电推进技术学科申报表讲解.docx
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电推进技术学科申报表讲解
国防特色目录外紧缺学科申报表
学位授予单位
名称：
哈尔滨工业大学
代码：
10213
二级紧缺学科
名称：
电推进技术
所属一级学科
名称：
航空宇航科学与技术
代码：
0825
所属学科门类
名称：
工学
代码：
08
国防特色学科专业建设办公室制表
2007年3月
填表说明
一、封面中单位代码按照国家教委和国务院学位委员会发布的《高等学校和科研机构研究生管理基本信息集》（清华大学出版社出版）中博士、硕士学位授予单位代码填写。
二、紧缺学科按照二级学科进行申报，其名称和所在学科门类、一级学科名称及其代码按照国务院学位委员会、国家教育委员会1997年颁布的《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》填写。
三、该表的统计范围应确属所申请的学科。
统计数据要准确无误、有据可查。
各项经费应是申请学科实际获得并计入财务帐目的经费。
四、本表填写内容必须属实，字迹要端正、清楚并根据要求填写，不得随意增加内容和页码。
文字原则上使用小四或五号宋体。
复制（复印）时，必须保持原格式不变，纸张限用A4，装订要整齐。
本表封面之上，不得另加其它封面。
五、除另有说明外，所填报各项与时间相关内容均截至2006年12月底。
六、在学科介绍、科研课题名称等部分若涉及国家机密的内容一律不得填写或用“ХХХХХ”来代替。
所涉及的重大国防项目请项目主管部门出具证明（含：
项目下达单位名称，项目承担单位名称，经费数额等，但须隐去项目名称）附申报材料后。
一、申报学科点的基本情况
紧缺学科名称
电推进技术
所属一级学科
航空宇航科学与技术
修业年限
硕士两年，博士4年
学位授予门类
工学
学科招生面向
飞行器动力工程，热能动力工程
电气工程，等离子体物理
本校已设的
相近学科
动力机械及工程
开始招生时间
及招生数
2001年，4名硕士
“十一五”末计划发展规模
10-15名硕士/年，
3-5名博士/年
科学
研究
2001-
2006
发表论文
共411篇
出版学术专著
部
学术刊物
197篇
获国家级奖
1项
学术会议
91篇
获省部级奖
1项
SCI、EI、ISTP
123篇
获得发明专利
项
高级专业技术职务人员平均
4.9篇/年.人
科研成果转化
项
科研经费合计2036万元，平均每年339万元
目前承担的科研项目
共25项
目前在研项目
经费合计
1720万元
国家及国务院各部门项目
11项
国家自然科学基金
4项
国防科研项目
8项
师资
队伍
建设
院士人数
教授人数
副教授人数
具有博士学位人数
0
7
7
12
研究生培养（到“十一五”末）
拟招收硕士人数
拟授硕士学位数
拟招收博士人数
拟授博士学位数
50
40
15
10
投入及建设现况
国家投入
（万元）
主管部门投入
（万元）
省政府投入
（万元）
学校投入
（万元）
其他投入
（万元）
915
40
专业实验室
面积
投资仪器设备费
大型仪器设备数（≥50万元）
图书册数
期刊种数
1000平米
500万元
2
3000
30
学术
交流
举办国内外
学术会议（次）
赴境外参加重要
学术活动（人次）
国际合作项目（项）
接受国内外
访问学者（人）
“十五”期间
2
15
9
“十一五”期间
拟办3
计划15
计划22
计划2
二、学科简介与建设计划
1.概述该学科建设的现状、主要学科特色、建设的必要性、人才需求分析，目前在国内同类学科中所具有的优势与不足。
1.1学科建设的现状
1、211、985工程的立项和验收情况
哈尔滨工业大学电推进技术学科平台是在国家211和985工程的支持下建立起来的。
