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前言
在军事科研领域,马伟明院士是当之无愧的领军人物。
他为我国海上力量作出的贡献,让中国慢慢从其他国家的追随者,变成引领时代的先驱者。
那么马伟明院士都有什么研究成果,又让我国实现了怎样的飞跃呢?
马伟明解决固有震荡难题
1960年,马伟明出生,并经历了新中国成立后一段相当艰难的岁月。
受环境影响,马伟明身材瘦小,体质较弱,相比其他孩子更加单薄。
这样一个看似并不强大的孩子,却有一颗倔强的心。
考虑到马伟明的特殊情况,父亲给他报考了海军工程大学的电气工程专业。
从此,马伟明的一生便与电气结下了不解之缘。
在大学期间,军事化的学习环境让马伟明的体质越来越强壮,这为他以后长时间高强度进行实验研究打下了良好的基础。
与此同时,马伟明与张盖凡教授结下了深厚的师生情谊。
张盖凡是机电领域的资深导师,很多本领域的顶级科学家都是他的学生。
马伟明投入其门下后,由于学习能力强,愿意吃苦耐劳,钻研精神突出,慢慢迎来了属于自己的主导项目。
1987年,我国大力倡导发展军事科技,对海军的投入也逐步加大。
在张盖凡的支持下,马伟明正式开始了他的研究项目:解决“固有振荡”。
固有振荡是指电磁在获得能量后发生的振动,这种振动不受阻力影响,只跟系统一开始的振动频率有关。
从表面来看,固有震荡似乎是装备工作过程中无法避免的现象,但正是这个现象,成了军事领域的一大难题。
因为固有振荡到达一定频率,会影响整个动力系统,甚至装备瘫痪的情况也时有出现。
试想一下,如果深入海中的潜艇遭遇了严重的固有震荡导致系统瘫痪,那么潜艇无法正常工作,装备会慢慢下沉至海底。
不但影响军事任务,还要额外支出一定的打捞成本。
所以我们的军事装备能否避开固有震荡的威胁,是极为关键的。
上世纪90年代,我国计划研究新型的潜艇,要用到高性能的十二相整流发电机系统。
当时国内没有合适的装备,只能从外国进口优质装备。
但是在引进相关装备的过程中,马伟明发现存在明显的固有振荡问题,并向对方提出了自己的建议。
哪知对方不但不承认问题,还对马伟明的观点冷嘲热讽。
马伟明十分清楚明显的固有震荡背后存在严重的隐患,于是决定靠自己的努力超越国外装备,减少我国船舰发电系统对国外的依赖。
由于没有专业的实验室,马伟明索性将洗脸间改造成实验室。
由于经费不足,他能得到的资金预算很少,没有专业设备,他便请工人做了两个试验电机。
没有测试仪,他又一次次到其他单位借用。
在这样的艰苦环境下,他带着团队用了6年时间做了成千上万次实验,几十万组数据分析之后终于研究出一套多相整流发电机。
这款装备的出现,解决了固有震荡导致的系统瘫痪问题,为我国军事事业的发展提供了坚实的技术保障。
此时,国外还为固有震荡问题头疼,听到马伟明的研究成果后,才知道当初犯了多大的错误。
而我国则凭借新型的多相整流发电机,提高了我国海军力量的下限,让所有船舰的安全性和稳定性上升了一个大台阶。
为了表彰马伟明的贡献,国家将“中青年有突出贡献专家”称号授予给他,希望他能在更多研究中作出重要贡献。
马伟明获得表彰的时间是1996年,当时因台独分子李登辉窜美,中美关系迅速恶化。
美国军舰出现在我国南海区域,与解放军形成对峙。
不到四十岁的马伟明作为军事学院出身的科研专家,目睹了这段时期的政治大事。
他暗暗下定决心,要为国家研发出更多领先国外的先进技术,帮助中国海军实现质的飞跃。
世界首款交直流电机系统
马伟明研究出多相整流发电机后,开始在其他电磁领域寻找突破。
在这期间,我国一艘执行任务的潜艇出现了故障,主要问题正是来源于充电发电机。
这件事对海军来说不是小事,该型号的其他潜艇也暂时停止任务,等待测验结果。
马伟明了解到消息后,请求由自己的团队解决问题。
按照当时的分工,研究人员的正常工作是研发装备,而不是维修装备,但马伟明不这样认为。
他一直要求团队人员在研发装备的基础上,也要了解装备在实际应用中的技术问题,甚至要懂得调试及维修装备。
潜艇出现问题后,他对相关负责人说,我是海军的院士,装备出现问题就该院士研究,不然国家要我们做什么?
