從中學(xué)教師到中國工程院院士，從河北一個小鎮(zhèn)到登上國際學(xué)術(shù)大舞臺，30載歲月，他扎根電子機械交叉科做大學(xué)問，成果應(yīng)用到了探月、神舟、深空探測等重大工程中，開辟了我國電子裝備機電耦合技術(shù)研究的新領(lǐng)域。如今他正帶領(lǐng)著一支年輕優(yōu)秀的團隊投身國家天線、雷達、射電望遠鏡、星載可展開天線等電子裝備的研究之中。
電子機械工程，一個主要研究電子裝備中機電耦合問題的交叉學(xué)科，對于大部分人來說，這是一個不太起眼、也不太知名的小學(xué)科；然而，正是這個小學(xué)科的研究成果，卻應(yīng)用到了我們熟知的探月、神舟系列飛船、國產(chǎn)主力戰(zhàn)艦，以及脫離地球引力場、進入宇宙空間的深空探測等國家重大工程中。
段寶巖，這位高個頭、文質(zhì)彬彬，出生于1955年，看起來比實際年齡年輕許多的學(xué)者，過去的30年里，一直在著名天線結(jié)構(gòu)專家葉尚輝教授指導(dǎo)下，致力于電子機械工程這個交叉學(xué)科——電子裝備機電耦合技術(shù)的研究，最終開辟了我國電子裝備機電耦合技術(shù)研究的新領(lǐng)域。
從中學(xué)教師到知名學(xué)者
從一名普通中學(xué)教師成長為知名學(xué)者，這中間的路有多長？段寶巖用他的親身經(jīng)歷回答說：只要你付出汗水和智慧，成功就離你不遠。
《中國青年報》在“紀念恢復(fù)高考30周年”的人物專訪中，對段寶巖曾經(jīng)有過這樣一段描述：“與時代大背景相關(guān)，段寶巖早期的人生經(jīng)歷可謂跌宕起伏。1973年，念完高中的他趕上知青潮，在轟轟烈烈的‘上山下鄉(xiāng)’運動中回到農(nóng)村，修水利、種莊稼?！?/p>
“那時候心里的信念很清晰也很簡單：高中所學(xué)的知識遠遠不夠，我一心就想去上大學(xué)?！倍螌殠r如是說。1975年，他在河北省冀縣北漳淮中學(xué)當(dāng)了一名民辦教師，主講物理，兼帶體育。他虛心求教，認真鉆研業(yè)務(wù)，一年時間，就出任副校長，成為衡水地區(qū)教育界的先進工作者。
機遇總是青睞有準備的人，1977年12月11日，河北冀縣下著大雪，段寶巖騎著自行車趕了20多公里，終于抵達期冀已久的高考考場。次年3月，他順利被西北電訊工程學(xué)院（西安電子科技大學(xué)前身）錄取。
跨入大學(xué)校門，坐在大學(xué)課堂上，段寶巖十分珍惜這來之不易的機會，如同一塊缺水的海綿放入知識的海洋里，如饑似渴地吸吮著知識的瓊漿。在西安電子科技大學(xué)，段寶巖讀完了本科、碩士，畢業(yè)后留校任教，其間又師從著名天線結(jié)構(gòu)專家葉尚輝教授攻讀博士學(xué)位。
1991年10月，段寶巖被原國家教委公派赴英國利物浦大學(xué)做博士后研究。他的英國導(dǎo)師、著名結(jié)構(gòu)優(yōu)化專家湯普曼教授就給段寶巖出了難題，提出了3個難易程度差別較大的研究方向讓段寶巖選擇。
敢于啃硬骨頭的段寶巖挑選了將極大熵原理應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計這一最難、也最有意義的課題作為主攻方向。為了盡快熟悉并深入課題，他廢寢忘食，夜以繼日地翻閱資料，創(chuàng)造性研究，提出了“應(yīng)變能密度分布函數(shù)”這一新概念，巧妙地將極大熵理論與結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化聯(lián)系在一起，這一研究成果在國際力學(xué)界產(chǎn)生了積極的影響。
倡導(dǎo)研究與重大工程相結(jié)合
“做研究，只有和重大項目相結(jié)合，才有挑戰(zhàn)，才能夠不斷前進。”段寶巖經(jīng)常這樣告誡自己的學(xué)生，也正是在這種精神的指引下，30年來，他樂此不疲地游弋于電子機械的海洋，不斷發(fā)現(xiàn)新問題，破解新難題，以一種鍥而不舍的精神，開拓著電子機械研究的新領(lǐng)域。
