近日，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布了第二十一屆中國(guó)專(zhuān)利獎(jiǎng)授獎(jiǎng)的決定，海軍工程大學(xué)“一種立式混合磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)”被評(píng)為專(zhuān)利金獎(jiǎng)，該專(zhuān)利第一發(fā)明人就是“王東”。
在國(guó)防應(yīng)用領(lǐng)域飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)是艦載高能武器以及航母電磁彈射器不可或缺的核心裝備，而王東又是大名鼎鼎的馬偉明科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的核心成員。那么，這項(xiàng)專(zhuān)利金獎(jiǎng)與正在建造的003型彈射巨艦究竟有何淵源？
第二十一屆中國(guó)專(zhuān)利金獎(jiǎng)項(xiàng)目名單節(jié)選
打破常規(guī)的立式混合磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)
航空母艦核心戰(zhàn)力是作為移動(dòng)的海上機(jī)場(chǎng)，艦載機(jī)放飛與回收效率是衡量航母戰(zhàn)力水平高低的重要指標(biāo)。根據(jù)量化分析判斷，彈射起飛型航母的艦載機(jī)運(yùn)作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同等噸位的滑躍起飛型航母。
彈射型航母作戰(zhàn)效能更高
彈射器現(xiàn)階段主要分為蒸汽彈射器與電磁彈射器，在過(guò)去漫長(zhǎng)歲月里彈射器技術(shù)主要由美國(guó)壟斷。蒸汽彈射器是通過(guò)彈射氣缸里的高壓蒸汽做功，將蒸汽能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，結(jié)合飛機(jī)自身動(dòng)力實(shí)現(xiàn)艦上短距離起飛。
蒸汽彈射器彈射功率調(diào)節(jié)范圍小
蒸汽彈射器通過(guò)數(shù)十年發(fā)展積累了豐富的設(shè)計(jì)與運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)，但其固有的一系列原始設(shè)計(jì)缺陷也限制了它的進(jìn)一步發(fā)展。比如，
蒸汽彈射功率難控制，可彈射機(jī)型有限，彈射頻次難以大幅度增加等問(wèn)題
電磁彈射器則完全化解了蒸汽彈射器的一系列原始缺陷，通過(guò)釋放強(qiáng)大電能利用電磁力原理驅(qū)動(dòng)直線感應(yīng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)艦載機(jī)彈射起飛，彈射功率精準(zhǔn)可控，可彈射機(jī)型種類(lèi)豐富，彈射頻次不再受制于蒸汽發(fā)生裝置。
電磁彈射器陸上試驗(yàn)場(chǎng)
電磁彈射器推動(dòng)重達(dá)數(shù)十噸的艦載機(jī)在不足百米距離內(nèi)加速至起飛速度需要強(qiáng)大的瞬時(shí)電能，戰(zhàn)時(shí)艦載機(jī)日起飛頻次更是以百次為單位計(jì)算，
能否提供強(qiáng)大的高頻瞬時(shí)電能是電磁彈射器研制的關(guān)鍵所在
國(guó)產(chǎn)某型商用飛輪儲(chǔ)能裝置
強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置可以實(shí)現(xiàn)電磁彈射器的電力儲(chǔ)能，超級(jí)電容器、超導(dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能都可以被視為強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置，但其中
只有飛輪儲(chǔ)能不存在充放電次數(shù)限制，更能適應(yīng)電磁彈射器的強(qiáng)迫儲(chǔ)能需求
飛輪儲(chǔ)能是指通過(guò)發(fā)電機(jī)帶動(dòng)飛輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)能，需要釋能時(shí)利用飛輪高速旋轉(zhuǎn)的慣性能量發(fā)電，就好比轉(zhuǎn)動(dòng)自行車(chē)腳踏板帶動(dòng)車(chē)輪高速旋轉(zhuǎn)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)腳踏板時(shí)車(chē)輪仍可以保證一定的轉(zhuǎn)速，飛輪儲(chǔ)能的基本原理與其類(lèi)似。