航天科学与技术是哈尔滨工业大学的办学特色，出于国家空间发展战略的需求，我校2001年就把电推进技术列为重点发展的学科方向，在211工程和985工程中给予优先建设地位，共投资955万元进行重点建设，目标是建立我国的电推进研究基地和人才培养基地。
我校利用对俄技术合作的有利条件，直接和稳态等离子体推进技术（SPT）的发明者莫斯科无线电自动化技术大学（MIREA）等离子体光学实验室的A.I.Morozov教授和第二代SPT发明者A.I.Bougrova教授建立了学术联系和合作关系，参照俄MIREA等离子发动机实验室和美国密西根大学等离子推进实验室，在高起点上建立了我国等离子推进技术科学研究和人才培养的平台，已经经过211工程建设的验收，并即将进行985建设的验收评估。
2、实验室平台运行情况
等离子推进技术试验平台于2004年12月完成实验系统安装及调试工作，SPT样机试验点火一次成功。
空间环境模拟真空系统采用扩散泵，能建立2.7×10-3pa的高真空度；1.5x4.2米的真空罐能支持KW级功率等离子发动机及其他电推进装置的实验。
配备牛顿级、毫牛级微推力测量仪两台、朗缪尔探针和双面探针系统、红外和可见光谱段光谱测量系统、质谱仪、单色仪等测量设备。
能够完成等离子发动机、电热推进器的比冲、效率、羽流发散角等综合性能参数和等离子体的各种参数分布的测量，为研究等离子体流动和电推进发动机的设计技术提供实验条件。
等离子推进技术试验平台对进行电磁推进技术、电热推进技术以及电磁场与等离子相互作用几个方向的研究起到了关键支撑作用。
运行两年来，承担在读硕博士生的学位论文研究30余人，已完成国防基础科研项目《xxxx等离子推进技术基础研究》（验收结果为优秀）、863项目《等离子发动机xxxx技术研究》等项目的实验研究工作，正在进行的项目有国家自然科学基金、国防基础科研、863、航天支撑基金、航天创新基金等项目15项。
3、研究生培养情况
为加快我国电推进人才的培养，在哈工大等离子体推进实验室筹建之初，即发挥哈工大的学科优势，整合校内师资资源，并聘请大连理工大学、俄罗斯MIREA大学的等离子体物理、等离子发动机学科的著名学者为兼职教授，短期内形成了包括等离子体物理、电磁学及磁场设计、稀薄气体流动模拟、机械设计、自动控制、低温与真空技术、电源技术等专门人才在内的一支多学科电推进技术科学研究队伍，开展了电推进人才的培养工作，到2003年实验室尚未投运时，第一届硕士研究生已经毕业，2007年初第一届博士研究生毕业。
到2007年初已毕业硕士研究生17人，博士生1名（论文题目见表1）；目前在校硕士研究生18人，博士研究生16人（论文题目如表2）。
硕、博生的生源来自飞行器动力工程、热能动力工程、流体力学、电气工程、等离子体物理等各学科。
到目前为止，已初步建立了研究生课程与实验教学体系，目前招生规模达到硕士研究生8名/年，博士研究生3名/年。
到2010年能够形成每年招收硕士生10-15名，博士生3-5名的培养能力。
表1已毕业研究生列表
研究生
论文题目
指导教师
年份
1.
丁永杰
稳态等离子推进器相似理论的改进研究
于达仁
2003年
2.
李玉全
稳态等离子发动机能量转换及损失分析
杨永滨
2003年
3.
吴晓鸰
稳态等离子发动机低频振荡及镇定方法研究
鲍文
2003年
4.
宁中喜
稳态等离子体发动机内电子与壁面相互作用机理及统计研究
于达仁
2004年
5.
崔鹏飞
MHD-Arc-Ramjet联合循环热力特性计算与优化分析
杨玉顺
鲍文
2004年
6.
鄂鹏
稳态等离子发动机的磁场设计研究
杨永滨
2004年
7.
司拓
稳态等离子体发动机近壁电导机理和建模的研究
于达仁
2004年
8.
顾雅洁
稳态等离体推进器的磁场模拟
江滨浩
2004年
9.
