對艦船動力發展的思考

□ 方憶平

對艦船動力發展的思考

□ 方憶平

艦船動力不僅是海軍裝備發展的核心，也是民用船舶最重要的部分，其衍生型號和產品可應用于能源、冶金、化工等領域，是國民經濟發展的高端裝備

艦船動力是海軍水面和水下武器裝備的“心臟”，艦船的戰術、技術性能很大程度上依賴于動力裝置的保障，船舶動力在高溫、高壓、高腐蝕、高轉速和交變負荷的惡劣環境下工作，同時又要求高功耗比、低噪聲、高智能化、高可靠性、低排放、強機動性和靈活的操縱性等，因此艦船動力研制的技術難度大，研制周期長。

艦船動力具有多樣性和復雜性的特點，其種類有蒸汽機、柴油機、燃氣輪機、不依賴空氣推進系統（AIP）、綜合電力及水中兵器動力等6大類動力系統及與之配套的傳動系統。其中蒸汽機主要用于航空母艦和核潛艇，柴油機和燃氣輪機主要用于驅護艦等大中型水面艦船，AIP動力（包括熱氣機、燃料電池和蓄電池）主要用于常規潛艇，綜合電力系統（包括發配電模塊和電力推進模塊等）廣泛應用于各類艦艇，水中兵器動力（包括能源、主機及輔機等）主要用于各型魚雷、水雷及水下無人作戰系統。

艦船動力不僅是海軍裝備發展的核心，也是民用船舶最重要的部分，其衍生型號和產品可應用于能源、冶金、化工等領域，是國民經濟發展的高端裝備，其研發工作需要堅實的技術儲備、基礎研究成果的積累、充分的試驗驗證和長期的考核完善，才能形成成熟的型號，因此充分分析國內外研發的情況和經驗，探索發展我國艦船動力的途徑是必要和有益的。

國外艦船動力發展的主要經驗

由于艦船動力不僅研發難度大、周期長，而且經費投入多、研制風險高，世界上只有美、英、法、德和俄羅斯等少數幾個大國建立了完善的艦船動力產業體系和產品型譜，而且幾乎壟斷了全球的軍民用艦船及能源動力市場。經過百年的發展和積累，形成了較為成熟的艦船動力發展方式和經驗。

政府主導 適時調控

世界強國均是海洋強國，建設強大的海軍、實現和保持其大國地位的基礎是建立完備的艦船工業,因此他們將艦船動力視為高技術戰略性領域，采用政府依法主導、適時調控與支持、規劃引領、企業參與的模式，使得艦船工業基礎和優勢得以建立、維持和發展，通過重點型號研制帶動艦船動力水平的整體提升。在規劃方案確定后的較長時期，保持政策的穩定性，政府和相關企業堅持持續穩定投入,確保規劃的長遠目標得以實現。美國是艦船工業立法最早的國家之一，相關法規政策制約著美國艦船工業的發展方向，并對其興衰產生重要影響。冷戰后，為應對艦艇訂貨量大幅減少，制訂了《國家造船與現代化改造法》，對艦船動力科研機構和企業進行了援助，在保持競爭的同時，為防止部分廠商退出軍工領域，政府適當分配任務，使其生產線、人員技能得以維持。

自主可控 創新發展

西方發達國家建立起了完全自主可控的艦船動力科研生產體系,主要體現在：一是基礎研究扎實，形成了完整的設計和試驗與工藝規范、方法、準則及各類數據庫，建立了完備的理論體系。二是其共性支撐技術和前沿引領技術不斷創新發展，研發體系和相關產業穩步提高和充實完善。為保障不斷創新，歐洲制定了專門的車用及船用柴油機研發計劃。美國國防部和能源部于2010年簽訂諒解備忘錄，對軍民用動力研發計劃共同支持和研究成果共享。正是這種持續的發展，使西方發達國家建立起了完備的艦船動力工業體系和協同創新體系，特別是在原材料研制、系統設計技術、數控制造技術等方面完全實現了自主可控，同時在維持艦船動力能力完備的同時，保持核心能力的主導權，避免受制于人。如美國雖然引入英國羅羅公司的常規艦船動力，但主流動力艦用燃氣輪機始終使用其通用電氣公司的產品，且燃氣輪機與核動力、綜合電力等動力系統保持持續的創新，確保了其領先于世界的地位。

