——记北京航空航天大学航空科学与工程学院教授刘虎

黄雪霜  王春梅

　　人类在面对自然灾害和突发危机时，始终渴望能突破地理与时间的限制，快速抵达救援现场，守护生命与家园。随着科技的发展，航空应急救援正将这一愿景变为现实。我国始终将航空应急救援体系建设置于国家安全战略的高度，持续推动相关装备研发与能力提升。正如北京航空航天大学教授、国家级领军人才刘虎所强调的，在构建中国现代化航空应急救援体系的进程中，数字化智能化技术的创新突破与能力跃升，发挥着不可替代的核心作用，其应用水平的迭代演进与关键突破，已成为提升航空应急救援响应能力的关键支撑。

个人志趣与国家需求的深度融合

　　刘虎很小的时候就是一个科幻迷和军事迷，《变形金刚》《太空堡垒》等动画片和《航空知识》《兵器知识》等杂志是其最早的启蒙。20世纪90年代海湾战争期间，正值初中的他通过电视新闻，目睹了各种先进飞机在高科技局部战争中发挥的关键性作用。“要是能参与设计咱们国家自己的新型飞机，那该是多么有意义的事啊！”正是这一信念最终指引他考入北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系（现为航空科学与工程学院），踏上专业学习之路。

　　2000年，凭借本科阶段的不懈努力，他以全系第一的优异成绩获保送攻读研究生，有幸加入了对其科研与教学生涯影响深远的武哲教授团队。当他在实验室看到武老师正在研究的一款飞机的数字化模型，顿时再也挪不开视线了。“当时就觉得太酷了，这正是我一直想做的事。”他后来回忆道。2004年，年仅24岁的他博士毕业后，踏入虚拟现实新技术教育部重点实验室（现为虚拟现实与技术全国重点实验室），在中国工程院赵沁平院士的指导下，围绕虚拟现实在飞行器设计领域的应用开展博士后研究。正是基于这种学科交叉融合的科研实践，锤炼了他的原始创新能力，为面向复杂体系开展飞行器的设计与运用研究筑牢了底层根基。

　　2008年5月12日汶川特大地震发生后，举国上下迅速投入紧急救援。在道路中断、地形复杂的重灾区，直升机作为“空中生命线”，成为打通生命通道的关键力量。这场规模空前的航空救援行动，给当时已经在航空科学与工程学院留校任教的刘虎带来了巨大的冲击。他敏锐地意识到，飞行器的价值不仅体现在技术前沿的探索，更在于其在应急救援等重大民生关头的不可替代性，航空应急救援已成为国家应急救援体系中至关重要的空中力量。这一认识促使他的研究视野发生了深刻转变，开始将航空应急救援的重大需求作为主要科研驱动，依托北京航空航天大学优势的航空宇航科学与技术一级学科和虚拟现实领域等交叉学科，在刘大响院士、赵沁平院士及武哲教授等的指导下，开辟了航空应急救援支持技术研究与实践的新方向。

　　2016年7月25日，刘虎的硕士研究生熊培森随北京航空航天大学“凌峰社”攀登青海阿尼玛卿雪山时，因严重高原反应陷入昏迷。得知消息后，刘虎立即多方联络近十家通航企业，积极沟通直升机救援事宜。在学校的全力营救下，熊培森奇迹般脱险并康复，同年即申请硕博连读，并在刘虎的指导下投身于航空应急救援决策支持技术的研究。这段经历也让刘虎更加坚定了在航空应急救援领域深入探索的信念。

　　从见证战争尖啸的少年，到面对自然灾害的科研先锋，再到践行生命守护的坚定师者，刘虎带领着团队以“航空拯救生命”为信念，在航空应急救援这一守护人民生命财产安全、践行“人民至上、生命至上”的国家重大战略需求领域，开始了十多年如一日的探索和耕耘。

航空救援与技术攻坚的使命担当

　　2019年，习近平总书记在中央政治局第十九次集体学习时强调“要加强航空应急救援能力建设”。《“十四五”国家应急体系规划》将“加快建设航空应急救援力量”列为提升急难险重任务处置能力的核心举措。这些都体现了党和国家对航空应急救援的高度重视。在快速发展的低空经济中，“低空+应急”也是最重要的应用场景之一。全国近20个省份也将应急救援场景列入低空经济规划。

　　近年来，在四川泸定地震，雅江及重庆山火，郑州、京津冀、广东洪灾，以及超强台风“摩羯”等历次重大灾害的生死救援中，航空力量凭借其快速响应、立体投送和突破地理限制的优势，发挥了不可替代的关键作用，一次次证明了构建强大国家航空应急救援体系的重要性。

