1980 年,中国军人第一次登上航空母舰。
是美国的「突击者号」航空母舰。
当时正值中美蜜月期,两国高层互访成了增进交流沟通的桥梁。
1980 年,国务院副总理耿飙与副总参谋长刘华清应邀访美。
此行的「压轴戏」,就是参观「突击者号」航母。
这也是中国军人第一次登上航空母舰。
美国防长哈罗德·布朗组织参观活动,也是想对中方代表炫耀一下美国的武力。
但后来的海军司令刘华清不管他们的目的,我就是来看看这个大家伙的。
刘华清屏息凝神地走完了参观全程。
他站在舰载机面前仔细端详,一句不漏地消化美方人员讲解的内容。
凡是美方开放参观的地方,他都要仔仔细细地看一遍。
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刘老踮着脚,想看清每一个细节。
(每次看这张照片,看到刘老踮起脚虚心学习,心里都酸酸的。)
回到中国,刘华清对「突击者号」印象深刻,但更忘不了美方人员介绍航母时那傲慢的表情。
1982 年,66 岁的刘华清调任海军司令员。
而在任上,他深感自己这个司令员身上的重担,不止一次地感慨:「如果中国不建航母,我死不瞑目。」
庆幸的是,就在他上任海军司令的这一年,一位天才少年刚从海军工程学院毕业,不夸张的说,这个小伙子让人民海军的武备水平实现数代飞跃。
在 40 年后的 6 月 17 日,人民海军 003 航母下水,命名「福建舰」,船上供电系统和电磁弹射就是这位天才少年的功绩。
01 刘华清:中国不建航母,我死不瞑目
「突击者号」航母服役于 1957 年,排水量 6 万吨,是美国第一批为装备喷气式飞机而造的 4 艘「福莱斯特级」航母之一。
60 年代的越南战争期间,「突击者号」曾两次驶抵南中国海:
一次是在 1964 年越南海军和美国海军冲突时,「突击者号」受命驶抵南中国海,武力震慑越南;
另一次是在 60 年代后期,美军直接参战之后,「突击者号」兵临南海给前线助阵。
这两次行动,在震慑越南的同时,也震撼了中国。
时任国防部第七研究院院长的刘华清开始坐不住了。
刘华清是我军的老将,1930 年土地革命时,就已经是红军游击队的中队长了。
他后来历经抗日战争、解放战争,共和国成立后又远赴苏联伏罗希洛夫海军学院学习深造,从此与海军结下不解之缘。
而国防部第七研究院(以下简称「七院」),是我国第一个舰艇研究院。
它成立于 1961 年,和钱学森的「五院」、唐延杰的「六院」、孙俊人的「十院」并称为四大研究院。
「五院」、「六院」、「七院」、「十院」在 60 年代各司其职,分别负责二炮导弹、空军航空、海军舰艇和军用无线电这四个领域的技术攻关。
随着 60 年代初,中苏交恶,苏联撤走援建资金和技术专家,国内很多军工项目被迫下马,其中就包括七院的核潜艇项目。
刘华清为了保住核潜艇这一战略武器,足足为它奔走了 5 年,终于在 1967 年得到了中央军委的认可。
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刘华清将军视察海军潜艇,这可是他 5 年的「青春」
1967 年 8 月,中央军委发出建国以来的第一个《特别公函》,明确表示力挺核潜艇的研发和制造。
但这边刚保住核潜艇,美国航母在南中国海逞凶,再一次让这位古稀的海军司令坐立难安。
纵观整个 60 年代末,太平洋上仅有美利坚一国拥有航母这种大洋巨兽。
日本联合舰队的那些航母早在二战时就被全歼了;苏联先前则奉行「导弹主义」,第一代航母「基辅级」此时还在研发中。
因此,越战中的美国海军在太平洋上独孤求败,一时风光无二。
1965 年至 1968 年,美军发动「滚雷行动」,对北越实行大规模轰炸。
1969 年,美国为在越战中以打促谈,发动的「早餐行动」更是无顾越南邻国柬埔寨的主权,直接轰炸了柬埔寨边境的「疑似北越据点」。
在这些行动中,美军的陆基飞机从泰国的军用机场起飞,海基战机则从位于南中国海域上「洋基站」的航母上升空。
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越战期间,美国设置在南中国海域的「洋基站」(红圈位置),是专为航母编队设定的航母集结点,可以看到离海南岛也就咫尺之遥
海洋主权被如此侵犯,中国的航母研制计划,可谓迫在眉睫。
1970 年初,中央指示海军党委开始着手航母研制工作,最终任务被分配到了刘华清手上。
接到任务的刘华清激动不已,同年 5 月便提出了《关于建造航母问题的初步意见》,并组织了新中国的第一次航母研制专题论证座谈会。
9 月份,航母计划正式出炉,代号「707 工程」:中国将在 1972 年完成首轮航母设计,1973 年开工,并争取 1975 年下水。
刘华清等七院同僚斗志满满,怎奈受十年艰难时期的影响,707 工程还是被迫搁浅。在那之后几年,几乎再没有人谈论国产航母。
