科技日报:中国战舰拥有强劲“中国心”

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导读:科技日报:中国战舰拥有强劲“中国心”

齐耀

我国南方某军港,这一天,风和日丽,水深流缓,一艘我海军新型舰船圆满完成专项试验徐徐驶进港湾,盛装迎接的海军将领和战士排成两列,向胜利归来的舰船致以军礼,码头上满是鲜花和掌声。


这艘舰船装备了我国自主研发的新型动力系统。发动机历来被视作船舶的“心脏”,这种被誉为“中国心”的新型动力系统,则是我国科技人员的原创性成果,拥有完全的自主知识产权,其整体技术达到了国际先进水平,部分技术处于国际领先地位,被业内公认为是21世纪某新型舰船的标志性技术之一,在国防现代化建设中具有重大的军事意义。


在码头迎接的人群中,心情最为激动的要数中国船舶重工集团公司七一一研究所金东寒研究员。作为新型动力系统的主任设计师,该项目前不久获得了国家科技进步一等奖,此刻,他感到了成功的欣慰,更感到了使命的神圣。


他又想到了自己身后的团队,他为自己领衔的这个团队而感到自豪与骄傲。他深知,一个大型科研项目成功的背后,必定有一个坚强的团队。这个项目国家投入资金数亿元,前后经过20多年的技术攻关,凝聚着两代人的心血。正因为有了这支富有创造力的团队,才会有今天的累累硕果和突出成就,有一位领导是这么评价的:在他们身上集中体现了“公而忘私的奉献精神,严谨求实的科学精神,知难而进的拼搏精神,团结合作的协作精神。”


“为了国家的利益,我们愿意保持沉默”


国防科研工作有它的特殊性,金东寒和他的团队多年来努力拼搏、攻关夺隘,在技术上实现了重大突破,为国防建设做出了重大贡献;但由于工作的特殊性,为了国家的利益,他们甘于寂寞、默默奉献。


七一一研究所开展该新型动力研究,始于上世纪八十年代初。1985年,金东寒来到七一一研究所攻读博士学位,成为国内该领域的第一位博士。当初科研设施简陋,科研经费短缺,项目前景也并不明朗,但金东寒凭着对这个专业的热爱,执着地从事于特种发动机的研究。博士毕业后他面临着多种选择,国外的亲戚也有意邀请去国外发展,但还是毅然决然留在七一一研究所,因为他不仅热爱这个专业,更加意识到这个专业方向对国防建设的意义。


金东寒是努力的,他从零部件的研制开始做起,先后承担过燃烧器等关键部件的研究工作,他工作一丝不苟,尽心尽力;金东寒也是幸运的,他遇到了报国的机会;金东寒更是令人钦佩的,加入这个团队不久,很快就以睿智、博学、严谨和执着显示出自己的才华,博得了大家的信任,逐步成为这个团队的领军人物。在他的带领下,经过“八五”、“九五”的研究,12项关键技术被他们相继突破。


这一项目技术含量高、难度大,所涉及的多项技术均属前沿技术,在国际上也只有个别国家掌握。所以,每一次突破,都意味着他们对国际先进水平的一次超越:


他们发展特种发动机仿真技术,使我国该类发动机性能分析理论处于国际先进水平,解决了该技术发展的理论问题;


他们攻克了发动机换热器换热强化、工作容积优化、流阻最小化、换热均匀化等难题,采用管内流阻一致化控制技术,实现加热管均匀换热;


他们攻克了高压燃烧和燃气再循环技术,创建了燃气再循环分析模型和试验装置,发展了计算方法和试验技术,解决了小空间高强度完全燃烧、流场与温度场均匀分布、燃烧压力稳定控制等技术难题。


1998年,他们研制成功了拥有完全自主知识产权的我国第一台特种发动机原理样机。2002年,又研制成功了工程样机,总体水平达到了国际先进水平,部分技术处于国际领先地位。


在完成一系列全系统演示验证试验后,该动力装置成功地装备于某新型舰船,并顺利地完成必要的试验,交付用户使用,实现了由科研成果向实用装备的转化。这无疑打破了国外的技术封锁,使我国该型装备跻身于世界先进行列。


