張聚恩/文

【說明】2023年7月8日，應邀參加在北航沙河唯實國際文化交流中心舉辦的《教育部飛行器設計與工程專業虛擬教研室暨全國航空航天類專業教材建設交流會》。得以了解關于虛擬教研室的理念和推進、飛行器設計與工程專業虛擬教研室以及全國航空航天類專業教材的建設情況，學到了不少新知識。航空教育工作者的努力工作和最新成果，令我受教，也受到鼓舞和啟發。感謝會議組織者對我的發言做了錄音。本文是在錄音稿基礎上適當刪改后形成的?，F粘貼于此，請分享指正。

各位老師，朋友們：

五天前，因受聘參加國家卓越工程師培養啟動活動，得悉今天要召開的這個會議。鮑蕊書記和羅云強副院長（北京航空航天大學航空學院）盛情邀請我，參加今天這個會，并做個發言。謝謝他們的厚愛。

我是一名老北航，一九六四年考入北航。按入學年份算，到明年六十年了，這是一段漫長的時間。幸運的是，我從學航空，到干航空，直到今天，沒有一天離開航空。于是，對航空生發出特殊的感情，也有了一點自己的感悟。

因為只有五天時間，對虛擬教研室和教材編寫工作了解不多，期間還有些別的活動，只能匆忙地提出幾點粗淺的思考與建議。務虛的多，務實的少，三點思考。三點建議。

思考一，空天融合和院系專業設置。

我們需要認識科技文明和航空航天事業的誕生與發展，建樹一些必要的規律性認識。航空航天事業從哪里來？現在處在什么位置？預測一下會向何處去，以及選擇什么路徑。這些應該是航空航天工作者縈繞于心的重大問題。

首先我們認識一下文明。文明是什么呢？文明是使人類脫離野蠻狀態，有利于認識和適應客觀世界的一切行為，是符合人類進步追求，能被絕大多數人認可和接受的精神創造和物質創造的總和。按照歷史進程，有原始文明、農業文明、工業文明。工業文明有時也被稱為科技文明。

工業文明極大地改變了人類過去幾千年的思想方式、工作方式和生活方式，造就了人類作為整體存在的新基礎，形成了世界范圍現代交流的一致性。

三次工業革命，從出現到現在，也不過三百多年的時間。工業革命是推動社會進步的杠桿，能源和動力則是撬動這一杠桿的支點。這是我的一個認識。

航空航天業的誕生與發展，可以視作工業革命的華彩樂章，至少是其中之一。航空航天使人類擺脫了二維空間活動的局限，成為在三維空間活動的智慧生物，并且飛得越來越高、越來越快、越來越長久。上世紀中，航空航天分而發展；而到世紀末，又不可逆轉地走進融合發展的新階段。

我們看一看航空航天和工業革命相隨而生的歷史軌跡。經歷漫長的石器時代、青銅鐵工具時代，1760年開啟工業革命。對三次工業革命的認識，不盡一致。第一次是蒸汽時代，認識基本一致。第二次應該說是電氣和燃機時代，是現代航空從活塞到噴氣的輝煌歲月。第三次應該稱為信息與核能時代，不僅有計算機與網絡，更有包括核能、基因工程以及航空航天等集群發展。

我們的家園地球得益于一個得天獨厚的大氣層，從地面向上有兩個高度。真正的大氣層在天文學家、氣象學家們看來，至少厚一千到一千兩百千米，直到一萬千米的高度，仍有空氣分子。為了科學研究，主要是為了航空航天的需要，區分成了五層，是大家耳熟能詳的對流層、平流層、中間層、熱層、散逸層。

后來，錢學森的老師馮卡門回答了在工程技術上航空航天分界的問題。應該沒有分歧了。但是現在的書中寫航空的高度仍然五花八門，說從地表到18千米，也有說到20千米，大多把航空的高度定義得很低。

馮卡門明確指出，航空航天的技術分界線為100千米。后來被世界航空航天界公認，就是著名的卡門線。這段話的最后兩句很有意義，他說，100千米這個分界線以下，屬于每個國家，以上是自由空間，即太空，也就是各個國家都可以涉足的高度域。