1974 年 8 月,「长征一号」攻击型核潜艇正式服役,当年刘华清力争 5 年保下来的项目,开花结果了。
1975 年 9 月 1 日,憋不住的刘华清直接将《关于海军装备问题的汇报》呈到了时任中央军委副主席邓小平的桌上,并急切地告诉邓小平:「(国产航母)务必早日着手研制!」
这份万言书一朝激起千层浪。
邓小平把报告送到了时任海军第一政委苏振华手中,并叮嘱他务必慎重读阅。苏振华读完,又将汇报文件带到了海军内部讨论,引发了海军高层的热议。
不久后,海军向七院传达反馈:航母计划,可以重新开始了。
同年 10 月,刘华清马上参加了中国科学院科研小组,重新起草包括航母在内的多项工程计划。
1977 年,刘华清升任国防科委副主任。2 年后,调任解放军总参谋长助理。
1980 年,刘华清任解放军副总参谋长。
这一年,他参观了昔日叱咤南洋的美国「突击者号」航母。
1982 年,刘华清就任海军总司令,但国内此时尚缺人才。
为了培养中国的第一代航母干将,他想方设法,通过各种非军事名义采购澳大利亚、苏联的退役航母,给科研者们当练手。
「航母」这个词,贯穿了他整个花甲和古稀之年。
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中国海军入手的第一艘航母「墨尔本号」,但已经被撞坏了,研究完只能含泪当废铁
七旬高龄的他时刻保持着高度的工作热情,但工作热情的背后是他这个年纪不该承受的劳苦,就连下属们都为他担心。
但刘华清总要感慨道:「如果中国不建航母,我死不瞑目。」
此时的他没料到,就在他就任海军司令的 1982 年,海军工程学院走出了一个天才少年,中国的航母事业,将在他的手上绽放光彩。
02 马伟明和他的电磁「真理」
这名天才少年,就是马伟明。
他不仅是天才,还有一个「真理」梦。
「射程之内皆真理」。
武器射程远,威力大,技术强,说的话就是真理。
在科技领域,「创新」往往只是天才的基本功,「颠覆」才是他们的人生追求。
这名少年的中年「真理」梦,是要在军工科技上领先美利坚。
马伟明出身寒门,考上高中后因为家境贫寒,差点去做修理工。
那样,中国可就损失了一位军工奇才。
至于马伟明和海军军工的结缘,那也是「天意」。
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天才少年马伟明
1978 年,此时正逢恢复高考的第二年。
那十年间被耽误的知识青年们纷纷挤进考场,马伟明面对的竞争不比现在的考公小。
为了确保顺利上榜,马伟明在填志愿时选择服从调剂。
这一调剂,就被调剂到了海军工程学院的船舶电气工程专业。
船舶电气工程专业的课程包括《电路原理》、《传感器原理及应用》、《船舶电力拖动系统》、《船舶电气设备及系统》、《船舶机舱自动控制系统》、《船舶电子电气工艺》。
看着课程设计,再看福建舰的电磁弹射,嗯,路子对了。
海军工程学院在 1999 年与海军电子工程学院合并,正式更名为中国人民解放军海军工程大学。
海军工程大学也是军队「2110 工程」建设院校,唯一由海军总部管辖。
(「2110 工程」是军队重点的高校建设项目,有点像普通高校中的 211 或 985。)
海军工程大学从办校至今,培养了 5 名中国工程院院士,近百位将军,被誉为「海军军官的摇篮」。
马伟明进入的这个学校不简单,学的专业不简单,还遇到了不简单的老师。
马伟明得到了中国海军电机学科开拓者、电机科研团队的创始人张盖凡教授的赏识。
能得到这般认可,那当时的马伟明就算不是天才,也得是个精英的胚子。
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马伟明与恩师张盖凡(左一)
1987 年,在张盖凡的引领下,马伟明在母校海军工程大学修完研究生,取得了船舶电气工程的专业硕士学位,并得到了留校任教的机会。
身为教师的马伟明没有就此停止探索与求知。
80 年代末,中国启动了一个新的常规潜艇项目,可受限于国内的技术水平,当时的舰艇发动机需要从国外进口,被宰时有发生。
但是钱花了,东西质量不过关,还这么理直气壮,惹恼了马伟明。
马伟明到欧洲,参加了一个十二相整流发电机的交易谈判。
马此时未经世事,直肠子地指出了德国电机「固有振荡」的问题,还准备跟德国专家深入探讨一番解决方案。
「固有振荡」是那个年代发电机行业的共同难题,但没办法,而且潜艇装载了这种发电机,因为噪音,会增加暴露的风险,振荡严重时,还会导致整个动力系统瘫痪。
发电机是动力系统的核心,关系整艘潜艇的「生死」。
一旦潜艇在深海熄火,九死一生。
然而,德国专家并不想搭理这位年轻人,只是冷冷地反驳了一句「设备没有问题。」
这下,可把马伟明地斗志给激了起来。
回国后,马伟明憋着一股气,正愁要去哪释放:「难道我堂堂大中国,就做不出十二相整流发电机?」
要做,就要做比欧洲更好的!
