浮动的海上机场 插上翅膀的巨舰

2023-11-23 19:19三秋叶
求学·理科版 2023年22期
关键词:航母科技

三秋叶

中国航母的起步,是从零开始的。

2002年3月3日中午,我国花巨资买来的“瓦良格”号航母船体抵达大连港51区码头。

2005年4月26日,在全体工作人员的注视下,“瓦良格”号被拖进大连造船厂内的30万吨级船坞——针对“瓦良格”号的改造正式开始。总设计师朱英富回忆说:“‘瓦良格号被拖来时只有一个壳体,我们这边没有设计图纸、没有规范、没有经验。我们也曾想跟原研制方俄罗斯合作,但人家拒绝了。想想也对,他们设计建造的航母还在服役,不能把自家的老底给我们抖出来啊。”

2005年8月初,“瓦良格” 号以中国海军的海灰色涂装全新亮相,技术人员开始全面重建其内部系统。

2009年4月27日,“瓦良格” 号被转移至大连船舶重工集团有限公司三工场中的30万吨级船坞,工人们铲除舷侧的俄文舰名,这意味着它将改用中文名字——遼宁号航空母舰(全文简称“辽宁舰”)。

据透露,辽宁舰全舰安装的电缆长度达几千千米,走在辽宁舰的任一通道上,都可见成捆的电缆整齐地密布头顶,形同经络联通四面八方。但令人难以想象的是,这几千千米的电缆在工程之初不到一年的时间就完成了施工验收。

曾有一名电气领域的军代表说,面对航母“巨系统”的电气工程,他至今不敢想是怎么一步步挺过来的。全舰数万台/套设备的用电量相当于一座中等城市,电站数量之多、电源种类之全让人叹为观止。

另外,防火是航母建造过程中的另一道巨大难题,一些大国的航母在建造过程中都曾经历过大大小小的火灾。辽宁舰在施工及试验高峰期,同时在舰人员近5000人,有500余个动火部位,可谓“隐患就在身边,危险就在眼前”。

军代表室为此创造性地提出安全工作网格化管理,将航母工程的安全延伸到每一处——每个动火点都配备专门的携带防火设备的看火人员,一旦发现火情苗头,就迅速扑灭。安全的精细化管理,使得辽宁舰在整个建造过程中都无火灾,创造了世界航母建造史上的奇迹。

辽宁舰上的数万台/套设备由1000余家科研院所生产研制,上万名科学家、工程师,数万名专业工人在全国各地的生产线上连续奋战了几年……就这样,在一步步的努力下,2012年9月25日,我国第一艘航母辽宁舰正式交付海军。

历经10余载,“瓦良格”号终于重获新生!而这也意味着,我国向着海上强国的目标迈出了重要的一步——“中国第一艘航母交接入列,是海军建设发展的一个标志性、阶段性成果,标志着中国实现了航母零的突破”。

所谓“万事开头难,只要开好头,万事都不难”。通过建造辽宁舰,国防工业部门积蓄了技术骨干,海军部队储备了种子人才,为独立建造山东舰、福建舰打下了坚实的基础。

2019年12月17日,山东舰入列,辽宁舰有了“兄弟”,不再孤单;2022年6月17日,福建舰下水命名,“三胎”千呼万唤终落地。

福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航母,采用平直通长飞行甲板,配置电磁弹射装置,满载排水量8万余吨。

看到“平直通长飞行甲板”“电磁弹射”等关键词,不少人潸然泪下,称有了福建舰,中国人的脊梁得以进一步挺直。

一些智库指出,如果说辽宁舰标志着中国航母零的突破,山东舰标志着自主设计建造国产航母零的突破,那么福建舰就是强国之外超级航母零的突破,“一百年来,他们将重新斟酌与中国打交道的方式”。

3艘巨舰就是中国航母技术的3次飞跃:续建国外滑跃起飞航母—自行建造完全国产化航母—建造配置电磁弹射的大型航母。这个过程,正是新时代人民海军埋头苦干、奋斗强军的征程。

从2012年到2022年,这10年的时间,中国航母的发展速度远超许多人的想象,不少驻华使馆武官惊叹:“你们是怎么做到的?”

“我们是努力做到的!”

这一问一答,就是中国航母人的底气!