毛威
SPT壁面鞘层的数值模拟及鞘层对发动机特性的影响
于达仁
2005年
10.
王春生
SPT近阳极区等离子体行为数值模拟
闫国军
2005年
11.
曾志
脉冲化SPT对卫星定位精度的影响及其控制方法
于达仁
2005年
12.
韩轲
SPT磁场对放电特性影响的实验研究
江滨浩
2006年
13.
李杰
稳态等离子推进器磁路设计方法与实验研究
江滨浩
2006年
14.
李鸿
电子传导特性对等离子推进器影响的数值模拟
于达仁
2006年
15.
赵作阳
稳态等离子推进器低频振荡的数值模拟及实验
于达仁
2006年
16.
丁佳鹏
等离子发动机羽流区的光谱诊断及模式识别
闫国军
于达仁
2006年
17.
舒疏
壁面二次电子发射对SPT鞘层及近壁传导的影响
于达仁
2006年
博士
18.
武志文
霍尔推进器电子近壁传导机制研究
于达仁
2007年
表2在校研究生情况列表
学生
研究方向
指导教师
入学
时间
博士研究生
1.
李玉全
稳态等离子体发动机壁面材料离子溅射腐蚀特性
于达仁
2003.9
2.
李鸿
具有人工粗糙壁面的霍尔推进器的理论及实验研究
于达仁
2006.9
3.
丁永杰
稳态等离子体发动机相似理论研究
于达仁/王晓钢
2003.9
4.
鄂鹏
SPT通道内磁场对电子输运的影响研究
于达仁/王晓钢
2004.9
5.
唐井峰
带有磁流体能量旁路冲压发动机性能研究
于达仁/杨玉顺
2004.3
6.
常军涛
高超声速进气道不同工作模式分类及控制
于达仁/鲍文
2004.3
7.
吕晓武
临近空间吸气式电热推进技术
于达仁/鲍文
2006.9
8.
秦江
超燃冲压发动机先进冷却循环研究
鲍文
2006.9
9.
魏立秋
SPT励磁线圈与放电主回路之间的耦合振荡实验研究
于达仁/江滨浩
2004.9
10.
韩轲
ATON发动机缓冲区磁场优化
于达仁/江滨浩
2006.9
11.
李杰
大高径比SPT磁场位形优化
于达仁/江滨浩
2006.9
12.
张凤奎
SPT鞘层的二维震荡特性的数值模拟
于达仁/刘金远
2005.3
13.
刘辉
SPT磁场、壁面与等离子体相互作用的PIC模拟
于达仁/刘金远
2005.3
14.
宁中喜
氪工质SPT物理过程理论与实验研究
BugrovaA.I
2004.9
15.
王春生
SPT低频震荡的非线性控制研究
BugrovaA.I
2007.3
16.
于霄
SPT振荡的小波分析和模式识别
BugrovaA.I
2007.3
硕士研究生
1.
李元庆
SPT发动机二维预鞘层数值模拟
于达仁
2005.9
2.
卿绍伟
扰动激励下的鞘层动态行为研究
于达仁
2005.9
3.
魏建国
等离子发动机光谱诊断及数学建模
于达仁
2005.9
4.
魏振磊
采用多栅探针对SPT就行实验测量
于达仁
2005.9
5.
付海洋
高电压SPT电离加速区的PIC模拟
于达仁
2006.9
6.
于善猛
Ar/H2等离子体放电过程的光谱诊断
于达仁
2006.9
7.
扈延林
SPT离子溅射腐蚀的寿命预测和加速实验方法
于达仁
2006.9
8.
浦星星
近空间吸气式电热推进空气捕集制冷循环
于达仁/杨玉顺
2006.9
9.
段艳娟
磁等离子化学发动机循环研究
鲍文/杨玉顺
2006.9
10.
张强
SPT壁面和等离子体换热的仿真和实验研究
鲍文
2005.9
11.
李伟鹏
高超声速进气道的磁等离子体控制研究
鲍文
2006.9
12.