就这样他自己出资 3.5 万元,把卫生间改造成了一个发电机实验室,之后带着 5 名志同道合的同事,一头扎进了研究。
自那之后,马伟明和同事们过着 007 的生活。
转眼 6 年时间过去,他们分析了数十万组数据,度过了无数个不眠之夜,从试验间研发成功了 2 台小型的十二相发电机。
这两台发电机,代表了中国自此走进发电机领域,而且还在技术上一举超过欧洲,攻克了「固有振荡」这个世界性顽疾。
自此,马伟明的「真理」梦被彻底激发。要做,就要做超越欧美的事。
用马伟明自己的话说,就是「领先就领先美国」。
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马明伟:要领先,咱就领先美国
马伟明搞定发电机,就顺手去清华大学深造了个电机专业的博士学位。
领完学位证之后,他盯上了舰艇动力系统。
水上舰艇的动力系统虽然历经人力、风力、蒸汽动力、燃气动力、核动力的多代迭代,但传动装置一直是机械传动。
像航母、潜艇和战舰这种大型舰艇,往往需要传动轴和齿轮组来带动整条舰的运转。
体积越大的舰艇,传动轴的体积也越大,甚至有传动轴长度占舰艇总长的 2/5 的情况出现。
体积大的传动轴不仅占用空间,影响舰仓内的布局设计,还会制造出巨大的噪音,对潜艇这种「深海隐形杀手」来说,传动轴噪音的致命性丝毫不亚于发电机的「固有振荡」。
以英美为首的传统海军军工强国便提出了「综合电力系统」的概念,就是用电线取代传动轴和齿轮,通过电流推动螺旋桨,并同时为其它设备供能。
而「综合电力系统」的本质就是并网发电,同一个电力系统供应不同的设备。
英美的解决方案是中压交流并网,也就是我们现在常说的「第一代综合电力系统」。
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巨轮和潜艇后方的无轴泵推转轮,就是综合电力系统取代传动轴的代表,以前的泵推转轮中心和船体是连着一根传动轴的
中压交流并网的原理,简单理解就是多台发电机并网连接。
平常状态下,系统内的部分发动机不运转,当需要进行大功率操作时,例如增加航速、启动武器系统,就再启动一台或数台发电机。
但要在一个持续运转的电力系统中再启动一台发动机,需要掐准时间点,满足一定条件才可成功并网。
而且多台发电机协调运转往往存在同步问题,一旦不同步,很容易出现震荡,后果严重时参考「固有振荡」。
英美采用的是中压交流方案,马伟明仔细研究后,决定采用「中压直流」的方式并网。
当时并不存在这种做法,也没有成功先例。
「中压直流」在今天看来已经算是第二代综合电力系统了。
艺高人胆大,当时马伟明敢做这个决定。
要是中压直流并网能做成,马伟明想,「电磁真理」还远吗。
2001 年,马伟明交出了世界上首台交直流双绕组发电机。
这组新型发电机是在马氏十二相发电机的基础上进行改进的,既可以发直流电,也可以发交流电,还能在切换的同时进行不间断的供电。
对于潜艇、航母这种需要直流电和交流电同时运作的大型器械,往往需要两台不同类型的发电机进行工作。
但交直流双绕组发电机,完美地解决了两组电流共同工作的问题,而且电流平稳不间断,大范围减少了「中压交流」的不同步问题,更省下了一台发电机的钱。
钱不钱的无所谓,关键是领先美国。
凭借这台交直流双绕组发电机,41 岁的马伟明当选「中国科学院院士」。
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马伟明(站者左二)在指导年轻的海军士兵
