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2023-01-31
中國“電磁彈射”研制秘聞，為什么“彎道超車美國”是偽命題？丨楊叔洞察
更新時間：2022-09-11 17:00:25作者：智慧百科
來源：軍武速遞官方
前段時間福建艦下水，大家都很興奮吧：8萬余噸的滿載排水量，常規(guī)動力就能上電磁彈射，福建艦當(dāng)之無愧是全球最強常規(guī)動力航母。
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其實在福建艦下水后的這一個多月的時間內(nèi)，一談到福建艦，網(wǎng)上最多就是類似這樣的內(nèi)容，電磁彈射彎道超車美國。“彎道超車”——這些年那些厲害了我的國：電磁彈射、055、殲20、5G、北斗、高鐵，出現(xiàn)最多的就是這個概念，用來形容我們國家在某些技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的跨越式發(fā)展。但是仔細(xì)想一下，技術(shù)發(fā)展，彎道真的能超車嗎？或者說存在彎道超車嗎？這些問題促使我深入思考了一下，這次就來具體說說吧。
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還記得之前講福建艦電磁彈射那期，我就說過這樣一個觀點：由于蒸汽彈射和電磁彈射并不存在技術(shù)上的繼承性，不是說你非得搞定蒸汽彈，然后才能上電彈。反正都是第一次，還不如一步到位上電彈，一步抹平美國在彈射器方面幾十年的技術(shù)優(yōu)勢。
那這個實例，其實已經(jīng)部分解答了上面提出的問題：電磁彈射對美國的超越實質(zhì)上是換道超車，是在底層原理都不一樣的情況下，完全換了條新賽道，新原理勝過老原理，大家從一條新的起跑線開始，差距當(dāng)然就是小了，甚至還能領(lǐng)先。
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那要解釋清楚這個問題，我們還是得先看下前因后果：為什么從來沒玩過彈射器的海軍，一上來就選了電彈呢？其實，按照本世紀(jì)初制定的《中國航空母艦發(fā)展綱要》，即048工程，在完成遼寧艦的改建后，接下來開工的國產(chǎn)航母，是一艘采用蒸汽彈射的常規(guī)動力航母，屆時到2020年，海軍將同時保有2艘航母，以應(yīng)對可能的突發(fā)狀態(tài)。但出于穩(wěn)妥考慮、同時也給蒸汽彈射器的研制留出更多時間，決定在現(xiàn)有成熟技術(shù)上仿造遼寧艦，臨時加塞建造一艘002型，這就是我們現(xiàn)在看到的山東艦，首艘彈射型航母也就自然順延成為三號艦。
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按照最初的規(guī)劃：2005年海軍就決定彈射型航母要采用891工程時期確定的，某研究所的蒸汽彈射器方案。額！順便提一下：這個891工程是1989年，由劉華清將軍親自主持確定的中國第一代彈射型航母方案：4萬噸級中型航母，裝備蒸汽彈射器。而我們國家蒸汽彈射器最早的技術(shù)來源，就是80年代從澳大利亞搞到的那艘墨爾本號三手航母。
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而此時2006年，在圈內(nèi)已經(jīng)小有名氣的中國工程院最年輕院士、海軍電氣工程專家馬偉明剛剛從國家申請到100萬論證經(jīng)費，隨后很快就完成了電磁彈射系統(tǒng)的論證報告。但一份初步的報告當(dāng)然不足以撬動已確定的航母方案，馬偉明并未獲得后續(xù)的科研經(jīng)費。好在他并不灰心：上面不給錢我就自己掏腰包，從其他科研項目中省出了2000多萬。經(jīng)過兩年攻關(guān)，終于在2008年研制出了電磁彈射系統(tǒng)的小型樣機，在年末海軍工程大學(xué)舉行的成果鑒定會上，包括7名院士在內(nèi)的80多位專家面對這一個驚喜，無不感到振奮。這里說一下：當(dāng)時國內(nèi)搞電磁彈射的還有好幾家科研單位，有的耗費數(shù)億研制失敗中途下馬。
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馬偉明的成果很快引起了當(dāng)時海軍高層的關(guān)注，不少人轉(zhuǎn)而支持電磁彈射方案。團隊隨后獲得了5000萬科研經(jīng)費，研制出了1:1的電磁彈射設(shè)備樣機，并通過技術(shù)鑒定，而且與美國同步。所以咱們很多人不知道的是：在2010年前后美國高調(diào)宣傳其新一代航母的電磁彈射，軍迷們只能無奈眼饞時，我們的科研人員早已在暗中偷偷發(fā)力了。
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2011年，馬偉明提交了研制電磁彈射器的立項報告，卻沒有通過審查，立項失敗。但好在馬教授是個對目標(biāo)堅定不移的純理工直男，兩次失敗并沒有使他喪失信心，在海軍高層的支持下，2011年下半年終于通過了審查，成功立項，獲得7個億首期經(jīng)費。在之后的幾年里，團隊在國內(nèi)某地的艦載機綜合試驗訓(xùn)練基地，建造了工程樣機，并成功進行多次彈射試驗。
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終于到了2016年，高層決定推遲003型航母的開工日期，進行蒸汽彈射和電磁彈射的對測試，同時指示負(fù)責(zé)航母總體設(shè)計的701所做好蒸彈改電彈的準(zhǔn)備。經(jīng)過幾個月實測，到2017年下半年，電彈以絕對優(yōu)勢完勝蒸彈，修改設(shè)計也很快完成，不久正式開工建造。所以2017上半年，局座在央視真的沒有戰(zhàn)略忽悠??！因為當(dāng)時我們還沒完全決定上電彈呢，可能他聽到消息就是用蒸彈。
