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焦宗夏
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國籍	中國
知名於	北京航空航天大學機械電子工程學科責任教授，自動化學院院長

焦宗夏

焦宗夏，男，教授博士導師，1991年於浙江大學獲得工學博士學位，長江學者特聘教授，博士生導師，北京航空航天大學機械電子工程學科責任教授，自動化學院院長。

個人概況

近5年主持國家自然科學基金，國家863，航空基金，博士點基金，國家背景型號項目累計30多項，科研經費3000多萬。曾

獲得北京市優秀教師、北京市青年學科帶頭人、國防科工委511人才、教育部跨世紀優秀人才、教育部高校青年教師獎、北京市教育創新標兵等稱號。獲得國家及省部級科技獎勵8項，申請專利12項(已獲批4項)，發表論文90餘篇。

焦宗夏， 1991年9月於浙江大學獲得博士學位，2000年赴德國Institute for Aircraft System Engineering, Technische Universität Hamburg-Harburg做客座教授。目前是北航自動 化學院院長，飛行控制一體化技術國防科技重點實驗室主任，複雜產品先進制造教育部工程中心主任，長江學者特聘教授，長江學者創新團隊帶頭人，國家傑出青年基金獲得者，入選國家新世紀百千萬人才工程，航空學會"機電分會"主任委員，機械工程學會流體傳動與控制分會副主任委員，2011年FPM國際會議主席、ICIEA國際會議協主席。主要從事流體傳動與控制、機載機電控制系統等方面的應用基礎與關鍵技術研究。獲得國家技術發明二等獎與科技進步二等獎各1項，共發表論文150餘篇，被SCI/EI/ISTP三大檢索系統收錄論文70多篇，出版編譯著8部，獲得發明專利10餘項。

參選院士

焦宗夏是2017年中國工程院機械與運載工程學部院士增選的有效候選人

工作經歷

1991.10-1993.12，北京航空航天大學自動控制系，博士後;1996.6-今， 北京航空航天大學自動控制系，破格晉升為教授、博士生導師;2000 .1-7， Institute for Aircraft System, Hamburg-Harburg Technique University Germany, 客座教授;2000-今， 任自動化學院副院長、常務副院長。

研究領域

1.機電系統的數字化、智能化設計技術

主要研究機載機電系統，如液壓、剎車、燃油、操縱、收放等系統的智能化設計與專用設計、仿真和分析工具，多學科優化設計。

2.新型作動系統與余度舵機技術

重點研製各種先進舵機及其餘度控制技術，主要有DDA(DDV，直接驅動舵機或伺服閥)，EHA(電靜液作動器)，SMA(智能材料驅動作動器)及 ACE(余度舵機控制器)等。

3.機電裝備與半實物仿真系統。

重點研究電液/電動負載模擬器，電液伺服飛行轉台，剎車模擬器，航電模擬器等模擬試驗裝備及其半實物大閉環仿真系統。

學術榮譽

1.高性能多通道空氣動力負載模擬器系列，國家技術發明二等獎，2006年

2.航空航天機械電子工程專業課程體系建設與教學模式改革，北京市教學成果一等獎，2004年

3.電液負載模擬器，行業優秀新產品獎，中國液壓氣動密封件協會，2004年

4.電液負載模擬器關鍵技術，中國機械工業科技獎一等獎，2004年，排名第1

5.容錯控制系統綜合可信性分析方法研究，國防科工委科技進步二等獎，2004年，排名第2

6.SF2000 舵機負載模擬器，國防科工委科技進步三等獎，2002年，排名第1

7.28Mpa 飛機液壓能源系統研究. 中國航空工業總公司科技進步一等獎, 1997年, 排名第9.

8.飛機液壓附件集成設計技術研究. 中國航空工業總公司科技進步二等獎, 1996年，排名第2.

