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　　作者：刀口團隊 / 92軍迷

　　馬偉明院士答記者問的六大看點

　　近日環球時報刊登一篇文章引起軍迷熱議，《馬偉明：中國軍艦全電推進系統已領先美國一代》https://mil.huanqiu.com/china/2017-03/10312369.html。這篇文章是參加兩會的馬偉明院士答記者問。文章雖然不長，但卻回答了六個關鍵問題，下面我們逐一梳理：

　　第一，當記者問到“電磁彈射技術，將在10年內取代傳統的化學能技術”。馬院士的回答實際上糾正了記者的用詞（電磁彈射），他說：傳統的化學能能做的電磁能也能做，傳統的火炮是化學能。凡是載運方面，過去用化學能能做的，大部分用電磁能也能做。

　　馬院士為什么要反復強調“化學能”，顯然是借此機會回應媒體將他的之前的講話，誤讀成“中國的電磁彈射器還要等十年”。因為航母的蒸汽彈射器本身并非由“化學能”做功，只涉及蒸汽的壓縮與膨脹。所以他所說的是“電磁發射技術”將在10年內取代傳統的化學能技術。具體來說就是下圖的“電磁軌道炮”和“航天電磁推射技術”，因為傳統的火炮和火箭才是“化學能”轉化為動能。

　　2016年12月份馬院士發表了一篇論文《電磁發射技術》，論文提到按照發射長度和末速度的不同，電磁發射技術可分為電磁彈射技術( 發射長度百米級，末速度可達100m/s) ，電磁軌道炮技術( 發射長度十米級，末速度可達3 km/s) ，電磁推射技術( 發射長度千米級，末速度可達 8 km/s) ，三種技術的基本原理相同，涉及的具體關鍵技術有一定差別，但總的技術可概括為四部分：高能量密度儲能技術，大容量功率變換技術，大功率直線電機技術和新型網絡控制技術。（下圖）

　　去年秋天，官媒報道未來十年中國航天計劃中，提到的“羽舟”和“輕舟”系列，就是采用地面大型電磁推射系統，發射電推和液體運載火箭，計劃2020年前完成演示系統建設及原理原則試驗。

　　在談到電磁軌道炮的時候，馬院士稱：由于我們國情原因，我們不僅要做科學家的活兒，還要能做工程師的活兒，甚至還要干工匠的活兒，才能把東西做出來。

　　這從側門回答了外界對我們在電磁技術能快速發展的疑問，我們的科學家們并不是僅僅在研究和設計，還要解決工程化中遇到的問題，甚至要解決制造工藝上的難題。如果科學家---工程師---工匠三個環節是脫節的，那么項目中遇到的難關就會互相扯皮，三方互不了解就難以形成合力，進度自然就慢。下圖是美軍32兆瓦電磁炮。

　　第二，我國早就開始進行電磁炮的研究，下圖是中國研制的電磁炮制導炮彈，以及馬院士在科技成果展會上，了解電磁坦克炮的脫殼穿甲炮彈性能。正如馬院士曾說的，“我們的做法是從科學探索到關鍵技術攻關，再到工程實現，最終將設計者變為制造者，打通從創新到創造的最后一公里”。

　　馬院士是我國千千萬萬科學家的杰出代表，這種中國特色的裝備研究體制，在官媒報道的眾多高科技裝備研制事跡中常能見到。加上全國一盤棋的大協作、科技人員的白加黑、五加二，項目的進度就比外界猜測的快得多。當年的“兩彈一星”，去年殲-20、運-20入列都是很好的證明。那種以西方研制時間，來推算我軍裝備研制所需的時間，結論一定是錯誤的。

　　第三，記者問“福特”號航母的電磁彈射系統花了21年，中國也需要這么久嗎？ 馬院士的回答是：只要方向正確，方法得當，那么進程可以大大縮短。為什么這么自信，因為中國的電磁彈射器已經研制成功。下圖是興城艦載機飛行員訓練基地去年十月的衛星圖。去年底傳出圖中的殲-15采用電磁彈射順利升空，圖中還看到左側這條彈射器的起點停著一架無人機，顯然這條是電磁彈射器。

　　一篇博士生論文《大功率混合儲能裝置控制策略研究》發表于2015年2月，馬教授是第二作者。這篇文章里提到：超級電容器功率密度高，但儲能密度較低需要很大的體積，很難滿足小型化的要求；電感儲能方式對斷路開關的要求特別苛刻；利用慣性儲能，難以瞬間將全部能量取出，無法實現高功率密度要求。相對來說，蓄電池儲能密度很高，功率密度也較高。

　　2016年10月份馬院士發表了《電磁發射系統中電力電子技術的應用與發展》，下圖是這篇文章的配圖。論文提到，儲能系統有兩種：飛輪儲能方案和 蓄電池+超級電容方案。文中特別強調海軍工程大學研制了蓄電池+超級電容方案，即下圖中的（a）+（b）。

　　電彈系統控制系統的逆變電路采用IGBT作為控制，文章提到了實際驗證系統的參數，如下圖的實際彈射的電磁推力和加速度曲線。圖中可見：從大約0.20秒到0.55秒， 電磁推力迅速升至滿功率（13噸），然后穩定運行至2.20秒，也就是說戰機的彈射過程大約是2秒鐘。