1994年11月，段寶巖剛回國不久，就碰到了我國要建造新一代大射電望遠鏡的重大國際合作項目。1995年10月，在貴州召開了一個國際會議，段寶巖提出一種全新的設(shè)計方案，即用六根大跨度柔索，牽引饋源艙做高精度三維掃描運動，與美國305m口徑的天線相比，重量由1000噸降至20噸。這個設(shè)計新方案被國際同行們激動地稱為“變革式的創(chuàng)新設(shè)計”。
因為這還只是方案與理論設(shè)計，實際工程中究竟行不行，其實他也沒把握。后來，在國家自然科學(xué)基金面上項目與重點項目、北京天文臺、中科院知識創(chuàng)新工程等項目的資助下，段寶巖帶領(lǐng)的團隊，先是建了大射電望遠鏡的5米模型，接著在沙井村建造50米試驗天線。后來，又在西安電子科技大學(xué)南校區(qū)建造了可實現(xiàn)更多功能的50米試驗天線。
如今，500米大射電望遠鏡項目得到了國家大科學(xué)裝置項目的支持，正式在貴州啟動。在饋源支撐方面，段寶巖及其團隊的前期研究工作，為這一工程起到了重要支持作用，重點解決了艙索柔性結(jié)構(gòu)的精確力學(xué)建模和仿真，艙索柔性結(jié)構(gòu)的控制，以及粗精兩級調(diào)整系統(tǒng)的動力學(xué)耦合與復(fù)合運動控制等問題，實現(xiàn)了毫米級的動態(tài)定位精度。
“為這個口徑500米，迄今為止世界上最大的單口徑射電望遠鏡做的前期工作，只是我們結(jié)合實際工程開展研究的一個具體事例。我們的團隊，很早就有重視硬件、重視項目和工程相結(jié)合的優(yōu)良傳統(tǒng)。”段寶巖說，“后來，我們又和南京14所搞雷達天線系統(tǒng)的CAD軟件平臺研發(fā)，以及和西安39所開展大型天線合作，直至最近應(yīng)用到嫦娥一、二號衛(wèi)星的40米口徑天線，還有將用于4億公里之外火星探測的位于佳木斯的65米口徑天線，都是實實在在的具體工程，都必須出東西、見實物?！?/p>
在談到做大工程、大項目的成功體會時，段寶巖說：“我們在科研上始終堅持兩個面向：一是面向國家重大需求。沒有需求、不結(jié)合應(yīng)用，科研就沒有生命力，也就沒有了實際意義。二是面向國際學(xué)術(shù)前沿。團隊中的每一個人，包括博士生，都必須確立出了校門就是國門的觀念。學(xué)者的研究成果代表的不僅僅是個人，是要到國際學(xué)術(shù)界立足的?！?/p>
開辟電子裝備機電耦合技術(shù)研究新領(lǐng)域
中國工程院院士、郭桂蓉中將曾經(jīng)對電子機械學(xué)科說過一句話，“學(xué)科小意義大”。提到自己研究的領(lǐng)域，段寶巖反復(fù)提到郭桂蓉院士的這個評價，“在電子機械領(lǐng)域，低頻段裝備的機電耦合問題不嚴重，機與電的矛盾不突出。但隨著電子裝備向高頻段、高增益、高密度、小型化，快響應(yīng)、高指向精度的方向發(fā)展，機電耦合問題逐步突顯出來了?！彼榻B說，“在某種程度上，機械結(jié)構(gòu)對電子裝備電性能的實現(xiàn)往往起著制約的作用，已成為制約電子裝備性能提高并影響下一代裝備研制的一個長期懸而未決的瓶頸，我們的研究就是破解這一難題。”
在進行微波反射面天線結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計時，段寶巖意識到單單追求反射面的面型精度是不夠的。因為副瓣夠不夠低、增益夠不夠高等電性能指標要求，需要在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，去考慮如何滿足電性能要求的問題。
這就帶來了兩個問題：一是根據(jù)電性能要求，提出對結(jié)構(gòu)設(shè)計的指標要求往往過高，有時工程上無法實現(xiàn)；二是即使結(jié)構(gòu)設(shè)計的精度指標達到了，電性能卻有時依然無法滿足要求。