現時的航空器能不能常態化地飛到那么高，同如何科學定義航空高度，不是一回事。這里邊除了技術考量，還有政治軍事利益的博弈。何況在上世紀六十年代，試驗性載人火箭飛機已經飛到了108千米高，那些試飛員被稱為駕著飛機的太空人。

在經歷了幾十年的發展后，在無人化和智能化的推動下，航空航天又呈現出加速融合的趨勢。為了認清這一趨勢，需要厘清多個重要技術概念。如近太空，也就是現在廣為使用的“臨近空間”一詞，應該基本與中間層重合，這里不僅大氣密度急劇下降，而且中間層下端出現了電離，一系列物理現象也伴隨而生。

還應該關注軌道、地球軌道、亞軌道、亞軌道飛行、航天飛機、空天飛機等等。如地球軌道，其科學本意是繞太陽轉的，現在被轉義為衛星繞地球轉。我們可以認可。但是亞軌道飛行說的很亂。亞軌道飛行只有軌跡，其判據應該是最大飛行高度超過100km，但達不到軌道速度，無法維持軌道飛行。飛了個“太陽能”無人機，就說是亞軌道飛行器，實現了亞軌道飛行，但實際還夠不上。

還有衛星和衛星軌道，LEO、MEO和GEO等。迄今，所有的航天器中，只有衛星能夠直接為研發者帶來即期回報，其余的幾乎都是非功利的。感謝航天人，圍繞衛星做了許多工作，現在有那么多的衛星繞著地球轉，為我們提供巨大福祉。

再有，就是航天飛機和空天飛機。你看，叫飛機，而不是別的什么。幾乎屬于專屬名詞的航天飛機，成為了過去式；撲面而來的空天飛機，仍是“飛機”。字面意義上的航天，歷史意義上的航天，未來的航天，都需要融合現有的航空與航天兩個領域的全部成果。我們看看X-37B。它既是航天器，又是航空器，被稱為迷你的新一代空天飛機。迄今飛了六次，最后一次在近地軌道上飛了908天，它的任務能力、變軌能力和重復使用能力是最重要的。

基于上面這些認識，我想說，發展到現在，航空航天沒法分，也沒必要分。當世界科技界、教育界在大力融合發展時，我們卻在人為地分開，放大其不同點，忽視其相同點。這有可能造成教育資源的浪費，也有可能使培養出的學生，不適應未來的工作。這是我的第一點思考。

思考二，科技融合與航空航天大類專業的育人目標。

科學和技術原本不是一回事，他們以各自不同的樣式發揮著不同的作用?？茖W作為理論創見，解釋已經存在的世界。技術作為手段和工具，改造和創造世界。法國狄德羅把技術定義為，為某一目的共同協作組成的各種規矩和規則體系。

在中國語境下，把科學和技術揉到一起了，產生一個新的中國詞匯。國外并不這么用?！翱萍肌币辉~，帶來新氣象，也帶來新迷茫。有時反而搞不清楚各自的本源與作用了。

今天沒有足夠的時間討論這一問題，但是有幾句話要說?？茖W的無目的性，非功利性，由興趣和好奇新驅動，這是被公認的。這就決定了科學需要積淀，科學的突破具有偶發性，純科學的發展相對滯緩?？茖W在今天的中國，尤需切忌功利化。這是對科學的基本認識。

我們需要再來認識一下“工程”。工程是一群人有組織有目的的集體性勞動。工程的兩大基石是科學與技術?？茖W在深部，技術在上部。工業革命以來，科學的基礎在一個一個領域中奠基，促進了新技術集群的旺盛繁榮。技術能看得見，特別是共性的、基礎性的、通用的技術接近地表，而整個地面之上的大廈全部是工程技術搭建的。

現代工程因其日益復雜化和大規?；?，而成為變革社會的主戰場。工程和科學結合，有了工程科學，這是錢學森倡導的，如系統工程。工程和技術結合，產生工程技術，工程技術是體系性存在與發展的。我在工業部門的工作，基本上就是構建工程技術體系，解決工程急需。這個體系非常龐大，我們已經分解研究過多輪。

不是為分解而分解，是為了不漏掉任何一項必須協同布局和安排的項目，以免出現短板效應。還有。就是服務于人才選拔、培養與使用。我也可以把自己的工作概括為：構建這個體系，配套開發和應用先進適用技術，有重點分階段的突破關鍵技術，適時做好新技術的開發準備。

