从河海到云海
——河海精神常相随
【简介】黄豪，河海大学1979级自动化系硕士研究生，美国科罗拉多州的科罗拉多大学电机学博士。现任通用电气航空电力首席科学家，2013年被评为IEEE Fellow（院士），2014年被评为SAE Fellow（院士）。
2015年, 河海大学将迎来百年校庆。当我得知这一消息时，心里一震。河海，这所经过整整一个世纪辉煌发展历程的高等学府与科学殿堂，我和她有着挥之不去的渊源和情感。我的父母在这里，我的童年在这里，我的少年在这里，我的青年在这里，我也是从这里离开，走上了一条从河海到云海（航空）的另路。虽然离开河海已经三十年了，可那铭心的往事回忆，那闪亮的母校精神却常常伴随着我。
童年在河海
我三岁随父母从上海来到河海，那时叫华东水利学院。我的童年是幸福美好的。来南京不久，上了河海的幼儿园，在那里受到老师无微不至的关怀。我们玩游戏，学唱歌、学跳舞，学知识，好开心。去年回国探望父母，见到了当年的小王老师（王宝霞老师，前河海大学幼儿园园长）。如今她已年过七十，退了休。当年关怀我们的老师如今仍旧亲切依然。小王老师还保存着我和很多孩子50多年前的照片，看了真是百感交集。
进入六十年代，上了小学。父母常带我们兄弟俩到河海校园。那时觉得什么都好奇和新鲜，河海的校园是那么大，河海的楼是那么高，河海的树是那么绿，河海的草地是那么青，河海的叔叔阿姨是那么亲切。几次跟爸爸妈妈一起参加河海组织的郊游，那是我们作孩子最开心的时侯。青山绿水，鸟语花香，童年朋友，叔叔阿姨，爸爸妈妈，好开心啊。
六十年代的前半期令我回想，尽管有时饿肚子，但不管大学生，中学生， 还是小学生，我们的第－任务是学习。一向崇尚知识，一生为人民教育事业努力奋斗的父亲，常常拉着我的手，指着几位叔叔伯伯的背影对我说：“黄豪豪，好好学习，长大了作一名科学家，像那几位伯伯那样。”我把父亲的话记在心里。几十年过去了，它还在我心里。后来，我知道父亲所指的那几位伯伯是著名的水利科学家，他们是当时水利界的杰出带头人，他们的身上闪烁传承着河海人躬耕不辍的精神。
少年在河海
1966年，十三岁那年，文化大革命开始了。记得那时什么都变了，爸爸所指的那几位伯伯被批斗了，成了反动学术权威；爸爸也被批斗了，成了走资派。一切都变了，老师不能教书了，学生不能上课了，口号声、谩骂声、批斗声和铺天盖地的大字报充满了校园。河海的树不那么绿了，河海的草地不那么青了。随后，爸爸妈妈被赶到了五七农场，小弟弟被寄养在别人家，我和小我一岁的大弟弟开始自己生活，没有爸妈的日子好苦。我知道，当时很多人家都这样。河海似乎陷入了迷茫……。其实不尽然，迷茫中仍然可听到河海人不屈的叹息声和焦虑声。老师不教书，学生不读书，行吗？记得爸爸在临去五七农场时对我说：“黄豪啊，你不要去胡闹，还是要看书学习。”我又一次把爸爸的话记在心里。
过了些年，情况渐渐好一点了，我看到河海人又动起来了，老师们又开始编起了讲义，他们想要教课，他们要教，要教，河海人的精神又一次倔强地显露了出来。当时我在南京微分电机厂工厂做学徒工，记得妈妈常从教务处带回些讲义给我看，说：这是某某老师的基础课讲义，看看吧。点点滴滴，河海人的精神就这样一次又一次地浇灌在我心中。
也因为这样，1973年，父亲还没有脱去走资派帽子，从二十九中毕业后－直在工厂做学徒工的我在南京市选拔大学生的考试中以名列前茅的成绩被清华大学选中。
青年在河海
