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第10章 赵淳生 机械工程专家

赵淳生(1938.11—),湖南衡山人,机械工程专家,中国科学院院士。1961年毕业于南京航空学院飞机系,留校任教。1984年获法国巴黎高等机械学院工程力学博士学位。他提出了超声电机结构参数优化设计理论和方法,建立了超声电机定子/转子间“黏着-滑动”非线性摩擦界面模型;提出了行波超声电机定子反共振点恒流驱动工作模式、频率自动跟踪新方法和压电陶瓷元件分区极化新方式,解决了行波超声电机定子近频模态混迭及二相频率分离的难题。研发了30多种具有自主知识产权的超声电机及其驱动器。赵淳生曾先后获国家级和省部级科技奖17项,其中国家发明二等奖1项、国家科技进步三等奖1项、国家技术发明四等奖1项、国防科技一等奖1项。他曾多次被评为江苏省优秀科技工作者、国防系统先进工作者、江苏省十大杰出专利发明人。2005年当选中国科学院院士。

赵淳生1961年从南京航空学院飞机系毕业后留校任教,给当时著名的航空专家张阿舟当助教。张阿舟教授丰富的理论知识和工程经验给赵淳生留下了深刻的印象,在张教授的指导下,他开始了教学与科学研究的生涯。

20世纪60年代,国内所用的电动式激振器全部依靠进口。当时,24岁的赵淳生下定决心要改变现状,填补国内这一空白。在研究电动式激振器的过程中,经历了一次又一次的失败,但是为了搞出中国自己的电动式激振器,他靠着一股子拼劲先后研发了4个系列的激振器,包括JZQ励磁型、JZQ永磁型、WFB宽频型及HEV高能型等,其中高能型激振器获得国家发明奖和发明专利。如今,这些激振器产品已被国产化、产业化,并已打入国际市场。目前,电动式激振器已在多家工厂进行生产,并在我国的航空航天领域得到广泛的应用,为我国的歼8系列飞机、运12飞机、直升机全机共振试验和长征系列火箭模态试验做出了很大的贡献。

20世纪90年代初,赵淳生应邀去美国麻省理工学院(MIT)做访问教授。一次有关超声电机研究的学术报告引起了他极大的兴趣,也改变了他原来的研究计划。他努力把握这个当今世界科技的脉搏,选择了超声电机这一全新的研究领域。这是一项基于振动原理的高新技术,在美国刚刚起步,应用前景非常好,另外与其从事的专业正好吻合。于是,他想办法参与了MIT航空航天系、电机与计算机系超声电机的研究。随着研究的深入,赵淳生越来越感到超声电机可能对我国的国防和诸多经济领域起到很大的作用,最后决定回国开辟中国的超声电机研究。

1994年回国后,赵淳生用从系里借来的15000元买了一台电脑和一台打印机,组建了超声电机研究小组。1995年12月17日,被称为“行波型超声电机”的原型机成功运转起来,这是我国第一台结构完整能实际运行的超声电机。当时,攻关小组包括他在内只有4个人,从申报课题到研制成功前后仅用了不到10个月的时间,就完成了国外十几名工程师3年完成的工作。超声电机是对传统地磁电机的挑战,它突破了传统的电磁效应电机原理,涉及振动学、摩擦学、材料学、电力电子、自动控制、超精加工等多学科的交叉研究,具有力矩/重量比大、结构简单、低速大扭拒、响应快、低噪声、控制性能和电磁兼容性好以及能在超低温和真空环境下运行等一系列优点。在研究超声电机的过程中,赵淳生和他的团队根据质点运动椭圆轨迹方程和接触角,提出最佳接触角和有效椭圆轨迹等概念;另外,还提出了超声电机的一些试验方法,并研发了一些专用的试验设备。

