中國研發世界最大連發型電源 武器試驗一次成功

03-09

科研戰線舞長纓國防高地爭先鋒

—— " 全國三八紅旗手 " 獲得者、海軍工程大學副研究員張曉

人物小傳:張曉,海軍工程大學艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室副研究員,馬偉明院士創新團隊的核心成員之一。作為某重大國防科技演示驗證項目副總設計師、預研背景項目副組長,她始終以科技興軍為己任,勇於擔當,敢於創新,取得瞭一批國際領先的原創性成果。作為一名奮戰在軍隊院校科研戰線的工作者,她瞄準世界軍事前沿技術,以 " 五加二 "、" 白加黑 " 的工作熱忱,在電磁發射技術領域埋頭潛心研究。先後主持和參與國防 973、國傢自然科學基金、國防預研、軍口 863 等國傢和國防科研項目 10 餘項。在某重大項目攻關過程中,經過數百次失敗和五萬多次的科研試驗,攻克瞭制約某特種電源發展的數十項瓶頸技術,成功研制瞭世界上規模最大的連發型電源,技術性能達到國際先進水平。榮立個人二、三等功各一次,獲軍隊科技進步一等獎 2 項。指導或協助指導博士生 8 名、碩士生 2 名。發表論文 10 餘篇,授權國防發明專利 9 項,編寫瞭多部戰略研究報告,為我國電磁發射技術的基礎研究、工程化應用和人才培養做出瞭突出貢獻。她所在團隊被授予 " 創新強軍馬偉明模范團隊 ",獲 " 軍隊科技創新群體獎 " 和 " 全國創新爭先團隊獎 "。2018 年 3 月,被評為 " 全國三八紅旗手 "。

不忘初心,開啟科研之路

2001 年,張曉以高分考入國防科技大學。正好那一年,馬偉明教授當選為中國最年輕工程院院士。張曉從媒體上瞭解到馬院士的科研事跡,對馬院士 " 敢為中華寫第一 " 的創新精神感到由衷敬佩。

2012 年,張曉博士畢業,恰逢馬偉明創新團隊招聘人才。懷著對馬偉明院士團隊多年來的向往,她毛遂自薦,鄭重地遞交瞭個人簡歷。面試時,聽到馬院士對研究所的介紹,並觀看瞭某重大項目的試驗現場,這個團隊在科研上的 " 偉大壯舉 " 使她深受震撼。

團隊科研成果的來之不易眾所周知,其中創新的艱辛隻有當事者知道,因此,團隊中女生很少。有人好心勸她:" 馬院士團隊工作強度很大,基本沒有休息時間,女生真的不適合去!" 但這個看似柔弱的女博士,卻有著篤定的內心," 我吃得瞭這個苦 "。她毫不猶豫地加入瞭馬偉明院士團隊,踏上瞭矢志強軍的創新之路。

永不言敗,勇於開拓創新

加入團隊伊始適逢某重大項目立項,剛剛邁入工作崗位的張曉擔任瞭該項目副組長,在組長魯軍勇的帶領下,開始特種電源技術的研究。

該電源技術是門新興學科,尤其是該重大項目面向工程化應用,關鍵指標都高於已有技術,國內沒有任何經驗可供借鑒,國外更是嚴密封鎖。面對幾乎是從零起步的這項任務,張曉經過反復推導和論證,針對該電源非周期循環暫態的工作特點,大膽提出瞭循環浪湧的設計思路,從理論上去推導,實踐上去摸索,經過多次修改完善,提出的方案通過瞭專傢評審。

幾個月後,張曉要進行某型裝置的試驗,找遍瞭國內廠傢,處處碰壁,基本沒有廠傢願意接這個活。因為裝置的設計理念已完全不同於常規方法,以前的經驗沒法用到這個裝置上。張曉從設計方案、制造和試驗方法等方面對國內某大型企業領導進行瞭全面介紹,最終說動瞭這個廠傢,他們願意自籌經費來搭建試驗臺。可這傢工廠也沒有做過這樣大功率的試驗,技術人員更不敢輕易試驗。張曉到達現場後,經過 40 多天的組裝和現場蹲守,每天至少工作到凌晨 2 點多,有時甚至是通宵,硬是手把手地指導廠方把試驗電路給搭瞭起來,現場的技術人員全都對張曉這種巾幗不讓須眉的精神所折服。

國內首次做這麼大能級的電源模塊,風險極大,實驗中充滿瞭危險。盡管有很多安全預案,但由於是第一個吃螃蟹的人,還是有很多意外發生。某次進行滿能級試驗時,放電瞬間,巨大能量將設備上的吸能元件炸裂,產生的沖擊波把裝置擋板都炸飛瞭。當時,一墻之隔的張曉隔著玻璃窗去觀察試驗現場,不由得嚇瞭一身冷汗。但她很快冷靜下來,果斷中止試驗,組織力量對事故原因進行瞭認真分析,對電磁兼容設計、大電流電動力和緊湊化設計上進行瞭校核,提出瞭相應整改措施。

一個星期後,張曉重新組織進行試驗。當放電曲線完美顯示在示波器上時,試驗現場的技術人員情不自禁地熱烈鼓掌,顛覆瞭廠傢的傳統認知,試驗成功也意味著我國在該技術領域取得瞭重大突破。在接下來的幾年裡,張曉不斷對該型電源進行完善,目前已實現量產,創造瞭巨大的軍事經濟效益。

