——记北京理工大学机械与车辆学院副教授伊卫林

　　本刊记者  付 强
　　
　

  　伊卫林说，叶轮机械虽已应用多年却依然生机勃勃，并仍将长期作为众多动力机械核心部件或单独装置存在。
　　它在人类赖以生存的能量生成、转换及消耗过程中，不可或缺。从最早农业文明时期解放人力、畜力的水车，到第一次工业革命的蒸汽轮机，再到现今陆、海、空、天皆广泛使用的燃气轮机，叶轮机械的性能水平始终是衡量国家科技、工业、国防和经济实力的重要标志。
　　对有着多年从事叶轮机械气动热力学工作经验的伊卫林来说，术业有专攻，他要给予科研绝对的专一与专注，长久以来的目光总归是绕不开压气机和涡轮，这两者一个增压耗能，一个降压做功，而正是在增降收放的机械律动之间蕴藏着许多等待人们探索挖掘的秘密。
　　

让“工业之花”绽放

　　航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，作为飞行器的心脏，素以“工业之花”著称。其性能水平直接关乎着整个飞行器的性能、可靠性及经济性。它的发展也是一个国家科技和工业推进的重要保障，对国防和国民经济有着不言而喻的重要作用。因此，随着燃气轮机在航空发动机中逐渐占据主导地位，叶轮机械的内部流动研究也需积极响应时代要求，为深入迫切的性能需求加些速度。
　　通过伊卫林简要、清晰的阐释，有些东西是可以明确的。譬如，压气机、燃烧室和燃气涡轮，这是构成航空发动机的主要部件；推重比、耗油率和稳定裕度，这是表现机体性能的重要参数；叶片几何、气动性能和角区分离，这是提升整体运作效率的优化重心。“叶轮机已经历经了两代三维叶片的发展，‘基元叶型’和‘掠弯积叠’几乎用尽了基元叶栅负荷及其展向匹配潜力，如何精细化调控端区流动和角区分离进而加快新一代三维叶片设计是目前正在面临、亟需解决的问题。”伊卫林如是说道。
　　伊卫林表示，他当下的研究重点还是叶轮机械气动方面，为叶轮机械中的端区流动控制寻求最优配置。“这么多年来，模拟也好、设计也好，主要针对的对象一直是叶轮机。不管是叶轮机械流动机理研究，还是近期涉及较多的端区流动控制研究，它们最终的目的都是为了提高叶轮机械的整体效率和性能。不过要将一个设计变成实实在在的市场产品，除了我进行的前期工作外，还需要材料、结构强度以及加工制造试验等多方面的参与。”
　　20世纪初，投身原“973”、原“863”计划等重大项目，分担研究工作的同时，伊卫林向前辈请教方法，与同龄人交流思想经验。自始至终，他都没让自己闲下来，始终保持着高度的学习能动性，为理论和实践谋求一个最佳的契合点。在国家自然科学基金的支持下，他紧抓机会，在项目团队中挑起大梁，展开数值模拟、CFD程序开发等设计方法、设计体系的研究。以叶轮机端区流动损失为出发点，他率领团队针对端区几何进行精细化调整，他说：“端区流动损失占据整个机械损失量的三分之一。为什么损失这样高？它的主要来源是什么？如何达到有效控制？这些都是我们在思考和准备解决的问题。”
　　伊卫林介绍，相关研究已获得3项国家自然科学基金项目支持。“青年基金旨在对离心压气机、涡轮增压器进行深层次探索，两项面上基金更多的是会考虑流动控制方面。”在他看来，以往研究中不乏有对流动控制的诸多尝试，却仍有待突破。虽然有一些新装置的加入能解决部分问题，但往往会造成额外消耗、费用等新问题。
　　同在北京理工大学的季路成教授对伊卫林的影响颇深，其针对端区流动高损失因素提出的包含非轴对称端壁的完全叶栅端壁融合（BBEW-Blended Blade and Endwall)和前缘边条(LESB-Leading Edge Strake Blade)方法，能在一定程度上解决不同来源端区损失。基于这一思想，他们团结合作，实现了突破。“我们思前想后，感觉还是应该在叶片和端壁本身入手，在加工设计上多做文章，这样也就能确保不会有额外的设备和消耗加入。”而后，他们通过理论研究、数值模拟及试验验证，基于端区流动模型建模，很快掌握了角区分离机理，建立起BBEW/LESB参数化构型，并成功获得了角区分离起始、发展及演化的作用机理、影响规律，提炼出构型参数与叶片几何、气动性能、角区分离诸参数的一系列关联准则。
　　

守正出新 应需而行

　　有的话听起来很容易，但真要落实到行动上则有着千难万难。从工业发展以来，之于叶轮机本身形式的研究，可谓“前人之述备矣”，那么要在浩如烟海的研究中做出新意、创意，伊卫林明白这条路很长，还不大好走。
　　“要创新的确有难度。试验条件、研究经费等也有一定限制，但这些并不能成为中断研究的借口。”一直以来，他憧憬的是攻克难题后的那份成就感。在他的认知中，任何方向的研究皆非易事，但既然有所选择便要有所坚持。以乐观积极的态度坚持，在团队之间鼓励、帮扶中坚持。
　　这些年来，除了加大工作力度、推进项目研究外，伊卫林时刻留心着行业领域的变化发展。他肯定了国内研究同尖端前沿的差距，同时也强调会在数值模拟、设计技术、试验方法上继续进行全新的尝试和探索。“学科的先进性发展不论是对于国家工业还是国防建设而言都尤为重要。既然要创新，照搬改进定然不可取，要结合国家需要、市场需求进行定向开发。”所以他的研究工作军民兼济，面向航空、地面、航海动力装置发展开展具体型号的开发。
　　与国家发展同步，同企业生产相结合，伊卫林还希望在新能源领域的先进循环、复杂应用等方面有所斩获。他对国家最新设立的航空发动机和燃气轮两机专项分外期待，“以叶轮机械为核心的新循环发展将逐渐兴起，身为新一代的青年科研人，我希望在更高层次的国家重点项目上有所贡献”。
　　科研工作是伊卫林牢牢把握的一部分，此外他会把余下精力付诸教育教学层面。他指出，当前学科教学的矛盾主要集中在需要夯实的基础知识与学生学习的主动性之间。“以工科来讲，理论知识是研究开展的必备前提。作为老师，我会尽可能通过发展新的授课形式来激发学生的兴趣，在枯燥的基础原理中融入现代化发展实况，让他们在对技术发展有所了解的同时掌握好最基本的东西。”
　　他最为看重的是思路开阔与否，不提倡死记硬背，更希望每个人都能够锻炼出运用思维武器解决问题的能力。发现前人尚未开垦的园地，用不一样的看法和结论体现自身的差异，印证行世一遭的价值，在伊卫林看来，人生也都充满了无限的趣味。