9.機電液產品計算機輔助設計技術及其集成軟件系統，教育部科技進步三等獎，1992年，排名第4

10.機電液一體化元件及系統集成軟件包MEHIS，浙江省優秀軟件一等獎，1990年，排名第4

11.2016年何梁何利基金獎科學與技術進步獎，2016年。

建空天信融合特色學院——訪自動化科學與電氣工程學院院長焦宗夏教授

〖記者：貴院作為主要完成單位曾先後研製成功我國第一架輕型旅客機「北京一號」、第一架高空高速無人偵察機等等，創造了多項全國第一。在過去的「十一五」期間裡，貴院在科研創新方面都藉助了哪些平台？〗

　　焦宗夏：在「十一五」期間我們主要有兩個平台。一個是在2004年由總裝備部和國家國防科工局批覆立項的「飛行器控制一體化技術國防科技重點實驗室」，已於2010年6月順利通過項目竣工驗收。從它的定位和內容來說，和當初建校時我們整個學院的布局是一致的。「飛行器控制一體化技術國防科技重點實驗室」是目前國內飛行控制領域唯一的國家級重點實驗室，它以控制學科為主，在體現空天信特色的同時注重學科交叉。另一個平台則是由前任院長李伯虎院士建立的以「985」二期建設項目「複雜系統先進制造技術平台」為基礎的複雜產品先進制造系統教育部工程研究中心，該平台與航空航天領域開展密切技術合作，強調產學研結合，經過近四年的建設已初具規模，計劃在「十二五」期間完成驗收。此外，我們還有一些其他平台，比如「先進仿真技術航空科技重點實驗室」等省部級重點實驗室。

　　〖記者：貴院經過58年的發展，已成為我國重要的航空航天自動化領域高素質人才培養基地和科研基地。在「十一五」期間，貴院在人才培養方面都取得了哪些成績？〗　

　　焦宗夏：自動化學院近年在如下方面非常突出：一是生源一直比較好，自動化學院平均每年招收本科生約220人、碩士生260人、博士生65人、留學生20人左右。本科生、碩士生錄取分數以及專業碩士招生人數都居全校前列，出國留學聯合培養人數居全校之首。同時，人才就業率很高，本科、研究生一次就業率均大於99%，讀研率大於40%。而且工作分配也很不錯，自動化學生的分配率基本是百分之百的水平，在工科類裡面，屬於就業率比較廣的學科範疇，這個也是學院的優勢所在。

　　其次就是師資水平高。在過去「十一五」期間，學院師資隊伍建設取得重要進展，共有教師152人（不含22名博士後），其中教授39位，副教授73位，院士1人，國家級突出貢獻專家1人，長江學者特聘教授3人、講座教授1人，國家傑出青年基金獲得者3人，新世紀百千萬人才工程人選2人，享受國務院政府特殊津貼人員31人，教育部新（跨）世紀優秀人才7人，北京市科技新星5人，北航藍天學者特聘教授4人，教育部創新團隊1支，藍天團隊2支。用「敬業，勤勉，務實，創新」這八個字來評價自動化學院的老師是最貼切的，同時我們已經在全學院全面推行本科生導師制，並制訂了專門的實施辦法，開通了本科生導師制網站，打造便捷的一體化交流平台，讓廣大學生有更多的機會和優秀教師交流。還有些老師積極籌集資金讓學生去參加國際學術會議，他們真的很敬業、有愛心，能夠帶動起學生的發展。學院建立了完善的二級培養體系，由教師指導委員會和教師督導組對上課質量和人才培養進行把關。學院有多名北京市教學名師、國家精品課教學團隊、北京市教學團隊以及北京市實驗室示範中心，這些都給教學的高質量提供了全方位的根本性保障。

　　學院非常注重學生科研創新實踐能力的培養，我們主張邊學邊練，在實踐中學習，培養學生的能力，學院儘量給學生提供條件，例如學院安排的課程，既有課內安排的基礎實驗也有綜合實驗，還有研究性實驗等。而「馮如杯」等各類科技活動的參與人數占學生總數一半以上，團隊成績位於全校前列。我們自動化學院每年均代表學校參加全國CCTV杯機器人大賽，曾多次進入八強。而由學院牽頭的北航大學生機器人創新團隊獲得「優秀大學生科技創新團隊」稱號，以本科生自己創辦的自動控制協會掛牌為「自動化技術實踐創新基地」。

　　自動化學院「飛天藝術團」成立十四年，曾在北京市合唱節獲金獎、國家大學生合唱節銀獎等，並多次走入中央電視台音樂頻道參加節目錄製，中央電視台國際頻道還為飛天藝術團錄製了專題片，為本科生的綜合素質培養提供了一個有效平台。

