整车全电化:中国坦克向“数字战车”进化

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整车全电化:中国坦克向“数字战车”进化




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全电战斗车辆是以整车“全电化”为特征,以电传动系统为基础,配有电武器系统、电防护系统和电子综合系统的一种新概念车辆,是信息化条件下未来地面机动作战平台的重要发展方向。装甲兵工程学院控制工程系臧克茂教授及其科研团队,经过多年的潜心研究,在该研究领域取得了一系列具有军内领先水平的研究成果,为我军全电战斗车辆的建设发展奠定了坚实的理论和技术基础。

地面机动作战平台武器系统运动控制

地面机动作战平台武器系统运动控制,是全电战斗车辆研究领域重要的发展方向之一。臧克茂教授和他的科研团队完成的“炮塔电传某型控制装置”,首次提出对电机放大机控制绕组实施这一型号控制,获得国家发明专利,并已列装于某型主战坦克,该成果曾获国家科技进步二等奖。他们研制完成的“交流全电式炮控系统”和“大功率数字式全电力双向炮控技术”,解决了炮控系统中长期存在的动态性能和瞄准精度之间的矛盾,并已成功应用于国防某重大型号装备工程中,该成果获得2006年国家科技进步二等奖。

由于仿真结果逼真、可信,研制完成的各种型号的装甲车辆火炮控制训练模拟器,已大量装备部队,获得多项军队科技进步奖,为装备建设做出了重要贡献。



通过以上系列创新,他们从根本上改变了传统作战平台炮控系统的体系结构和控制方法,使我国炮控技术跨越了别的国家炮控系统全液压和直流全电两个发展阶段,我国地面作战平台的炮控系统战技指标达到了国际先进水平。

地面机动作战平台电气系统总体技术


电气系统总体技术是全电战斗车辆关键技术之一。在该研究方向上,臧克茂和他的科研团队对现代地面机动作战平台中的发电机动态特性进行了研究。现代地面机动作战平台的电气系统,是以硅整流发电机代替传统的直流发电机的低压直流系统,是一个复杂的时变非线性系统,系统容量小,负载变化大。该团队经过对大量的实验数据的梳理分析,提出了新的方法,解决了硅整流发电机电气系统的突然短路电流计算的难题,取得了创新性成果。他们提出的模式整体转移法以及模式转换的多路径法,对现代地面机动作战平台电气系统瞬态特性分析具有重要意义,在此基础上开发出可用于设计计算的软件,提出了对系统动态性能进行测试的方法,在院校、研究所、工厂和部队中得到了广泛的应用,改变了我国对现代地面机动作战平台电气系统动态性能不能测试,导致验收工作不完整、性能不能保证的状况。


该团队还对现代地面机动作战平台的综合电子系统进行了研究。综合电子系统是集总线、计算机控制、数据传输等于一体的实时电气网络系统,其发展水平是地面机动作战平台现代化的重要标志。臧克茂带领该团队一直对国内外地面机动作战平台电子综合化技术进行跟踪和研究,先后进行了“坦克电子综合化”、“大功率数字炮控技术的电子综合化接口设计”等多个重大项目的研究。首次实现了数字炮控系统在某型总线上的挂接,并提出了信息流优化的算法。目前对三种型号总线技术、标准化接口技术、信息流优化技术、系统信息综合、降级使用等方面进行了深入研究并取得了丰富的理论成果和实践经验。目前,该团队在该研究方向承担着武器装备“十一五”预研和军队重点科研项目等课题的研究。该研究方向具有广阔的发展空间,对装备建设、提高地面机动作战平台的整体战技水平都有重大意义。


地面机动作战平台电传动技术


电传动技术是全电战斗车辆的基础,也是未来地面机动作战平台动力传动技术的重要发展方向之一。臧克茂带领团队在国内率先开展履带式车辆电传动技术研究,取得了丰富的研究成果。他们研制出我国第一辆履带式装甲车辆电传动原理样车,完成了系统联调和实车试验,取得了丰富、宝贵的试验数据,研究成果“坦克数字交流电驱动系统”获得国家发明专利和2001年度军队科技进步二等奖。该项研究促成了装甲车辆电传动在武器装备“十五”预研中的立项。“十五”期间,完成了预研项目“坦克电传动总体技术研究”,在方案论证、性能评估和一系列相关技术等方面开展了深入研究,为“十一五”期间装甲车辆电传动演示试验样车的研制打下了坚实基础。


近10年来,该团队获得国家科技进步二等奖2项,军队科技进步一等奖3项、二等奖7项,发明专利5项,发表学术论文近200篇,2005年该团队荣立集体三等功一次,培养和锻炼出一批中青年教学和科研骨干,形成了合理的人才梯队和稳定的研究方向。其中有教授5人、副教授10人,博士11人。中青年学术带头人常天庆教授、马晓军教授、张豫南教授等人,均被评为全军优秀教师,是总装1153人才工程第一层次培养对象,享受国家政府特殊津贴,获总装人才优秀奖。

