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破译电磁密码的“女侦探”——记中国工程院院士、北京航空航天大学电子信息工程学院教授苏东林

破译电磁密码的“女侦探”——记中国工程院院士、北京航空航天大学电子信息工程学院教授苏东林

“我们只要挥挥手,周围的电磁场就发生了扰动;有时用座机打电话时,会听到电话里传来刺啦刺啦的声音,这就是设备和设备之间出现了电磁干扰问题……”一头干练的短发,一脸亲切的笑容,在北京航空航天大学电磁兼容技术研究所,初见苏东林院士,她便用通俗的语言向记者科普起自己的工作。

电磁场是物质存在的一种特殊形式。小到一个电源、晶振、开关、天线等,都可能产生电磁发射;大到一个国家的飞机、电磁炮、航母电磁弹射等,都是利用了电磁技术……

电磁看不见、摸不着,但是它又实实在在地无处不在,时刻影响着电子系统功能发挥,有人把它称作“玄学”。而苏东林做的,正是在“玄学”中寻找规律。

30余年,苏东林怀揣电磁强国梦想和拳拳报国之心,带领团队抽丝剥茧、追根溯源,长期致力于电磁兼容基础理论研究、关键技术攻关、重大装备研制工作,准确定位重大装备的电磁兼容故障源头,着力破解国家“卡脖子”难题,为航空航天事业保驾护航,被誉为“电磁侦探”。

研究电磁让她痴迷

谈起如何与电磁结缘,苏东林说这是一条必然之路。

在父亲的影响下,苏东林从小就喜欢数学和物理,高考时,她坚定地全都填报了和数学相关的专业,最终被北京航空学院电子工程系录取,学习电磁场微波技术专业。

读研究生时,国家大力发展航空航天事业,急需电磁场微波技术专业人才。

“北航重点研究航空航天领域,当年,飞机对电磁兼容的需求最急迫,因为它影响着飞机的整体安全,正好我学这方面,有着天然的优势,这就注定了我是要走入这个领域的。”苏东林回忆。

北航有一个传统,就是老师都会带着学生到主机场所,比如飞机制造现场、试飞现场等,去观察一线需求。苏东林至今还记得当年跟老师到试飞现场听到的一个故事。

以前试飞员在飞行回来的时候,家属都是可以迎接他们凯旋的。但是后来发生了一次惨痛的事故,就不让家属到现场了。有一次,一名飞行员在飞机着陆时,飞机的姿态没有调整过来,最后飞机是背朝地着陆的。“当时我就在想,这会不会是因为电磁干扰导致飞机飞行的姿态没有调整过来呢?”从那以后,苏东林暗下决心,立志做好电磁兼容工作。

在苏东林的办公室,记者看到了她当年的硕士毕业论文,全部手写,工整美观的字迹,翔实清晰的数据记录,堪比打印字体。其中为了推导一组公式,她从第13页推导到了第63页。

苏东林的勤奋和认真,一直延续至今。“感觉苏老师身上有使不完的劲儿,她忙起来就忘了时间。”团队成员、电子信息工程学院教授吴琦说,苏老师的爱人曾抱怨,说好晚上8点就到家吃饭,饭凉了又热,热了又凉,可到了11点还不见人。

不仅对时间不敏感,在老友北航中法工程师学院院长洪冠新看来,苏东林对天气也不敏感,甚至连衣服都不按季节穿,还发生了“四月穿棉袄”的趣事。

因为一门心思扑到科研上,加上每天从家到学校有地库进出比较方便,有段时间苏东林早晨出来得早,晚上回去得晚,对外面的气候变化不那么敏感,到四月份天气转暖也没有换衣服。有一天出去吃饭的时候还披着棉袄,成了一众春装中的“异类”。

忘我的工作和全身心的投入,让苏东林在破译电磁密码的路上走得踏实且坚定。

有一年,一项重大系统工程在最终交付时,很多电梯突发“紧张”:越是领导来,越无法正常工作。领导前脚走,它后脚就恢复正常。这让技术人员很尴尬,却怎么也排查不出原因。

接到这个任务,苏东林团队立即进行受扰机理推演。“我们认为一定存在一个信号,干扰了电梯的控制系统。可这个信号是从哪里来的呢?”后来,他们对可能引起电梯系统异常的信号逐一排查,从故障特征反推干扰源,最终锁定是随行安保人员的呼叫系统,这才“破了案”。

目睹了整个排查过程,现场的技术人员竖起了大拇指:“您真是个不折不扣的‘电磁侦探’!”