能够取得这样的业绩,使他们充满了成就感,但遗憾的是,这些突破性的学术成果无法公开发表,但他们没有丝毫怨言,支撑他们的是一种信念、责任和使命感。


“办法总是有的,只是我们没有找到而已”


这是金东寒研究员经常对同事,也是对自己说的话,在实际工作中一碰到困难,他坚信“办法肯定是有的”,然后全力去寻找答案,正是这种做事方式使得他和团队的同事们克服了一个又一个困难,攻克了一个又一个难关。


金东寒做事很讲究方法,善于运用其多学科的融合能力,创新性地解决跨学科的技术难题。如:该发动机由于高度的非线性,控制系统很难用数学模型来描述,专业研发人员经过长期努力,某参数的控制精度始终难以达到控制要求。一时间课题研究陷入困境。他得知后,主动来到试验室,与相关技术人员一起分析,寻求答案。在得知课题组运用了多种经典和现代控制方法仍未奏效后,他提出应跳出常规思维,不要拘泥于使用一种学科知识去解决问题。在他的启发和共同参与下,确定了以发动机性能计算为基础,运用系统辨识方法,结合专家经验,采用智能控制策略的技术方案。为确定各档工况的工质前馈量和提前时间,他与技术人员在试验现场连续工作三天三夜,反复测试和确定方案,最终满足了控制要求并优于国外指标,标志着这项技术的取得了重大突破。


在该新型动力装置走出实验室的过程中,他们碰到了安全性、可靠性和工程化等一系列难题。在金东寒的带领下,在短短的几年内,先后攻克了发动机关键构件高温合金超细晶化、微动磨损、腐蚀疲劳等可靠性技术难题,使发动机的可靠性达到了当今在役装备的国际先进水平;解决了某关键部件多孔介质高温烧结、孔隙率均匀控制和高温密封等难题,采用丝网预处理工艺均匀控制孔隙率以及丝网与壳体整体烧结避免工质侧漏;发明了超耐腐蚀气缸套,成功解决了发动机常发生的穴蚀、腐蚀开裂、寿命短、摩擦耗功大等问题;攻克了发动机特殊焊接、特殊材料加工等工艺难题,解决了影响发动机性能的关键问题,形成了完整的发动机制造工艺。


由于对材料、工艺和可靠性有特殊的要求,必须以理论分析与试验验证相结合的方法来不断提高可靠性。因此,他们的试验任务十分艰巨,按照任务书要求需要做8000小时试验,而他们为了使发动机更可靠,自我加压,强化试验工作,实际上发动机试验已累计2万多小时,此外,还进行了整机长时间的耐久考核以及抗冲击试验,这在国内舰船发动机研发史上是前所未有的。


金东寒和他的团队在研制过程中,比较大的一个困难就是研制周期比较短,而进度要求一再提前。国外同类项目从实验室成果发展到工程化应用一般要15年时间,但他们在评估风险的基础上,优化了技术途径,最重要的是,整个团队都有着共同的目标,散发着昂扬的工作激情,长期超负荷地工作,再加上采用了科学的项目管理方法,高效配置各种资源,大大缩短了研制时间。


工欲善其事,必先利其器。不仅科学的方法很重要,先进的技术手段也同样重要。为提高研发效率,金东寒积极引进先进的设计手段,如CAD、CAE和仿真软件等,大大节约了时间和成本,并提高了项目的研发水平。


自主创新是研发工作的灵魂,他们把创新贯穿于整个研发过程,在短短几年内突破了特种发动机总体技术、密封技术、高压燃烧技术、自动控制技术等关键技术,填补了我国多项技术空白。目前,该项目已申请了13项特种发动机核心技术专利,获得7项科技进步奖。


“一个人只能干些事情,一个团队才能干一番事业”


“人是最主要的因素,一个人的能耐终究是有限的,集体的力量才是强大的。就如同一部机器,只有当机器上的每一个零件都充分发挥作用,整机的性能才可展现出来。”这就是金东寒从事科研工作多年的切身体会和经验积累。


