中国“电磁弹射”研制秘闻,为什么“弯道超车美国”是伪命题?丨杨叔洞察

更新时间:2022-09-11 17:00:25作者:智慧百科

中国“电磁弹射”研制秘闻,为什么“弯道超车美国”是伪命题?丨杨叔洞察

来源:军武速递官方

前段时间福建舰下水,大家都很兴奋吧:8万余吨的满载排水量,常规动力就能上电磁弹射,福建舰当之无愧是全球最强常规动力航母。


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其实在福建舰下水后的这一个多月的时间内,一谈到福建舰,网上最多就是类似这样的内容,电磁弹射弯道超车美国。“弯道超车”——这些年那些厉害了我的国:电磁弹射、055、歼20、5G、北斗、高铁,出现最多的就是这个概念,用来形容我们国家在某些技术领域实现的跨越式发展。但是仔细想一下,技术发展,弯道真的能超车吗?或者说存在弯道超车吗?这些问题促使我深入思考了一下,这次就来具体说说吧。


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还记得之前讲福建舰电磁弹射那期,我就说过这样一个观点:由于蒸汽弹射和电磁弹射并不存在技术上的继承性,不是说你非得搞定蒸汽弹,然后才能上电弹。反正都是第一次,还不如一步到位上电弹,一步抹平美国在弹射器方面几十年的技术优势。

那这个实例,其实已经部分解答了上面提出的问题:电磁弹射对美国的超越实质上是换道超车,是在底层原理都不一样的情况下,完全换了条新赛道,新原理胜过老原理,大家从一条新的起跑线开始,差距当然就是小了,甚至还能领先。


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那要解释清楚这个问题,我们还是得先看下前因后果:为什么从来没玩过弹射器的海军,一上来就选了电弹呢?其实,按照本世纪初制定的《中国航空母舰发展纲要》,即048工程,在完成辽宁舰的改建后,接下来开工的国产航母,是一艘采用蒸汽弹射的常规动力航母,届时到2020年,海军将同时保有2艘航母,以应对可能的突发状态。但出于稳妥考虑、同时也给蒸汽弹射器的研制留出更多时间,决定在现有成熟技术上仿造辽宁舰,临时加塞建造一艘002型,这就是我们现在看到的山东舰,首艘弹射型航母也就自然顺延成为三号舰。


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按照最初的规划:2005年海军就决定弹射型航母要采用891工程时期确定的,某研究所的蒸汽弹射器方案。额!顺便提一下:这个891工程是1989年,由刘华清将军亲自主持确定的中国第一代弹射型航母方案:4万吨级中型航母,装备蒸汽弹射器。而我们国家蒸汽弹射器最早的技术来源,就是80年代从澳大利亚搞到的那艘墨尔本号三手航母。


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而此时2006年,在圈内已经小有名气的中国工程院最年轻院士、海军电气工程专家马伟明刚刚从国家申请到100万论证经费,随后很快就完成了电磁弹射系统的论证报告。但一份初步的报告当然不足以撬动已确定的航母方案,马伟明并未获得后续的科研经费。好在他并不灰心:上面不给钱我就自己掏腰包,从其他科研项目中省出了2000多万。经过两年攻关,终于在2008年研制出了电磁弹射系统的小型样机,在年末海军工程大学举行的成果鉴定会上,包括7名院士在内的80多位专家面对这一个惊喜,无不感到振奋。这里说一下:当时国内搞电磁弹射的还有好几家科研单位,有的耗费数亿研制失败中途下马。


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马伟明的成果很快引起了当时海军高层的关注,不少人转而支持电磁弹射方案。团队随后获得了5000万科研经费,研制出了1:1的电磁弹射设备样机,并通过技术鉴定,而且与美国同步。所以咱们很多人不知道的是:在2010年前后美国高调宣传其新一代航母的电磁弹射,军迷们只能无奈眼馋时,我们的科研人员早已在暗中偷偷发力了。


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2011年,马伟明提交了研制电磁弹射器的立项报告,却没有通过审查,立项失败。但好在马教授是个对目标坚定不移的纯理工直男,两次失败并没有使他丧失信心,在海军高层的支持下,2011年下半年终于通过了审查,成功立项,获得7个亿首期经费。在之后的几年里,团队在国内某地的舰载机综合试验训练基地,建造了工程样机,并成功进行多次弹射试验。


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终于到了2016年,高层决定推迟003型航母的开工日期,进行蒸汽弹射和电磁弹射的对测试,同时指示负责航母总体设计的701所做好蒸弹改电弹的准备。经过几个月实测,到2017年下半年,电弹以绝对优势完胜蒸弹,修改设计也很快完成,不久正式开工建造。所以2017上半年,局座在央视真的没有战略忽悠啊!因为当时我们还没完全决定上电弹呢,可能他听到消息就是用蒸弹。