　　〖記者：作為學院的資深教育者，您見證了學院十幾年來的發展，自動化學院在取得成績的同時，也存在一些不足。您覺得貴院在發展過程中還存在哪些不足之處呢？〗　

　　焦宗夏：自動化學院不足的地方也是我們下一步工作的重點。老學科存在「船大掉頭難」的問題，而這十幾年來許多新興學科從自動化學院陸續分出去，現在自動化學院承襲的主要是老傳統老學科，這個既有優點也有缺點。優點是可以傳承自動化的一些傳統優勢，比如如今在全國排名處於前五名的控制科學與工程一級學科，這也是自動化學院幾代人發展和積累的成果。但是學院現在面臨一個轉方向的問題，一個老學科如何在新的形勢下，特別是在網絡信息爆炸的時代下找到新的發展路子，這是值得探索的。

　　過去我們提出四個堅持：堅持和國家重大需求結合的發展目標，堅持學科前沿的發展方向，堅持團隊建設，堅持航空航天及信息化特色。學院希望能通過堅持這「四項基本原則」來解決我們現存的主要問題：一是大的科研項目比較少，因為大容量的科研項目代表了在國家重大需求上所占據的位置；二是在人才團隊建設方面還很不足，因為我們沒有留下自主培養的院士，並且院士級專家的數量也較少，畢竟院士代表了在國家某個領域中的權威。「十二五」期間，我們希望能從國外引進更多的優秀人才，例如千人計劃、國家青年千人計劃等。另外就是極力爭取國家大項目，計劃在「十二五」期間在973課題申報等方面實現零的突破。國家重點實驗室的建設和管理有待於進一步強化，努力打造國內一流、國際知名的創新平台。

　　〖記者：「十二五」期間，在北航「空天信融合」、「產學研結合」、「理工文綜合」的發展戰略下，貴院也以打造空天信融合特色的國際知名自動化學院為目標，學院將把工作重點放在哪些方面？〗　

　　焦宗夏：我院以建成國際知名、國內一流、具有空天信融合特色、和諧發展的研究型學院為戰略奮鬥目標，以「十一五」工作為基礎，在「十二五」期間將着重圍繞九個方面進行建設。一、在人才培養方面，將以《自動控制原理》國家級精品課團隊為核心，由學科責任教授負責，整合教師隊伍優勢，建立和培育可以衝擊國家級教學團隊的教學隊伍。同時，努力提高研究生和本科生的培養質量，鞏固研究生評優的成果，實施本科生導師制，積極推進「本、研、導從游分享式」教育模式，進一步推進實施面向沙河校區和校本部的「雙翼工程」。二、在學科建設方面，將統籌兼顧，調動一切積極因素，科學規劃，紮實推進，形成合力，同時還將組織全國自動化學院院長論壇，發起並組織國際自動化領域青年科學家論壇，舉辦國際流體傳動與機械電子學國際學術會議和學科發展論壇。三、在師資隊伍建設方面，我們將建成從院士到千人計劃、長江學者、傑青、優青、新世紀等系列人才梯隊，並構建國內有重要影響的頂級創新群體。我們計劃建立更高水平的科技創新團隊，構建合理的人才結構，營造協同創新的師資培育環境。四、在科學研究方面，我們爭取在重大基礎研究、重大科技創新方面實現重大突破。在軍用、民用航空航天領域進入國家重大專項，努力提煉重大基礎研究的科學問題，在「973」、「863」、國家自然基金重點項目等方面有所突破。五、在產學研合作方面，將藉助學院的兩個平台，搭建產學研合作的橋樑，為實現成果轉化創造條件，與企業合作建立複雜產品先進制造系統聯合研究院，推進與航空航天企業的合作，促進技術成果轉移。進一步深化飛行器控制一體化技術國防科技重點實驗室的產學研合作，特別是與中航618所加強在重點實驗室內的密切合作，把握住國家大力發展大型客機、大型運輸機、臨近空間飛行器、通用航空器的寶貴機遇，不斷向主機所輻射，強化與相關科研院所、企業在關鍵性技術問題方面的合作。與相關研究院所合作辦工程碩士班，合作培養工程博士，以不同專業和研究方向組成團隊形式定期組織相關教師去相關研究院所調研。六、在科學創新基地建設方面，我們計劃進入並建設好航空科學與技術國家實驗室-先進飛行控制功能實驗室；拓展「飛行器控制一體化技術國防科技重點實驗室」建設，拓展「複雜產品先進制造系統教育部工程研究中心」建設，充分發揮國家衛星導航應用分中心、先進仿真技術航空科技重點實驗室、精確制導中心的作用；申請並創立北航本科生自動化科研創新培育基地。七、在國際交流合作方面，將成立自動化學院國際化辦公室，主要對學院的國際合作、國際交流等進行協助組織和引導；分期安排20餘名青年教師出國(境)做訪問交流，並進行跟蹤考核；繼續配合研究生院做好博士生出國聯合培養的工作，且對其在國外的學習、科研情況進行量化考核；重點辦好三個重要國際學術會議和兩個國際學術期刊，力爭「十二五」期間獲得國際合作項目3~5項，所辦的三次重要國際會議均進入EI檢索；所創辦的中國導航、制導與控制學術會議(CGNCC)在與中國航空學會聯合的基礎上，進一步與美國航空航天學會(AIAA)聯合,升級為有影響的國際學術會議；所創辦的兩個國際期刊在已進入EICompendex檢索的基礎上，進入SCI檢索；所承辦的國際空中機器人大賽(亞太賽區)形成系列化的國際賽事品牌。八、在管理工作方面，將進一步強化機關的服務機能，充分發揮學術帶頭人和教授會的作用，堅持「規範管理、民主決策、科學發展」的行政理念，完善五個機制：人事管理機制、分配激勵機制，運行機制，績效考核機制及民主機制。九、在黨建和文化建設方面，將發揮好黨支部的戰鬥堡壘和黨員先鋒模範作用，完善學院文化建設。

