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作者：刀口团队 / 92军迷
马伟明院士答记者问的六大看点
近日环球时报刊登一篇文章引起军迷热议，《马伟明：中国军舰全电推进系统已领先美国一代》https://mil.huanqiu.com/china/2017-03/10312369.html。这篇文章是参加两会的马伟明院士答记者问。文章虽然不长，但却回答了六个关键问题，下面我们逐一梳理：
第一，当记者问到“电磁弹射技术，将在10年内取代传统的化学能技术”。马院士的回答实际上纠正了记者的用词（电磁弹射），他说：传统的化学能能做的电磁能也能做，传统的火炮是化学能。凡是载运方面，过去用化学能能做的，大部分用电磁能也能做。
马院士为什么要反复强调“化学能”，显然是借此机会回应媒体将他的之前的讲话，误读成“中国的电磁弹射器还要等十年”。因为航母的蒸汽弹射器本身并非由“化学能”做功，只涉及蒸汽的压缩与膨胀。所以他所说的是“电磁发射技术”将在10年内取代传统的化学能技术。具体来说就是下图的“电磁轨道炮”和“航天电磁推射技术”，因为传统的火炮和火箭才是“化学能”转化为动能。
2016年12月份马院士发表了一篇论文《电磁发射技术》，论文提到按照发射长度和末速度的不同，电磁发射技术可分为电磁弹射技术( 发射长度百米级，末速度可达100m/s) ，电磁轨道炮技术( 发射长度十米级，末速度可达3 km/s) ，电磁推射技术( 发射长度千米级，末速度可达 8 km/s) ，三种技术的基本原理相同，涉及的具体关键技术有一定差别，但总的技术可概括为四部分：高能量密度储能技术，大容量功率变换技术，大功率直线电机技术和新型网络控制技术。（下图）
去年秋天，官媒报道未来十年中国航天计划中，提到的“羽舟”和“轻舟”系列，就是采用地面大型电磁推射系统，发射电推和液体运载火箭，计划2020年前完成演示系统建设及原理原则试验。
在谈到电磁轨道炮的时候，马院士称：由于我们国情原因，我们不仅要做科学家的活儿，还要能做工程师的活儿，甚至还要干工匠的活儿，才能把东西做出来。
这从侧门回答了外界对我们在电磁技术能快速发展的疑问，我们的科学家们并不是仅仅在研究和设计，还要解决工程化中遇到的问题，甚至要解决制造工艺上的难题。如果科学家---工程师---工匠三个环节是脱节的，那么项目中遇到的难关就会互相扯皮，三方互不了解就难以形成合力，进度自然就慢。下图是美军32兆瓦电磁炮。
第二，我国早就开始进行电磁炮的研究，下图是中国研制的电磁炮制导炮弹，以及马院士在科技成果展会上，了解电磁坦克炮的脱壳穿甲炮弹性能。正如马院士曾说的，“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”。
马院士是我国千千万万科学家的杰出代表，这种中国特色的装备研究体制，在官媒报道的众多高科技装备研制事迹中常能见到。加上全国一盘棋的大协作、科技人员的白加黑、五加二，项目的进度就比外界猜测的快得多。当年的“两弹一星”，去年歼-20、运-20入列都是很好的证明。那种以西方研制时间，来推算我军装备研制所需的时间，结论一定是错误的。
第三，记者问“福特”号航母的电磁弹射系统花了21年，中国也需要这么久吗？ 马院士的回答是：只要方向正确，方法得当，那么进程可以大大缩短。为什么这么自信，因为中国的电磁弹射器已经研制成功。下图是兴城舰载机飞行员训练基地去年十月的卫星图。去年底传出图中的歼-15采用电磁弹射顺利升空，图中还看到左侧这条弹射器的起点停着一架无人机，显然这条是电磁弹射器。
一篇博士生论文《大功率混合储能装置控制策略研究》发表于2015年2月，马教授是第二作者。这篇文章里提到：超级电容器功率密度高，但储能密度较低需要很大的体积，很难满足小型化的要求；电感储能方式对断路开关的要求特别苛刻；利用惯性储能，难以瞬间将全部能量取出，无法实现高功率密度要求。相对来说，蓄电池储能密度很高，功率密度也较高。
2016年10月份马院士发表了《电磁发射系统中电力电子技术的应用与发展》，下图是这篇文章的配图。论文提到，储能系统有两种：飞轮储能方案和 蓄电池+超级电容方案。文中特别强调海军工程大学研制了蓄电池+超级电容方案，即下图中的（a）+（b）。
电弹系统控制系统的逆变电路采用IGBT作为控制，文章提到了实际验证系统的参数，如下图的实际弹射的电磁推力和加速度曲线。图中可见：从大约0.20秒到0.55秒， 电磁推力迅速升至满功率（13吨），然后稳定运行至2.20秒，也就是说战机的弹射过程大约是2秒钟。
