工业皇冠上的明珠”和飞机的“心脏”，是一个国家综合实力的重要标志之一。

“这是一个传统领域。拥有先进航空发动机技术的国家拥有长期积累的技术和经验、坚实的工业基础以及科学研究和工程需求的紧密结合。大多数时候，科学研究的声音掌握在他们手中。”在过去的研究生涯中，中国科学院工程热物理研究所(以下简称工程热物理研究所)的研究员杜娟经常感受到科技水平差距带来的偏见。

在杜娟看来，只有国家强大了，每个科研人员才能得到更好的产业支持和科研平台，国家的强大需要每个人的努力。杜娟以科研报国为信念和使命，从事航空发动机压气机稳定性基础理论研究15年，取得了国内外同行公认的研究成果。

从基础研究中寻找技术突破

航空发动机集成了许多现代工业的尖端技术，高壁垒和核心技术掌握在世界上少数几个国家手中。可以说，谁掌握了核心技术，生产出高性能发动机，谁就将在国际产业竞争中占据制高点。

我们很自豪成为世界上五个能够独立制造航空发动机的国家之一。然而，与美国和欧洲相比，中国在核心技术和性能指标上还有很大差距。

差距之一在于压气机系统的稳定性预测和控制技术，压气机系统是航空发动机的核心部件。为了实现航空发动机的安全可靠运行，压缩机必须有足够稳定的工作范围。当发动机在极端条件下运行时，需要实时在线监测压缩机的工作状态，当压缩机的工作点接近不稳定边界时，及时报警，启动控制装置，将压缩机的工作点调整到安全工作范围。

杜娟告诉《中国科学报》，到目前为止，工程实践中使用的压缩机不稳定监测系统是在设计完成后开发的，只有在出现不稳定信号后才发出预警。“这种不稳定预测方法要求反馈控制系统具有极高的响应速度，一旦出现不稳定流，就会对发动机产生负面影响。通过对压气机失稳机理的基础研究，开发出一种在失稳发生前准确预测失稳并有效扩大失稳范围的方法，将具有重要意义。杜娟说。

多年来，她和她的团队一直坚持将基础科学研究作为寻求自主创新技术的基础。通过对不稳定特征流的深入研究和不稳定类型的分析，提出了压气机不稳定的在线预测和控制技术。这些研究成果将为解决航空发动机压气机不稳定性的不及时预测问题提供有效途径。

杜娟说:“基础研究是基础，在未来，我们希望我们国家的每个年轻人都应该清楚地了解国家需要什么，努力克服困难，最终成为真正对国家有用的人才。”

再坚持一会儿，你就会拔出“大萝卜”

克服困难从来都不容易。它需要老师的帮助和坚持不懈、永不放弃的精神。

杜娟深有感触。当她还是学生的时候，当她在该领域的*期刊上发表她的第一篇学术论文时，她经历了一个坎坷的过程。被拒绝后，她没有放弃，而是在陈静仪和林峰的领导下，她“关上门”一起学习。她一轮又一轮地修改和完善了这篇文章的结构和内容，几个月后终于被该杂志正式录用。

事实上，杜娟有一个强大的导师团队，”我的博士生导师黄伟光先生，以及团队的聂超群先生和张宏武先生，都给了我全面的指导。他们带我进入了科学研究的圣地，给了我很多好处。如果没有导师的鼓励和帮助，我今天也不会坚持走科学研究的道路。我特别感谢他们！”杜娟这么说。

2010年，杜娟博士毕业后，她通过广泛阅读文献发现了一个未解决的问题——航空发动机压气机周向槽扩张和稳定方案的实验和计算结果的相反趋势。

英国皇家工程学院的院士、剑桥大学的艾弗·戴教授正式提出了这个问题，但是他们的团队没有解释和进一步探索。

作为一个“实验与计算相结合”的研究团队，杜娟和他的团队成员在研究了压气机不稳定的机理后发现，计算模型和边界条件的选择对准确计算不稳定流非常重要。据此，杜娟大胆设想，如果采用一个空间尺度大于压气机不稳定扰动尺度的计算模型，这个未解之谜可能会迎刃而解！

在导师的支持和鼓励下，她申请了第一个自然科学基金，目标是解决这个科学问题。从那以后，她投身于研究课题，尝试了许多方法来反复验证计算模型。失败，调整，进一步失败，进一步调整...一圈又一圈。最后，三年后的一个晚上，杜娟终于找到了原因，得到了与实验和计算一致的结果。

那天晚上，杜鹃被单独留在办公室里。她兴奋地尖叫起来。“我觉得很幸运。尽管这项研究经历了许多失败，我们没有放弃，最终取得了成功。这也给了我很大的信心和鼓励。我能够通过自己的努力解决国际科学问题。”每次遇到困难，甚至自我怀疑想要放弃后，杜娟都会以这种“成就感”作为体验，提醒自己不要放弃。

科学研究中遇到的困难是常事。杜鹃认为这些是“拔萝卜”。“当我们不明白一件事为什么特别困难时，可能是因为它想给你一个巨大的奖励。我们需要做的是鼓起勇气，尽最大努力，坚持下去，坚持下去，就有希望得到‘最大的萝卜’。”

个人发展应该与国家需求紧密结合

对杜娟来说，拔出具有深刻科学意义的“大萝卜”是不够的。

她告诉记者，在国际上，航空发动机的科学研究与行业发展密切相关，是由行业需求驱动的。出于这个原因，杜鹃承认，他经历了一段“困惑”的时期，“我只能发一篇论文给我的研究吗？”实际用途是什么？”杜娟经常反映。

为了找到答案，2014年，她申请了德国的洪堡奖学金，并想去高度工业化的德国学习。这一经验给了杜娟一个更清晰的发展方向——把科研课题的研究与工程应用的需要结合起来，为国家尽快拥有完全自主的航空发动机技术做研究。

回国后，她充分利用研究所的研究平台，从模型的研发任务中挖掘出科学问题并加以解决，从而缩短与发达国家的技术差距。“我希望我们开发的航空发动机不稳定性在线预测和控制技术能够应用到国家开发的发动机模型中，这也是我们团队的目标。”杜娟说。

作为一名年轻的*员，杜娟充分发挥了先锋模范作用。近年来，先后获得亚洲流体机械委员会(AFMC)青年工程师奖、国家自然科学基金杰出青年项目、吴中华杰出青年学者奖、中国科学院青年创新促进会优秀会员、中国科学院团委“青年学习模范”、工程热物理研究所“杰出青年贡献奖”。

“一个人的寿命很长，需要一个目标来指引。否则，他可能在路上迷路，无法坚持下去。”谈到选择，杜鹃一直认为，一个人必须有爱国情怀，把个人发展与国家需要紧密联系起来，才能实现人生的宏伟目标。