华中科技大学

担当国家使命 铸造“国之重器”

生逢其时,责无旁贷

王硕威

从华中科技大学船舶与海洋工程学院毕业的“80后”王硕威,是国产航母总体副总设计师,是福建舰的总建造师,从事辽宁舰整体设计时只有25岁, 是当时总师系统中最年轻的一员。从首艘航母到首艘国产航母,再到首艘国产弹射型航母,王硕威是我国航母建造的重要参与者,也是大国海军崛起的见证者。

在航母的建造过程中,王硕威带领团队首次采用以总段为导向,各专业协同推进的区域设计模式,并以三维设计为平台,以总段为周期进行设计,显著提升了航母的设计效率和设计水平,为确保工程研制节点的顺利推进做出了重大贡献。此外,王硕威还开创性地完成了航母电磁兼容性1∶1陆上联合试验,首次形成了电磁干扰性静态与动态等效试验、脉冲电磁环境下弹药安全裕度等效试验等创新方法,有效攻克了工程研制的难点。

王硕威曾说,作为与蓝色国土相生相伴的青年科研工作者,在实现中国梦、强军梦的生动实践中,我们生逢其时,责无旁贷。

那些“王硕威们”

在辽宁舰的建造过程中,王硕威带领团队克服了许多困难。

他回忆,团队曾在零下20多摄氏度的冰天雪地里连续多天户外作业,也曾在高温、高湿、高盐的岛礁上坚守数月,平时加班加点、彻夜不眠更是常态。此外,因为纪律要求和信号问题,团队有时几个月都不能和外界联系。

大家习惯了挥汗如雨,习惯了油污满面,也习惯了聚少离多。

但正因这些“王硕威们”的全力付出与无私奉献,中国首艘航母才能实现顺利交付。

华中科技大学名片

1952年,华中工学院诞生。

20世纪70年代,时任华中工学院院长的朱九思提出“高等学校,教学与科研需并重”。这是全国第一所提出要办“既是教学中心又是研究中心”的高校。20世纪80年代,学校首开风气之先,从纯工科大学向综合性大学这一目标迈进。20世纪90年代,时任华中理工大学校长的杨叔子率先在理工类院校中倡导加强大学生的文化素质教育,办起了文科教育。这是全国第一所创立文化素质教育基地的高校。

2000年,为响应国家高等教育改革,被誉为“红色工程师的摇篮”的华中理工大学、培养“中国百强医院”院长最多的同济医科大学、“新中国第一所城市建设高等学校”武汉城市建设学院合并组建为华中科技大学,开启了探索综合性大学的发展之路。

在第四轮学科评估中,华中科技大学共有14个学科进入A档,其中,机械工程、光学工程、生物医学工程、公共卫生与预防医学被评为A+,电气工程、计算机科学与技术、新闻传播学被评为A。在顶尖学科中,华中科技大学共有15个学科进入ESI全球排名前1%。

科创成果闪耀世界舞台

依托强劲的科创底蕴,华中科技大学踔厉奋发、接续奋斗,汇聚起了建设世界一流大学的磅礴力量,向着提高我国的综合国力和核心竞争力的目标攻坚克难,众多科创成果闪耀世界舞台。

学校创新水电站水库优化调度理论,为现代水电能源理论的创立和发展做出重要贡献;研发的一系列高性能新型模具钢,打破国外垄断;研制出的“601大型程控交换机”,被誉为“中国民族工业的骄傲”;在计算机集成制造系统领域取得的成绩,荣获国际制造业界“大学领先奖”;原创性提出的灰色系统理论,产生了广泛的世界影响;率先开展临床肾、肝移植,创建全国首个器官移植研究所;首创的“双氧水心脏声学造影法”,在国内外得到广泛应用;在结构减隔震、数字建造等方面取得突破性成果;以超前战略眼光首倡“武汉中国光谷”,引领和支撑光谷从武汉走向中国、迈向世界。

可以说,在国家科技建设的每个时期,华中科技大学都立足当时国家的重点战略需求,打造出一个个支撑国家战略科技力量的“国之重器”。

华中科技大学的“四大明珠”

“四大明珠”                 研究成果(部分)

武汉光电

国家研究

中心 骆清铭教授带领团队建立的全脑介观图谱绘制体系已在脑科学研究中得到了应用,为研究神经元类型、神经环路和脑疾病模型等提供了重要手段;闫大鹏教授团队研发出我国首台万瓦连续光纤激光器。经由一根绣花针粗细的光纤,此激光器释放出的激光能量便可焊接飞机、轮船等。由此,中国成为继美国后世界第二个掌握此技术的国家

国家脉冲

强磁场科

学中心 2023年9月29日,国家脉冲强磁场科学中心的工程技术团队成功实现了20MW全球最大单机功率风力发电机转子的整体充磁。这标志着中国成为全球唯一能够为兆瓦级永磁风力发电机全系列机型进行整体充退磁的国家。这一重大突破,无疑为我国风电绿色制造的高质量发展插上了里程碑式的翅膀

