中科院林鑫團隊Top期刊VPP發(fā)文: 3D打印革新固液發(fā)動機關鍵技術

來源: 高分子科學前沿

“中國對于火箭發(fā)動機的研究，在錢學森先生等科學家前輩的帶領下，始于五六十年代。所以，火箭發(fā)動機的研究并不是一個新生事物。但是，我們很高興地看到，因為結合了3D打印技術，我們確實在固液發(fā)動機這個方向上有了很大的突破。為這個相對傳統(tǒng)的體系，增加了新鮮的血液，讓它有了一些新的增長點�！�

-林鑫副研究員

火箭發(fā)動機是各類火箭、導彈和航天器最主要的動力裝置，火箭發(fā)動機技術的發(fā)展對航天技術的發(fā)展十分關鍵。隨著科技的不斷發(fā)展，固液發(fā)動機的實驗和研究與3D打印技術相結合結合，已經(jīng)成為該領域的研究熱點，針對此熱點所展開的研究成果連年處于上升階段。中國科學院力學研究所林鑫副研究員攜團隊發(fā)表在Virtual and Physical Prototyping（VPP，2021 IF: 10.962 ）的最新文章提出金屬復合式燃料的理念和成型方法，結合了3D打印技術，在固液發(fā)動機領域做出了革新研究。

期刊：Virtual and Physical Prototyping

第一作者：林鑫（中國科學院力學研究所副研究員）

DOI: 10.1080/17452759.2022.2035934

本文第一作者

林鑫，工學博士，中國科學院力學研究所副研究員，中國科學院青年創(chuàng)新促進會會員，中國空氣動力學會流動顯示專委會委員。主要從事先進固液火箭動力、高焓非平衡流動、激光光譜診斷技術研究，先后主持國家自然科學基金、國防重點實驗室基金、軍科委重點基金、軍科委重大基礎加強子課題等項目10余項，承擔并完成探月、火星等多項氣動熱防護任務。迄今，已發(fā)表SCI/EI論文30余篇，授權發(fā)明專利10余項，擔任《氣體物理》期刊編委、《固體火箭技術》期刊青年編委。

本文第一作者林鑫副研究員專訪：

本文的主要特點或對相關領域研究的主要貢獻是什么？

可以認為本文是固液火箭發(fā)動機領域的一種革新。文中提出的這種金屬復合式燃料理念及成型方法，不僅在固體燃料力學和燃燒性能有了革命性提升，又衍生出利用燃料固有的“特征結構”控制燃燒的新方法，這對于克服固液發(fā)動機關鍵技術瓶頸（退移速率低、氧燃比動態(tài)偏移）有著重要的推動作用。

此外，這項工作對于固體火箭發(fā)動機藥柱及內(nèi)彈道設計也有一定的參考價值。對3D打印技術也有啟發(fā)，打破原有認知，開創(chuàng)了新的應用場景。

在本文的策劃、撰寫和發(fā)表過程中，您或您的團隊遇到的最大的挑戰(zhàn)是什么？您是如何克服的？

在整個文章的構思、實驗、分析及撰寫上，不存在科學挑戰(zhàn)，從始至終我們都是非常有信心的，一方面建立在我們前期已經(jīng)建立了良好的工作基礎，有著非常有競爭力的團隊（包括學生、指導老師），另一方面這個想法提出有點異想天開，力學所包括實驗室課題組給予了極大的支持，特別是在經(jīng)費方面，讓我們沒有后顧之憂。

如果說一定要有困難，可能主要來自于科學院本身的體制，各種申請項目，項目結題等事情繁多，還需要承擔一些工程任務，導致在基礎科研領域不夠專注。

最后呢，由于是一個全新的概念，研究內(nèi)容涉及多個學科例如增材制造、力學、燃燒，發(fā)動機總體設計等等。在本文里我們做了一些合理簡化，展示的結果只是一部分，還有一些結果也非常驚艷，近期我們也開展了一些補充工作，文章正在整理中，還是打算繼續(xù)投稿Virtual and Physical Prototyping，也感謝VPP的非常認可。

在此過程中，期刊和出版社如何協(xié)助您或為您帶來了何種價值？

非常感謝Taylor & Francis 工作的高效，對于作者而言，能夠及時的收到審稿意見是非常慶幸的，而Taylor & Francis的高效讓人印象深刻，也非常感謝Taylor & Francis的認可。

您及您的研究團隊最近的研究重點是什么？它會對目前相關領域的研究帶來哪些積極影響？

一個還是延續(xù)這個方向，有新的想法，正在實施，同時也在準備打一枚探空火箭，檢驗下該復合燃料的飛行能力。

另一個是針對這種高溫、高壓且封閉的燃燒場發(fā)展新的燃燒診斷方法，提升這種復合燃料燃燒特性的認知，并指導發(fā)展高效燃燒組織方法。

目前國內(nèi)在相關領域的研究現(xiàn)狀如何？有哪些挑戰(zhàn)？您有何建議？

發(fā)動機領域，與3D技術結合已經(jīng)成為這個領域的熱點，特別是近年來的文章發(fā)表工作來看，每年都在增長。與制備工藝密切相關，例如金屬件打印，不同的光斑方向，打印結果完全不同。不認為是挑戰(zhàn)，更認為是機遇，固液發(fā)動機雖然缺點也很突出，發(fā)展緩慢，技術水平遠低于其兩兄弟（液體火箭和固體火箭），但優(yōu)點也非常突出，讓人們難以割舍。我們的創(chuàng)新點是摒棄了以往的不變應萬變，而是以變化應對變化，給固液發(fā)動機的發(fā)展帶來了新的啟發(fā)。

您下一步的研究計劃是什么？

深度挖掘在VPP上發(fā)表的工作，這兩年打算有1-2個博士生專攻此方向。

作為一位資深學者，您可否與相關領域的廣大科研人員分享一下您在發(fā)表學術論文方面的經(jīng)驗？

始于創(chuàng)新，成于實干。一個創(chuàng)新的想法必然會有全新的結果，這已經(jīng)成功了一半。一個邏輯清晰的架構，圖表清晰，寫作認真，顏值正義。一篇好文章水到渠成。

您認為在論文發(fā)表的過程中同行評議扮演了什么樣的角色？同行評審員如何能在這一過程中受益？

非常有意義，總是有新的收獲。它山之石可以攻玉。不同的邏輯思維，不同的見解，碰撞出新的火花。

審閱就是學習的過程，雖然要花一些時間，但還是非常樂于接受審稿工作，特別是VPP這種頂刊，一方面是對我能力的認可，另一方面也是開闊自己的視野。

關于Virtual and Physical Prototyping

Virtual and Physical Prototyping（簡稱VPP）是Taylor & Francis Group旗下專注制造工程領域學術研究內(nèi)容的期刊，內(nèi)容主要涵蓋增材制造設計 、4D打印、功能性3D打印及混合制造等。VPP在2019年被SCI收錄，目前已成為制造工程領域頂級高質(zhì)量國際期刊。

期刊主編是新加坡科技設計大學Engineering Product Development (EPD) 中心主任CHUA Chee Kai 蔡志楷教授。編委團隊中國成員有：帥詞俊教授（副主編），顧東東教授（編委），賀健康教授（編委），王立強研究員（編委）。