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时间:03-28/2019 15:47 | 点击次数:

复杂机电装备被广泛应用于陆海空天等各个重要领域,其设计与制造水平代表着一个国家的制造业水平。以美国、日本、澳大利亚等为代表的国外陆海空天领域电子装备发展远远早于我国,它们对电子机械学科的人才培养十分重视。
如何将“机”与“电”两方面课程有机结合,形成中国自己的电子机械学科人才培养课程体系与教师队伍,这是该学科发展的一个根本性问题,更是一个交叉学科发展的理论与实践难题。特别是新型电子装备的快速发展,对该方面人才知识与能力体系又提出了特殊要求,催生新的人才培养模式。
如今,伴随着我国电子装备所经历的跟踪、仿制、独立研制、创新突破的不同发展阶段,对电子机械学科的学科建设与人才培养提出了越来越高的要求,有关高校对此进行了有价值的探索。西安电子科技大学电子机械工程学科及所在学院的发展就是其中一个典型案例。
上世纪60年代初,该校率先成立了无线电设备结构设计与工艺专业,针对雷达、射电望远镜、星载天线、高密度组装系统等领域,开展了面向国家需求的人才培养的有益探索与实践。人才培养与国家重大电子装备研制相结合,反过来也有力地促进了人才培养水平的提高。
2018年底,教育部对西电信息感知技术协同创新中心进行了验收评估,在专家组确认的4项标志性成果中,有两项就出自该校机电工程学院电子机械工程学科。如今,这一学科与同属一个学院的控制科学与工程、仪器科学与技术等学科一起,相辅相成、互为支撑,形成了一个机电结合、特色鲜明的学科群。此前,教育部发布了2017年度重点实验室评估结果,属于电子机械学科领域的电子装备结构设计教育部重点实验室,被评为10个优秀类实验室之一。同一年,该院执行院长黄进教授带领的“电子装备机电耦合”团队入选陕西省重点科技创新团队。

西安电子科技大学电子机械工程学科研究群体是一个立志攀登创新高峰,凝聚“西军电”红色基因传统的研究团队,也是一支蓬勃向上、追求卓越的骨干力量。近年来,他们研究成果辉煌,获得国家科技进步奖二等奖3项,发表SCI论文500余篇,其中入选ESI高被引论文30余篇,数量占全校四成,授权发明专利200余项,成果已成功应用于世界最大的射电望远镜——“中国天眼”FAST、我国最大的地基全可动天线——火星探测S/X双频段、波束波导66米口径天线,以及我国首部大口径星载可展开天线“天通一号”、主力战舰近程反导武器系统等重大工程中。

开辟电子机械研究先河
叶尚辉教授的故事

筚路蓝缕启山林,栉风沐雨砥砺行。1950年,从清华大学机械工程系毕业的叶尚辉,与吴风高、王德满、曾余庚等青年教师和青年学子一起,被分配到位于张家口的中国人民解放军通信兵工程学校(西电前身)工作,一个机械与电子两个学科交叉融合的故事、一段教学与科研相互促进发展的传奇,就在叶尚辉的学术生涯中开始了。
1958年,学校整体迁至古都西安,更名为中国人民解放军西安军事电讯工程学院(简称西军电,即后来的西北电讯工程学院、现在的西安电子科技大学)。1960年前后,叶尚辉着手设计了当时我国最大的5米口径抛物面天线。从那时开始,他就对天线结构产生了极大的兴趣和热情。

叶尚辉生前曾说,西电是从1960年开始酝酿建设这一专业的。1963年,时任副校长韩克树正式命令创办这个专业。为此,叶尚辉等人走访工厂、采访机械结构设计人员、考察实际工作需要,探索专业建设、课程开设等问题。1965年,他们甚至到南京14所蹲点,与设计人员同吃同住,用了两个月时间,调查了解实际需要。另外,为了使专业设置能够结合工程实际,他们还遍访了712、784、786厂等用人单位。

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叶尚辉执教

同时,他们查阅了大量国外资料,查找专业建设的理论内涵,最终确定这个专业是一个机电结合专业,以机为主,以电为辅。课程设置中,机电知识的比例最开始为七比三。“后来逐步增加电子部分,使比例变为六比四,甚至五比五。”中国工程院院士段宝岩强调补充,“同时还把电子组装、电子设备环境防护、散热、减振、电磁兼容技术等作为学科的研究方向。”
这是西电在国内最早建立的以机为主、机电结合的无线电设备结构设计专业。这个专业建立起来后,迅速受到工厂、研究所的大力欢迎。
1974年,中国科学院要研制一台直径15米的毫米波反射面天线。按照表面精度要求的反射面面形精度,即均方根误差要优于0.16毫米,也就是只有一根头发丝粗细。研制过程中,他们遇到的困难不计其数。最终,经过艰难拼搏,他们不仅圆满完成了这项当时国内许多单位都不敢接手的高难度天线设计任务,还研制出了国内第一个计算抛物面天线的通用计算机程序,并锻炼出了一支勇于攻坚克难的科研队伍。
1978年之后,叶尚辉在以往科研、教学实践的基础上,撰写出版了《天线结构设计》专著,该书不仅系统阐述了大型微波天线结构设计的理论、方法与实践,并且将当时国内刚刚兴起的大型结构有限元分析技术应用于天线结构分析中,使之处于国际先进水平。该书是我国该领域的第一本专著,至今仍是天线结构设计工作者案头必备的不可替代的参考书。

今天看来,叶尚辉“敢为人先,谋求发展”的科研带动学科发展的故事,一直是这个学科的传家宝。这种从实际工作需要出发、经过大量实地调研,从而设置新专业的做法,是该校始终坚持发扬的优良传统作风。

 

“中国天眼”创新设计
第二代天线设计人的情怀

“我在电子机械学科方面只是开了个头,奠定了一个基础,后面的发展主要是贾建援、段宝岩他们延续下去的。”叶尚辉生前曾说,电子机械学科从创建到壮大,最关键的节点是1978年开始招收研究生。叶尚辉带出来的第一批硕士、博士研究生,包括早期的施浒立、陈树勋、贾建援、陈建军、段宝岩等,逐渐成为这个学科快速发展的主要力量。
段宝岩在西电念完本科以后,就师从叶尚辉攻读硕士、博士学位。“拿到博士学位以后,1991年,我受英国文化委员会资助,开始赴英国做博士后研究。那时候出国留学需要有公职的人出面担保,我的导师叶尚辉给我做了担保!师恩难忘,同时我对西电的感情确实也很深,1994年年底,我就回到母校继续工作了。”段宝岩说。

1994年11月,段宝岩刚回国不久,就碰到了我国要建造新一代大射电望远镜的重大国际合作项目。这个项目就是2016年9月25日在贵州落成启用、被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜,简称FAST。

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