为了尽快解决潜艇故障,马伟明连春节都没回家,大年初二更是累得不得不去医院打点滴。
经过几十天的研究,团队终于找到了问题的根本,并制作了一套解决方案。
根据这套方案,工作人员对潜艇进行了全面维护,很快便恢复了正常状态。
等这个风波过去,马伟明意识到了一个问题:
随着现代技术的发展,潜艇体量正在变小,所以相关的零件也要朝轻量化发展。
如此一来,原有的电机就不适合新型潜艇了,需要研制出一款更加轻便和先进的电机,以支持新潜艇的需求。
放眼全球,所有科学家都在研究更强大的电机以增强潜艇的性能,争取军事上的先机。
但是大家都没有找到突破口,无法让本国潜艇电机技术实现领先。
马伟明是这方面的权威,对电机的理解更全面,他认为电力集成可以成为新一代潜艇的供电系统。
他计划将交流电和直流电融合到一套系统中,实现电机中可以提供交直流电。
这是个十分大胆的构思,但其他国家的科学家纷纷摇头,认为这是异想天开。
他们不是没有尝试过这个目标,但是经过反复研究发现,这是几乎不可能实现的事情。
面对其他人的质疑声,马伟明花了十多年时间,通过电磁参数的计算,不断加强交直流电机的稳定性,并对装备运行过程中的传导干扰进行了预测和优化。
在迈过一道道难以突破的关卡后,马伟明实现了三相交流和多相整流同时供电的目标,成功制造出世界上第一台交直流双绕组发电机系统。
这套系统的出现可谓是震动学术界,马伟明成了国内外专家讨论和崇拜的对象。
2001年,马伟明成为我国最年轻的工程院院士,个人荣誉更进一步。
不过他并没有因此满足,而是继续埋头苦干,研究更多技术难题。
有人劝他该放松一下,马伟明很认真的说:
只要一松懈,别人就会追上来,如果现在不拼命,国家选我这个院士又有什么意义?
2002年,马伟明的研究成果正式落地。
这套交直流发电机系统经过验证后实现量产,如今已经运用到我国潜艇中,成为海军领域中极为重要的“中国心”。
马伟明在电机电磁领域的发明得到了学术界的认同,但还是有人质疑他。
有一次,我国引进的一套大型发电机系统出现了故障,马伟明作为这一领域的专家,负责与国外代表团谈判。
马伟明指出装备的缺陷后,对方矢口否认,并拿出装备图纸给他看,表示装备本身没有问题。
当初购买装备时,对方并没有给我们图纸。
所以此举的意图就是欺负我国没有图纸,无法研究装备构造,从而站在权威的角度否定装备本身存在缺陷。
他们没想到的是,马伟明早对故障装备进行了深度研究,甚至把内部构造画了出来。
见外方拿出图纸准备胡搅蛮缠,马伟明也拿出早准备好的图纸,上面不但有详细结构图,连故障的位置都标得清清楚楚。
马伟明对外方说:这是科学,你不懂,我可以教你。
在很长一段时间,这件事成为了业内茶余饭后的谈资。
此时马伟明已经成为越来越多科研工作者的榜样,他手下的团队也被大家亲切的称为“马家军”。
在此之后,马伟明带着“马家军”一路突破,完成了电磁电机领域的多项重大成果,这其中以电磁弹射最为著名。
中国电磁弹射之父
弹射器是辅助航母舰载机起飞的装置。
大多数航母使用的起飞装置是蒸汽式弹射,而美国福特号航母采用的则是电磁弹射装置。
与传统的蒸汽式弹射相比,电磁弹射器的重量更轻,维护成本低,效率高,而且对辅助系统的要求比较宽松。
综合来看,电磁式弹射的优点十分明显,是未来航母的必备组件。
美国为了研究电磁弹射,用了21年时间,投入了32亿美元才完成研发并投入使用,研发周期和资金投入都是十分巨大的。
马伟明研究电磁弹射时,几乎所有人都不看好。
在接受《环球时报》采访时,记者谈到了美国漫长的研发过程,认为我国的研发也会很漫长。
但马伟明表示只要方法是对的,研发周期可以大大缩减,并且预言电磁能技术将在10年内取代化学能技术。
这是他对国际军事方向的判断,也是对自己科研成果的自信。
马伟明只用了几年时间就研制出了小型样机,关于电磁方面的研究也多面开花,电磁发射技术实现了集群式突破。
电磁弹射技术研发成功后,有100多位科学家参加了该技术的成果鉴定会,当时一位为国奋斗了一辈子的老专家摸着样机泣不成声。
我国福建舰作为具有更高科技水准的航母,采用了电磁弹射装置。
这标志着马伟明的成果不但大获成功,而且已经应用于实际的军事部署之中了。
当然,电磁弹射技术的重要性并不仅仅展现在航母上,在其他科技领域中同样大放光彩。
2023年,我国建成了亚洲首个电磁弹射微重力试验装置。
该项目将用于空间研究领域,让航天工作者无需前往太空,也能进行载人航天和深空探测等试验。
总结:
作为我国军事科研领域的权威,马伟明一直活跃在科研工作第一线。
完成电磁弹射项目后,他又提出了“全能舰”的概念,计划建造一种拥有3个防空层和3层火力圈的舰船。
他认为,如今的时代正是从化学能、机械能转向电磁能的时代。
我国已经掌握了大量电磁能科技成果,完全可以充分发挥当前优势,以电磁武器和综合电力系统为基础,打造一种更先进的船舰。
参考资料:
《马伟明院士解决航母一大难题,全球仅我国掌握,领先西方整整一代》中国工程院院士馆
《马伟明:中国军舰全舰推进系统已领先美国一代》人民网
《马伟明院士获奖感言》同济大学关工委员会
《“国宝级”专家马伟明》人民网
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