快速“破案”离不开艰辛探索

揭示电磁环境与物理激励源之间的内在规律并量化表征,是苏东林团队近年来致力研究的方向。“这也叫故障精准定位。”苏东林解释说,“我们就像侦探,不断地去寻找问题的源头到底出在哪?这个过程其实非常艰难,但一旦找到了源头,就为解决问题找到了方向。”

在现实生活中,侦探破案,依靠强大的逻辑推理能力。而在神秘又无形的电磁场中,要想快速“破案”,捋顺电磁兼容的脉络,更离不开深厚的理论支撑。

“电磁兼容研究过程中,我们缺少理论上的系统支撑。”她表示,要既知其然又知其所以然,电磁兼容要求把电磁场理论和电子系统相关知识结合起来,更强调与应用系统的结合,这方面的基础理论一直比较欠缺。

近年来,苏东林带领团队承担了很多电磁兼容方面的理论研究。

基础理论研究是一个不断试错、推翻重来的过程,需要甘坐冷板凳,其中的困难可想而知,但苏东林始终保持乐观。“困难是进步的垫脚石,要敢为人先、迎难而上。虽然目前在基础理论研究中还存在很多困难,但从另一个角度来看,恰恰是这些困难给了我们继续研究的动力。一旦将其克服就能进步,我国装备的电磁兼容性就会更好。”她说。

为了收集电磁环境一手数据,苏东林一直很拼:冬天,来到零下二三十度的东北做外场测试,夏天,则去暴晒的科尔沁草原奔波,地表温度可达六七十度。由于在烈日下暴露时间太长,她出现了晒伤,得了皮炎,又痒又疼,不得不用衣服把手臂严严实实地遮住。很长一段时间,她夏天还不太敢穿短袖,在太阳底下站一会儿,脸上就会出现类似灼伤的痕迹。但在苏东林看来,带伤完成实验是“分内之事”“很正常”。

历经30多年潜心探索、刻苦钻研,苏东林团队以航空装备为突破口,探索出一套比较有效的系统级电磁兼容设计方法,走出了一条“基础理论研究—关键技术攻关—重大装备研制—典型型号应用”,再不断迭代的自主创新之路。

从飞机、导弹到卫星,她带领团队出色完成多项国家重点型号工程的系统级电磁兼容设计,作为第一完成人获得了2018年度国家技术发明一等奖,2007年度和2012年度国家科技进步二等奖。先后主持完成了30多项重大装备电磁兼容工程任务,相关成果已实现在20多种装备上的规模化应用。

为祖国培养更多“电磁人”

“当我们用导线连接电池与灯泡,灯泡一下子亮了,能量是怎么从电池传递到灯泡的?”在北航本科生基础课《电磁场理论》的课堂上,苏东林问。

“通过导线!”同学们脱口而出。

“不对。其实是三者之间形成了一个闭合回路,产生了电流,有电流就有磁场;电池带来了电势差,有电势差就有了电场。能量是通过电磁场携带过去的。”她解释道。

从1987年任教开始,在科研之外,苏东林一直坚持给本科生上课,讲授《电磁场理论》,这是电子信息工程学院的专业基础课,上述场景在北航反复上演。这门课是出了名的“老师难教,学生难学”,苏东林却做到了近几年学生的出勤率100%。

“苏老师上课不枯燥,不光推公式,而是结合现象讲原理,很有启发性。”在大二上了《电磁场理论》课程后,徐辉便一直师从苏东林,2020年博士毕业后选择留校,继续从事电磁兼容领域的研究。

“我们国家要有属于自己的航空航天工业,就必须要研究电磁兼容,必须培养更多人才,但现在从事电磁兼容方面的人才太少了。”在人才队伍培养方面,苏东林立志为国家培养更多“电磁人”。

着眼于电磁兼容学科的长远发展,北航建立了电磁兼容技术研究所,苏东林担任所长,目前已汇聚200余名研究人员。她提议设立电磁兼容与电磁环境学科,2006年该学科被正式批准。目前,北航是可以直接授予“电磁兼容与电磁环境”博士学位的高校;电磁兼容技术研究所每年有近100名硕士和博士从事电磁兼容方面的研究。

“北航要为国家航空航天事业的发展充当排头兵,过去、现在、未来都是。要把这种红色基因代代相传。”苏东林经常跟学生们讲述校史,讲述老一辈科学家航空报国的故事。每逢毕业季,苏东林对下一代“电磁人”都是一句不变的寄语:牢记北航人的使命,传承电磁人的文化,报效祖国,服务国防。

她的学生也的确都做到了,苏东林指导过的博士生,毕业后90%以上进入了国家电磁兼容主战场,在自己的岗位上,为国家国防事业贡献力量。

在国庆60周年、国庆70周年、抗日战争胜利70周年阅兵上,苏东林都会第一时间接到学生打来的电话:苏老师,快看天空,是我们参与工作的飞机在天上飞!

空天报国、电磁强国毕生信念,久久为功铸就电磁之魂,对苏东林来说,这不是一阵子,是一辈子。

【来源:中国组织人事报】

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