关键核心技术装备自主可控,对中国船舶工业做大做强具有重要意义,坚持面向舰船线谱振动噪声快速预报评估世界前沿技术、面向舰船减振降噪国防重大需求,攻克“卡脖子”难题是我前进的动力。
“海上一箭打五星!吉林一号高分系列卫星发射成功!”这是我进入舰船结构振动噪声科研领域的第四年,火箭顺利升空是对我提出的振动噪声快速预报评估方法满足实船应用需求的验证,让这一凝聚了团队两代人数年心血研发的振动噪声实时监测评估系统,再次在海上火箭发射领域发挥出重要作用,我们终于实现了核心关键技术100%自主可控。
高聪参与国内首次海上火箭发射实船测试
从小在海滨城市长大的我,对祖国的深蓝海域充满了无限的向往,“海军梦,强国梦”像一颗种子深深地埋藏在我心底,逐渐萌芽、生根。我于2018年加入哈尔滨工程大学船舶工程学院“船海结构物安全与舒适性”团队,成为一名博士研究生,主攻舰船结构振动噪声预报与评估基础研究。
导师告诉我,我国船舶行业中大量核心软硬件来源于欧美,国产关键装备底层缺少核心技术,发展国产自主可控核心技术装备重要而紧迫。一次跟随导师去海军某基地进行实船测试任务,一进入基地,我便看到基地横幅上醒目的标语:“潜艇越安静,作战能力就越强”。在采集设备振动噪声数据时,我真实感受到了船上机械设备的轰鸣声,技术人员告诉我,船舶减振降噪设计对于保障潜艇的隐蔽性、提升作战性能发挥着至关重要的作用,而我国舰船减振降噪设计水平还有待提升。
高聰(左一)参加国际学术会议
高聪(右一)做结构水下辐射噪声试验
面对船舶减振降噪设计“卡脖子”技术难题,前期我走了不少弯路。要想提出船舶振动噪声快速预报方法,就要找到其理论基础,在不确定该理论能否支撑船舶振动噪声快速预报时,我需要做无数次的迭代和公式推导。我常常把自己关在实验室做研究,一住就是几个月。看到团队师兄们的一项项科研成果落地,我也曾动摇,犹豫是否还要在自己的方向上继续下去。导师告诫我科研创新不要急功近利,要坐得住冷板凳。
我一次次静下心来,告诉自己,最难的时刻就是最接近成功的时刻。我一点点汇总问题,办公桌上的演算纸越摞越高,当摞起半人高时,我终于看到了曙光。我发现了实现应用的工具——纽马克β法,经过多次验证,我创新性地引入了时域波动分析法,在国际上首次提出了设计阶段船舶结构线谱振动噪声快速评估方法。与传统数值方法相比,这一方法在保证计算精度的前提下,从“小时级”缩减为“分钟级”,显著提升了求解效率,初步解决了船舶结构线谱振动噪声分析这一“卡脖子”难题,为船舶减振降噪设计提供了有力的技术支撑。
为了让基础科学研究贴近工程实际,我经常被委派至海军某院参与国防科研项目攻关,我也格外珍惜每一次参研机会。在进行一项科研任务时,一次错误的参数输入引起了我的注意——舰船结构可能会因输入的少许变化而导致结构相应出现较大改变。后来在与导师探讨的过程中,我终于发现这是由于出现了多种模态的耦合振动,使得结构的动力响应预报和控制变得异常困难。
高聪进行科研项目技术汇报
高聪携评估系统参加海事展
为了提升舰船作战能力,针对传统方法无法快速、高效分析结构局部共振区域动态特性这一问题,我从结构复杂多模态耦合振动分析入手,遵循从简单到复杂、从单一结构到耦合结构的研究思路,建立了结构多模态振动分析快速预报模型,实现了不同结构、不同参数的高效分析,为采取动力吸振方法控制结构振动提供了有效支撑。
经过一年多的攻关积累,我逐步掌握了舰船结构振动噪声预报及控制方法,并作为技术骨干在导师的带领下参与我国十余型水下装备的振动噪声预报评估,这段经历成为我最宝贵的科研经验。目前,该方法已广泛应用于我国海军装备设计、建造、维修阶段振动噪声预报评估中,有力支撑了舰船装备的论证决策。进行项目汇报时,机关领导称赞我,“真是做科研的一把好手”。
2020年8月初,我很荣幸地承担了国内首次海上火箭发射冲击响应数据采集任务。由于此前国内并没有火箭发射实船测试的经验,对于测点的布置一无所知。通常数据采集需要布置上百个测点才能满足实船测试要求,而本次测试只能携带2台测试系统,最多只能布置48个测点,这意味着需要排除50%以上的测点。我和队友对火箭发射船冲击响应进行对标分析,应用所掌握的船舶振动噪声预报评估技术,在这个长达160米的“巨无霸”上经过半个月的反复计算,终于排除了非必要测点,找到了冲击振动相应的薄弱环节,从而保障了后续关键数据采集点的布置和试验数据的顺利采集。
2022年3月,团队再次接到协助完成海上火箭发射测试任务,这次需要应用到团队前期研发的振动噪声试验评估系统。有了第一次的实船测试经验,我针对系统实时评估关键技术进行攻关,对系统进行程序化开发,搭建了基于声振传递函数的振动噪声评估系统框架。经过一轮轮的算法优化、调试,升级后的振动噪声实时监测评估软件V2.0版,可在激励载荷输入后的2分钟内反馈结构的线谱振动噪声水平,这一成果也得到了专家学者的一致好评。
2022年4月30日,当振动噪声实时监测评估软件V2.0版顺利完成海上火箭发射数据采集任务,我知道船舶结构振动噪声快速预报评估技术已得实船试验验证。火箭腾飞的那一瞬间,我也向自己交出了圆满的答卷。
在科研的道路上,我要坚决落实习近平总书记提出的“四个面向”战略方针,继续瞄准舰船减振降噪“卡脖子”技术难题,争做科技创新“排头兵”,这是新一代船海人“为船、为海、为国防”的志向追求,也是一代代科研工作者不断探索、不断前进的源动力。
(编辑·李军)