精密重力

测量国家

重大科技

基础设施 在首席科学家罗俊院士的带领下,团队在引力精密测量前沿科学问题研究、服务精密重力测量国家重大战略需求等方面取得了一系列具有国际影响力的成果。另外,团队在2018年测出了当时世界上最精确的万有引力常量G值,相关成果编入中学物理教材并入选当年中国科学十大进展

國家数字

化设计与

制造创新

中心 该中心面向航空发动机及燃气轮机、航空航天飞行器、航天火箭、汽车、轨道交通装备、高端数控机床、能源及海洋重大装备等国家战略和支柱行业,聚焦数字化设计、数字化分析、数字化制造等方面关键共性技术,建设数字化设计与制造创新能力平台,为数字制造和智能制造关键领域研发核心工业软件和核心工艺装备提供人才和技术支撑,以形成我国数字化智能化制造技术核心竞争力

海军工程大学

笃志攻关电弹射,实现“中国制造”到“中国创造”

把一个个不可能变为可能

福建舰最大特点之一就是配置了电磁弹射装置,该技术来自海军工程大学教授兼该校舰船综合电力技术国防科技重点实验室主任马伟明。在他的带领下,海军工程大学的电力集成创新团队利用自身在电气工程装备研发方面的长期技术积累,一起进行国产电磁弹射器、电磁轨道炮、新型综合电力推进系统等新技术的研发,成功推出小型样机并由此掌握了一大关键技术。在接下来的数年里,该团队又在电磁弹射技术上获得全面突破,从而让中国成为除美国之外唯一掌握电磁弹射技术的国家,为我国航母的建造奠定了坚实的技术基础。

马伟明(右三)与电力集成创新团队成员一起攻关

马伟明曾在某颁奖典礼上总结道:“我是一名来自军队院校的教育科技工作者,我的职责就是培养出一流的创新型优秀人才。我和我的团队秉承这一信念,在舰船综合电力领域以及电磁弹射领域,把一个个不可能变为可能!我们的做法是从科学探索到关键技术攻关,再到工程实现,最终将设计者变为制造者,打通从创新到创造的最后一公里,实现‘中国制造到‘中国创造。”

与时间赛跑

2001年,41岁的马伟明当选为中国工程院最年轻的院士,可谓功成名就。但是,很多人都劝

他放松一点,不要太累,连他的导师,清华大学教授郑逢时也曾告诫他:“我不害怕你在学术上超过我,我只担心你的身体能撑多久。”

之所以这样说,是因为马伟明每年的工作量几乎是常人的2.5倍。有人为马伟明计算过,从他负责的科研数来看,10年内马伟明都挤不出一个完整的休息日。

但马伟明说,自己最缺的就是时间,“与发达国家相比,我们的很多关键技术存在一代甚至几代的差距。我们必须与时间赛跑,国外十几年搞出来的东西,我们必须在更短的时间内完成”。

海军工程大学名片

海军工程大学的前身是于1949年11月建立的大连海军学校机械系,首任校长是时任海军司令员的肖劲光大将。学校1954年开始独立办学,更名为海军机械学校,是新中国成立后第一所正规的海军军事高等院校。学校1961年接收原哈尔滨军事工程学院海军工程系的部分专业,1963年被确定为全国重点大学,1969年从大连搬迁到武汉,1999年与海军电子工程学院合并组建成海军工程大学,并被确定为全军5所综合性大学之一。2017年7月,新调整组建的海军工程大学成立,2018年被确定为全军重点建设院校。

海军工程大学是一所多学科、多层次的海军军事高等学府,是全军著名的多兵种专业类高等教育院校,是军队重要的教学科研基地。海军第一个本科专业,第一个硕士点、博士点、博士后科研流动站,以及第一个全国重点学科均出自海军工程大学。

坚持实施大科研战略

海军工程大学坚持实施大科研战略,始终坚持科研为战斗力生成、为部队建设服务,形成了集“基础研究、技术创新、工程实践、服务保障”为一体的科研体系,有力地推动了人才培养直通战场、贴近部队、对接岗位,实现了科研成果高效转化为战斗力。

近年来,学校先后获国家和军队科技进步奖700余项,其中国家一等奖5项、二等奖14项,军队特等奖1项、一等奖65项,获奖等级和数量居全军院校前列、海军院校之首。学校曾参与研制了我国第一代可储存液体火箭推进剂、第一台“巨龙号”内燃机车。“舰船新型供电系统”“珊瑚岛礁淡水资源的开发与应用”“某型双绕组发电机系统研制”“船舶综合电力系统”等项目获国家科技进步奖一等奖,国际首创的“交直流电力集成新技术”被国家科技部评为“年度公众关注的十大科技事件”,“交直流电力集成双绕组发电机系统”入选年度中国高等学校十大科技进展。