1976年的深秋，中国人民粉碎了四人帮。第二年，共和国的第二代伟人邓小平恢复了工作，他所做的第一件大事是恢复高考。1977年，我从清华大学毕业回到南京微分电机厂工作，1979年，考取了河海的自动化系硕士研究生，成了一名有着学生身份的河海人。以后的几年，我有了更多的机会更直接地接触到河海人和河海人的精神。我紧紧地抓住这一机会如饥似渴地学习。我从檀炽教授那里打下了数学功底，我常常去请教他，他为我打基础。那时生活条件还很差，夏天没有空调，甚至连电风扇也没有。檀老师流着汗，教我和回答我的问题。他深厚的数学功底和诲人不倦的教导，让我终生受惠。他的教导和我的努力使我在日后高难的美国电机博士数学资格考试中一次通过。我从郭坤教授那里学了英语，郭老师是一位极有智慧的英语教授，他独特地把英语的语法和用法化成易于理工科学生接受的学问。他的书大大地加快了我们这些逻辑头脑学生学英语的速度。至今，我还没有见到第二本像郭教授这样的书，真是了不起。我从吴庭树教授那里学到了电力系统工程。吴老师毕业于浙江大学，是一位执着、认真、知识丰富的老师。我从他那里学了很多，听了他的课以后，从此再无可难倒的电力课程，不论是静态还是瞬态，不论在中国还是在美国。尹延凯教授是我硕士研究生导师，我从他那里学到了同步电机过渡过程的奥秘。我跟随尹教授到江阴大型水轮发电站作试验和研究，耳闻目睹了一位优秀的河海人怎样从事工程研究。他认真、严谨、深思、熟虑，让我钦佩。尹教授是一位思想非常活跃的人。他当时就把发报机装在同步机的转子上传递转子温度与电参数。多年后，我在美国看到一个类似的项目，虽然发报机先进了许多， 但思路和尹教授当年的想法相同。站在硕大的水轮发电机旁，望着工作中的尹老师，我想， 他真是－位值得敬佩的河海人。
今天，这四位教授中有三位已经离开了我们，我深深地怀念他们。尹教授身体也大不如从前，我去看他，他已经不认识我了。我深知到，这些老师身上的共同点就是他们闪光的河海精神，他们和其他许多为河海而奋斗的老师是河海的脊梁骨，他们永远在我心中，他们永远是我敬爱的老师。
从河海到云海
1984年8月，告别了感情深重的河海母校，我来到美国科罗拉多州的科罗拉多大学，攻读电机博士学位。我暗自下决心一定要把握这一人生难得的机会更加发奋努力地学习。来校几个月后我通过了博士资格考试。这是一个十分艰难的门槛，很多学生都觉得很难，包括从大陆和台湾名校出来的。两次考不过就得走人，能一次考过的很少。深深感谢河海母校给了我坚实的基础和良好的教育，没有母校老师的教导，我是不可能一步跨过这艰难的门槛。此后，经过两年多的努力，我以全优的成绩读完博士，顺利通过了博士论文答辩，并在IEEE（电机电子工程师学会）杂志上发表了三篇学术论文。
毕业后，我在夏威夷大学的新能源研究所做了不到一年有关微电网方面的博士后研究。主要是在夏威夷的大岛上研究和测试一个由风力田、电力电子转换器与电池子系统和柴油发电机组成的系统。系统可以孤岛运行也可以与电网并联运行，在当时是相当前沿的。随后我进入了美国工业界，在电车驱动研究开发领域工作了五年。在这六年间，我不断努力，坚持学习，坚持在工作中自我完善，常以河海精神鞭策自己，每天都工作学习十五、六小时。当时微电网只在萌芽阶段，永磁机的矢量控制也是刚起步。在这两个领域锻练加强了我的能力和拓展了我的视野。此间，我还对高磁能永磁机的优化设计作了研究，获得了几项专利。
1993年，我来到明尼苏达州一家研制与开发航空电机与驱动器的公司工作，从此，我进入了美国的航空工业，这也是我云海之路的开始。此后的八年中，在为公司开发了五套电机和控制器产品系列的同时，我在永磁机矢量控制的基础上，对无传感器换相作了研究和开发，并运用在产品上，获得了数项电机与电力电子控制方面的专利。
这时，我的经验和知识也渐渐丰富起来。很多与我情况类似的人一般都开始放慢下来。可是我没有，河海人的精神一直深深地激励着我。学习，再学习，不断前进，不停步。－个可与河海师弟师妹分享的体会是：我们在学校里学的再多也不够用，自学非常重要，只要有了自学能力，什么都可以弄懂。要相信自己，只要坚持，没有不能弄懂的东西。这也是我从河海人那里传承到的宝贵财富。河海培养了我的学习热情和自学能力，这是我今天在云海之路上算是有所成功的主要原因之一。