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不过,由于电磁弹射轨道更长,在不放大吨位的情况下,只能把起飞位往后延长,所以我们现在就看到福建舰一个小bug:二号起飞位侵入斜角甲板,理论上会有所影响。虽然从图上看:电磁弹射轨道的确更长,但省体积的优势明显更大,而且在实操中:简单错开就能避免这个bug,完全不是什么大问题。


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那以上就是咱们研制电磁弹射的具体过程,从中也能看出:海军最初的选择偏于保守,毕竟蒸弹我们好歹有点技术储备。作为装备直接使用方,这也无可厚非。而之所以后来决定上电磁弹射,很大程度上是马伟明教授太给力了。那这里我就有两个假设想让大家思考一下:首先,如果没有马伟明教授这样技术过硬,又敢于负责,勇于担当的猛人,我们的新航母会用蒸弹还是电弹呢?要知道,同时期国内研制电弹的同行都失败了呀!


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第二:如果我们在90年代,甚至本世纪初就提前建造弹射型航母,那只有蒸汽弹射这唯一的选择。如此一来:都是用蒸弹,我们还敢说能超过美国吗?恐怕够呛吧!要知道,美国在蒸汽弹射器方面可是拥有超过50年的研制和运作经验。

那这两个假设,其实是想说明一个基本事实:我们之所以能在航母弹射技术方面反超美国,客观原因就是赶上了技术迭代的风口:电磁弹射的相关技术发展成熟,具备了实用化。而且电弹和蒸弹没有技术继承性,让美国此前积累的技术优势不复存在,双方被拉到同一个起跑线上。而主观原因当然是充分发挥了人的主观能动性,马伟明这样的技术精英在关键时刻发挥了关键作用。


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所以这里所谓的“弯道超车”,实质上是换道超车,假使我们一直沿着蒸汽弹射这条赛道硬追,那么福建舰现在最多也就小鹰级的水平,电弹技术风口的出现,拉平了双方的技术差距,正好给了我们超车机会。

这种赶上技术迭代风口,从而实现对优势对手反超的例子,历史上还有很多。比如近代史上令无数国人痛心疾首的甲午海战,1888年建成的北洋水师,凭借两艘7300吨的定远级铁甲舰稳居亚洲第一,而到了7年后1894年甲午战争开打前,日本海军无论吨位还是火力都超过了北洋海军。


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这其中除了日本以赌国运的方式疯狂扩军备战,更重要的是:自建成伊始,北洋水师再也没有向国外购买过新舰新炮。而北洋海军停止发展的7年,刚好是世界海军发展的新技术迭代风口。技术上,管退炮取代架退炮,出现了装备新式高温高压锅炉的快速巡洋舰;战术上,舷侧中口径速射炮齐射的纵队集火战术,取代了舰首对敌的横队冲击战术。


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所以虽然整场甲午海战,北洋海军战术素养更高,用落后的舰炮打出了更高的命中率,但依然无法扭转败局:两艘铁甲舰凭借坚盔重甲,扛住了日军成百上千的火力攒射,但大口径主炮射速慢,全场始终被对方的速射炮火力压制,打的抬不起头来。赶上技术风口的日本海军换道超车,后来居上,击败了曾经亚洲第一的北洋水师,也一举击败了那个自己曾经仰视千年的中华帝国。


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而这样新技术迭代的例子在我们身边就在发生,现在的智能手机市场也是这个逻辑。此前的功能机时代,当诺基亚和摩托罗拉这两个行业巨头在市场上大杀四方时,我们的国产品牌顶多能在国内玩一玩。而当2010年,乔布斯用苹果重新洗牌手机市场,一夜之间淘汰功能机,开启移动互联网的技术风口时,其实也给了国产手机大幅赶超的机会。


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凭借国内庞大的用户市场快速迭代,华为、小米、oppo、vivo这些国产品牌迅速崛起。虽然现在苹果依旧牢牢把控智能手机市场,我们还谈不上超车,但好歹也是全球几大玩家之一了呀。如果没有这个风口,一直都是功能机,国产手机想追到这个水平,很难啊。

而另一个国产品牌有换道超车机会的技术风口,我觉得就是现在的新能源汽车。假设如果始终在燃油车这个赛道上竞争,面对早已形成品牌护城河,拥有百年技术积淀的国外企业,我们可能有赶超的机会吗?而在当今全球节能减排的大背景下,电动智能交通在政策红利的扶持下,正在形成一个新技术风口,因为电动车和燃油车,就像电弹和蒸弹一样,技术上的继承性很小,燃油车的核心是发动机和变速箱。


