近日，國家知識產(chǎn)權(quán)局公布了第二十一屆中國專利獎授獎的決定，海軍工程大學(xué)“一種立式混合磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)”被評為專利金獎，該專利第一發(fā)明人就是“王東”。
在國防應(yīng)用領(lǐng)域飛輪儲能系統(tǒng)是艦載高能武器以及航母電磁彈射器不可或缺的核心裝備，而王東又是大名鼎鼎的馬偉明科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的核心成員。那么，這項(xiàng)專利金獎與正在建造的003型彈射巨艦究竟有何淵源？
第二十一屆中國專利金獎項(xiàng)目名單節(jié)選
打破常規(guī)的立式混合磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)
航空母艦核心戰(zhàn)力是作為移動的海上機(jī)場，艦載機(jī)放飛與回收效率是衡量航母戰(zhàn)力水平高低的重要指標(biāo)。根據(jù)量化分析判斷，彈射起飛型航母的艦載機(jī)運(yùn)作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同等噸位的滑躍起飛型航母。
彈射型航母作戰(zhàn)效能更高
彈射器現(xiàn)階段主要分為蒸汽彈射器與電磁彈射器，在過去漫長歲月里彈射器技術(shù)主要由美國壟斷。蒸汽彈射器是通過彈射氣缸里的高壓蒸汽做功，將蒸汽能轉(zhuǎn)化為動能，結(jié)合飛機(jī)自身動力實(shí)現(xiàn)艦上短距離起飛。
蒸汽彈射器彈射功率調(diào)節(jié)范圍小
蒸汽彈射器通過數(shù)十年發(fā)展積累了豐富的設(shè)計(jì)與運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)，但其固有的一系列原始設(shè)計(jì)缺陷也限制了它的進(jìn)一步發(fā)展。比如，
蒸汽彈射功率難控制，可彈射機(jī)型有限，彈射頻次難以大幅度增加等問題
電磁彈射器則完全化解了蒸汽彈射器的一系列原始缺陷，通過釋放強(qiáng)大電能利用電磁力原理驅(qū)動直線感應(yīng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)艦載機(jī)彈射起飛，彈射功率精準(zhǔn)可控，可彈射機(jī)型種類豐富，彈射頻次不再受制于蒸汽發(fā)生裝置。
電磁彈射器陸上試驗(yàn)場
電磁彈射器推動重達(dá)數(shù)十噸的艦載機(jī)在不足百米距離內(nèi)加速至起飛速度需要強(qiáng)大的瞬時電能，戰(zhàn)時艦載機(jī)日起飛頻次更是以百次為單位計(jì)算，
能否提供強(qiáng)大的高頻瞬時電能是電磁彈射器研制的關(guān)鍵所在
國產(chǎn)某型商用飛輪儲能裝置
強(qiáng)迫儲能裝置可以實(shí)現(xiàn)電磁彈射器的電力儲能，超級電容器、超導(dǎo)儲能、飛輪儲能都可以被視為強(qiáng)迫儲能裝置，但其中
只有飛輪儲能不存在充放電次數(shù)限制，更能適應(yīng)電磁彈射器的強(qiáng)迫儲能需求
飛輪儲能是指通過發(fā)電機(jī)帶動飛輪高速轉(zhuǎn)動儲能，需要釋能時利用飛輪高速旋轉(zhuǎn)的慣性能量發(fā)電，就好比轉(zhuǎn)動自行車腳踏板帶動車輪高速旋轉(zhuǎn)，停止轉(zhuǎn)動腳踏板時車輪仍可以保證一定的轉(zhuǎn)速，飛輪儲能的基本原理與其類似。
飛輪高速轉(zhuǎn)動軸承通常會有磨損，王東領(lǐng)銜研發(fā)的立式混合磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)是一種打破常規(guī)的設(shè)計(jì)方案，它將磁軸承與機(jī)械軸承有機(jī)結(jié)合在一起，高速永磁電機(jī)帶動飛輪轉(zhuǎn)動時，真空泵為飛輪提供真空工作環(huán)境，如此一來就解決了空氣阻力問題，如果飛輪在工作時失穩(wěn)，機(jī)械滾動軸承則開始工作，可以起到保護(hù)磁軸承和系統(tǒng)安全的功效。