　　然而，在新时代航空应急救援体系的建设中，政府主管部门、装备研制单位、一线救援单位作为主要相关方，面临着一系列的挑战：从国家部委到各个地方政府进行的航空应急救援顶层规划，需要考虑在满足能力需求的前提下，如何构建符合各地灾害救援特点且经济上可承受的体系；对装备研制单位而言，无论是直升机、大型固定翼飞机、大中小型无人机、飞艇、电动垂直起降飞行器（eVTOL）等，都迫切需要提升任务效能、融入现有机队；对一线救援单位而言，面对更加多样化的机队，以及更加复杂的大灾巨灾救援任务，不仅需要提升灾害发生时救援指挥决策能力，还需要强化平时的协同与联合训练能力。

　　航空应急救援面对的是和平时期最具危险性的自然灾害和突发事件，不可能总在实际的灾害救援或重大演习中开展相关工作。在这种情况下，数字化手段的应用就显得尤为重要，而智能化的快速发展又为能力提升提供了新的手段。刘虎团队依托北京航空航天大学航空应急救援创新研究中心、虚拟现实技术与系统全国重点实验室等优势资源，立足16年研究与应用的积累沉淀，坚持以理论创新与实践应用为双翼，推动科研成果从实验室走向真实救援现场，促进前沿知识能够有效转化为保障生命安全的实战能力。在此基础上，他主持建成了国内首个以数字化、智能化为核心的航空应急救援科教协同平台，逐步形成了一套航空应急救援数智化支持体系。

　　航空应急救援数智化支持体系包括数据中心平台、展示论证平台、装备评测平台、辅助决策平台、协同训练平台五大平台。五大平台的持续完善和应用迭代，将有力地实现对航空应急救援的顶层规划、装备研制、实战实训“三位一体”数智赋能，也有助于政府主管部门、装备研制单位、一线救援单位更紧密联系交流，共同促进我国航空应急救援体系的建设与发展。

　　2024年，北京航空航天大学成功获批设立全国首批“低空技术与工程”专业，成为国家在低空经济领域超前布局人才培养的关键举措。在这一新兴交叉专业的建设中，刘虎积极推动以“数字化+智能化”为核心的教学创新，依托航空应急救援科教协同平台等高水平资源，着力打通“虚拟仿真—实战实训”的教学闭环，构建起面向国家战略急需、注重实战能力的高素质专业人才输送机制。

实战实训与人才锻造的一线淬炼

　　刘虎带领团队深耕航空应急救援领域，将体系顶层论证、装备体系化设计与一线实战应用紧密结合。他们在体系顶层论证方面，服务于应急管理部，支持了全国航空应急救援体系机队需求论证、救援组织实施模式、低空经济中的新质航空装备发展与应急救援应用等多个研究；装备体系化设计方面，成果深度服务于国产大型水陆两栖飞机AG600、直升机AC313等十多种关键装备的使用模式评估与验证，为国产航空应急救援装备融入国家体系提供了核心决策依据；在一线运用支持方面，团队研发的数字化系统在北京市红十字会999急救中心、应急管理部大庆航空救援支队等单位的实际行动中得到有效应用。

　　在2022年北京冬奥会及冬残奥会期间，团队基于多次实战的宝贵经验不断迭代优化，研发了“冬奥航空救援预案推演与验证系统”。该系统构建了覆盖16 000平方千米的赛区虚拟场景，完成了8种典型救援模式、20多种任务情况的预案推演。该系统显著提升了一线队伍的训练与战备效率，为冬奥会构建了坚实的“空中坚盾”，获得北京2022年冬奥会和冬残奥会组织委员会的高度评价。委员会认为其“实现了直升机医学救援任务的快速构建、预案仿真推演和救援流程的量化评估，有力支撑了赛时航空医疗救援保障的优化部署”。大庆航空救援支队也评价道，系统使其能“直观地熟悉任务区域，能够在预案中充分对比各种救援方式方法，在我们的航空应急救援保障任务中发挥了关键的作用”，并对刘虎团队与一线队员同驻守、共研讨的精神表示赞赏。团队为执行航空救援保障任务的直升机团队提供了关键技术支撑，保障了赛事的顺利进行，相关工作得到了《科技日报》《北京日报》等媒体的广泛报道。

　　在冬奥之后，团队并未停下脚步。科研报国的精神驱动着团队里每一位成员。他们坚持将服务航空应急救援一线实战实训作为检验研究成果价值的最高标准，多次在灾害救援任务和重大演习中，主动奔赴条件艰苦、情况危险的一线现场，以实际行动展现了科研与实践紧密结合的使命担当。

　　2022年，四川泸定地震发生后，团队曹嘉博士带队抵达救援现场，系统开展灾区场景重建与救援方案优化，在余震不断、起降条件恶劣的情况下随直升机深入灾区，协助转运群众和物资。在2023年甘肃积石山地震、2024年四川雅江特大森林火灾和2025年台风“桦加沙”救援行动中，曹嘉、赵晨轩、王子涵等成员又第一时间奔赴前线或二线起降点，利用数字化技术快速构建灾情场景、推演优化救援方案，为指挥部提供智能决策支持。在2025年“应急使命·2025”国家级演习中，他们深入大兴安岭加格达奇，与航空灭火指挥员并肩工作，将科研成果直接应用于一线救援决策。历经多次救援与演习的锤炼，团队打造了一套深度融合的前后方协同“作战模式”，前方行动组负责数据收集、与一线单位沟通协调，后方支持中心则提供方案优化、辅助决策。