韩俊
等离子发动机空心阴极的数值模拟
闫国军
2006.9
13.
陈梅
中空阴极数值模拟和实验研究
闫国军
2005.9
14.
白德宇
真空环境对等离子体推进器影响的理论和试验研究
闫国军
2006.9
15.
荆志波
微波表面波等离子体加速机理研究
江滨浩
2006.9
16.
高旭
SPT低频震荡模式的数值和实验研究
江滨浩
2005.9
17.
高超
电源及滤波单元对SPT振荡的影响
江滨浩
2006.9
18.
张丽英
铁磁谐振状态下微波在铁氧体介质波导内的传播过程研究
江滨浩
2006.9
4、师资队伍、学术方向和科研现况
建立了一支20余人的多学科、国内外合作的电推进技术学术研究梯队（如表3），形成了一套科学的科研、教学管理制度。
团队中包括了3名兼职教授，2006年团队新加入留学归国人员三人，包括了从美国回来的曹勇副教授、从俄罗斯归来的周伟星副教授和从日本回来的张潮海教授，团队中包括了马上就要答辩留校的博士5名，整个团队正处于发展壮大的过程中。
团队成员学科方向较为齐全，符合电推进技术学科的跨学科特性，具有良好的学缘结构，团队成员平均年龄小于40岁，博士化率50%，考虑到8名师资后备人员（含拟留校博士生）即将博士答辩，预期博士化率很快达到90%。
现有师资队伍已经构成了电磁推进技术、电热推进技术、电磁场与等离子体相互作用3个相互支撑、有独立内涵的学术方向。
表3电推进技术学科现有研究梯队
姓名
学位
特长
技术职称
学术方向
1.
于达仁
博士
发动机技术
教授/博导
电磁推进
2.
王晓钢
博士
等离子物理
兼职教授/博导
3.
曹勇
博士
等离子模拟
副教授
4.
A.I.Bugrova
博士
稳态等离子发动机
兼职教授/博导
5.
刘金远
博士
等离子无力
兼职教授/博导
6.
姚站立
硕士
真空技术
副研究员
7.
杨永滨
硕士
自动控制
副教授
8.
宁中喜
硕士
稳态等离子发动机
讲师/在职博士
9.
刘辉
硕士
等离子体推进
拟留校博士
10.
李鸿
硕士
等离子体推进
拟留校博士
11.
鲍文
博士
高超声速推进
教授/博导
电热推进技术
12.
杨玉顺
硕士
非平衡热力学
教授
13.
闫国军
博士
阴极电热推进
副教授
14.
周伟星
博士
特殊介质传热
副教授
15.
崔涛
博士
高超声速流动
讲师
16.
徐志强
博士
飞行器控制
副教授
17.
隋岩峰
博士
发动机控制
讲师
18.
唐井峰
硕士
磁流体技术
拟留校博士
19.
常军涛
硕士
高超声速进气道
拟留校博士
20.
江滨浩
博士
电磁场理论
教授
电磁场与等离子相互作用
21.
张潮海
博士
超临界流体放电
教授/博导
22.
张红军
硕士
微波等离子体
副教授
23.
鄂鹏
硕士
等离子体推进
讲师/在职博士
24.
胡清华
硕士
智能数据分析
讲师/在职博士
25.
丁永杰
硕士
等离子体推进
拟留校博士
26.