　　〖記者：「黨建」一直都是教育工作中非常重要的一項工作，貴院也提出了打造國際知名自動化學院必須要「以加強黨的建設與思想政治工作為保證」的方針。對於今後的「黨建」工作，貴院將有哪些計劃？〗

　　焦宗夏：自2006年到現在，學院黨委新發展預備黨員500多人，轉正預備黨員400多人。在校黨委的領導下，完成了保持先進性教育回頭看，順利通過北京市普通高校黨建和思想政治工作達標驗收，完成了北京市黨員信息採集工作。在四川特大地震發生後，學院廣大黨員響應校黨委號召，積極捐款。2010年開展了深入學習和實踐科學發展觀活動，認真分析學院存在的問題，並制定了今後一段時間的發展規劃。「十一五」期間還配合行政完成本科迎評創優。2009年上半年被學校評為學生黨建工作先進院系。學院一直重視黨建工作的發展，緊跟黨的步伐，努力提升學院老師和學生的思想道德水平。「十二五」期間，將進一步發揮好黨支部的戰鬥堡壘和黨員先鋒模範作用，完善學院文化建設。充分發揮工會的凝聚力作用，擴充現有的羽毛球隊、游泳隊等職工組織，把學院工會辦成真正的「職工之家」。

　　〖記者：據了解，自動化學院畢業生就業率非常高，您認為自動化學生都有什麼特點？您認為學生應具備什麼樣的素質？您對您的學生有什麼期待？〗　

　　焦宗夏：我認為從總體來說，我們自動化學院的學生都是特別的聰明和優秀，大多數學生都很踏實，學習成績和領悟性都很好，綜合能力也很強，更重要的是都很有潛力。我自己也帶一批研究生，很多研究生都是直接從本科生讀上來的，他們悟性和能力都很強，都是可造之材。過去我們學院培養了很多在國際上享譽盛名的教授，他們都達到了相當高的高度。最近幾年北航學生畢業後直接留校的人數都特別多，我們一直都在努力控制比例，因為我們既需要航空航天領域內極具專業性的人才，也需要其他學校新鮮血液的注入。因此我們大力提倡北航、國內、國外三項比例合理。我希望我的學生們都能夠有出息，希望他們進入社會之後能成為具有領導和領軍潛質的創新型人才，並且能在一線工作崗位上取得驕傲的成績。每當學生取得好成績時，我們都覺得特別的自豪。當然我們也希望在校的學生將來一樣能成為我們的驕傲。