2000年是超声电机技术研究大发展的一年,经江苏省政府批准,成立了“江苏省超声电机工程研究中心”。然而就在课题组向成功一步步迈进时,一个噩耗传来:赵淳生被确诊为肺癌!但他没有“谈癌色变”,表现得出奇的平静。难道癌症就真的等于死亡吗?一个搞科学的人,应该相信医学的发达,要以科学的态度对待疾病,坚决与癌症作斗争!当远在大洋彼岸美国的妻女得知这一不幸消息后,立即飞到他身边。他面带微笑,从容镇定地说:“癌症不等于死亡”。一年2次大手术、6次化疗,赵淳生的身体接近崩溃的边缘。住院的日子虽然身体倍受病痛的折磨,但他始终念念不忘所钟爱的科学研究和教育事业,惦记着刚刚成立的江苏省超声电机工程研究中心的建设,并在病床上完成了多份研究报告。在美国检查和治疗期间,赵淳生凭借200多封电子邮件和近4000分钟的国际长途电话,指导着研究生和工程中心的工作。5年时间一晃而过,不仅他的超声电机研制取得了一个又一个突破,超声电机研究中心发展成全国乃至全世界最具实力的超声电机研究机构之一,而且赵淳生对抗病魔的斗争也取得了胜利,身体各项指标恢复正常,癌症竟然已离他而去。

经过10年的努力,他的课题组又研制成功了15种具有知识产权的新型超声电机,多项性能指标达到当前国际先进水平。特别是在新型超声电机运动机理、机电耦合动力学模型、结构参数优化设计,驱动与控制技术等方面都提出了系统的理论和设计方法;根据超声电机的特点,创造性地提出一系列的试验方法及其试验装置。“超声电机的研究”在2002年通过国防科工委技术鉴定。

“超声电机的研究”项目2003年获国防科技一等奖。“新型超声电机技术”项目2004年获国家技术发明二等奖。中国超声电机的研究成果已得到国内外同行们的认可。赵淳生作为国内超声电机研究领域的带头人,开辟了中国超声电机研究的新天地,把中国在超声电机领域的研究成果带到了国际科技这个大舞台,向世界证明了中国人的不懈奋斗精神和自主创新能力。

在超声电机研发过程中,赵淳生一切从有利于技术研究出发,从不计较个人利益得失。研究中心坚持每星期安排业务讨论会,在中心成员个人研究的基础上集中团队的智慧,攻克了无数难题。团队合作已经成为超声电机技术创新的关键因素。赵淳生认为,研究超声电机的根本目的在于应用,超声电机真正成为产品走向市场还要做很多艰苦的工作。为了打破日本超声电机在世界上的垄断地位,他下定决心要让超声电机在中华大地生根、开花、结果。研究中心先后开发了圆盘式行波超声电机、杆式行波超声电机、步进式超声电机、直线型超声电机及环形超声电机等五大类型、十多个品种,已成功应用于二元机翼颤振试验、便携式汽油发电机、压电陶瓷切片机、化学电泳分析仪、精密光学仪器、核磁共振注射器以及航空航天领域某些试验装置等。

从江苏省超声电机工程研究中心成立时起,世界各地研究超声电机的专家、同仁纷纷来到中心参观、学习、交流。2005年5月22日,赵淳生受德国著名超声电机专家的特别邀请,参加了在德国召开的“第二届国际压电材料及其在作动器上的应用研讨会”,来自中国、美国、德国、日本等十多个国家的学者会聚在德国Paderbom大学,交流当今世界超声电机领域最新研究成果,赵淳生在大会上做了报告。2005年11月,在日本召开的“首届国际超声电机和作动器研讨会”上,赵淳生特邀做了《超声电机研究在南京航空航天大学》的报告。

多年来,赵淳生不顾年迈和疾病,每天都和年轻教师、学生一样不分昼夜奋战在实验室。在国外考察期间,为了节省旅费,多带回一些资料,他总是乘坐票价便宜的普通列车,从一地赶往另一地。每到一处他都在当地的中国留学生宿舍打地铺,一日三餐不是方便粥就是便宜的盒饭。他从事教育和科研40余年,一贯对学生和青年教师拓宽思维,并给予细心指点,创造机会和条件,带领和推荐青年教师走进国内外学术论坛。

赵淳生曾先后获国家级和省部级科技奖17项,其中国家发明二等奖1项、国家科技进步三等奖1项、国家技术发明四等奖1项、国防科技一等奖1项。发表著、译作5部,其中《超声电机技术与应用》获第二届中华优秀出版物图书奖,并于2010年被翻译成英文,由世界著名出版社Spring/Verlag出版,已在全世界发行。发表学术论文400多篇,申请国家技术发明专利54项,其中已授权28项。他曾多次被评为江苏省优秀科技工作者、国防系统先进工作者、江苏省十大杰出专利发明人。

赵淳生2005年当选中国科学院院士。

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