何永峰
学士
微波等离子体
兼职工程师
科学研究概况详见附表，已经完成的科研项目、正在承担科研项目、主要发表论文等，略。
1.2主要学科特色
1、特色科研方向
稳态等离子体推进（SPT）研究方向已经形成了较强的研究能力。
SPT是电推进技术的主要类型之一，国际上已经成为实际应用的主流电推进系统。
哈工大等离子推进实验室以SPT为主要研究方向，通过对俄技术合作，以100W等级拥有自主知识产权的脉冲等离子发动机为标志，已达到了国际同行研究水平。
研究工作得到了国防基础科研计划、863计划、国家自然科学基金的多项资助。
临近空间电推进：
结合国防发展的最新需求，开辟了具有广阔发展前景的临近空间电推进研究方向；提出了临近空间微波表面波推进、临近空间高压比吸气式电热推进新原理，得到国防863计划资助和总装创新重点基金资助。
等离子体技术和高超推进的结合：
把磁流体发电技术、电弧等离子体推进技术和超燃冲压发动机技术相结合，提出了MHD-ARC-RAMJET新循环，理论上大幅度拓展了超燃冲压发动机的最高马赫数上限。
基于等离子体技术，开展了超燃冲压发动机磁控进气道、等离子体稳定燃烧等新方法的研究。
项目得到国家自然科学基金、国家863计划资助。
2、对俄国际合作特色
哈尔滨工业大学和俄罗斯科技教育界具有悠久的历史渊源，为本学科的对俄合作提供了良好的人际关系资源、语言人才资源，形成了卓有成效的对俄科技合作。
俄罗斯是电推进技术发源地之一，我校和SPT技术的发明人A.I.Morozov教授和第二代SPT技术发明人A.I.Bugrova教授等等离子体物理和电推进技术著名学者开展了密切的科研合作，选送青年教师到俄方实验室进修，聘请A.I.Bugrova教授为兼职博士导师，已招收博士生多名，促进了研究水平的快速提升，并为师资队伍建设培养了后备人选。
聘请了莫斯科包曼国立技术大学的等离子体物理数值计算和诊断方面的专家任明.阿列克赛.米哈伊诺维奇教授、俄罗斯科学院数学研究所计算等离子体物理专家沙维列夫教授等定期来我校讲学，使我校在等离子体推进理论、实验和数值计算方面较快地吸收了俄罗斯等离子体物理学派的学术经验。
在磁流体超燃冲压发动机研究方面，和圣彼得堡国立技术大学、俄中央航空技术研究院（CIAM）建立了密切的合作关系，利用国家外国专家局国际合作项目的资助条件实现了定期访问讲学。
3．理工结合特色
本学科筹建伊始，即以加强理工结合、加强基础研究、促进原始创新为学科发展宗旨。
电推进技术是以等离子体物理、电磁场理论、流体力学、非平衡热力学等为理论基础的多学科交叉学科，其中等离子体物理是核心理论基础。
通过和国内外优势物理学科（大连理工大学等离子体物理重点学科，莫斯科包曼国立技术大学等离子体物理学科）的合作，聘请知名教授兼职任教，合作开展基础科学研究及培养博士生，在理工结合的指导思想下，很快形成了基础研究能力和自主创新能力，近年来取得了若干基础研究成果：
●发现了SPT中轴向磁场分量对电子横越磁场传导影响的新机制
●发现了SPT中等离子体震荡的新模式--励磁/放电耦合震荡
●提出了SPT设计的新自由度—通过壁面形貌控制电子传导的机制
●提出了微小卫星空心阴极电热推进的新构型，解决了阴极发射体材料和轻质还原性气体不相容的问题。
●提出了邻近空间电推进的吸气式工作原理，目前正在深入研究，希望对解决近空间飞行器长期驻空飞行动力提供有价值的新方案。
基础研究成果在物理学重要国际学术刊物Physicsletters，JournalofPhysics，PhysicsofPlasma，IEEETrans.OnPlasmaScience等和航空宇航推进领域国际重要期刊AIAAJournalofPropulsionandPower,AIAAJournalofAircraft上发表论文多篇。
详见附表。
1.3建设的必要性、人才需求分析
电推进由于其比冲高，所以在航天器上使用时能大大减少推进剂的携带量而增加有效载荷，或不减少推进剂而大大延长航天器的工作寿命。