一个人患癌症能顽强地活下来,实属不易;倘若患了两种癌症,不但顽强地活下来,而且还能取得令人叹服的成就,便可称之为奇迹了。臧克茂教授正是创造这样一个奇迹的人。


1993年2月23日,当61岁的臧克茂接过那张近乎于“死亡通知单”的诊断书时,竟平静得像是在审视一张图纸。其实,他在确诊前就已预感到了这样的结果,只是这个日子比他预料的早了一些。比起这张诊断书,更令他割舍不下的是那已经持续研究了6年的“炮塔电传PWM控制装置”。臧克茂非常清楚,要获得“炮塔电传PWM控制装置”的成功,最需要的就是时间了。这项具有国际先进水平的科研课题,凝聚着他两千多个日日夜夜的心血,决不能因此而前功尽弃!于是,他把诊断书作为“绝密件”揣进了贴身口袋,然后,默默地走出了医院。


在坦克的三大系统中,炮控系统是重点,也是世界各国发展坦克最为关注的难点。多年来铸就的高度责任感,使臧克茂把专注的目光开始投入这一领域。啃下这块硬骨头,铸造我军坦克的“杀手锏”,便成了臧克茂生命的支点和寄托。


成功是靠辛勤汗水浇铸的。担负着繁重教学任务的臧克茂,几乎把所有的课余和休息时间都投入到了PWM技术理论模型的探索上。随着身体的每况愈下,他常常吃不下饭,有时吃上一点,便又吐了出来,以致工作起来总感到力不从心。一次,他顶着刺骨的寒风,在室外做实验直到凌晨两三点钟。多年的老胃病犯了,痛得他实在挺不住了,只好趴在冰冷的坦克上,用拳头顶着胃部艰难地喘气。大家看他那副痛苦不堪的样子,纷纷劝他回家休息,可他说什么也不肯。他知道,马上就要开技术鉴定会了,如果误了试验,得不到准确数据,就要影响鉴定会的按时召开。病痛可以挺过去,误了时间可再也找不回来。


1993年3月初,为课题忙碌了大半宿的臧克茂,一大早就挤上去医院的公共汽车。下车时,却怎么也站不起来。乘务员发现这位瘦弱老人那求助的目光,赶紧把他扶下车。平时去医院不足一小时的路程,他竟用了三个多小时。医生说,这么大的手术,你怎么又是一个人来。臧克茂理解医生此时的心情,便说我能挺住,何必再搭上别人的时间。如此20次治疗,他每次都受到机械的损伤,导致尿道炎症,小便出血、失禁,体重由原来的60多公斤降到不足50公斤,血小板和白血球都降到了正常人的1/2。他的身体虚弱得到了极限,双腿撑不住身躯,经常头晕目眩,但他仍是坚持着继续工作。


当臧克茂拼足了劲向“炮塔电传PWM控制装置”列装成功做最后冲刺的时候,死神又一次降临到他的头上。1995年1月,臧克茂被检查出前列腺上长了硬结,医生在进行B超和病理解剖后委婉地告诉他,是前列腺癌。前列腺癌比膀胱癌治愈的可能性更小。臧教授听后反而异常沉静,治愈的希望越小,那么生命的分分秒秒就越是宝贵。他平静地与医生商量,仍然要求边工作边治疗。医生责备道:“你这老同志怎么对自己这么不负责任,不要命啦?!”


臧教授说:“横竖是一个死,死在我热爱的岗位上,总比躺在医院的病床上等死心里好受啊!”


臧克茂比谁都清楚,在他生命倒计时的日子里,一分一秒都可能成为决胜的砝码,只要能拿下课题,再大的痛苦、疾病和困难都可以超越。


臧克茂就是凭着这种超人的毅力和超常的精神,完成了“炮塔电传PWM控制装置”的研制。此项成果运用于我军现有坦克,不仅大大提高了火炮的射击命中率,同时还大大缩短了瞄准时间。1997年,这项科研成果被评为军队科技进步一等奖,在25项一等奖中,排名第二。经中国国防信息中心检索证明,此项技术与发达国家同等技术性能相比,具有性能优越、操作便利、造价低廉和维修方便等特点,可运用于我军现装备的各型坦克。1997年5月,由两院院士组成的专家组评价:“这项技术国际领先。”


十年磨一剑。臧克茂为强固共和国的钢铁长城,用生命实践了他的诺言,完成了一次艰难的超越,使我国坦克炮控系统从落后状态一跃为世界前列。

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