殲15電磁彈射上千次，003型航母核心技術(shù)軍轉(zhuǎn)民
磁懸浮與機(jī)械混合的飛輪儲能系統(tǒng)是各大國都在爭相追逐的目標(biāo)，那么問題來了，它與003型航母的關(guān)系究竟有多大？
發(fā)明申請書時間顯示是2014年，顯然與003型彈射巨艦的時間表對不上，電磁彈射器的研發(fā)時間不可能與航母研發(fā)時間同步，因?yàn)樽鳛楹侥概涮椎年P(guān)鍵子系統(tǒng)，
電磁彈射器研制時間表必然大幅度早于003型艦
尹卓：殲-15已進(jìn)行成百上千次電磁彈射試驗(yàn)
海軍信息化專家咨詢主任尹卓少將早在三年前就在央視權(quán)威披露，我國殲-15艦載機(jī)已經(jīng)在電磁彈射器上進(jìn)行了幾百上千次彈射，美國電磁彈射器地面試驗(yàn)時出現(xiàn)過很多大大小小的事故，重大事故也出現(xiàn)過，這就說明我們在電機(jī)控制、綜合電力系統(tǒng)電力分配、軟件設(shè)計(jì)等領(lǐng)域優(yōu)于美國。
上述表態(tài)說明兩點(diǎn)：1.國產(chǎn)電磁彈射器成熟度很高；2.研發(fā)時間更早。
配套電磁彈射器的阻攔裝置
實(shí)際上在更早的時間段里海軍工程大學(xué)已經(jīng)研發(fā)成功可用于電磁彈射器的50MW飛輪儲能裝置，而王東領(lǐng)銜攻關(guān)的立式混合磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)在
專利申請書中有明確的用途說明，它將用于電網(wǎng)調(diào)峰、不間斷電源、混合動力機(jī)車等場合。顯然是為了滿足民用需求，可以看作是
003型彈射巨艦的“軍轉(zhuǎn)民”升級產(chǎn)物
。
馬偉明團(tuán)隊(duì)的第一個世界領(lǐng)先項(xiàng)目
“領(lǐng)先就領(lǐng)先美國”是否吹牛？事實(shí)勝于雄辯
王東身處的馬偉明科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)自四年前亮相央視科技盛典頒獎活動以來可謂是名聲大噪，馬院士一句“領(lǐng)先就領(lǐng)先美國”更是令人印象深刻，有人驚詫于他們科技成果之非凡，也有人產(chǎn)生了質(zhì)疑，甚至認(rèn)為馬院士在“吹?！?，那么站在聚光燈下的馬偉明及其科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)究竟有何過人之處？
新型艦船發(fā)供電系統(tǒng)
先來重溫下他與他的團(tuán)隊(duì)自上世紀(jì)八十年代末以來所獲得的科技成果：
1.先后研制成功三代艦船新型發(fā)供電系統(tǒng)，解決艦船動力心臟病問題，牢牢確立我國在艦船發(fā)供電領(lǐng)域里的世界領(lǐng)先地位；
2.在世界上率先提出并研制成功中壓直流綜合電力系統(tǒng)，技術(shù)水**超國外十年以上；
3.敢與最強(qiáng)對手比拼，電磁發(fā)射領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)集群式突破，與世界最強(qiáng)國家實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展，且多項(xiàng)技術(shù)屬國際首創(chuàng)，推動我國武器裝備由化學(xué)能發(fā)射向電磁能發(fā)射轉(zhuǎn)變的**。
052C型驅(qū)逐艦同樣應(yīng)用了新型發(fā)供電系統(tǒng)
質(zhì)疑馬偉明團(tuán)隊(duì)的聲音無非是因?yàn)榇嬖诟兄系K，三代艦船新型發(fā)供電系統(tǒng)的直接成果就是海軍艦艇的批量下餃子，
054A型護(hù)衛(wèi)艦、052C/D型驅(qū)逐艦、055萬噸大驅(qū)、039B型AIP動力潛艇、新型核潛艇等海軍主戰(zhàn)艦艇無一例外全部應(yīng)用了馬偉明團(tuán)隊(duì)研制的新型發(fā)供電設(shè)備