飛輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)軸承通常會(huì)有磨損，王東領(lǐng)銜研發(fā)的立式混合磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種打破常規(guī)的設(shè)計(jì)方案，它將磁軸承與機(jī)械軸承有機(jī)結(jié)合在一起，高速永磁電機(jī)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，真空泵為飛輪提供真空工作環(huán)境，如此一來(lái)就解決了空氣阻力問(wèn)題，如果飛輪在工作時(shí)失穩(wěn)，機(jī)械滾動(dòng)軸承則開(kāi)始工作，可以起到保護(hù)磁軸承和系統(tǒng)安全的功效。
殲15電磁彈射上千次，003型航母核心技術(shù)軍轉(zhuǎn)民
磁懸浮與機(jī)械混合的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)是各大國(guó)都在爭(zhēng)相追逐的目標(biāo)，那么問(wèn)題來(lái)了，它與003型航母的關(guān)系究竟有多大？
發(fā)明申請(qǐng)書(shū)時(shí)間顯示是2014年，顯然與003型彈射巨艦的時(shí)間表對(duì)不上，電磁彈射器的研發(fā)時(shí)間不可能與航母研發(fā)時(shí)間同步，因?yàn)樽鳛楹侥概涮椎年P(guān)鍵子系統(tǒng)，
電磁彈射器研制時(shí)間表必然大幅度早于003型艦
尹卓：殲-15已進(jìn)行成百上千次電磁彈射試驗(yàn)
海軍信息化專(zhuān)家咨詢(xún)主任尹卓少將早在三年前就在央視權(quán)威披露，我國(guó)殲-15艦載機(jī)已經(jīng)在電磁彈射器上進(jìn)行了幾百上千次彈射，美國(guó)電磁彈射器地面試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)過(guò)很多大大小小的事故，重大事故也出現(xiàn)過(guò)，這就說(shuō)明我們?cè)陔姍C(jī)控制、綜合電力系統(tǒng)電力分配、軟件設(shè)計(jì)等領(lǐng)域優(yōu)于美國(guó)。
上述表態(tài)說(shuō)明兩點(diǎn)：1.國(guó)產(chǎn)電磁彈射器成熟度很高；2.研發(fā)時(shí)間更早。
配套電磁彈射器的阻攔裝置
實(shí)際上在更早的時(shí)間段里海軍工程大學(xué)已經(jīng)研發(fā)成功可用于電磁彈射器的50MW飛輪儲(chǔ)能裝置，而王東領(lǐng)銜攻關(guān)的立式混合磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在
專(zhuān)利申請(qǐng)書(shū)中有明確的用途說(shuō)明，它將用于電網(wǎng)調(diào)峰、不間斷電源、混合動(dòng)力機(jī)車(chē)等場(chǎng)合。顯然是為了滿足民用需求，可以看作是
003型彈射巨艦的“軍轉(zhuǎn)民”升級(jí)產(chǎn)物
。
馬偉明團(tuán)隊(duì)的第一個(gè)世界領(lǐng)先項(xiàng)目
“領(lǐng)先就領(lǐng)先美國(guó)”是否吹牛？事實(shí)勝于雄辯
王東身處的馬偉明科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)自四年前亮相央視科技盛典頒獎(jiǎng)活動(dòng)以來(lái)可謂是名聲大噪，馬院士一句“領(lǐng)先就領(lǐng)先美國(guó)”更是令人印象深刻，有人驚詫于他們科技成果之非凡，也有人產(chǎn)生了質(zhì)疑，甚至認(rèn)為馬院士在“吹牛”，那么站在聚光燈下的馬偉明及其科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)究竟有何過(guò)人之處？
新型艦船發(fā)供電系統(tǒng)
先來(lái)重溫下他與他的團(tuán)隊(duì)自上世紀(jì)八十年代末以來(lái)所獲得的科技成果：
1.先后研制成功三代艦船新型發(fā)供電系統(tǒng)，解決艦船動(dòng)力心臟病問(wèn)題，牢牢確立我國(guó)在艦船發(fā)供電領(lǐng)域里的世界領(lǐng)先地位；
2.在世界上率先提出并研制成功中壓直流綜合電力系統(tǒng)，技術(shù)水**超國(guó)外十年以上；
3.敢與最強(qiáng)對(duì)手比拼，電磁發(fā)射領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)集群式突破，與世界最強(qiáng)國(guó)家實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展，且多項(xiàng)技術(shù)屬?lài)?guó)際首創(chuàng)，推動(dòng)我國(guó)武器裝備由化學(xué)能發(fā)射向電磁能發(fā)射轉(zhuǎn)變的**。