在整個社會的勞動分工中，產品研發活動的主體或者說主題，不是科學研究，而是技術開發。應該有這樣一個基本認識。至于像華為那樣的，在自己的領域中，把研發活動向前延伸至基礎研究，數學、物理學等，值得尊敬，但作為整體社會功能和勞動分工，這是個案。這里有一個大科學、小科學的問題。

為了更好地理解科學，我舉兩個例子。一個是普林斯頓高等研究院首任院長對待愛因斯坦的態度；當愛因斯坦索要年薪三千的時候，他慷慨的給與一萬六；當人們看到這位落魄的、喪國的科學家成天喝著咖啡，質疑他干什么和院長給予待遇過高時，院長說：高斯的非歐幾何學，是十九世紀最晦澀的、幾乎沒有什么用處的科學，但現在能夠離開它嗎？請你們相信愛因斯坦先生，未來也一定會證明他的價值。

還有一個例子。光是什么？微粒說，波動說，現在有了量子理論。三百年間，這三種理論，不斷碰撞與進化。有一個長長的偉人名單，他們做了那么多研究與實驗，最后，證實了光具有波粒的二象性。

科學有用，還是沒有，需要把觀察問題的事業放寬，需要把歷史的坐標拉長。

回到我們航空領域。航空科學的創建。航空科學本質上就是兩種科學，一種是關于空氣和天體的科學，一種是關于力學和流體的科學。這是我對航空科學的認識。關于空氣和天體的科學，凝聚為大氣學和天文學。關于力學和流體的科學，是在數學、物理學和經典力學的有力支撐下，在一批偉人，至少包括牛頓、萊布尼茨、歐拉、納維、斯托克斯、邁爾、焦爾等先驅做出奠基性貢獻之后，發展出了空氣動力學、飛行力學、結構力學與強度理論、火箭推進理論、熱力學、工程熱力學等，這是航空科學的基本組成。

回溯歷史，有多少個里程碑呢？并不多，從公元前一直到1952年，我在這里列了十件。很遺憾，到了1952年之后，基本沒有可以稱之為航空科學新創建的成果。最后的科學先驅是惠特科姆，提出了超音速面積率面積率，他又是幾乎成為現代運輸類飛機標配的超臨界機翼和翼梢小翼的提出者。他是大師，工程大師，也是最后的航空科學家。

當然，航空科學還會向前發展。但是又回到我剛才的邏輯，科學需要積淀，也具有偶發性。與航空科學先驅寥若晨星形成對比的是，技術的發展蓬蓬勃勃，工程技術大家星光燦爛。在我2009年主編的《新航空概論》中，列了幾十個航空技術發展里程碑。比如做出最重要貢獻的萊特兄弟，他們沒什么學歷，也沒有什么科學創新，但是實現了載人的、有動力的，還有常常被大家忽視的可控的第一飛，在某種意義上，開啟了不斷豐富的航空技術體系大廈的大門。

今天在座的，以及不在座的航空航天界的幾十萬人干的事，主體是技術研發。這是我的一個認識。

剛才我談到了航空航天、工程、科學、技術等等技術概念，對于這些概念、術語的使用要慎重，在機構和教程、課程、教材等的命名中，要盡量恰切、準確。

1783年載人熱氣球升空，1903年載人飛機成功，標志航空工程開啟。到今年一個是240年，一個是120年。1959年人造衛星升空，1961年加加林太空飛行，標志航天工程開啟。還有一個，就是1981年航天飛機的出現，標志空天融合的時代到來。

人類通過工程技術手段不斷制造各種飛行工具，持續改進飛行能力，實現更高、更遠、更快這三個“更”的目標，這是我們航空航天事業不斷發展的永恒主體，也是我們航空航天教育者和科技工作者，在入業進門時，必應確立的終生追求。

新時代的發展和強國使命需要千千萬萬優秀的航空航天工程師。五天前，在那個“卓工”啟動活動里，我動情地講了1964年從河南老家走進北航大門時，看到的“歡迎你，未來的紅色航空工程師”的條幅，到現在，記憶鮮活。很高興，在經歷了曲折后，工科院校培養工程師的育人理念在回歸。

