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他冲破西方封锁,37岁造出军舰核心系统,助力中国舰艇驰骋四海

2002年,“中国电磁弹射之父”马伟明院士领导的舰船综合电力技术国防科技重点实验室新加入了一位25岁的小伙子,刚从海军工程大学读研结束的他放弃了考博的机会,来到了这里做起了实验员。

人生总是在不断抉择当中走出属于自己的道路,这名小伙子的抉择最终让他在中国军舰史上留下了一页辉煌的篇章,这个小伙子的名字叫作肖飞。

肖飞加入马伟明院士团队的时间可以说非常凑巧,他因此遇到了一个绝佳展示自我的机会。因为当时随着大型战舰对舰载电力需求的快速增长,马伟明提出了研制体积重量更小、发电容量更大的高速感应整流发电机供电系统的设想,肖飞刚一进入实验室就刚好赶上这个项目的开展。

在“某新型潜艇电力系统突然短路故障”项目攻关中,为获得第一手实验数据,肖飞不眠不休,连续60多个小时守在实验仪器旁。经过上百次调试,终于完成任务。

在实验中,肖飞还发现发电机输出电压总是不稳定,不能连续调节,于是经过不断地研究,他开创性地引入电力电子励磁技术。不过,其中某关键技术国内没有任何资料可供参考,唯一能查到的只有国外学术刊物发表的计算公式。

令肖飞没想到的是,按照这个公式计算出来的数据相互制约,实验无法突破。他一遍又一遍地检查,始终没有发现运算过程中存在错误和漏洞。(估计是国外故意公布错误的公式制约其他国家军舰的发展)

后来,他当机立断,不再使用国外刊物发表的计算公式,他认为为什么一定要用国外的公式,自己为什么就不能创造一个呢?

在这样的想法之下,他提出了一种全新的算法,一举攻克了困扰已久的技术难题。

而在这个研发项目的最后冲刺阶段,为了尽快达到技术规范要求,肖飞更是全身心投入,身兼多职。不仅在研究所负责研究设计,还在工厂担起技师和工人的活。工艺制作全过程的200多个操作步骤,他都亲自参与过。

最后,马伟明院士领导研制出的高速感应整流供电系统的全尺寸样机,又一次确立了我国在多相发电机整流供电系统理论研究和工程技术上的世界领先地位。而年仅25岁的肖飞可以说在整个项目里做出了诸多的贡献。

左四马伟明左二肖飞

要知道,那个时候他才刚刚加入实验室,而且还才25岁,即没有丰富的经验也没有像其他人一样广博的学识理论基础,可他却一往无前地坚持了下来,并且成功完成了任务,可以说这种精神真的值得所有人学习。

他的冲劲和拚劲让他收获了实验室的肯定。实验室领导曾这样评价肖飞:“实验室年轻人多,讲劳动强度,大家都差不多;但讲奉献,像肖飞这样肯牺牲个人利益、服从组织安排的年轻人,太难得了。在和平年代,这就是对军人的考验!”

他的表示更是得到了项目的带头人马伟明院士的肯定:“有自主创新的胆量,有另辟蹊径的思路,有向新兴领域进军的勇气”。

这是马伟明院士对这位爱将的褒奖和激励,而这也让肖飞多了更多施展自我的机会与平台。

后来,肖飞还和其他成员研发出多种新型发供电机系统,并应用在了我国的各类舰艇上,不仅解决了我国舰艇的“心脏病”问题,还使我国在舰船发供电领域处于国际领先地位,大幅提升了我国舰船的性能和战略威慑力。

长期繁琐的实验员工作,让肖飞夯实了系统全面的理论基础,并积累了实际工程方面的经验。因此在后来还负责了变流器系统的研制。

变流器是使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或特性发生变化的电气设备。作为风力发电核心部件之一的变流器,我国一直全部依赖进口,相关设备被欧美日几家大公司垄断,不仅价格高昂而且进口条件苛刻。被国外掐住脖子牵着鼻子走,让中国决定自研自产。

马伟明院士认为,可以凭借在舰船电气领域的成熟技术,攻克这一难关。因为在船舶高速发电机上有现成的变流器系统,只需要将他进行改造,就可以用在其他设备之上。

马伟明院士将这个重任交给了肖飞负责,经过近一年的艰难攻关,肖飞率领的课题组突破国外的技术封锁,成功设计出2兆瓦级永磁直驱风力发电变流器,为了检验设备的可靠性以及实用性。

肖飞带领团队赶往福建省漳浦县某风力发电厂进行测试。受环境限制,课题组在山上搭了一个小窝棚做实验,平时住在山下农民家里。艰辛的生活环境并没有影响到肖飞他们。

他们经过严密的测试,测试结果显示,肖飞团队研发的变流器技术指标优于国外同类产品,一举打破了该领域被国外长期垄断的局面,国外产品价格应声而降,中国终于结束了在变流器系统被国外掐脖子的历史了。这个时候,肖飞才31岁。