03 福建舰和电磁弹射
马伟明搞出了交直流双绕组发电机后,目标再度飞跃。
这一次,他要做电磁弹射,还有那个「真理」。
事有凑巧,在另一条「故事线」上,当马伟明在攻克中压直流并网技术时,在刘华清将军的指示下,中国海军竞标得到了「瓦良格号」。
「瓦良格号」航母,「辽宁号」的雏形。
2005 年,中国海军完成瓦良格号船身的清洗,开始继续建造和改进。
2006 年,马伟明也找到了自己人生的新目标:既然祖国开始造航母了,那我也来赶一赶电磁弹射。
刘华清和马伟明的「故事线」,在这里终于产生了交集。
而在航母的历史上,舰载机的起飞方式历经四个阶段的变革,分别是斜板滑跃起飞、蒸汽弹射、垂直起降和电磁弹射。
其中,斜板滑跃起飞和蒸汽弹射是最基础,也是常规航母应用最多的技术。
「辽宁号」服役前,由于中国尚缺蒸汽弹射技术,因此舰载机仍是以「斜板滑跃」作为起飞方式。
正因为无法助力起飞,即使我们有歼-15,也没办法满油满弹起飞,限制了舰载机的航程和战斗力,所以航母的战斗能力大打折扣。
而且像固定翼预警机更是无法起飞,只能用直升机预警机,受限于航程,预警覆盖范围极具缩小,航母的「眼界」也就小了。
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中国海军「辽宁号」,可以很明显地看出舰首的大斜板,就是给舰载机「斜板滑跃」起飞用的
中国海军「辽宁号」,可以很明显地看出舰首的大斜板,就是给舰载机「斜板滑跃」起飞用的
而电磁弹射所需技术更先进,不管从发电设备到储能设备,它是比「蒸汽弹射」设备技术含量高。
中国的科技研发,向来追求稳扎稳打,从不奢求一步登天。
因此,在「辽宁号」之后,第一艘国产航母「山东号」便计划过渡到蒸汽弹射,国家的很多经费也都拨到了「蒸汽弹射」的科研组。
但马伟明偏偏不走寻常路,中国现在有了第二代综合电力系统,很明显是可以做电磁弹射了。
但他提出的「电磁弹射」方案因为太超前被否决,最终一分钱经费都没拿到。
不服输的马伟明,从自己以前的奖金里拿出一部分做科研资金,再次顶着压力和质疑迎难而上。
为了赶超隔壁的「蒸汽弹射」,马伟明再度过起了 007 的工作模式,1 米 76 的身子活生生熬成了 52 公斤,比女生还要「魔鬼身材」。
在这期间,马伟明还不幸遭遇了车祸,伤到了颈椎。
马伟明被送到医院后,医生给他装上了钢筋塑料颈套,还一再叮嘱要休息,不能工作,否则会落下后遗症。
可第二天,马伟明就靠颈套撑着,摇摇晃晃地走到了工作现场,还主持了一个学术会议。这种拼命三郎的精神,让家人心疼不已。
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术后的马伟明,脖子受伤也挡不住工作热情
2007 年,身患胃癌的父亲来武汉就医。
马伟明也是孝顺,很快地帮父亲联系好了医生,可忘了告知父亲预约的时间。
于是,马父在家苦等了整整七天,打了电话也没人接,只能气冲冲地跑去科研所找儿子。
来到科研所,只见到了马伟明的同事,刘德志教授。
「你帮我问问,他能不能抽出 5 分钟来见见我这个父亲。」
马伟明应声而来。
马父劈头盖脸就骂起。
「马伟明,别以为你当上院士,对家里什么事都不闻不问!」
「你在这楼里到底当多大官!还是挣了多少钱,都上不管老,下不管小了!」
马伟明也压不住脾气了,反驳道:「不要再说了!我做的事情,是没有任何领导、任何组织强迫我做的,是我自己想做的!」
可一代国才为国家鞠躬尽瘁,却被生父如此委屈,试问谁能顶得住?