。
再以艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng)為例，你們常說該系統(tǒng)領(lǐng)先國外十年以上，那么為什么英國45型驅(qū)逐艦、美國DDG1000朱姆沃爾特級驅(qū)逐艦、福特級航母三型艦船已經(jīng)應(yīng)用艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)背景下，我國卻沒有一款應(yīng)用電力推進(jìn)系統(tǒng)的主戰(zhàn)艦艇？
應(yīng)用電力推進(jìn)的英國45型驅(qū)逐艦全部趴窩
首先要明確的一點(diǎn)是電力推進(jìn)并不是艦船綜合電力系統(tǒng)的唯一標(biāo)志，前者只是后者的應(yīng)用場景之一；
其次，上述三型艦艇問世多年而時至今日依然是重病纏身，45型驅(qū)逐艦全部趴窩，DDG-1000難以形成戰(zhàn)力，福特級更是大小問題一籮筐，可見沒有統(tǒng)籌規(guī)劃的科學(xué)發(fā)展路線，先進(jìn)技術(shù)不僅不會帶來戰(zhàn)力躍升，反而會成為掣肘戰(zhàn)斗力的沉重負(fù)擔(dān)
。
055萬噸大驅(qū)已經(jīng)應(yīng)用綜合電力系統(tǒng)
以055萬噸大驅(qū)為例，該型艦應(yīng)用的具有世界領(lǐng)先水平的雙波段雷達(dá)以及其他對海對空探測電子設(shè)備都是耗電大戶，電能如果無法實(shí)現(xiàn)均衡調(diào)配戰(zhàn)力水平就將大打折扣，而這就是領(lǐng)先國外十年以上的艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng)的用武之地，該系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)根據(jù)作戰(zhàn)需求能夠?qū)崿F(xiàn)智能配電，從而在各系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)時供應(yīng)充沛電能。
最重要的一點(diǎn)是，我國艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng)將有更廣闊的應(yīng)用平臺，那就是馬偉明院士提出的“全能艦”，這是一款全面領(lǐng)先DDG-1000的未來戰(zhàn)艦，而現(xiàn)在未來已來！
全能艦
全能艦將配置大口徑艦載電磁炮，發(fā)射系統(tǒng)也將應(yīng)用電磁發(fā)射裝置，實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)由傳統(tǒng)化學(xué)能發(fā)射向電磁能發(fā)射的轉(zhuǎn)變。
該艦火力可有效觸達(dá)方圓1000公里的作戰(zhàn)區(qū)域，這意味著
單艦控制范圍將與福特級航母戰(zhàn)斗群旗鼓相當(dāng)，甚至有所超出，從而徹底改變海戰(zhàn)規(guī)則。
馬偉明團(tuán)隊(duì)推動電磁能發(fā)射
馬偉明團(tuán)隊(duì)必勝秘籍：論功行賞+亮劍精神
正所謂授人以魚不如授人以漁，馬偉明科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)不僅為我國帶來了在電磁領(lǐng)域里的集群式突破，更是打造了一支特別能攻關(guān)特別能戰(zhàn)斗的科技鐵軍。
馬偉明院士在談到團(tuán)隊(duì)建設(shè)時特別感謝恩師張蓋凡教授，他說，我的導(dǎo)師培養(yǎng)我，主持公道，我很幸運(yùn)，是在多項(xiàng)電機(jī)課題組里面，因?yàn)槔舷壬倪@種學(xué)識和人品他不僅把我領(lǐng)進(jìn)門，關(guān)鍵是提供了一個非常好的創(chuàng)新的環(huán)境或者文化，你只要是你自己做出來的不會被任何人侵占，所以好多課題我甚至課題組成員也不是，有的即使是成員也不是課題組長，可是到最后鑒定報獎的時候是按照貢獻(xiàn)和作用論功行賞排名，所以我就跑到第一去了，所以才有我能當(dāng)院士，得到這個肯定。