勇挑重擔,在壓力中前行

" 科研道路沒有終點,要想進步就永遠不能停下追求夢想的腳步 "。經過兩年多艱苦攻關,小型樣機提前完成驗收。課題組來不及慶祝,演示驗證項目又接踵而至。這次任務更重、要求更高,系統規模大,研制時間短,可靠性和一致性是擺在面前的極大挑戰。

" 復雜大系統工程的成敗,更多地取決於工程管理。" 張曉始終牢記馬院士的教導,深入到工廠全程跟蹤整個過程工藝的優化,整個工藝文件的編制,消除全過程可能的風險點。

電源是能量的源泉,如果它出故障,整個系統就是災難性的後果,必須從設計和生產制造全過程提高可靠性。為瞭排除器件微弱的不一致性,張曉帶著課題組成員一起,通過一道道可靠性實驗把性能摸索出來,使得最終搭建的系統具有很高的可靠性,保證集成實驗零風險。

第一次全系統試驗,幾乎所有人都認為成功,馬院士發現有一個看似很小的異常之處。" 如果無法解釋這個現象,試驗就將定義為失敗,整個項目就得停止。" 馬院士嚴肅地說。

付出瞭巨大艱辛,卻定義為沒有成功,這對課題組來說,是一個很大的挫折,張曉非常傷心,她強忍著淚水,一臉委屈,實在忍不住,偷偷地抹瞭幾把眼淚。她反復觀察,認為這個異常幾乎可以忽略不計。但冷靜下來後,她還是認同馬院士的意見。因而,她主動挑起重擔,向總師魯軍勇提出,除瞭負責電源部分外,她願意擔當起全系統仿真的重任。

全系統仿真,除瞭要對電源分系統熟悉外,還要對其它分系統的特性和參數以及變化規律非常熟悉,而怎麼精確地刻畫出隨著時間和頻率變化的特性,這是一道世界性難題,單純靠仿真難以準確描述,還必須通過實驗來逐步修正。這對張曉來說提出瞭新的挑戰。一方面她惡補電磁場等專業知識,另一方面,她虛心向其他分系統負責人和其他知名高校的教授請教。經過近 20 個日日夜夜,她在分析比對大量數據後,終於發現平時影響很小的一個分量,在特殊情況下,影響非常大。查出問題後,張曉才感到萬分慶幸:如果不及時發現檢查出來,就存在安全隱患。

仿真模型建完後,與試驗吻合度很高,馬院士終於對試驗結果進行瞭肯定。這樣,每次試驗前按照工況先進行全系統精細化仿真,有力指導瞭實際動態試驗,達到瞭事半功倍的目的。而每次實驗結束後,夜深人靜之際,張曉還需獨自把實驗數據及時分析處理出來,用於指導第二天的實驗。

" 既然是項目副總師,就不能隻要個噱頭,不能隻站在自己分管的設備上考慮問題,要確確實實為全系統著想 ",張曉說。

矢志報國,在創新中實現價值

參加工作以來,承擔的科研項目時間緊、任務重,張曉和整個課題組全力以赴,夜以繼日地開展技術攻關。從小很少讓父母操心的人,電話少瞭,節假日也回不去,工作後留給父母最大的印象是三個字 " 在加班 "。

於是,父親再也按耐不住內心的擔憂,從河南老傢來到位於武漢市中心的海軍工程大學看她,可她遠在實驗現場,離學校比較遠,根本沒有時間與父親見上一面。等來等去,等不到女兒,父親隻好回傢。張曉滿懷歉意地說:" 下次再來吧。"" 不去瞭。" 父親心疼地說," 我去瞭,影響你的工作。"

漸漸地,父母從不理解到慢慢接受,再到現在非常支持女兒,因為他們知道女兒是真真實實在為國傢做貢獻。

一次,在試驗場整改設備到深夜,張曉不小心一腳踩到鐵釘上,頓時血流如柱,出現瞭昏厥現象。大傢都慌瞭,緊急把她送到醫院。領導讓張曉休息,但她放不下整改的設備,第二天,她偷偷蓋住纏滿厚厚紗佈的腳,一瘸一拐地準時到瞭試驗現場。

天道酬勤。某項國產新型武器裝備第一次在船上試驗就取得瞭成功。張曉既負責系統仿真,又負責電源維護,整個實驗牽涉到 20 多傢單位、200 多人,任何一個故障都會耽誤實驗進程,她的壓力異常大,幾乎徹夜不眠。當聽到實驗成功的消息時,所有人都歡呼瞭起來。

" 曾經我們的北洋水師在此飽受欺凌,今天我在這個地方看到瞭陽光明媚和希望。" 一位專傢現場留下瞭熱淚。" 承擔科研工作五年多來,道路是艱辛的,有著太多的未知和辛酸。但是在這裡個人興趣、人生價值和國傢榮譽得到很好結合。" 談到那次試驗的成功張曉不禁感慨到。

" 整個項目這麼順利地走到今天,離不開馬院士的一步步嚴格把關。" 張曉深有感觸地說。

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