052C型驅(qū)逐艦同樣應(yīng)用了新型發(fā)供電系統(tǒng)
質(zhì)疑馬偉明團(tuán)隊(duì)的聲音無(wú)非是因?yàn)榇嬖诟兄系K，三代艦船新型發(fā)供電系統(tǒng)的直接成果就是海軍艦艇的批量下餃子，
054A型護(hù)衛(wèi)艦、052C/D型驅(qū)逐艦、055萬(wàn)噸大驅(qū)、039B型AIP動(dòng)力潛艇、新型核潛艇等海軍主戰(zhàn)艦艇無(wú)一例外全部應(yīng)用了馬偉明團(tuán)隊(duì)研制的新型發(fā)供電設(shè)備
。
再以艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng)為例，你們常說(shuō)該系統(tǒng)領(lǐng)先國(guó)外十年以上，那么為什么英國(guó)45型驅(qū)逐艦、美國(guó)DDG1000朱姆沃爾特級(jí)驅(qū)逐艦、福特級(jí)航母三型艦船已經(jīng)應(yīng)用艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)背景下，我國(guó)卻沒(méi)有一款應(yīng)用電力推進(jìn)系統(tǒng)的主戰(zhàn)艦艇？
應(yīng)用電力推進(jìn)的英國(guó)45型驅(qū)逐艦全部趴窩
首先要明確的一點(diǎn)是電力推進(jìn)并不是艦船綜合電力系統(tǒng)的唯一標(biāo)志，前者只是后者的應(yīng)用場(chǎng)景之一；
其次，上述三型艦艇問(wèn)世多年而時(shí)至今日依然是重病纏身，45型驅(qū)逐艦全部趴窩，DDG-1000難以形成戰(zhàn)力，福特級(jí)更是大小問(wèn)題一籮筐，可見(jiàn)沒(méi)有統(tǒng)籌規(guī)劃的科學(xué)發(fā)展路線，先進(jìn)技術(shù)不僅不會(huì)帶來(lái)戰(zhàn)力躍升，反而會(huì)成為掣肘戰(zhàn)斗力的沉重負(fù)擔(dān)
。
055萬(wàn)噸大驅(qū)已經(jīng)應(yīng)用綜合電力系統(tǒng)
以055萬(wàn)噸大驅(qū)為例，該型艦應(yīng)用的具有世界領(lǐng)先水平的雙波段雷達(dá)以及其他對(duì)海對(duì)空探測(cè)電子設(shè)備都是耗電大戶，電能如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)均衡調(diào)配戰(zhàn)力水平就將大打折扣，而這就是領(lǐng)先國(guó)外十年以上的艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng)的用武之地，該系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)根據(jù)作戰(zhàn)需求能夠?qū)崿F(xiàn)智能配電，從而在各系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)時(shí)供應(yīng)充沛電能。
最重要的一點(diǎn)是，我國(guó)艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng)將有更廣闊的應(yīng)用平臺(tái)，那就是馬偉明院士提出的“全能艦”，這是一款全面領(lǐng)先DDG-1000的未來(lái)戰(zhàn)艦，而現(xiàn)在未來(lái)已來(lái)！
全能艦
全能艦將配置大口徑艦載電磁炮，發(fā)射系統(tǒng)也將應(yīng)用電磁發(fā)射裝置，實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)由傳統(tǒng)化學(xué)能發(fā)射向電磁能發(fā)射的轉(zhuǎn)變。
該艦火力可有效觸達(dá)方圓1000公里的作戰(zhàn)區(qū)域，這意味著
單艦控制范圍將與福特級(jí)航母戰(zhàn)斗群旗鼓相當(dāng)，甚至有所超出，從而徹底改變海戰(zhàn)規(guī)則。
馬偉明團(tuán)隊(duì)推動(dòng)電磁能發(fā)射
馬偉明團(tuán)隊(duì)必勝秘籍：論功行賞+亮劍精神
正所謂授人以魚(yú)不如授人以漁，馬偉明科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)不僅為我國(guó)帶來(lái)了在電磁領(lǐng)域里的集群式突破，更是打造了一支特別能攻關(guān)特別能戰(zhàn)斗的科技鐵軍。