迄今为止，已经有160多个地球卫星和行星际探测器使用过电推进技术，同时许多新的航天计划准备将电推进技术用于太阳能和核动力航天器，因此电推进技术的应用范围正不断扩大，现已从卫星的轨道保持扩大到轨道机动和深空探测主推进动力，美国、欧洲、日本和俄罗斯等近期都有发射使用电推进卫星的计划。
基于国家空间技术发展战略的需求，我国加快了空间开发利用的进度，相继开始了深空探测、微小卫星群、卫星导航星座等系列空间计划的论证和实施。
随着航天器向长寿命、小型化、长距离方向的发展，现有的化学推进器在各个方面都已经不能很好满足我国未来空间领域快速发展的需求，电推进装置取代化学推进器已经成为航天推进领域发展的一种趋势，我国也加快了电推进技术的研究工作，国内各电推进技术研究单位都有高层次人才的需求。
国际上电推进技术是宇航推进技术的前沿技术，受到世界各大名校的重视。
麻省理工大学（MIT）的空间等离子推进实验室的研究领域有稳态等离子发动机、微波电热推进器、太空索等。
美国普林斯顿大学有两个实验室从事电推进的研究，电推进及等离子动力学实验室（EPPDyL）建立于1961年，主要研究领域为等离子发动机物理和应用；普林斯顿等离子物理实验室霍尔推进器实验中心成立于1999年，主要进行霍尔发动机（SPT）的研究。
美国密歇根大学航天工程系的等离子体及电推进实验室（PEPL）建于1992年，研究方向包括：
各种高性能电推进技术，以及与电推进系统相关的应用问题，如等离子处理，空间等离子模拟等。
斯坦福大学等离子体动力学实验室（SPDL）主要研究方向为SPT、电弧加热推进器、等离子体与壁面的相互作用和SPT二维数值模拟。
日本东京大学航空航天系有两个实验室进行电推进的研究，研究方向包括：
激光推进，电弧推进，稳态等离子体发动机，脉冲等离子发动机，微波推进，磁流体等离子发动机等。
由此可见电推进技术在世界各大名校航空宇航科学与技术学科的重要地位。
相比之下，我国各大学在电推进学科建设方面具有很大差距，无论在学科数量和水平上都无法满足我国航天技术发展的需要，由于电推进技术未被列于我国教育部学科目录内，而电推进技术具有有别于我国目前的航空宇航推进学科（以化学热能为主）的科学内涵，也一定程度上限制了电推进学科发展的空间。
在我国加快建设独立的电推进技术二级学科势在必行。
1.4在国内同类学科中所具有的优势与不足
不足：
兄弟院校（北航、西工大、南航等）具有很强的《航空宇航推进技术》相近学科支撑，航空宇航推进的一些基础课程可以共用；哈工大刚刚在2003年建立《飞行器动力工程》本科专业，我们的学科形成的依托点是《动力机械及工程》国家重点学科和《电气工程》一级学科，可共用的课程只有流体力学、传热学、电磁场理论等基础课程，这是主要的不足和差距。
相对优势：
对俄合作是哈工大的历史性优势，俄罗斯在电推进技术领域具有国际领先地位，这一点也在我们前期的学科建设过程中发挥了独到的作用；新一代的俄系青年博士已经充实到教师梯队，继承了对俄合作优势。
哈工大在航天领域具有若干领先学术方向，如小卫星、航天材料等，为电推进技术的研究提供了良好的多学科合作条件。
2.“十一五”期间本学科的主要建设目标、拟建设的内容与采取的措施等。
2.1主要建设目标
建成多学科支撑的电推进技术学科平台，加强科技创新的能力。
电推进技术是集磁流体力学、等离子物理、电磁场理论、电力电子技术、自动控制技术等于一体的新兴交叉学科，综合全校相关力量，构建一个跨学科的学科平台，促进创新能力的提升。
教学平台建设和科研平台建设并重，强化课程体系建设，建设国际先进水平的科学研究和教学实验平台，形成规范的电推进技术学科硕、博士生培养体系。
加强国际合作力度，聘任国际知名学者，学科在个别方向上达到国际水平，在整体上缩小和国际水平的差距。
继续保持对俄合作的优势，开拓对美欧的学术交流，采用短期学术交流和
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