為破解這一矛盾，段寶巖及其團隊把傳統(tǒng)設(shè)計中分別單獨進行的兩個研究領(lǐng)域結(jié)合在一起，在電磁場和位移場的結(jié)合部，搞微波反射面天線的機電耦合問題，建立了電磁場與結(jié)構(gòu)位移場的場耦合理論模型。
在對機電耦合問題研究中，段寶巖發(fā)現(xiàn)雷達天線伺服系統(tǒng)工作時，要求在保證穩(wěn)定性約束的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準確地跟蹤目標，這就對伺服系統(tǒng)提出了“穩(wěn)”、“準”、“快”的要求。而機械結(jié)構(gòu)不僅是伺服性能實現(xiàn)的載體，且往往制約著伺服性能的提高。對此，段寶巖及其團隊又開始進行雷達天線伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制集成設(shè)計的研究，提出了結(jié)構(gòu)與控制集成設(shè)計的理論與方法，解決了同時實現(xiàn)結(jié)構(gòu)高剛度與輕量化和控制穩(wěn)準快的難題。
隨著研究工作的不斷深入，段寶巖對問題的認識也逐步加深，又遇到了高密度的機箱和組裝系統(tǒng)問題在電子裝備尤其是航空航天電子裝備中，因為
空間有限，組裝密度越來越高，由二維組裝向三維組裝發(fā)展，原來只需考慮電磁場、結(jié)構(gòu)位移場的問題，現(xiàn)在又增加了溫度場，三場耦合問題自然就出現(xiàn)了。段寶巖提出了旨在解決這一關(guān)鍵基礎(chǔ)問題的973項目并獲批準。作為該973項目的首席科學(xué)家，段寶巖帶領(lǐng)由高校、研究所技術(shù)人員組成的課題組進行了聯(lián)合攻關(guān)，建立了針對典型電子裝備的電磁場、結(jié)構(gòu)位移場與溫度場的場耦合理論模型，同時得出了機械結(jié)構(gòu)因素對電性能的影響機理。項目驗收時，得到了總裝備部科技委的高度評價。段寶巖說，“電子裝備機電耦合技術(shù)是一個新的研究領(lǐng)域，雖說取得了一些階段性的成果，但還有更艱巨的任務(wù)、更難的問題等待我們?nèi)スタ?、去解決。我們將繼續(xù)努力，把研究不斷引向深入，更好地服務(wù)于國家與國防發(fā)展需要。
睿智懷遠 情系教育
“除了完成繁忙的行政工作外，他將時間都用在了學(xué)術(shù)研究上?！蔽靼搽娮涌萍即髮W(xué)機電科學(xué)與技術(shù)研究所所長黃進教授這樣說，“他仍舊親自推導(dǎo)公式、撰寫英文論文，為了一個項目專題經(jīng)常一個人在科技樓實驗室里通宵達旦。”
段寶巖的博士生王從思教授告訴記者一件小事。2011年夏天的一天，他和其他人正封閉在一個地方集體攻關(guān)一個項目，沒想到導(dǎo)師和師母居然拉著一個小拖車，拖著幾箱牛奶和水果，走了40多分鐘，親自給他們送了過來?！白鳛樾ｉL，他其實完全可以安排司機送一送，沒必要自己走過來，但是段老師就是這樣一個人，他愛自己的學(xué)生，把公事和私事分得很清，不愿意打擾和麻煩別人。”
王從思說，對于學(xué)生的論文，他也毫不馬虎，他一概詳細批閱，圈圈點點、批注得滿篇都是，最后還通常會附上幾頁自己寫的修改意見。正在撰寫博士論文的博士生李娜說：“段老師給我寫的論文修改意見，落款居然寫有‘21:45’這樣的字樣。有時候他也會發(fā)短信通知我應(yīng)該關(guān)注期刊上的哪篇論文，時間經(jīng)常是晚上或大清早。”
這些令人動容的小插曲，在段寶巖看來是平常的：“白天忙完了行政上的事情就去實驗室看看書，晚上時間多好，安靜，不用就浪費了。”
2011年，段寶巖當(dāng)選中國工程院院士，成為我國電子機械學(xué)科的第一位院士，對于這個榮耀，段寶巖更是將榮譽歸功于整個團隊，認為“這是電子機械學(xué)科團隊多年共同努力的結(jié)果，這是國家對這個學(xué)科學(xué)術(shù)水平、科研實力的認可”。
（陜西日報2012年2月24日第10版 李龍飛 康傳義 實習(xí)生 黃曉?。?/p>
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