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航空科学大观运动的规律王青云教授带你探索 [复制链接]

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4月7日晚七点,北京航空航天大学国家杰出青年基金获得者、长江学者王青云教授以及赵振和于洋副教授在腾讯课堂为名热爱航空的同学带来了一场主题为“动力学与控制”的生动讲座。

01

研究运动规律的基石

首先,王教授指出人类对动力学现象的理解、把握和控制是认识和改造自然的必然需求,而动力学与控制是研究自然界和工程领域中的动力学系统建模、分析、设计与控制的理论和方法。然后王教授从分析力学、非线性动力学、神经动力学、航空航天动力学和多体系统动力学与控制五个方面详细介绍了动力学与控制的体系与应用。

(非线性动力学(Lorenz系统)、航空航天动力学、多体系统动力学)

02

动力学与控制的前世今生

接着,王教授从动力学与控制发展历史的角度进行讲解。动力学与控制的“前身”是研究机械运动规律的经典力学,它的源头可以上溯到公元前3世纪的古希腊;从现代的观点来看,动力学与控制学科主要研究动力学的基本原理以及一切离散和连续系统的动力学特性与控制问题,非线性动力学与控制问题是其主要研究方向。非线性动力学理论经历了定性理论发展、非线性振动问题的定量方法研究和混沌理论与经典的非线性振动理论相结合三个阶段。

(庞加莱与三体问题、非线性模态理论、复杂流动中的动力学结构)

03

动力学与控制的特色方向

最后,王教授、赵老师和于老师分别为同学们介绍了神经元动力学与类脑控制、多体系统动力学和航天动力学与深空探测这三个动力学与控制的特色方向。王教授指出,在生物智能体的行为中存在高度的非线性和复杂性,其中有大量动力学与控制问题可供研究。赵老师指出,多体系统是以一定的联接方式互相关联起来的多个物体构成的系统,多体系统动力学是动力学与控制学科的一个重要分支,同时与各个力学分支都有交叉。于老师以小行星探测为例,给同学们详细介绍了航天动力学在深空探测中的应用。

(智能单元、多体系统、小行星探测)

航空有约,畅所欲言

在课程之后的《航空有约》环节,学生访谈小组刘朝、付恪健、冯嘉瑞、王圣博、林凡川和朱杰等同学对王教授及嘉宾老师进行了访谈,内容如下:

1

QA

赵教授好!我想问一下本课题研究方向的就业前景及相关工作单位?

毕业以后主要是做研究,分为两大块。第一:有一部分学生特别是博士生去做老师,有教职工作。还有一部分学生去航天部门。特别是最近航天部门对动力学很重视,比如航天一院刚刚成立了机构组。比如火箭回收问题,这也是动力学问题。刚才说的自激振动的问题,也是一个动力学问题,比如长征五号发射的两枚都有自激振动问题。所以说,航空航天部门慢慢对动力学问题越来越重视,我们的学生毕业以后在航空航天部门有施展的地方。

赵振教授

2

QA

理论研究与实际的太空航行之间有差距吗?

这个差距呢,其实有很多方面。我个人的理解是:理论研究是一个前提,一个航天的任务或者方案、探测器的设计,首先要符合物理和力学的原理,才是有可能实施成功的。但是离最终的实施之间的距离,其实还是非常远的。比如说基础工业支持不支持,比如刚才我们说的地球天梯的例子,概念很好,好像前景非常光明,但是能够制造天梯的这种材料目前不具备,这是一个影响其实现的最大障碍。再比如说政策上,要防御一个小行星,一个最有效的方法是用核弹,发射地球上的核弹去引发爆炸,对小行星有一个最明显的偏转效果,但是为什么这个方案几乎在小行星防御上没有人提呢,因为政策的障碍非常大,即便是在深空当中,国际间也不可能允许使用核武器。所以要真正实现一个航天任务,其中不可控的因素、政策的因素、基本的技术的因素,或者是否有经济前景等考量的因素很多,我个人认为最终能实现的是具有很大的偶然性的。

于洋教授

3

QA

日本的隼鸟2号成功地完成了对小行星的采样。虽然我国是航天大国,但是因为什么导致我国没有探测小行星?或者说为什么日本能够完成这么大的任务而中国没有。

隼鸟2号还没有完全成功,我相信你们也

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