自工業革命起,西方科技就一度遙遙領先於世界。儘管近年來我國綜合國力大幅提升,但在軍隊戰艦的推進方面,始終無法與美俄等國相較。
直到2018年,一位名叫肖飛的研究員橫空出世,用“直流全電力推進系統”開啟船舶動力第三次革命,才成功讓我國船艦動力實現彎道超車,打破國外壟斷。
而今幾年過去,已被授予一等功的肖飛與他的研究員們,仍舊在背後默默付出著自己的努力。
“船舶動力第三次革命”:中國頂尖科研團隊與英美的較量
海軍在國防部署裡佔比非常之重。但一直以來,我國傳統軍艦的機械推動耗能高、佔比空間大,且市面上備用發電機很難滿足艦艇能源需求。
要知道,艦載電力系統不僅掌控著整個艦艇的功能執行,還關係到海軍作戰時的防守耐力。而省力充足的“電力推進系統”,在很長一段時間裡都作為西方國家的核心機密存在。因此相比於歐美,我國海軍在戰備領域的優勢大大降低。
不過迄今為止英美等國的艦艇也還存在著一些不夠完善的地方:例如英國號稱採用全電推進系統鼻祖的“45型驅逐艦”,就因為技術限制導致這款軍艦常年屈居港口無法投入使用,只能成為一項“高科技展覽品”;再比如美國原本計劃建造多艘的“朱姆沃爾特級驅逐艦”也因技術問題導致它的展示目的遠遠超出實戰,而被削減至只剩兩艘。
在這種情況下,我國希圖突破技術難關的意願無比強烈,乃至於每年都會派遣大批科研專家將之付諸實踐。於是一場沒有硝煙的戰爭,就此拉開了。
2002年,畢業於清華大學的馬偉明博士帶著他組建的一支獲得過“國創研究先進群體”的科研團隊來到了海軍工程大學進行招生。
馬博士長期致力於研究船艦綜合電力技術創新,同時還承擔著40多項國防裝備重大課題。那時他正帶隊攻克“船艦供電系統與電力儲能裝置”的研究——而這也是當時許多工程大學生都感興趣的專案,名叫肖飛的畢業生就是其中之一。
但進入馬偉明的團隊就必須得要暫時放棄學業,彼時站在岔路口的肖飛在繼續讀博與研究之間陷入了兩難。
讀博的道路顯然是平坦的,而研究意味著刻苦、鑽研與忍耐,意味著崎嶇的道路。
當時報名的人有許多,可選上的人卻少之又少,肖飛看著始終空缺的位置,最後給遠在家鄉的父母打了電話。
肖飛出生於1977年,兒時的他因為受到戰爭片影響,對軍事產生了濃厚的興趣。後來他說:“當時我的心裡一直有個願望,那就是在軍事建設領域做出自己的貢獻。”
於是長大後,他也義無反顧地報考了海軍工程大學。
電話裡,父親告訴他:“每個人都要為自己的人生負責,如果你選擇夢想,那就好好努力,爭取早日成為國家棟梁。”
聽了父親的話,肖飛的內心堅定了起來。
他憑藉著優異的成績加入團隊後,很長一段時間裡一直在研究室潛心學習。
最終經歷數個日夜後,團隊成功研發出了高速感應整流發電機。該機體積小、電量儲備足,很大程度上彌補了中國艦載供電系統的短板。
肖飛第一次感覺到無比自豪,此後他又陸續參與解決了許多大大小小的難題,儘管那段日子工作強度十分之大,加班到凌晨都是家常便飯,但他從無怨言。
一次,上面派發了一項“解決某潛艇電力系統故障”的任務,由於時間緊迫,接到通知的肖飛不眠不休連續奮戰了60多個小時,最終研製成功。
在研究室的日子,肖飛的嚴謹與認真引起了馬偉明院士的注意,他評價肖飛道:“這個年輕人,有膽量、有思路、有毅力!”
而在實驗的前兩年裡,肖飛也並沒有荒廢自己的學業。
實驗完畢後,他又憑藉著完備的知識系統與實踐經驗,順利考取了浙江大學博士,並在重回母校任職時,被兩次破格晉升成為教授。
一等功研究員肖飛,與他斬獲榮譽、價值10億的“中國電芯”
2003年,湖北省政府網站上釋出了一則新聞:“馬偉明團隊提出了‘中壓直流全電推’的技術,這將會成為一項重要舉措。”
據馬偉明團隊介紹:“在一隻傳統的航行船隻上,即使避免全速前行,也仍舊會分配許多能源來作為動力推進,而其中必然會浪費相當數量的未使用能源。如果有了全電力的推進,這些浪費的能源可以用來支援以往因能源不足無法使用的高能武器,如鐳射和電磁軌道炮等,還能為船艦的雷達系統增加預警時間,提高安全性。”
而此時的美英等國還在使用體積大、並聯困難、系統降壓大的交流電。於是訊息一出,立即引起了科學界及軍事界的轟動。
軍事專家吳劍評論道:“目前市面上的交流電系統還較為複雜,相互之間並聯緊密,一個小問題就能導致嚴重故障。而直流電則更加穩定、也更具挑戰性,如果能研製成功,絕對功不可沒。”
的確,中壓直流全電推不僅能增長艦艇的航程,還在傳統船隻的基礎上提高效益。並且它既能用於中小型艦艇,在大艦艇上也能分配動力在任何一個需要的地方,再加上系統噪音相對更低,還不需要透過增減速齒輪來控制,可謂是艦艇最優配置。
唯一的困難,便是對系統可靠性要求高,技術難度大,但一旦它問世,這種技術至少領先美國十年。
該設想經提出後,整個團隊都陷入了熱火朝天的研究中,其中肖飛更是憑藉著一股不服輸的勁頭,經常沒日沒夜地計算公式。然而幾年過去,肖飛主持參與的十餘項國家重大科研專案都收穫頗豐,該研究卻始終陷入瓶頸。
後來肖飛在一次偶然情況下從一本國外刊物中獲得了靈感,他立即將這一發現報告給團隊,所有人都開始了緊密的計算。
終於2017年,馬偉明院士在一次媒體採訪中透露:“目前團隊對推進直流電系統非常有信心,美國在該領域落後中國的事實有待可期。”
半年過去後,在沒有任何權威資料參考的情況下,團隊奇蹟般證實出了正確的結果——一種新的演算法應運而生。
當計算公式與架構圖都陳列面前時,肖飛的心裡升起了滿滿的成就感,但這些還遠遠不夠。他秉持嚴謹的態度開始駐守工廠,兼顧研究與工藝實驗的監製。
為保證生產質量,肖飛深入工種,無論是技術員、設計師、工程師還是工人,他都以身作則、親自示範。
期間,他與二百多個工人同吃同住,絲毫沒有身為知識分子的傲氣。
2018年,肖飛與團隊成功研製出了各項引數都達到超高標準的樣機,中國軍艦電芯“新型高速感應發電機”誕生了。
在頒發國家專利時,鑑定委員會們一致認定:“該研究成果已達標國際先進水平,這是貨真價實的‘中國電芯’!”