　　〖記者：今年是北航六十周年校慶，貴院準備在哪些方面向校慶獻禮？〗　

　　焦宗夏：從去年開始我們就成立了北航自動化學院校友會，希望通過校慶把世界各地的校友都聯繫起來，並為在讀的學生做好一個榜樣和鋪墊。今年我們準備在北航舉辦稱為「精英系列」的會議，會將在這個領域的頂尖人物都召集到北航來。同時，我們會趁着這次的「精英系列」舉辦一個國際空中機器人大賽(亞太賽區)，目的是為了突出航空航天的特色，並起到烘托的作用。另外，我們還將在北航舉辦IEEEINDIN2012、CGNCC2012等系列國際學術會議，希望在這次校慶中將北航的國際學術氛圍進一步突顯。最近，我們已經創辦了北航「馭遠」大講堂系列講座活動，邀請國內外知名學者、專家和校友來北航沙河校區進行學術性前沿講座，以創造良好的學術和文化交流環境，促進國內外交流合作，提高北航自動化學科的科學研究水平和自主創新能力，積極推動相關學科與自動化工程的交叉融合。

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「刀尖上的舞者」——記國家技術發明二等獎獲得者焦宗夏教授及其團隊

飛機着陸階段的事故率占飛行事故率的近50%，是航空安全的重中之重。飛機剎車控制系統是保障飛機安全着陸和應急終止起飛的關鍵機載子系統，往往是飛機滑跑中的最主要安全防線。機場跑道的長度很大程度上取決於應急中止起飛的剎車距離，剎車系統的性能與可靠性至關重要。

飛機速度快，慣量大，機輪承受載荷是普通汽車的幾十倍甚至上百倍，剎車溫度變化達近千度，條件苛刻，系統複雜，極易失效和失控。飛機剎車控制系統的研製被形容是「刀尖上的舞者」，設計與整機強耦合，稍有不慎，輕則全機共振，重則造成災難性後果，研製難度非常大；剎車與飛控並稱為飛機僅有的兩個A類安全性系統，不能輕易試飛，必須有特殊的專用試驗手段，試驗風險和難度很高。就連百年老店波音公司的資深工程師，現在都還在說，「剎車系統Always Makes Troubles」。

尋找一種「無源」的剎車方式

那是二十一世紀的元年，焦宗夏教授正在德國漢堡訪學，每天看着頭頂空客的飛機從漢堡總裝廠飛往圖盧茲，焦宗夏教授暗下決心，有朝一日一定要為中國的大飛機事業貢獻自己的力量。此前國內剎車系統行業一直處於仿製和跟蹤國外狀態，存在兩代的巨大差距。焦宗夏教授憑着敏銳的技術嗅覺，發現了這樣的難題，迎難而上，十幾年如一日潛心研究，帶領航空工業和中國商飛，自主創新，在新原理剎車裝置、自適應剎車控制、系列專用試驗裝備等方面取得了重大突破，填補了國內空白，實現了跨代發展，在國際上開闢了新的發展方向，形成了具有自主產權的新技術體系，從根本上突破了制約我國飛機剎車系統的技術瓶頸，應用於一系列軍機和民機重大型號中，達到了國際先進水平。

剎車失效的本質是因為「有源」，剎車的液壓能源來自飛機液壓系統，通過複雜的高壓長管路，來傳送大功率，數米的細長薄壁管路又處於起落架上的開放區，破裂與堵塞風險高，容易發生失效，從而造成事故。

靈感總是青睞有準備的人，研究剎車系統的第六個年頭，焦宗夏教授突然意識到可不可以摒棄傳統思路，尋找一種「無源」的剎車方式？焦宗夏教授帶領尚耀星老師一頭扎了進去，在這個全新的想法面前，他們和博士生黃澄、劉曉超等人開始了夜以繼日的研究攻堅，經過五年努力，最終原創發明了一種「無源剎車」技術，研製了全新的「自饋能剎車裝置」，它可以靈巧地直接利用機輪着陸旋轉的動能，將其變成液壓能，從而為剎車系統提供能量。其意義不僅在於節能，更重要的是替代了故障率最高的複雜長管路系統，從根本上顛覆性地改變了安全性，即使飛機全部失去動力也能有效剎車。該新發明被國外同行認為是一個「神奇的靈巧系統」。