其实,马伟明本来是个孝顺的孩子,不然在年轻时也不会顺从父亲辍学打工。
至于帮父亲联系医院的事,马伟明也并非没做,而是忙到忘到脑后了。
那天,医院见马父未到,还专门打电话询问来马伟明。但没曾想电话刚放下,马父就冲到了研究所。
幸好刘教授在一旁好心劝导,父子两才平静下来。
马父其实也深知儿子的心思,知道这个紧要关头本不该来打搅儿子的事业。
但看到儿子这样干,还是继续嗔怪,「你这样连轴转,玩命啊?」
说完,马父才悻悻地离开了研究所。
马伟明哪听的进去,又回归了 007 模式。
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「海洋山号」坦克登陆舰舷号 936 号
转眼,来到 2018 年初,在「海洋山号」坦克登陆舰的照片上,出现了一挺巨型舰炮,当时可是段子满天飞。
美国提出的「星球大战」计划中,电磁炮这一划时代的武器设想,曾被列为对抗核弹的秘密武器。
「鹰酱说,『电磁炮』是下一代终极武器。可能鹰酱就是炫一下自己先进的理念,最终自己因为技术难度太高,不造了。
可我们拿出电磁炮,问了问,我们这造出来的是个啥?
经过军迷们的多重调查,最终确认了「海洋山号」登陆舰上的巨炮,就是传说中的「电磁炮」。
不过,「海洋山号」的电磁炮只是样炮,并非真正入役的作战型号。
但样炮的出品说明中国已经掌握了相关的技术,未来的服役指日可待。
就在电磁炮火了一把网络后,次年,计划装备 003 号航母的蒸汽弹射工程就被叫停,一度为 003 号航母的入役蒙上了一层阴影。
直到 2022 年 6 月 17 日,003 号航母正式下水,2019 年的迷雾才终于被拨开——「电磁弹射」取代了「蒸汽弹射」,成为了 003 号航母的舰载机推进技术。
这项美国人耗资 32 亿美元、历时 25 年、由美国海军和卡曼航空航天公司等多方联合才攻克的技术,被马伟明用自己的部分科研奖金、用时 13 年就给攻克了。
同时,以交直流双绕组发电机为基础的中国电磁弹射,比美式电磁弹射更加稳定。
马伟明的努力,最终又让他再度创造了传奇。就连美国的专家都感慨:「他一人可以抵十个师。」
从刘华清到马伟明,中国的航母事业从无到有,从弱到强,一步步向世界诠释着中国的崛起。
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003 号航母下水,据说 8 万余吨,就是余的有点多
如今,当我们回溯中国航母发展史,会发现其中不乏对艰辛的感叹,却也不乏对天佑国运的感慨:
1928 年,旧中国海军署长陈绍宽将军首次提出「中国要建设航母」的设想,他是中国航母的「开眼第一人」。
1970 年,刘华清将军组织了中国的第一次航母研制专题论证座谈会,「707 工程」标志着中国的航母事业正式启程。
1980 年,刘华清将军登上美国的「突击者号」航母参观,这是解放军和中国科研者第一次踏上真正的航母;
1990 年代初,马伟明攻克「固有振荡」问题,发明国产十二相发电机;
1999 年,在刘华清将军的指示下,中国购得苏联半成品「瓦良格号」航母,中国航母事业从理论转入实际组装;
2001 年,马伟明攻克中压直流并网技术,发明交直流双绕组发电机,成为电磁弹射的技术基础;
2005 年,中国海军正式开始续建和改进「瓦良格号」。
2011 年,「中国航母之父」刘华清将军去世。在他生前,曾对着人民海军吐露心声:「我抓航空母舰,我这辈子肯定用不上,我是为以后当海军司令的人在做准备。」
2012 年,「辽宁号」交付海军入役;
2017 年,首艘国产航母「山东号」下水;
2019 年,马伟明攻克电磁弹射技术;
2022 年 6 月 17 日,003 号航母正式下水,取名「福建号」……
在未来,我们不仅有电磁弹射,还会有核动力航母。
中国的航母事业,注定会在未来引领时代,走向深蓝。
顺便说一句,这个「福建号」名字,就是「前事不忘,后事之师」,纪念我国近代第一支海军—福建水师,缅怀当年 2000 勇士。
但不妨碍我们喜欢唱歌啊,一起唱《2035 年去台湾》。
参考资料:
1、《刘华清的航母梦》,施昌学
2、《中国航母之父的真正心愿》,郑明
3、《中国现代海军之父——刘华清》,上海市杨浦区图书馆
4、纪录片《焦点访谈》:科技强国的追梦人
5、《「祖国利益高于一切」——记「中国电磁弹射之父」马伟明院士》,汪尚闻
6、《马伟明:为什么非要等外国人先做》,任红雨
7、《马伟明——心系强军、锐意创新的科研先锋》,新华社
8、《领先全世界的中国舰载「电磁炮」横空出世》,施洋