工程師是普羅但又神圣的稱謂。尤應培養和建樹工程思維。我列了“十性”，包括倫理性、合理性?？蛇_性、創造性、求解性、實用性、相融性、集成性、經濟性、時間性。對每一性，我有一個簡略描述，并對應航空航天領域的正反案例。工程思維是需要訓練的，需要艱苦的學習和長期的實踐，在教材建設中應該體現出這樣一個認知。這就是我的第二點思考。

思考三，產教融合和深刻認知空天強國使命。

讓我從一件可嘆的事例說起。幾天前，我在和某機構的新員工進行入職培訓交流時，問他們，1999年五月發生過一件什么樣的大事。滿堂幾十人竟無一人作答。這些名校的高學歷畢業生不知道、或者忘卻了我國南聯盟大使館慘遭美國B2轟炸機摧毀，犧牲了三位同胞的往事。

我就給他們講，1999年的5月發生了什么，與航空有什么直接的關聯。進而引出，從那時到現在24年的艱苦奮斗，一個加強國防建設的跨世紀工程是多么深刻地改變了我國在世界政治版圖的力量對比，尤其是航空得到重視，獲得井噴式成就。我有幸參加了這個過程，我們在所有軍機品種上都沒有空白了，代差基本消除，但有年代差，還需要繼續苦干。

我們的民機終于實現了突破。我們的ARJ-21，在三年疫情期間，沒有停下前進的腳步，現在累計交付了105架，國內航司103架，出口印尼2架，累計載客730萬人次。

C919也取得歷史性突破。交付的首架已經開始商業運營。最近又出了一點事兒，成都航空公司的那架飛機，未能正常執飛回滬航程，臨時調度了一架空客320執飛。新機投入運營后出點問題并不奇怪。三周前，我有機會與總設計師吳光輝院士面對面，他說我們的方針就是適當壓著一點、穩一點兒，穩步前進，在運行中把問題暴露，一個一個解決，確保安全，而后逐步提升產能，實現商業成功。

這是回望24年。而前瞻26年，是什么意思呢？從現在到建國百年，還有26年。24年加26年，正好半個世紀。這半個世紀，對于國家強盛、民族復興，是最為關鍵的歷史時期。我有幸參與了前24年，還要努力爭取在后面26年中力所能及地做一點工作。

而我們現在面對的學生們，他們要經歷從二十幾歲到五十歲出頭這段最寶貴的人生年華。個人職業生涯與強國偉業的時間段重合，他們是最重要的一代人。我們有責任幫助他們建樹航空航天報國志向，習得航空航天強國能力。我們需要這種責任感，要把這種情感滲透到每一本教材、每一節課、每一次輔導中。

產教融合的意義在于，老師們需要知曉一線的火熱實踐，深度了解航空航天事業對教書育人的基本需求；企業資源也要動員起來，關心和投入教育事業，與學校共同承擔起為完成強國使命培養接班人的重任。

這里，我還想給大家介紹一點產業的概念，以便更好地理解我們的事業。中文的工業和產業源自同一個英文詞industry，但中文概念很不一樣。產業是一個經濟學概念，是一群人動用各種要素，包括資本，有組織的勞動，去完成一個宏大目標，所形成的生產力和生產關系的總和。在全部工業門類中，航空航天是最活躍、產業效應最高的產業之一。

經歷百年發展，走過產業初創、宏大發展和整合壟斷三個階段后，全球航空航天產業達到一個很高的水平。這里有一份蒂爾集團和空氣動力咨詢兩家公司在2018年7月聯合發布的一份報告。內容是2017年世界航空航天制造業規模和國家排序。美國占比49%，高居首位。悄然之中，中國沖到了第三位。這個報告對中國有個評價，大體公允。

報告里的數據還再次表明，就產業效應而言，航空大于航天。航空航天的產值之比為9比1。航天的意義在于“詩與遠方”，認識宇宙，認識人類。除衛星以外的航天活動，無法謀求短時間內得到回報。而且，外太空的所有資源不屬于中國，甚至不屬于人類。