馬偉明授業(yè)恩師張蓋凡教授
時年41歲的馬偉明當(dāng)選為工程院院士之后，
他將自己的幸運(yùn)傳遞給了更多人，這個延續(xù)是指論功行賞的創(chuàng)新環(huán)境和文化的延續(xù)，比如領(lǐng)先國外十年以上的艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng)的第一牽頭人并不是馬偉明，而是他的團(tuán)隊(duì)成員王東。
除此之外，在馬偉明團(tuán)隊(duì)里的有功之臣還有很多，這支團(tuán)隊(duì)先后孕育了四百多名博士和碩士，其中有不少已經(jīng)在全國甚至全世界嶄露頭角，除了王東之外還有肖飛，他是2018年全軍通令嘉獎的三人之一，榮立一等功，并于去年榮獲何梁何利獎。
馬偉明科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)
談到這里不由得讓我想起電視劇《亮劍》里李云龍的一段臺詞：兵熊熊一個，將熊熊一窩，要說魂，只要我在，獨(dú)立團(tuán)的兵就嗷嗷叫，遇到敵人就敢拼命，要說哪一天我犧牲了，獨(dú)立團(tuán)的戰(zhàn)士也照樣嗷嗷叫，我就不相信他們從此就變成了棉花包，為什么呢？因?yàn)槲业幕赀€在。而這里的“魂”不就是馬偉明說道的，由張蓋凡院士牽頭營造的刺激創(chuàng)新的環(huán)境和文化。
馬偉明科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)更是一支具有亮劍精神的科技鐵軍，從占據(jù)世界領(lǐng)先地位的三代艦船發(fā)供電系統(tǒng)，到領(lǐng)先國外十年以上的艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng)，以及當(dāng)前即將應(yīng)用的具有世界領(lǐng)先水平的航母電磁彈射器，處處體現(xiàn)“領(lǐng)先”一詞。
中壓直流綜合電力系統(tǒng)
馬偉明：
我們做所有的事，我都是這樣講的，從開始的第一個研究到最后，就沒有一個是跟著人家走的，首先從需求中提煉出科學(xué)問題，科學(xué)問題解決完了，再把它分解成關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)解決完了，最后立足我們國情（加以應(yīng)用）。
古代劍客對陣，明知不敵也要亮出寶劍，狹路相逢勇者勝就是亮劍精神。在一系列強(qiáng)軍科技成果面前我們看到了馬偉明團(tuán)隊(duì)基于創(chuàng)新思維與新時代綜合國力躍升的自信從容，但是要知道馬院士是從上世紀(jì)八十年代在技術(shù)領(lǐng)域全面落后西方數(shù)十年的背景下一路披荊斬棘，在技術(shù)發(fā)展的至暗時刻馬偉明依然能堅(jiān)定必勝信念，而這不就是亮劍精神。
馬偉明在技術(shù)至暗年代敢于向世界最強(qiáng)亮劍
精氣神固然重要，但在亮劍精神之上還有更重要的一層，就是高瞻遠(yuǎn)矚的科學(xué)發(fā)展規(guī)劃，馬偉明主抓的三代新型發(fā)供電系統(tǒng)研制背景就是海軍之父在1987年2月2日主抓審定了《海軍2000年前發(fā)展設(shè)想和“七五”建設(shè)規(guī)劃》和《海軍2000年前裝備發(fā)展規(guī)劃》，確立以十幾年為周期的海軍裝備發(fā)展規(guī)劃。
054A型護(hù)衛(wèi)艦、056型輕型護(hù)衛(wèi)艦、052C/D型驅(qū)逐艦、055萬噸大驅(qū)可以說都是沿襲水面艦艇發(fā)展思路，也就是說直到現(xiàn)在三十多年前的發(fā)展規(guī)劃仍然在發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