該電芯被國家採納後,成功安置在了最新的052D和055軍艦上,其中“2兆瓦級直驅式風力發電變流器”,使中國成為了世界上首個應用“中壓直流綜合電力”的國家,也使中國在該領域的地位也迅猛提升。
從經濟與技術上來說,這比以往我國需要花大量金錢去購買的科技產品還要領先,直接從根本上為國家節省了十多個億。
從中國海軍立場來說,更是意義重大,因為該電力系統打破了國外的技術封鎖,使中國艦載有了劃時代的進步,大幅度提升了我國國防戰力。
這一切的成功,肖飛與馬偉明團隊都功不可沒。
軍事專家吳劍如是說:“馬偉明團隊最大的一個特點是他們不僅注重科學發展的理論知識,更重要的是還會將創新付出實踐,深度耕耘再推進,這是他們總能獲得許多獎項的原因之一。”
而其中從理論基礎到研究、再到技術攻關,肖飛的付出佔了很大比重。
2018年7月,研究員肖飛在世界矚目之下,被國家授予了一等功榮譽。
後來《解放軍日報》在19日當天報道:“該系統已用於我國現役所有新型船艦,顯著增加了戰船的效能與威懾力,這是中國的驕傲。”
世界舞臺的科技角逐之蟄伏雄獅——大國已覺醒
而“中國電芯”成功後,研究員們的故事也並未完結,他們仍然堅守在崗位,為下一個奇蹟做著準備。
據《環球時報》報道,2019年八一建軍節前一天,馬偉明團隊再次傳來喜訊:由海軍工程大學教授王東引領的科研小組主攻專案獲得重大突破,中央軍委在榮譽儀式上授予王東一等功。
作為主角的中國工程院院士王東生於1978年,目前是團隊中最年輕的成員之一,卻已經做出過許多貢獻。
儘管出於保密協議,該項成果的具體內容無法透露,但這意味著在不久的將來,會有一項重大研究面世。
該訊息在網上瞬間引起議論,有人稱道:“真是‘江山代有才人出’,在我國的科研領域如肖飛與王東之輩還有許多,優秀的科研成果也將會數不勝數……這是中國身為大國的底氣!”
繼肖飛與馬偉明團隊研製的“直流電系統”投入使用後,在民用領域也取得了巨大成果。
2019年11月,肖飛再次憑藉該專案獲得了代表著傑出成就與重大科技創新的“何梁何利獎”,這是國家對他的科研表示的高度讚揚。
2020年7月18日,由無錫“賽思億電氣科技”有限公司建造的“雄程天威1號”風電運維商船正式交付。
這是首艘使用低壓直流綜合推進系統的民用船隻,問世不久便開創了國內多項第一。
“雄程天威1”為一艘雙體船,除直流綜合電力系統外,還採用了六自由度登乘系統、以及DP2動力定位和高頻柴油機組,以及馬偉明團隊的對低壓直流電子技術升級的核心變頻電控裝置,屬於真正意義上的“中國芯”。
據測試,該船對海況具有良好適應性,最高程度能在四級海況下登乘作業。
而作為供應商,賽思億電氣公司還為國內使用者提供了十艘不同船型,對此該公司稱:“試驗成果顯現後,我國尖端科技普及化將指日可待。”
而目前從該船的使用也可以看出,直流綜合電力系統已經趨於成熟,能夠在各項領域發揮重要作用,這是中國科技史上的一大里程碑。
在船舶動力領域,蒸汽機的使用標誌著第一次工業革命,內燃機與核動力汽輪機標誌著第二次革命到來,第三次革命,正是綜合電力系統的使用。前兩項發明都來自西方,而最後一項來自中國。
儘管長期以來美國都佔據著世界霸主的地位,讓許多國家得以臣服,但中國卻從未服輸。
正如馬偉明團隊所說:“在技術上,要領先就領先美國,越是困難越要挑戰。”
作為一個被壓制許久的東方大國,我們正逐漸迎來覺醒的時刻。