我這樣說，沒有任何的褒貶含義，這是個事實。航空跟人類的關系更直接、更密切，擁有工業規模，對基礎工業的帶動作用強大，每個人都離不開。

我們來看看美國的航空。二戰后，美國快速成為唯一的超級大國，他是兩次大戰的最大受益者，國防工業中受益最大的是航空。從二十世紀六十年代以來，航空制造業成為了美國保持制造業國際競爭力、維持大國地位的支柱產業。航空產品取代了汽車、船舶、鋼鐵、家電，成為對外出口的主要產品，是美國維持經常項目貿易平衡的主要工具。

最近的一份報告是2023年三月，經由美國總統政策辦公室準予發布的。題目叫《國家航空科技優先事項》。我在我的微信公眾號上兩次行文介紹。第一篇是“美國如此重視航空。我們可以應對”。第二篇是就這份報告的疑義做些解釋，兼談GDP概念與實操。

有興趣時大家可以看一看。這個報告披露，2019年美國航空經濟活動總量1.9萬億美元；經濟產出中的增加值，即GDP，占全國的4.9%；提供就業崗位超過一千萬；出口額1480億美元，是美國第二大制造出口業。第一大是石油制成品出口。

美國是我國航空航天事業的唯一對標國，我們應該發憤圖強，像前面20幾年那樣干。這就是我的第三點思考。通過產教融合，加強航空強國的使命感，反映在教書育人上，要滿足這一根本需求。

最后，我向大家匯報三點建議。

建議一，在推動教材建設的時候，也要推動院系專業調整，落實總體規劃。

基于我剛才講的空天融合、科技融合的認知，航空航天類育人目標，應該統一到培養優秀工程技術人才上來。這是教材建設的基礎和遵循?？煞裉接懞娇蘸陀詈絻稍航y合以及大類本科全程部分專業的教學模式。面向空天強國的戰略需求，開展需求調查和研討，制定教材建設工作的總體規劃和實施路線圖圖。

建議二，實行產教融合模式，開展教材共建，提高對于產教融合模式的戰略價值和長期堅守的認識。

學校老師主動走出象牙塔，走進科研生產一線，建立相對穩定的聯系單位，與企業的專家結對子、交朋友，實行形式多樣的共建活動。要強化通識和基礎教育。突出安排有關工程和新技術的教材編寫，倡導和鼓勵系列講座制，為形成教材打下必要基礎。要積極吸納工業部門的專家參與教材建設、研究和編制工作。

在這里，我給大家匯報一下我做的一點工作，就是2020年北航出版社出版發行的《空天工程通識》。這件事情的原始推動者是楊超教授。2017年，在新工科教育中，他推薦我，并說服我開設工程通識課程。時任馮如書院的兩位負責老師高靜、梁偉濤具體組織，先是搞起系列講座，受到歡迎。在此基礎上，北航航空學院萬志強教授和我聯合主編，出了一本這樣的書，并發展成一門16學時的選修課。每一節我們兩人都到場，聯合授課，也算是一種新嘗試。這應該是產教融合的結晶，是北航新工科教育出的第一本書。不管多么稚嫩，具有開創意義。我希望把它豐富修改完善，把我剛才談到的工程思維的內容和工程案例補進修訂版，讓它變成一本有用的好書。有了“航空航天概論”，再有一本“空天工程通識”，結成姊妹篇。這是我的一個企盼。

建議三，加強虛擬教研室和協同平臺建設，支撐和推動教材建設工作。

有三句話。第一句，落實虛擬教研室的建設計劃，倡導校際聯合，將共用優質教材的產出作為虛擬教研室建設的著力點、突破口。

第二句，加強科教融合和專業融合，還可以擴展到產教融合。五天前我看了北航航空學院的“新一代全數字化飛行器科教協同創新中心”，聽了羅明強教授的介紹，我很看好。我覺得路子很對。還可以增加產教協同。使設在學校的此類中心，成為跨專業、跨學科、系列化教材編制的主要驅動平臺。

第三句，尋求航空航天、兵器、電科等集團高層的支持。開放實驗室，對接協同研發環境。這是讓培養出來的學生快速進入職業角色的關鍵一步。要使設在工業部門的實驗室成為教材建設需求的重要策源地?！膀寗悠脚_”和“策源地”的重要作用，首先都在于凝聚需求，進而有重點、有步驟地把航空航天大類、尤其是飛行器設計工程專業的教材體系建設好。

這些建議都很粗淺，供作參考。歡迎大家批評，指導。

謝謝各位老師。