動力先行 協調發展

一個艦船動力型號從開始研制到定型批量生產大約需要15年，超過艦船平臺的研制建造周期。西方發達國家遵循動力先行的研發規律，通過先期構建完整的艦船動力裝備體系，滿足不同艦艇平臺的研制需求，并根據需求變化和技術發展進行適度調整,從而實現了動力與艦船研發和批產的同步。動力先行的基礎是對未來艦艇建造需求和技術發展方向進行透徹分析、深刻把握，在技術推動與需求牽引的雙重作用下，實現與艦船平臺協調發展。

強化驗證 突破關鍵

艦船動力是惡劣環境條件下反復使用的熱力機械，對工業基礎依賴度高。西方發達國家的經驗是，提前啟動動力機理、工藝等基礎研究，建立試驗驗證平臺，強化材料、部件和整機試驗驗證，突破關鍵技術，提高新技術、新材料和新工藝的技術成熟度，加快研究成果到工程應用的轉化，從而降低型號研制技術風險，奠定持續發展的堅實基礎。

依托母型 派生發展

艦船動力研制難度大、周期長、費用高，必須實現一機多用，系列化發展。以核心機、基本型為基礎，通過技術驗證平臺研發艦船動力產品系列，建立相對完整、性能不斷提高的系列產品型譜，滿足不同艦船平臺的需求。

軍民融合 良性互動

艦船動力研制技術起點高，全壽命期費用多，其設計技術、材料、制造體系、試驗設施可與工業能源動力裝備共用。艦船動力技術突破后可直接應用于國民經濟各領域，或派生發展滿足工業應用的產品，通過工業產品的批量應用支撐艦船產品的改進提高，實現軍、民產品良性互動發展。如法國的MAN公司、德國的MTU公司、美國的DDC公司等知名的艦船動力企業也是民用裝備領域的主要供應商。

我國艦船動力工業發展回顧

新中國成立后，中蘇簽訂了有關船舶工業的《六四協定》和《二四協定》，我國的現代艦船動力工業開始起步，逐步建立起了艦船動力的科研機構、主機廠和配套廠。隨著中蘇關系的惡化，有關技術轉讓中斷，我國艦船動力工業發揚自力更生的精神，開發生產了一些急需的艦船動力，但整體水平不高。上世紀80年代末至90年代，西方國家向我國轉讓了部分艦用柴油機和燃氣輪機的生產許可證，經過國內各科研院所、高校、工廠的聯合攻關，已基本掌握轉讓型號的技術，國產化改進取得了明顯的進步，有些動力型號則是完全由我國自行研制，生產的艦船動力系統基本上滿足了當時艦船平臺的需要。由于艦船動力技術涉及多學科和工業領域，而我國科技工業基礎薄弱，整個艦船動力工業在原材料、工藝、設計、試驗驗證、系統集成、管理等方面均存在薄弱環節，長期制約著我國艦船動力裝備的發展，艦船動力成為整個艦船工業發展的瓶頸。

發展我國艦船動力工業的措施建議

為確保國家海洋安全、保障經濟發展，迫切需要加強艦船動力工業建設，全面提升自主研制能力，實現跨越式發展。

實行“體系化、協調化、專項化”發展

體系化發展。艦船動力是一個涉及多個學科、多個領域的復雜系統工程，發展我國自主化的艦船工業，關鍵就是要形成艦船動力自主研發體系，即自主設計體系（研究設計、試驗驗證、應用評估）和工業生產體系，通過各類數據庫、知識庫的積累，建立相應的設計流程、規范、準則，形成高水平的設計體系，同時構建完整的艦船動力制造、供應鏈和綜合保障體系，為未來艦船動力裝備長遠發展和現役裝備改進提高奠定堅實的基礎。