电磁弹射器以加速度3g运行，加上战机发动机开全加力，可以保证在百米跑道的末速度，达到时速350公里的起飞速度。
下图的电磁推力之所以有波动，是因为直线电机采用分段定子形式。关于“分段定子”，笔者在之前的文章里有直线电机的图解。拼图（下）的纵轴的时间单位的毫秒，可见加速度稳定在3g，波幅为正负1%（即0.03g），说明马院士解决了动子滑动中跨分段的一些动态技术难题。
下图是兴城基地今年1月份的卫星图，图中显示下方的这条弹射器当时刚完工，还在工程验收阶段。既然这条稍短的弹射器进度，比之前弹射歼-15B和无人机的电弹更晚，那么它不可能是蒸弹，很可能是采用 蓄电池+超级电容储能方案，另一条进度较快的是采用 飞轮储能方案。
第四，记者问道：美国“福特”级航母的经验显示，航母的电磁阻拦技术比弹射难度更高……。还没等记者说完问题，马院士就不客气地打断，说：不能这样下定论。我们用了1/5的时间就把阻拦做完了，你说哪个难度高？有了弹射的技术阻拦还难吗？弹射和阻拦是一个正一个反，解决了正，解决反不就容易了吗？看来记者的问题把马院士激怒了，于是回了几个坚定的反问式短句。下图是电磁阻拦系统的结构示意图。
下图是美军的电磁阻拦系统以及原理图。
马院士的回答里有几点是可以肯定的：（1）我国的电磁阻拦系统研制工程已经完成，而且只用了研究电磁弹射器1/5的时间。（2）我国的电磁弹射器已经研制成功，不然 “1/5的时间”如何算出的呢？（3）电磁阻拦的技术难度并非比电磁弹射技术更高。
结合马院士在回答这个问题之前提到，“只要方向正确，方法得当，那么进程可以大大缩短。言下之意是，美国人没找对方向，方法不得当，所以才进度慢，不能以此就推理我们的电磁弹射和电磁阻拦系统的进度。
下图是去年底央视新闻截图。从装置的结构显示：它是电磁阻拦系统的1:1样机，而且正在运装中（下图中圆锥形绞盘上的钢缆圈数不同）。从截图上清晰可见，设备上的铭牌写的是中文，所以央视不是拿美军的视频，而是典型的官泄。
第五，记者问了个军迷们也常有的疑问：新一代采用全电推进系统、电磁轨道炮和电磁弹射/阻拦设备的军舰，如何防止因对手引爆电磁脉冲炸弹导致完全失去战斗力？马伟明回答：这个问题不太专业。脉冲弹是靠辐射，舰船全是铁壳屏蔽的，很难影响到内部系统，它又不是陆地大电网。言下之意是不必有这方面的顾虑，在舰船设计时已经做了防护。
第六，2014年11月14日国防部网站的一篇文章《马伟明：中国实现中压直流综合电力系统 世界首家》，文章提到：英国45级、美军DDG-1000驱逐舰 与法国西北风两栖舰，均采用中压交流综合电力系统。
船舶综合电力系统将传统船舶相互独立的机械推进系统 和 电力系统，以电能的形式合二为一，通过电力网络为船舶推进、通信导航、特种作业和日用设备等提供电能，实现了全船能源的综合利用。因此，船舶动力采用综合电力系统已成主流。
马院士回答了为什么中国的综合电力系统，是处于世界领先的位置。因为我们一开始就选择采用中压直流，一步到位。美国和欧洲是采用中压交流，还处于第一代水平，所以差我们一代。美国人现在才开始做预研中压直流，要赶上我们是十几年以后的事情。看来欧美又选错研究方向，走了一条弯路，现在要改成直流得推倒重来。
马院士还自豪地说：一项技术领先不领先，先进不先进不是自己说的，需要世界同行评价，标准是客观存在的。就是说“世界领先” 不是我们自吹的，标准摆着那儿，西方人也不得不承认。所以马伟明团队获得“国家科技进步创新团队奖”是实至名归，从下图看，第三代“高速感应集成发供电”我国已经在研制中。
我国综合电力系统的发展以“十五”为起点。马伟明告诉记者，“综合电力系统被誉为船舶动力的第三次革命”；船舶采用综合电力系统，不仅实现了船舶推进系统和电力系统的集成，而且更容易实现全船能量的精确高效控制。
第一代综合电力系统技术成熟，但存在设备体积和重量偏大、系统效率偏低、供电连续性不高等缺点；第二代综合电力系统采用中压直流电制，突破了系统频率限制，降低了对原动机调速特性的要求，大幅减小了设备体积和重量，提高了系统效率和供电连续性。
下图是去年央视新闻的截屏，显然正在建造的055新型驱逐舰，所配套的全电推进系统已经研制成功。在被问到中国会不会出现更多在高科技武器装备领域的领跑者时，马院士语气坚定地回答：会，肯定会。这是一名中国军人的自信、中国科学家的自信，更是中国人的自信。
