当下，关于自主创新、原始创新已有许多重要的阐述，引起了社会及学界的广泛重视。本文要讨论的问题是如何创新，如何原始创新，特别是如何颠覆性创新？

   实际上，不同学科，其创新各具特点，需要我们认真、细致地加以研究，总结出一些规律，从而推动创新的持续发展。因此，在探讨科学创新这个总课题时，应当把自下而上的总结和自上而下的分析相结合，才能得出正确而又有意义的结论。

   值得注意的是，在讨论、研究创新问题时，认真听取科研一线有自主创新经历的团队和学科带头人的意见与看法，同样重要。

   在此，我以工程热物理学科为例，特别是近年来受到广泛重视的航空发动机和宇航推进，探讨该领域有关创新的一些问题。

敢于创新

   自1903年美国莱特兄弟实现了人类历史上第一次有动力的飞行以来，航空发动机有了巨大的发展。特别是第二次世界大战以后，随着各国经济的复苏与发展，对航空和航空发动机技术提出了越来越高的要求。

   拿航空发动机来讲，自1903年诞生之后，不到40年的时间，便由喷气式发动机全面取代了活塞式发动机，开启了超声速飞行的时代。对于这种完全新型的涡轮发动机，特别是其中的压气机和风扇，如何设计以达到高性能，是一项非常困难的任务。

   在压气机和风扇中，气体通过旋转的叶片压缩到高压比。这里的流动既是高速、高压比、高转速相交集，又有高效、长寿命的性能要求，是一项极具挑战性的任务。

   而这正是20世纪40年代末、50年代初摆在年轻的吴仲华面前的一项艰巨而重大的任务。

   彼时，在美国麻省理工学院获得科学博士后的吴仲华刚刚加入到美国航空咨询委员会的Lewis实验室，开始其航空发动机研究工作的生涯。

   在分析了压气机和风扇这些有旋转的内部流动的工作特点后，吴仲华果敢地抛弃了在基础科学中盛行的求解析解的道路，根据其应用科学（工程科学）的特点，提出了一系列针对性的假定，建立了两类相对流面的理论模型和基本方程。与此同时，世界上第一台电子计算机的问世，为这些方程的进一步简化和求解创造了条件。

   就这样，35岁的吴仲华奠定的两类相对流面理论成为了高性能压气机和风扇设计的主要工具，为现代航空发动机的设计和发展作出了重大贡献。

   由此可以看出，创新的主要特点是基于正确的学科判断，抓住现象的本质特点——叶片间的相互作用，创造出新的理论。表面上看，这里似乎没有什么积累就创新了。实际上，积累可以分为两类：直接积累和间接积累。在这个例子中，积累主要是间接积累。下文中所讲的积累，主要指直接积累。

追本溯源

   如今，在两类相对流面理论的指导下，航空发动机已经发展到了四代。以军用发动机为例，20世纪80年代的代表是F15和F16的发动机，它们是三代机，推重比达到8；本世纪初期，出现了F22的发动机——F119（2002年投役），这是四代机，其推重比达到了10。

   可是，从那以后再没有出现更先进的军用发动机，就连美国在2010年前后预估可能出现的推重比为12~15的发动机也只是空谈。一直在从事航空发动机研究的我们，也早早认识到，经过60多年的发展，靠叶片几何变形来提高压比的办法似乎已经走到了尽头。

   既然走叶片扭转、弯曲和掠形的路不能提高发动机的推重比，那么路究竟在何方？ 

   其实，还是要回到压气机和风扇的内部流动中。

   人们早就注意到，高速流动中激波的增压能力并未被好好利用，由于担心它产生大的流动损失常被弃之不用，其结果是增压比不能提高，整个发动机的性能也因此受到限制。

   那么，能否利用激波、怎样利用激波，才能实现既提高增压能力，又不会增加流动损失？为此，我们深入地进行基础研究，提出了增压的新原理：采用或建立低熵增的激波系，既利用了激波的增压能力，又不会造成流动的大分离。

   举例来说，采用对转发动机，其增压比可以达到通常压气机5~7级的增压能力，而不会增大损失。这样，压气机大级数就得以减少，重量减轻，推重比就会提高。据此估算，发动机的推重比可轻松达到12~15。

   同时，由于增压能力提高，在临近空间的做功能力也大大增强，这就使得不采用复杂的组合动力便能实现高超声速飞行成为可能，从而颠覆了目前国内外普遍流行的观点。

   因此，通过创新增压原理，我们提出了新原理发动机。不难看出，这一航空发动机的原始创新是一个漫长的过程，它从基础研究开始，要进行细致的分析和研究，往往需要比较长的时间。这既是发现问题、认识问题的过程，也是提高、积累自身创新能力的过程。

   诚然，创新的过程是一个漫长的过程，必须始终抱着必胜的信念，保持学术上的韧劲和乐观的精神，克服一个又一个困难，最后才能水到渠成。

厚积薄发

   毋庸置疑，积累非常重要。往往没有积累就谈不上创新，但积累并不是创新。有时，创新并不需要很多的积累，一个奇思妙想也可能产生创新的结果；更多的时候是在积累的过程中提出新思想，使之发生质的变化，从而进一步提升、跃变和爆发，这才是创新。而没有发生质变的积累，无论历经多久，仍只能停留在最初的水平上。

   在整个创新研究的过程中，逐步加深对问题的认识同样重要。这个过程是发现科学问题的过程，也可能在这个过程中已经找到了部分答案。探索、发现和确定科学问题，是一个重要环节，对提高自身的能力大有裨益。

   在这里，我们注意到，最重要的学术思想往往出自某一个人，他始终把握着创新的主线，不断地思考、分析，通过提出问题等方式在团队内展开讨论、交流，鼓励突发奇想，鼓励不同意见充分交锋，从而使新的思想火花从小到大，逐步壮大，直到比较完善。

   当然，在许多时候，这些火花本身有重大缺陷，甚至存在致命的问题，只能昙花一现，成为整个创新过程的一个插曲。因此，从某种意义上来说，创新的过程是一个不断失败的积累过程，是一个磨炼意志的过程。

   毫无疑问，一个重大的创新，要经历千百次的失败；而千百次的失败却不一定能得到创新的结果。

   在倡导提出新设想的同时，要鼓励大家踊跃发表意见，展开讨论和争论。要支持正确的意见，也要宽容失败，允许犯错，甚至允许在一定时间内坚持错误。这样一个宽松的气氛和环境，对于创新是至关重要的。

   在这个过程中，也要细致地考察年轻人的基础知识和创新能力，有针对性地加以培养，面对面地、深入地讨论问题和交换意见，这对于他们的成长非常重要。有谁能够知道，多少优秀的人才、多少新的创新型人才已经成长起来，或者正在这样成长着？而这些人正是我们未来的希望！■

（作者系欧宝体育APP下载：院士、欧宝体育平台：工程热物理研究所研究员，记者倪伟波整理）