确实,金东寒深知团队建设对于项目成功的重要性,非常注重团队建设,同时作为领军人物,见证了这个优秀团队的成长、成功。


他1990年主持该项目之初,课题组只有10多人,而现在发展到100多人。他集聚了一批高学历、高素质的青年才俊,有博士6名、硕士32名,这几年有21人担任了课题负责人或项目经理,有12名研究员,有3人享受国家突出贡献津贴,1人享受省部级突出贡献津贴;涌现了上海市劳动模范、上海市青年科技英才等先进人物。也正是这支团队,多次被评为解放军总装备部“预研先进集体”,两次被授予“上海市劳动模范集体”称号。


难以想象,这支平均年龄只有35岁的年轻团队,却能勇敢地挑起为我国新型舰船提供强劲“中国心”的重任,出现了众多的精英人才。这过程中,他们碰到的困难不可谓不多,承受的压力不可谓不大,但每次都能依靠团队的集体智慧和坚韧不拔的意志,克服困难,化解压力。


一个团队能否获得成功,领军人物十分重要。使这个团队庆幸的是,他们的领军人物金东寒是十分优秀的,他具备了科研人员良好的学术素养和高尚人格魅力。他是国内该技术领域新一代学科带头人,在该项目中一直起着不可替代的主导作用和示范作用。先后主持过20多项国家重点预研和国家自然科学基金等课题的研究,项目经费总共超过数亿元,在国内外发表论文20多篇,重要的科研报告200多篇。先后荣获第6届中国青年科技奖、第5届中国青年科技创新奖、全国五一劳动奖章等20多项省部级以上荣誉称号。在专业领域内有很高的学术地位,担任国际内燃机学会(CIMAC)理事、国际热气机会议理事会理事、中国内燃机学会副理事长、上海市内燃机学会副理事长、上海造船学会第十一届理事会副理事长等,还任武汉理工大学、上海交通大学、海军工程大学的兼职教授等。


由于金东寒在这个团队中的特殊作用,他的言传身教,影响着团队的每个成员;他的思想和见解,也对每个成员产生了深刻的影响。


1992年,金东寒获得上海市科技启明星计划资助,他带领课题组经过一年多的研究,开发出微泄露量、低摩擦耗功、长寿命的密封装置,并通过数千小时的耐久试验,达到国际先进水平。金东寒因此获得上海市优秀科技启明星奖。青年人在他的鼓励和带动下,也积极申报上海市科技启明星项目,结果竟先后有7人次获得资助,成为上海科技界的佳话。


每当遇到重大的技术问题,他非常重视发挥集体的智慧,组织相关人员进行深入讨论后,再作出技术决策。如发动机的机内工质系统复杂,给制造和安装带来了很大的困难,大大影响了维修性,而用户对这一点又非常重视。针对这种情况,他提出了高度集成的模块化设计方案,简化了系统布置,提高了可靠性和维修性。


他有强烈的事业心和高度的责任感,凡他接手的工作,一定会全力做好。在一次重要试验任务中,他带着骨干长达两个多月吃住在试验室,当时正值换季,试验室里出现了夫人抱着女儿给他送棉被的感人一幕。其实,在团队成员中,试验紧张时连续一个多月睡在试验室,出国归来不回家先到试验室等等,这样的例子不胜枚举。


一个工程项目的完成,一项科研成果的摘取,仅靠少数人的努力是远远不够的,它需要集体的智慧,需要团队的通力协作。每一个环节都要严格控制,每一个课题都要相互协调,为了同一个目标而奋斗,大家胸怀全局,协同工作。


在金东寒的麾下,已经形成了以40岁左右技术带头人领军,30岁左右技术骨干为核心的人才队伍,基本完成了人才队伍的新老交替。这支团队以20世纪80年代后毕业的人员为主,他们不乏当代青年人思想活跃、乐于接受新事物的特点,同时又传承了老一代军工人的责任感和使命感,“爱国情怀、军工意识、报国能力、献身精神”,在他们身上得到了最好的体现。


鸿鹄高飞,一举千里。经历了时间的洗礼和实践的磨砺,金东寒研究员和他的创新团队更加成熟了,意志更加坚定了。如今,他们又站在了一个新的起点上,向着新的目标前进!


注:文中所提到的多种技术均未斯特林发动机的关键技术。

斯特林发动机是现代潜艇流行的不依赖空气动力(AIP)系统的一种。

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