本世纪初的一个偶然的机会，我有幸进入了一家航空系统制造和研发公司（Smith Aerospace)。后来这家公司被通用电气公司航空分公司（General Electric Aviation）收购，从此，在云海的道路上我越走越远了。
上一世纪开始的多电飞机技术的研制和开发是人类航空史上一个里程碑。有两架飞机在这过程中跃然而出。一架将飞机环控系统由气动变为电动。此前，环控系统是从飞机发动机的气压机获得能量，然后通过空气循环机产生适当的压力和温度，从而使得机舱里乘客得以舒适地完成飞行旅程。新型的环控系统是从飞机的发电机获得电能，将从飞机外部获得空气加以压缩，送至空气循环机产生适当的压力和温度。这一里程碑级的跳跃有效提高了飞机的燃油效率。另一架则将飞机的飞行作动器系统由液压变为电动。飞行作动器系统是控制飞机起飞降落和飞行方向的重要系统。此前，作动器是由液压系统来驱动。液压系统的缺点是漏油以及随之引起的维修。改成电动后，这两大问题就自行消失了。电驱动作动器的另一个优点是控制精度高、反应快。
这以上的两大变化是两大重大创新。创新中，人们遇到了前所未有的困难。电的需求大大增加，引起了热问题，电磁干扰问题，瞬变问题，以及重量问题。我有幸参与了这两架飞机的电力系统的开发，并直接参加了其中一架飞机的电力系统的研制与改进。电力驱动的飞行作动器具有控制容易、灵活、快速的优点，但在作动器处于助飞位置时，需要很大的电流，而在阻飞位置则将大电流返回电网，从而引起电网电压升高，造成对电网上电子设备的威胁。利用数字信号处理器控制的电力电子，我成功地开发了一套将回馈的电能储存到发动机的转子，也就是将发动机转子变成一个飞轮储能器的技术。我解决的另一个难题是成功地开发了发动机无位置传感器电力启动装置。这项技术可在没有位置传感器的情况下将发动机从零转速电启动到额定转速，从而提高了可靠性，减少了重量。我也在这两个问题的解决过程中获得数项技术专利。
此后，我被提拔为通用电气公司航空电力系统的首席科学家。随后，我主持领导了以新半导体材料－碳化硅为基础的最新多电飞机电力系统的研发，其中包括发动机碳化硅启动装置、碳化硅一次配电系统、碳化硅负载均衡装置等等。我还对未来多电飞机的发展趋势进行了研究，制定了多代多电飞机电力系统的发展路线。过去三年里，我从技术上指导完成了世界最先进的大型飞机电力系统试验和仿真研究中心的建造。
多年的努力奋斗，我获得了三十八项美国专利和专利申请，我的工作得到国际同行的认可与赞许。2013年我被评为IEEE Fellow（院士），2014年又被评为SAE Fellow（院士）。IEEE（电机电子工程师学会）至今有40万人会员，2013年仅有298人获选为院士。SAE（航空与汽车工程师学会）至今有13万会员，2014年仅有23人获选为院士。当获得这些荣誉时，我深深感谢我的母校，深深感谢母校赋予的顽强拼搏、勇于探索的河海精神，也深深感谢我的父母和我的家人。
重访母校河海
2014年9月，我用探望父母的机会，重访了河海大学。我荣幸地以杰出校友的身份，获得了朱拓书记、徐辉校长的祝贺和会见。鞠平副校长还陪同我参观了河海大学的新校区。让我惊奇与兴奋的是当年一所三千学生的水利学院如今已成为拥有三万学生的综合型国家重点大学。站在新校区的大门，看到了开阔的校园，我感到河海的楼更高了，河海的树更绿了，河海的草地更青了，河海的老师和学子们更奋发了。这里包含着多少河海人包括我的父辈们的幸勤劳动和汗水，这是河海精神的伟大发扬与延伸。
我问自己，什么是河海精神？至少，它的一个重要部份是：海纳百川，奔流不息，永往向前。河海，亲爱的母校，我为你而自豪并祝你更加辉煌，我永远不会忘记你，我会常常回来看望你。
（能源与电气学院供稿）