國家重任就是衝鋒號

新的「無源剎車」技術在國際上開闢了新的發展方向，成功的一剎那，團隊的興奮溢於言表。可是焦宗夏教授還不滿足，又將目光瞄準了整個系統的短板——控制律。飛機剎車特別追求在各種工況下都能距離儘量短，其難點是「滑」，既要保持最大壓力剎車，又不能抱死。壓力不足會剎不住衝出跑道，壓力過大則會抱死輪胎，導致爆胎側翻。長期以來，國內不論是軍機還是民機，傳統的做法是「防滑」，適應惡劣天氣能力差，常常衝出跑道，空軍首長專門對我國軍機衝出跑道事故頻發問題給予指示：「要作為一個難點去解決。」而國外已經實現了自適應，並且對國內嚴格封鎖，放了很多煙霧彈，查不到一篇實用的專利和論文資料。

國家重任就是衝鋒號，團隊成員猶如打了雞血，興奮地艱苦奮鬥着……多少個不眠夜，方案一輪輪被自我推翻，演算一次次被自己否定，設計一遍遍追求極致。幸福是奮鬥出來的，成功更是拼搏出來的，不管道路有多麼艱辛，興趣和使命造就了無窮的動力。最終提出了「控滑」的理論，首先突破「識得准」，着陸識別跑道摩擦情況，再解決「控得精」，讓剎車壓力始終保持在不穩定的「刀尖」，剎車效率提高30%以上，在各種工況下都能自適應，大大縮短了剎車距離，徹底打破了國外的技術封鎖。

記得在控制律設計的最後階段，團隊終於等來了盼望已久的試驗。時間緊迫，系統複雜，需要每天二十四小時不間斷進行，負責試驗的博士生孫棟熬了無數個通宵，不分晝夜時時刻刻守在試驗台前，高溫炙烤不是最大的挑戰，睡覺反而成了最大的奢侈。孩子們每天只在試驗的一個小時間隙，一邊等待剎車盤冷卻，一邊先處理故障修改設計，然後才能打個盹稍微休息……這樣高強度的試驗，一個階段就是連續工作一個月，孫棟體重更是減了20斤。就是這樣一種精神，團隊咬牙趕時間，完成了前後一年多的不斷試驗，經過上百次大型試驗的考核和磨練，控制系統的最終煉成了真金。

2017年5月5日是中國人翹首以盼的日子，隨着全球直播，大型客機C919圓滿完成首飛，在浦東機場順利着陸，海內外華人懸着的心落到了肚裡。可是鮮為人知的是，剎車團隊在此前早已胸有成竹，因為首飛前，經過半年時間，通過一系列重要試驗，已經完成了對飛機剎車系統的考核。

然而回首幾年前，對於國外公司提供的剎車系統進行海量數據的測試，並非易事，設計師曾經一籌莫展。國外的控制器就是一個黑盒子，裡面裝着什麼老外嚴格封鎖。 重擔又落到了焦宗夏教授團隊肩頭，他們自主研發成功打造了專用的測試與試驗利器。在飛機的首次滑跑試驗前，研究生李鎖蘭同學枕戈待旦，隨時處於待命狀態，兩年間輾轉於鐵鳥試驗台和首架C919飛機之間，對供應商多個剎車版本進行了百餘次在線循環測試，極大地加速了首飛進程。

多少個寒冬深夜，多少次凌晨開始的試驗，孩子們不是伴在廠房內的鐵鳥台旁，就是守在試飛站，趴在飛機肚皮下，享受着拼搏航空夢的快樂。C919首飛順利落地剎停的那瞬間，團隊成員尚耀星老師拿出了珍藏的紅酒，筋疲力盡的成員們幸福地相擁在一起，都高興得哭了。淚光里閃爍的堅毅正是北航精神，國家使命，勇於擔當，獨當一面，拼搏創新……