中科院林鑫團(tuán)隊Top期刊VPP發(fā)文: 3D打印革新固液發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

來源: 高分子科學(xué)前沿

“中國對于火箭發(fā)動機(jī)的研究，在錢學(xué)森先生等科學(xué)家前輩的帶領(lǐng)下，始于五六十年代。所以，火箭發(fā)動機(jī)的研究并不是一個新生事物。但是，我們很高興地看到，因?yàn)榻Y(jié)合了3D打印技術(shù)，我們確實(shí)在固液發(fā)動機(jī)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(diǎn)�！�

-林鑫副研究員

火箭發(fā)動機(jī)是各類火箭、導(dǎo)彈和航天器最主要的動力裝置，火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展對航天技術(shù)的發(fā)展十分關(guān)鍵。隨著科技的不斷發(fā)展，固液發(fā)動機(jī)的實(shí)驗(yàn)和研究與3D打印技術(shù)相結(jié)合結(jié)合，已經(jīng)成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，針對此熱點(diǎn)所展開的研究成果連年處于上升階段。中國科學(xué)院力學(xué)研究所林鑫副研究員攜團(tuán)隊發(fā)表在Virtual and Physical Prototyping（VPP，2021 IF: 10.962 ）的最新文章提出金屬復(fù)合式燃料的理念和成型方法，結(jié)合了3D打印技術(shù)，在固液發(fā)動機(jī)領(lǐng)域做出了革新研究。

期刊：Virtual and Physical Prototyping

第一作者：林鑫（中國科學(xué)院力學(xué)研究所副研究員）

DOI: 10.1080/17452759.2022.2035934

本文第一作者

林鑫，工學(xué)博士，中國科學(xué)院力學(xué)研究所副研究員，中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會會員，中國空氣動力學(xué)會流動顯示專委會委員。主要從事先進(jìn)固液火箭動力、高焓非平衡流動、激光光譜診斷技術(shù)研究，先后主持國家自然科學(xué)基金、國防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金、軍科委重點(diǎn)基金、軍科委重大基礎(chǔ)加強(qiáng)子課題等項目10余項，承擔(dān)并完成探月、火星等多項氣動熱防護(hù)任務(wù)。迄今，已發(fā)表SCI/EI論文30余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余項，擔(dān)任《氣體物理》期刊編委、《固體火箭技術(shù)》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(diǎn)或?qū)ο嚓P(guān)領(lǐng)域研究的主要貢獻(xiàn)是什么？

可以認(rèn)為本文是固液火箭發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的一種革新。文中提出的這種金屬復(fù)合式燃料理念及成型方法，不僅在固體燃料力學(xué)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(jié)構(gòu)”控制燃燒的新方法，這對于克服固液發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)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(jī)藥柱及內(nèi)彈道設(shè)計也有一定的參考價值。對3D打印技術(shù)也有啟發(fā)，打破原有認(rèn)知，開創(chuàng)了新的應(yīng)用場景。

在本文的策劃、撰寫和發(fā)表過程中，您或您的團(tuán)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(gòu)思、實(shí)驗(yàn)、分析及撰寫上，不存在科學(xué)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(chǔ)，有著非常有競爭力的團(tuán)隊（包括學(xué)生、指導(dǎo)老師），另一方面這個想法提出有點(diǎn)異想天開，力學(xué)所包括實(shí)驗(yàn)室課題組給予了極大的支持，特別是在經(jīng)費(fèi)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(xué)院本身的體制，各種申請項目，項目結(jié)題等事情繁多，還需要承擔(dān)一些工程任務(wù)，導(dǎo)致在基礎(chǔ)科研領(lǐng)域不夠?qū)Ｗⅰ?br />
最后呢，由于是一個全新的概念，研究內(nèi)容涉及多個學(xué)科例如增材制造、力學(xué)、燃燒，發(fā)動機(jī)總體設(shè)計等等。在本文里我們做了一些合理簡化，展示的結(jié)果只是一部分，還有一些結(jié)果也非常驚艷，近期我們也開展了一些補(bǔ)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(rèn)可。

在此過程中，期刊和出版社如何協(xié)助您或?yàn)槟鷰�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(rèn)可。

您及您的研究團(tuán)隊最近的研究重點(diǎn)是什么？它會對目前相關(guān)領(lǐng)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(shí)施，同時也在準(zhǔn)備打一枚探空火箭，檢驗(yàn)下該復(fù)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(fù)合燃料燃燒特性的認(rèn)知，并指導(dǎo)發(fā)展高效燃燒組織方法。

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

發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，與3D技術(shù)結(jié)合已經(jīng)成為這個領(lǐng)域的熱點(diǎn)，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(guān)，例如金屬件打印，不同的光斑方向，打印結(jié)果完全不同。不認(rèn)為是挑戰(zhàn)，更認(rèn)為是機(jī)遇，固液發(fā)動機(jī)雖然缺點(diǎn)也很突出，發(fā)展緩慢，技術(shù)水平遠(yuǎn)低于其兩兄弟（液體火箭和固體火箭），但優(yōu)點(diǎn)也非常突出，讓人們難以割舍。我們的創(chuàng)新點(diǎn)是摒棄了以往的不變應(yīng)萬變，而是以變化應(yīng)對變化，給固液發(fā)動機(jī)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(xué)者，您可否與相關(guān)領(lǐng)域的廣大科研人員分享一下您在發(fā)表學(xué)術(shù)論文方面的經(jīng)驗(yàn)？

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

您認(rèn)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(xué)習(xí)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(rèn)可，另一方面也是開闊自己的視野。

關(guān)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(lǐng)域?qū)W術(shù)研究內(nèi)容的期刊，內(nèi)容主要涵蓋增材制造設(shè)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(lǐng)域頂級高質(zhì)量國際期刊。

期刊主編是新加坡科技設(shè)計大學(xué)Engineering Product Development (EPD) 中心主任CHUA Chee Kai 蔡志楷教授。編委團(tuán)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(qiáng)研究員（編委）。