協調化發展。突破艦船動力發展瓶頸涉及多個研發環節和多種關鍵技術，因此在規劃發展過程中應高度重視“木桶原理”，在全面梳理艦船動力技術體系的基礎上，建立六大能力，即應用基礎研究能力、設計能力、試驗驗證能力、材料和工藝能力、加工制造能力和應用評估能力，并通過信息化研制平臺提升體系的整體能力，使各種能力協調發展，形成軟性能力和硬件能力相協調的完整研發體系，避免形成制約發展的技術短板。

專項化發展。艦船動力發展周期長、難度高、投入大的特點決定了間斷、分散、小額投資不可能取得明顯效果，只有發揮專項計劃的優勢，統一規劃，集中投入，才能取得艦船動力的突破性進展。

要落實動力先行理念，遵循船舶動力發展規律，使船舶動力相對獨立發展，精心發展船舶動力核心機，派生發展系列化的整機產品，形成船舶動力迭代發展，建立起適應船舶發展需求的船舶動力型譜。

軍民融合、推動高端動力裝備轉型發展，實現體制機制創新。

艦船動力裝備既是典型的軍民共用海洋裝備，也是國民經濟領域重要的高端動力裝備。應以艦船動力為基礎，統籌海洋軍民動力裝備和能源動力裝備需求，加強軍民深度融合，整合各種資源，開發具有國際競爭力的民用產品，在多個技術方向上培育出規模產品和產業，促進我國躋身世界高端動力裝備強國之列。

要改變觀念，建立以市場為導向、資本為紐帶、技術為基礎的對內對外開放的軍民一體化科研生產聯合體，造就一批高素質、高水平的艦船動力科技和管理人才隊伍，形成完善的船舶動力科技協同創新體制和機制，共同攻關，從而實現從測繪仿制、許可證生產到自主創新的戰略轉變。

幾項重點任務

健全設計體系。一是建立完善設計規范。通過引進消化吸收，行業積累了一定的設計經驗，但沒有經歷研發的全過程，外方也未轉讓設計與制造工藝等核心技術，一些已有的設計規范也需要不斷完善和更新。因此，要盡快形成設計流程、設計準則、規范樣本等設計體系。二是充分驗證設計軟件。近年來，設計軟件種類和數量不斷增加，設計手段得到了較大提升，但通用軟件居多，自主開發的專用設計軟件較少，而且設計軟件的驗證也不夠充分。目前迫切需要加強設計軟件的驗證工作，提高設計的精細化和產品的技術水平。三是建立完善設計、試驗數據庫以及圖庫等。目前，我國艦船動力數據庫方面積累較少。建立完善各類數據庫是一項需要長期堅持的工作，也是從經驗設計向預測設計轉變的基礎。

加強基礎研究。長期以來，基礎研究不夠使我國艦船動力技術落后且缺乏技術推動的強大動力。加強共性基礎和關鍵技術研究及驗證，既支撐產品型號研制，降低型號研制風險，也可縮短研制周期，是形成自主設計研發能力的關鍵。

加強和統籌核心能力建設。核心能力建設應堅持任務能力結合型和內涵式投資建設模式，確保型號任務，注重形成體系，強化基礎能力，統籌軍民艦船動力裝備和能源動力裝備產業需求，推動軍民融合式發展。核心能力建設過程中，一是要全面規劃、系統建設；二是利用存量，優化布局；三是統籌建設，推動產業結構調整。要與建設專業化、軍民結合的科研生產體制，精干高效、富有活力的運行機制結合起來，與艦船動力產業結構調整和升級結合起來，與建設一支高素質、高水平的科技人才隊伍結合起來。■

（作者單位：國防科工局系統工程四司）