北京航空航天大学能源与动力工程学院前身是发动机系，是北航建校之初成立的两个系之一。70余年来，面向能源与航空动力前沿和国家发展需求，诞生了全球唯一由高校研制成功并量产的涡喷 11 发动机，发射了亚洲第一枚探空火箭，获得了包括国家发明一等奖“航空发动机沙丘驻涡火焰稳定器（被钱学森称为“一项长中国人志气的重要发明”）在内的 12 项国家奖。近年来，学院相关研究团队在航空发动机热端部件冷却、非定常流固耦合、非火攻智能驱动器、损伤容限及寿命评估等方面取得诸多研究成果。
案例一：攻克热端部件的高效冷却技术，显著提升我国航空发动机性能、可靠性和寿命
航空发动机高压涡轮叶片和涡轮盘等热端部件的高效冷却是确保发动机性能、可靠性和寿命的核心关键。对于我国更是如此：一方面，部件效率低等问题必须依靠更高的燃气温度；另一方面，材料和制造与国外先进水平存在差距。因此，我国高温部件冷却面临着更为严峻的挑战。
为攻克热端部件的高效冷却技术，北航高温部件旋转换热团队数十年如一日潜心攻关。从旋转态下测试技术创新到我国首个完整的旋转冷却研究设施群的建设；从旋转态非对称非线性冷却理论的提出到多场耦合复杂结构高效均匀冷却新理念和新方法的形成；从复杂结构高效均匀冷却技术突破和非对称非线性冷却结构的创新到在我国现役/在研军民用航空发动机的应用，为我国航空发动机热端部件自主研制做出了系统性贡献。
成果先后应用于我国多代次航空发动机的研制，高压涡轮叶片局部温度和高压涡轮盘热应力大幅度降低，可靠性和寿命显著提升；成果获得 2017 年国家技术发明二等奖，团队获得首届国防科技创新团队奖。
案例二：破解叶片非定常流固耦合难题，提升发动机叶片抗颤振能
整机叶片断裂问题屡次出现，严重制约了我国发动机自主研制进程，但其中一类由于气动失稳和声共振所诱发的流固耦合机制却很难被发现，该类故障诊断中所涉及的气动稳定性/气动声学/气动弹性耦合发生机理、预测和控制研究工作一直是本领域前沿热点和关键瓶颈所在。
非定常流团队提出了基于特征值方法的叶轮机流动稳定性通用理论，取得了基于传递单元法的整机气动声学快速预测方法等一批原创成果，为探寻叶片流固耦合失效真正诱因提供了理论支撑，并发明了基于壁面阻抗调控的扩稳、降噪、抑颤统一方法，为解决叶片断裂问题提供了新的技术途径。叶片振动频率相位预测误差 5%以内，稳定性提升 50%，降噪 8dB，为国产发动机叶片断裂故障的诊断和识别提供了一种新的理论与方法。
团队获批自然基金“优青”2 项，在欧洲和澳洲举办的声学及叶轮机顶级国际会议 ICSV 19 和 ISABE 2019 上做大会主题报告，主办 GPPS 19 等国际著名会议。团队获某国家重大专项基础研究、民机科研、科技部 973 计划、自然基金重点/重大等项目连续资助，成果应用于我国第四代主力战机发动机、CJ1000 等 6 个重点发动机型号以及运 20 APU 消声短舱，获中国航空学会技术发明一等奖。
案例三：发明智能驱动器，引领我国航天非火工分离驱动技术
航天飞行器需要驱动器来实现太阳翼展开、姿态调节等动作。传统火工品驱动器通过炸药爆 炸来实现释放功能，引起的冲击和污染会导致飞行器无法携带高精度光学观测和导航等精密设备。我国多个航天型号在研制过程中急需攻克非火工驱动器关键技术。
智能推进团队利用形状记忆合金在温度变化下的形变效应，提出了记忆合金分组滚棒低摩擦 锁紧结构和二级钢球锁紧结构，降低了驱动过程中的摩擦损耗；在驱动器寿命预测环节考虑了“驱动路径”下记忆合金塑性应变累积，寿命预测精度超过 90%；研制了国内首个非火工、经空间飞 行环境验证的智能驱动器，载荷放大系数高达 335，输出力超过 40000N，是 NASA 同类驱动器的 3 倍以上，实现了航天器“无污染、低冲击、可重复”的压紧与分离功能。
目前智能驱动器已应用于北斗、天舟、东方红 4 号、实践 17-19、新技术验证卫星 1 号、某 型战略导弹等 16 个航天器型号，在轨运行机构 32 套，100%完成功能，产生经济效益 3500 万元， 设计标准已推广至中科院、航天科技等 7 家科研单位。团队获授权国家发明专利 14 项，实现专利 转化与应用 8 项，获邀在国际顶级会议作大会报告 4 次，出版《形状记忆合金智能结构》等专著 3 本，为我国航天分离驱动技术进入非火工时代起到主要推动作用。
案例四：准确预测涡轮复合疲劳寿命，支撑发动机安全可靠飞行
航空和舰船燃气涡轮发动机的涡轮部件工作时承受严酷的热-机械等复合载荷，准确预测其复 合疲劳寿命的难点在于：实验室条件下的多物理场载荷模拟，以及高精度结构损伤容限与寿命评估理论及方法。
基于我国材料与制造体系，涡轮叶片强度寿命团队研制了气/热/机械多场载荷试验加载与在 线损伤测试系统，能够精确模拟并施加高温结构应力场、调整温度场相位与幅值，实现 1200℃下亚毫米范围内的损伤实时监测。通过开展“标准件-模拟件-真实部件”3 类试验件寿命试验，系 统发展了高温结构复合疲劳寿命设计理论与方法，并开发了国内首款可靠性与损伤容限设计软件， 寿命预测精度在 3 倍分散带以内。
基于上述定寿理论与方法已形成行业规范 3 项，获省部级一等奖 2 项，实现发明专利成果转化 23 项。该研究可使 3 型发动机涡轮寿命从 800 延长到 3000 小时、2 型从 800 延长到 1200 小时、 1 型延长至 3750 小时，并已成功应用于某发动机整机定寿、某代机型号研制、CJ-XX 和WZ-XX 适航取证、WS-XX和WZ-XX 发动机大修判废等 13 个重点型号，产生经济效益 1.4476 亿元，支撑和保障了我国航空发动机的安全可靠飞行。