　　電磁彈射器以加速度3g運行，加上戰機發動機開全加力，可以保證在百米跑道的末速度，達到時速350公里的起飛速度。

　　下圖的電磁推力之所以有波動，是因為直線電機采用分段定子形式。關于“分段定子”，筆者在之前的文章里有直線電機的圖解。拼圖（下）的縱軸的時間單位的毫秒，可見加速度穩定在3g，波幅為正負1%（即0.03g），說明馬院士解決了動子滑動中跨分段的一些動態技術難題。

　　下圖是興城基地今年1月份的衛星圖，圖中顯示下方的這條彈射器當時剛完工，還在工程驗收階段。既然這條稍短的彈射器進度，比之前彈射殲-15B和無人機的電彈更晚，那么它不可能是蒸彈，很可能是采用 蓄電池+超級電容儲能方案，另一條進度較快的是采用 飛輪儲能方案。

　　第四，記者問道：美國“福特”級航母的經驗顯示，航母的電磁阻攔技術比彈射難度更高……。還沒等記者說完問題，馬院士就不客氣地打斷，說：不能這樣下定論。我們用了1/5的時間就把阻攔做完了，你說哪個難度高？有了彈射的技術阻攔還難嗎？彈射和阻攔是一個正一個反，解決了正，解決反不就容易了嗎？看來記者的問題把馬院士激怒了，于是回了幾個堅定的反問式短句。下圖是電磁阻攔系統的結構示意圖。

下圖是美軍的電磁阻攔系統以及原理圖。

　　馬院士的回答里有幾點是可以肯定的：（1）我國的電磁阻攔系統研制工程已經完成，而且只用了研究電磁彈射器1/5的時間。（2）我國的電磁彈射器已經研制成功，不然 “1/5的時間”如何算出的呢？（3）電磁阻攔的技術難度并非比電磁彈射技術更高。

　　結合馬院士在回答這個問題之前提到，“只要方向正確，方法得當，那么進程可以大大縮短。言下之意是，美國人沒找對方向，方法不得當，所以才進度慢，不能以此就推理我們的電磁彈射和電磁阻攔系統的進度。

　　下圖是去年底央視新聞截圖。從裝置的結構顯示：它是電磁阻攔系統的1:1樣機，而且正在運裝中（下圖中圓錐形絞盤上的鋼纜圈數不同）。從截圖上清晰可見，設備上的銘牌寫的是中文，所以央視不是拿美軍的視頻，而是典型的官泄。

　　第五，記者問了個軍迷們也常有的疑問：新一代采用全電推進系統、電磁軌道炮和電磁彈射/阻攔設備的軍艦，如何防止因對手引爆電磁脈沖炸彈導致完全失去戰斗力？馬偉明回答：這個問題不太專業。脈沖彈是靠輻射，艦船全是鐵殼屏蔽的，很難影響到內部系統，它又不是陸地大電網。言下之意是不必有這方面的顧慮，在艦船設計時已經做了防護。

　　第六，2014年11月14日國防部網站的一篇文章《馬偉明：中國實現中壓直流綜合電力系統 世界首家》，文章提到：英國45級、美軍DDG-1000驅逐艦 與法國西北風兩棲艦，均采用中壓交流綜合電力系統。

　　船舶綜合電力系統將傳統船舶相互獨立的機械推進系統 和 電力系統，以電能的形式合二為一，通過電力網絡為船舶推進、通信導航、特種作業和日用設備等提供電能，實現了全船能源的綜合利用。因此，船舶動力采用綜合電力系統已成主流。

　　馬院士回答了為什么中國的綜合電力系統，是處于世界領先的位置。因為我們一開始就選擇采用中壓直流，一步到位。美國和歐洲是采用中壓交流，還處于第一代水平，所以差我們一代。美國人現在才開始做預研中壓直流，要趕上我們是十幾年以后的事情。看來歐美又選錯研究方向，走了一條彎路，現在要改成直流得推倒重來。

　　馬院士還自豪地說：一項技術領先不領先，先進不先進不是自己說的，需要世界同行評價，標準是客觀存在的。就是說“世界領先” 不是我們自吹的，標準擺著那兒，西方人也不得不承認。所以馬偉明團隊獲得“國家科技進步創新團隊獎”是實至名歸，從下圖看，第三代“高速感應集成發供電”我國已經在研制中。

　　我國綜合電力系統的發展以“十五”為起點。馬偉明告訴記者，“綜合電力系統被譽為船舶動力的第三次革命”；船舶采用綜合電力系統，不僅實現了船舶推進系統和電力系統的集成，而且更容易實現全船能量的精確高效控制。

　　第一代綜合電力系統技術成熟，但存在設備體積和重量偏大、系統效率偏低、供電連續性不高等缺點；第二代綜合電力系統采用中壓直流電制，突破了系統頻率限制，降低了對原動機調速特性的要求，大幅減小了設備體積和重量，提高了系統效率和供電連續性。

　　下圖是去年央視新聞的截屏，顯然正在建造的055新型驅逐艦，所配套的全電推進系統已經研制成功。在被問到中國會不會出現更多在高科技武器裝備領域的領跑者時，馬院士語氣堅定地回答：會，肯定會。這是一名中國軍人的自信、中國科學家的自信，更是中國人的自信。