　　团队成员的卓越贡献获得了多方认可。2024年，团队荣获北京航空航天大学第十九届“北航青年五四奖章集体”这一崇高荣誉。而曹嘉作为航空工业“罗阳青年突击队”的唯一学生队员，先后荣获“北航优秀研究生校长奖学金”与“北航青年五四奖章”，并获评“感动北航”榜样人物。

　　多年来，刘虎团队始终秉持“空天报国”的北京航空航天大学精神内核，以服务国家航空应急救援重大需求为使命，持续推动救援体系向数据化、智能化方向演进。这一战略方向与他们在人民网发表的《“大系统”时代来临：AI与人类协作共生新形态逐步显现》一文的核心观点深度契合，正如文中强调的，AI与人类的协作共生将成为大系统时代的关键特征。在航空应急救援领域，团队正着力研发融合虚拟仿真、智能体协同与动态适应的技术体系，使系统既能通过海量数据预判灾情演化趋势，又能为指挥人员提供实时决策辅助，最终形成“智能预判—动态响应—持续优化”的闭环能力。

　　面向国家重大战略需求攻坚克难，团队致力于将虚拟现实、人工智能与大数据等前沿技术，创新应用于航空应急救援的关键技术研发与体系化建设中，以期通过科技赋能不断提升应急救援的响应速度和决策智能化水平。未来，他们将继续勇攀科技高峰，力争为发展新质生产力、构建新时代国家航空应急救援体系贡献关键的科研力量与解决方案。

科教融合与人才培养的创新实践

　　在十余年专注航空应急救援研究的同时，刘虎始终以立德树人为己任，并将前沿科研成果不断反哺教学，持续融入课堂。他提出以报国情怀、专业知识、创新精神、全局思维、团队协作、国际视野“六位一体”为核心的飞行器设计专业人才培养理念，并持之以恒地将其贯穿于人才培养全周期。

　　在课程与教材建设方面，刘虎取得了系统性成果。他负责的“飞机总体设计”获评首批国家级线下一流本科课程；“经典飞机设计实例解析”获批首批北京市高校课程思政示范课程、首批教育部高等学校航空航天类专业教学指导委员会课程思政示范课。他主编的《飞机总体设计》教材（牵头7所高校及3家设计院所联合编写）获评北京高校优质本科教材、工业和信息化部“十四五”规划教材，并入选教育部高等学校航空航天类专业教学指导委员会推荐教材。该教材自2019年出版以来，已被50余所高校及工业部门采用，发行量突破1.1万册。此外，他在2020年主持研制了国内飞行器设计领域首本数字化云教材，于2021年获评“首批全国交通运输类十大优秀云教材”，并于2025年推出AI增强版云教材，实现了教材的智能交互与动态更新。

　　刘虎坚信“教学与科研双向赋能”，致力于将科研攻关成果转化为优质教学资源。刘虎团队基于其在数字化设计领域的科研优势，构建了虚拟仿真实验教学支持体系，包括多主题虚拟仿真项目、集成化综合设计系统、设计资源与方案共享平台。其中，他主持研发的“隐身飞机探究与设计虚拟仿真实验”获批航空航天类首批国家级虚拟仿真实验教学一流课程，“冬季运动航空医疗救援实验”（深度融入“航空航天技术”国家级线上一流课程）于2024年获世界慕课与在线教育联盟奖，由团队骨干成员田永亮老师负责的“航空应急救援体系设计与运用虚拟仿真实验”成功获评第三批国家级虚拟仿真实验教学一流课程。

　　刘虎自2023年担任负责大一学生大类培养的北航学院院长以来，落实教育数字化战略要求，打造的竞赛平台已构建起贯通“大中小”的赛事体系，有效支撑了拔尖创新人才的接力培养。该平台不仅连续多年服务于面向大学生的全国性工程实践与创新能力大赛，也支撑了面向中小学生的飞行器挑战赛，通过竞赛实践激发了各学段学生的科学探究热情与工程创新潜能，是探索“大中小”贯通培养模式的一次具体实践。相关赛事获教育部官方微信公众号报道，并受到中国教育电视台、学习强国和《人民日报》《光明日报》《中国日报》《科技日报》等十余家主流媒体的深入关注。2025年，央视《创新进行时》栏目还以系列专题片的形式对赛事相关工作进行了报道。未来，竞赛将紧密对接低空经济发展新业态，在现有航空救援、协同对抗等核心场景基础上，持续拓展低空应用新场景，并重点强化竞赛中AI智能体的自主协同设计与应用；通过注入数字化、智能化元素，吸引更广泛的优秀青少年参与，为低空经济这一战略性新兴产业的可持续发展，源源不断地输送创新后备力量。