馬偉明院士在談到團(tuán)隊(duì)建設(shè)時(shí)特別感謝恩師張蓋凡教授，他說(shuō)，我的導(dǎo)師培養(yǎng)我，主持公道，我很幸運(yùn)，是在多項(xiàng)電機(jī)課題組里面，因?yàn)槔舷壬倪@種學(xué)識(shí)和人品他不僅把我領(lǐng)進(jìn)門(mén)，關(guān)鍵是提供了一個(gè)非常好的創(chuàng)新的環(huán)境或者文化，你只要是你自己做出來(lái)的不會(huì)被任何人侵占，所以好多課題我甚至課題組成員也不是，有的即使是成員也不是課題組長(zhǎng)，可是到最后鑒定報(bào)獎(jiǎng)的時(shí)候是按照貢獻(xiàn)和作用論功行賞排名，所以我就跑到第一去了，所以才有我能當(dāng)院士，得到這個(gè)肯定。
馬偉明授業(yè)恩師張蓋凡教授
時(shí)年41歲的馬偉明當(dāng)選為工程院院士之后，
他將自己的幸運(yùn)傳遞給了更多人，這個(gè)延續(xù)是指論功行賞的創(chuàng)新環(huán)境和文化的延續(xù)，比如領(lǐng)先國(guó)外十年以上的艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng)的第一牽頭人并不是馬偉明，而是他的團(tuán)隊(duì)成員王東。
除此之外，在馬偉明團(tuán)隊(duì)里的有功之臣還有很多，這支團(tuán)隊(duì)先后孕育了四百多名博士和碩士，其中有不少已經(jīng)在全國(guó)甚至全世界嶄露頭角，除了王東之外還有肖飛，他是2018年全軍通令嘉獎(jiǎng)的三人之一，榮立一等功，并于去年榮獲何梁何利獎(jiǎng)。
馬偉明科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)
談到這里不由得讓我想起電視劇《亮劍》里李云龍的一段臺(tái)詞：兵熊熊一個(gè)，將熊熊一窩，要說(shuō)魂，只要我在，獨(dú)立團(tuán)的兵就嗷嗷叫，遇到敵人就敢拼命，要說(shuō)哪一天我犧牲了，獨(dú)立團(tuán)的戰(zhàn)士也照樣嗷嗷叫，我就不相信他們從此就變成了棉花包，為什么呢？因?yàn)槲业幕赀€在。而這里的“魂”不就是馬偉明說(shuō)道的，由張蓋凡院士牽頭營(yíng)造的刺激創(chuàng)新的環(huán)境和文化。
馬偉明科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)更是一支具有亮劍精神的科技鐵軍，從占據(jù)世界領(lǐng)先地位的三代艦船發(fā)供電系統(tǒng)，到領(lǐng)先國(guó)外十年以上的艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng)，以及當(dāng)前即將應(yīng)用的具有世界領(lǐng)先水平的航母電磁彈射器，處處體現(xiàn)“領(lǐng)先”一詞。
中壓直流綜合電力系統(tǒng)
馬偉明：
我們做所有的事，我都是這樣講的，從開(kāi)始的第一個(gè)研究到最后，就沒(méi)有一個(gè)是跟著人家走的，首先從需求中提煉出科學(xué)問(wèn)題，科學(xué)問(wèn)題解決完了，再把它分解成關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)解決完了，最后立足我們國(guó)情（加以應(yīng)用）。
古代劍客對(duì)陣，明知不敵也要亮出寶劍，狹路相逢勇者勝就是亮劍精神。在一系列強(qiáng)軍科技成果面前我們看到了馬偉明團(tuán)隊(duì)基于創(chuàng)新思維與新時(shí)代綜合國(guó)力躍升的自信從容，但是要知道馬院士是從上世紀(jì)八十年代在技術(shù)領(lǐng)域全面落后西方數(shù)十年的背景下一路披荊斬棘，在技術(shù)發(fā)展的至暗時(shí)刻馬偉明依然能堅(jiān)定必勝信念，而這不就是亮劍精神。
馬偉明在技術(shù)至暗年代敢于向世界最強(qiáng)亮劍
精氣神固然重要，但在亮劍精神之上還有更重要的一層，就是高瞻遠(yuǎn)矚的科學(xué)發(fā)展規(guī)劃，馬偉明主抓的三代新型發(fā)供電系統(tǒng)研制背景就是海軍之父在1987年2月2日主抓審定了《海軍2000年前發(fā)展設(shè)想和“七五”建設(shè)規(guī)劃》和《海軍2000年前裝備發(fā)展規(guī)劃》，確立以十幾年為周期的海軍裝備發(fā)展規(guī)劃。
054A型護(hù)衛(wèi)艦、056型輕型護(hù)衛(wèi)艦、052C/D型驅(qū)逐艦、055萬(wàn)噸大驅(qū)可以說(shuō)都是沿襲水面艦艇發(fā)展思路，也就是說(shuō)直到現(xiàn)在三十多年前的發(fā)展規(guī)劃仍然在發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