仅此一项成果,当年即为国家节约采购经费约10亿元人民币,十数年下来,那可是几百亿的人民币,这些钱省下来,可以做很多的事情。

肖飞带领团队乘势而上,在国内还首次研制成功海岛风能、太阳能等多能源智能微网,并应用于岛礁建设工程,一举解决了岛礁供电难题,提升了驻守部队自给力和战斗。

因为做出了骄人的成就,肖飞两次破格晋升,32岁升任海军工程大学副教授、35岁升任教授,39岁成为博士生导师,很多学者一般要到四五十才有机会升任教授。

肖飞的主攻领域是海军军舰的核心动力系统—船舰综合电力系统,要知道军舰的核心动力系统决定了军舰的性能与战斗力,如果军舰的动力系统没有跟上,那么就会导致导致军舰火力系统和机动性都不强。

他成功研发了直流区域变配电分系统,要知道传统船舶电网普遍采用辐射状交流网络结构,由交流发电机供电,采用时间电流原则整定断路器以实现协调保护,而船舶直流区域配电系统中,低压交流网络由DC/AC变电模块供电,电力电子装置输出过电流能力有限,若无法为下级断路器提供足够的短路电流以切除短路,可能导致大范围失电,因此低压交流网络存在电力电子装置与下级网络的保护协调问题。而肖飞研发的直流区域变配电分系统则成功解决了这一问题。

这一直流区域变配电分系统还成功应用于我国新型护卫舰和岛礁风光储一体式发电站建设。054A型护卫舰也采用了直流区域变配电分系统

肖飞最辉煌的成绩就是跟随马伟明院士成功研发了舰船中压直流综合电力系统。

舰船综合电力系统可以看做是通常所说的战舰“全电推进系统”。目前全球海军主力战舰中使用全电推进技术的,暂时只有美国海军朱姆沃尔特级导弹驱逐舰(DDG1000),英国海军45型导弹驱逐舰、伊丽莎白级航空母舰等。

舰船综合电力系统正是包括电磁炮在内,海军数款先进战舰、舰载武器、高能武器的关键设备。使用舰艇综合电力系统比较容易地将高脉冲功率武器负载并入综合电力系统,可使大量的功率瞬间从推进负载转移至武器负载,而不会对舰的航行性能产生太大的影响,从而促进电磁炮、激光武器等先进武器装备上舰。

毕竟在未来,武器将进入激光时代,激光的特点是敌人无法防御,是极为强大的武器。如何将激光武器、高能武器完美适配船舰,也是让很多国家军事专家头疼的事情。而舰艇综合电力系统的使用,则可以较好解决这一个问题。

目前世界上的舰船综合电力系统已发展到第二代。朱姆沃尔特级、45型、伊丽莎白级等战舰采用的是第一代综合电力系统,实现了交流综合电力系统的工程化应用。而肖飞教授所在的马伟明院士团队研制成功的舰船中压直流综合电力系统属于第二代,具有更高的功率密度和运行灵活性,代表着舰船综合电力系统的发展方向。。中国的舰船中压直流综合电力系统整整领先美国15年。

马伟明院士曾表示:“美国目前是中压交流,还处于第一代水平,差我们一代。(他们目前)才开始做预研中压直流,要赶上我们是十几年以后的事情。(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。”

肖飞在马伟明院士的带领下,经过10多年的潜心钻研攻关,成功研制舰船中压直流综合电力系统,实现了我国舰船动力从传统机械方式向全电力方式的革命性转变。

海军将会在第二批055型驱逐舰、新一代通用驱逐舰、新一代护卫舰选择国产综合电力系统系统,这样更加方便国产电磁炮、激光炮、综合射频系统等新武器和系统研制成功并装舰,003号航母据说也要使用舰船中压直流综合电力系统。

可以说,中国海军舰艇这几年能够下饺子,驰骋四海,都要多亏了肖飞等一批人在背后的默默奉献,也正是因为马伟明院士、肖飞等一大批人的不断奋力,中国军舰才能实现全部技术国产化。强大的火力系统和航电系统以及电能驱动系统三大技术难关全被攻破,全球能全部掌握这三大系统的国家仅有中俄美三国。

2018年7月,肖飞被记一等功,要知道在和平年代,想要获得一等功是极为困难的,除非作出了极为重大的贡献。除此之外,他还获得了“中国青年五四奖章”,是海军获此殊荣的第4人。

在此之后,肖飞还先后主持和参与了国家及军队10余项重大科研项目,这些项目绝大部分涉及的都是国防科技基础性前沿性的课题和装备发展的关键技术难题,多项成果达到或超过发达国家的同等水平,使我国在多个新兴领域、学术前沿一举实现“弯道超车”,他还由此获得了国家科技进步一等奖和二等奖各1项、军队科技进步一等奖4项、国家发明专利11项。

让我们向这些年轻科学家致敬,正是因为有了他们的不竭探索,我们的祖国才会越来越强大,我们才可以享受和平稳定的幸福生活,感谢!

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