西安建筑科技大学

冶金力量助力航母启航

探索走向更远之路

甲板是航母舰体结构的关键部位,功能和作用都十分特殊。飞行甲板不仅要承受重达二三十吨的舰载机在起飞和降落过程中产生的强烈冲击和高摩擦力,还要承受喷气式飞机高达几千摄氏度的火焰的灼烧。

由于对甲板性能的要求极高,因此全世界只有少数几个国家可以生产真正用于航母建造的甲板用钢,在中国,鞍钢集团就是具备这种能力的企业之一。

赵刚是西安建筑科技大学钢铁冶金专业2002届毕业生,现任鞍钢集团钢铁研究院军工产品研究所副所长。他为我国航母的成功启航贡献了西安建筑科技大学的冶金力量。

赵刚受邀参加西安建筑科技大学2018年研究生毕业典礼

作为科研团队的负责人,赵刚接到国产航母甲板钢的研发生产任务后,便开始跟踪从前线到后线的各道工序,攻关从现场一直到检验室,再到实验室,他不断采集重要的数据进行改进,有力确保了建造航母所需的甲板钢、球扁钢等关键型号钢材的生产,为航母的建造提供了70%的航母专用钢材。

他表示:“我们只有通过这种提升自己的研发能力和研发水平,才能保证我们国家、我们军队的海军,走向更远,走向更深蓝。”

世界上第三个掌握甲板钢技术的国家

2011年,刚接到国产航母甲板钢的研发生产任务时,赵刚就感到了任务的艰巨。为了保障甲板钢的顺利研制,每隔一段时间,赵刚就要乘坐高铁赶到距离鞍山100多公里外的鞍钢集团鲅鱼圈分公司,跟踪甲板钢的生产。甲板钢研制团队的一员张坤称:“那段时间几乎24小时都在厂里,跟踪从前线到后线的各道工序,每天只能睡三四个小时。”

最终,在全体工作人员的努力下,中国航母采用的甲板钢终于诞生,整体技术指标达到了690MPa,中国因此成了世界上第三个掌握甲板钢技术的国家。

西安建筑科技大学名片

西安建筑科技大学的前身为始建于1895年的天津北洋西学学堂。1956年,全国高等院校第二次院系调整时,东北工学院、西北工学院、青岛工学院和苏南工业专科学校的土木、建筑、市政系(科)整建制合并组建西安建筑工程学院。学校是新中国成立后西北地区第一所本科学制的建筑类高等学府。1994年3月8日,经国家教委批准,学校更名为西安建筑科技大学。1998年,学校划转陕西省人民政府管理。学校现为“国家建设高水平大学项目”和“中西部高校基础能力建设工程”实施院校,为陕西省、教育部与住房和城乡建设部共建高校。

2020年7月,西安建筑科技大学材料科学正式进入ESI全球排名前1%。这是继工程学、环境与生态学之后,西安建筑科技大学第三个进入ESI全球排名前1%的学科,入选学科数位列陕西省省属高校第2位。

优势平台 蔚然大观

西安建筑科技大学在科学研究领域建树颇丰。2018年1月,省部共建西部绿色建筑国家重点实验室在西安建筑科技大学揭牌成立,并在这里开展具有区域特色的基础研究和应用基础研究,提升区域科技创新能力,服务地方经济发展。

除此之外,西安建筑科技大学还拥有1个西部绿色建筑省部共建协同创新中心,2个国家地方联合工程研究中心,1个国家国际科技合作基地,2个教育部重点实验室,2个教育部工程研究中心,建设有陕西省重点实验室等其他省部级科研平台34个,以及3个声名远播的甲级资质设计研究院。在土木、建筑领域的强势地位,让西安建筑科技大学被赋予了许多与众不同的使命,如2019年,住房和城乡建设部与西安建筑科技大学共同发起成立了国家级智库——中国城乡建设与文化传承研究院。

陕西省政府也依托西安建筑科技大学的獨特优势,先后成立了“陕西循环经济工程技术院”“陕西省新型城镇化和人居环境研究院”“陕西省膜分离技术研究院”3个研究院。凭借得天独厚的优势学科和基础扎实的科研平台,西安建筑科技大学有着突出的承担国家重大科研项目的能力。特别是“十三五”以来,西安建筑科技大学作为牵头单位已经承担了9项国家重点研发计划项目(其中国家重点研发政府间国际科技创新合作项目2项)。

“大国重器”的背后,是一位位大国巨匠和培养出他们的母校数十年来不间断的传承和坚守。正是这些辛勤的努力和无私的付出,给了我们国家启航新时代的动力。除了以上高校,还有一些高校在航母的建造中贡献了力量。

(本文图片、文字来源于相关院校的官网官微、求学旧刊、青塔等)

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