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电动车的核心是电池、电机和电控,尤其是电池。哪怕以前根本没有搞过燃油车,直接搞电动车,也没有问题。这对我们来说,无疑就是一次换道超车的机会:比亚迪,蔚来、理想、小鹏,这些国产汽车品牌已经初现端倪,除了比亚迪,以前都没有搞过燃油车哦!就像10年前的智能手机时代,未来新能源汽车市场,我们也必将是牌桌上的玩家之一。


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好啦!以上说了这么多换道超车的好处,但事物总存在相对的一面:发生技术迭代在大部分情况下是小概率事件,如果某项领域始终沿直线发展,没有出现换道超车的技术风口,情况又是怎样的呢?那这里我们必须承认一个事实:这几年因为电磁弹射、055、东风17、5G、北斗等部分领域对美国实现反超,网上就出现了所谓“弯道超车美国”的盲目乐观,在营销号的推波助澜下,形成了“优势在我”的信息茧房。其实这在很大程度上属于幸存者偏差:我们只看到了少数暂时领先的,而忽视了多数长期落后的。


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最典型的,也是日常被提到最多的就是航空发动机。既然电磁弹射能换道超车,为什么航空发动机就不行呢?原因很简单:因为这个赛道没有出现新技术迭代的风口。喷气式发动机自上世纪30年代诞生以来,其核心原理在近100年的时间里没有发生改变:压气机、燃烧室和涡轮组成的核心机,加上其他动力输出部分,就能发展出涡扇、涡桨、涡轴、燃气轮机。


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想提高发动机性能,当前最明确的技术路径就是提高燃烧室温度:每提升100度,推力增加20%。所以现在发动机性能提升的关键,其实就是在寻找一种更加耐热的叶片材料,同时用更精密的加工工艺,配合更先进的热障涂层和散热设计,保证叶片在2000摄氏度、每分钟上万转和自身重量10000倍以上离心力撕扯的环境下,还能够长时间稳定工作。


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而这些归根到底还是会落到数学、物理、化学、材料这样的基础学科和基础工业领域。其他诸如半导体、工业设计软件,这些被卡脖子的领域,同样也是这个逻辑。

现实情况就是:在大部分技术路径明确,没有出现迭代风口的领域,目前我们只能跟在领跑者身后直线硬追,所谓的弯道超车根本就是伪命题,因为技术赛道是一条确定的直线,你哪来的弯道。那些我们部分后来居上的领域,实质上是换道超车。

但不是所有领域都有技术迭代的风口,也不能保证每次都能抓住机会完成换道啊。而且你完成换道之后,接下来也是沿直线发展啊。那这里可以一起思考下:假设福特级的电磁弹射系统的可靠性始终无法解决,美国痛定思痛,把现在用的中压交流式电磁弹射器推倒重来,摸着我们过河,不惜成本和时间重新研制中压直流式电磁弹射器,随着时间延长,我们还能一直保持领先吗?我想大概率双方又要回到直线赛道竞争了吧。


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这里我们得从更大的技术演进角度思考问题了:为什么这次电弹取代蒸弹的技术风口出现后,我们有能力完成换道了呢?因为打造电磁弹射器的基础是高温超导材料、是电机控制技术、是先进输电技术,这些我们都有突破。正是有了前期充分的技术准备,当风口来临时才能实现换道。同样的,为什么这波新能源汽车风口,我们能赶上呢?

比亚迪如今在电池上的技术优势,也不是凭空出现的。因为比亚迪之前一直在埋头做电瓶车。机会只留给有准备的人,不然你就是把电磁弹射的设计图纸给印度,它能造出来吗?


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这就好比武侠小说里面练功,只有前期把内功练扎实了,后期无论学什么招式都能发挥巨大的威力。否则就算你招式再炫酷,根基没打牢,在真正的高手面前依然是不堪一击,大家看印度就明白了。

如今,我们在部分领域的单点突破,并不能抹平“内功”在总体上的差距。放弃“弯道超车”这种盲目乐观的浮躁心态,承认差距,实事求是的埋头苦干,练好内功才是实现超车的基础。

但就是这个内功才是最难练的,因为到了基础学科这里,就没有换道一说了,打造电磁弹射的基础,说到底还是数学、物理、化学、材料这些基础科学,只能老老实实的积累。而基础学科,往往又不能直接产生效益,也不能直接转化为利润或者政绩,所以得到的支持就比较少,不仅不如实业吃香,相关专业还会被为“天坑”,就业都成问题。


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所以,只强调情怀,那是远远不够的,我们不能只有一个马伟明,我们需要很多很多的马伟明,才能在各个领域打好基础,等待时机,果断换道,实现超越,这需要政府、社会共同提供支持,让那些从事基础学科的专家、学者,至少能够在冷板凳上坐下去,而不是因为没有前途,甚至难以为继而被迫换道。他们不用换道,才是我们最终换道超车的前提。

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