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不過，由于電磁彈射軌道更長，在不放大噸位的情況下，只能把起飛位往后延長，所以我們現(xiàn)在就看到福建艦一個小bug：二號起飛位侵入斜角甲板，理論上會有所影響。雖然從圖上看：電磁彈射軌道的確更長，但省體積的優(yōu)勢明顯更大，而且在實操中：簡單錯開就能避免這個bug,完全不是什么大問題。
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那以上就是咱們研制電磁彈射的具體過程，從中也能看出：海軍最初的選擇偏于保守，畢竟蒸彈我們好歹有點技術(shù)儲備。作為裝備直接使用方，這也無可厚非。而之所以后來決定上電磁彈射，很大程度上是馬偉明教授太給力了。那這里我就有兩個假設(shè)想讓大家思考一下：首先，如果沒有馬偉明教授這樣技術(shù)過硬，又敢于負(fù)責(zé)，勇于擔(dān)當(dāng)?shù)拿腿?，我們的新航母會用蒸彈還是電彈呢？要知道，同時期國內(nèi)研制電彈的同行都失敗了呀！
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第二：如果我們在90年代，甚至本世紀(jì)初就提前建造彈射型航母，那只有蒸汽彈射這唯一的選擇。如此一來：都是用蒸彈，我們還敢說能超過美國嗎？恐怕夠嗆吧！要知道，美國在蒸汽彈射器方面可是擁有超過50年的研制和運作經(jīng)驗。
那這兩個假設(shè)，其實是想說明一個基本事實：我們之所以能在航母彈射技術(shù)方面反超美國，客觀原因就是趕上了技術(shù)迭代的風(fēng)口：電磁彈射的相關(guān)技術(shù)發(fā)展成熟，具備了實用化。而且電彈和蒸彈沒有技術(shù)繼承性，讓美國此前積累的技術(shù)優(yōu)勢不復(fù)存在，雙方被拉到同一個起跑線上。而主觀原因當(dāng)然是充分發(fā)揮了人的主觀能動性，馬偉明這樣的技術(shù)精英在關(guān)鍵時刻發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
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所以這里所謂的“彎道超車”，實質(zhì)上是換道超車，假使我們一直沿著蒸汽彈射這條賽道硬追，那么福建艦現(xiàn)在最多也就小鷹級的水平，電彈技術(shù)風(fēng)口的出現(xiàn)，拉平了雙方的技術(shù)差距，正好給了我們超車機會。
這種趕上技術(shù)迭代風(fēng)口，從而實現(xiàn)對優(yōu)勢對手反超的例子，歷史上還有很多。比如近代史上令無數(shù)國人痛心疾首的甲午海戰(zhàn)，1888年建成的北洋水師，憑借兩艘7300噸的定遠級鐵甲艦穩(wěn)居亞洲第一，而到了7年后1894年甲午戰(zhàn)爭開打前，日本海軍無論噸位還是火力都超過了北洋海軍。
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這其中除了日本以賭國運的方式瘋狂擴軍備戰(zhàn)，更重要的是：自建成伊始，北洋水師再也沒有向國外購買過新艦新炮。而北洋海軍停止發(fā)展的7年，剛好是世界海軍發(fā)展的新技術(shù)迭代風(fēng)口。技術(shù)上，管退炮取代架退炮，出現(xiàn)了裝備新式高溫高壓鍋爐的快速巡洋艦；戰(zhàn)術(shù)上，舷側(cè)中口徑速射炮齊射的縱隊集火戰(zhàn)術(shù)，取代了艦首對敵的橫隊沖擊戰(zhàn)術(shù)。
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所以雖然整場甲午海戰(zhàn)，北洋海軍戰(zhàn)術(shù)素養(yǎng)更高，用落后的艦炮打出了更高的命中率，但依然無法扭轉(zhuǎn)敗局：兩艘鐵甲艦憑借堅盔重甲，扛住了日軍成百上千的火力攢射，但大口徑主炮射速慢，全場始終被對方的速射炮火力壓制，打的抬不起頭來。趕上技術(shù)風(fēng)口的日本海軍換道超車，后來居上，擊敗了曾經(jīng)亞洲第一的北洋水師，也一舉擊敗了那個自己曾經(jīng)仰視千年的中華帝國。
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而這樣新技術(shù)迭代的例子在我們身邊就在發(fā)生，現(xiàn)在的智能手機市場也是這個邏輯。此前的功能機時代，當(dāng)諾基亞和摩托羅拉這兩個行業(yè)巨頭在市場上大殺四方時，我們的國產(chǎn)品牌頂多能在國內(nèi)玩一玩。而當(dāng)2010年，喬布斯用蘋果重新洗牌手機市場，一夜之間淘汰功能機，開啟移動互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)風(fēng)口時，其實也給了國產(chǎn)手機大幅趕超的機會。
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憑借國內(nèi)龐大的用戶市場快速迭代，華為、小米、oppo、vivo這些國產(chǎn)品牌迅速崛起。雖然現(xiàn)在蘋果依舊牢牢把控智能手機市場，我們還談不上超車，但好歹也是全球幾大玩家之一了呀。如果沒有這個風(fēng)口，一直都是功能機，國產(chǎn)手機想追到這個水平，很難啊。
而另一個國產(chǎn)品牌有換道超車機會的技術(shù)風(fēng)口，我覺得就是現(xiàn)在的新能源汽車。假設(shè)如果始終在燃油車這個賽道上競爭，面對早已形成品牌護城河，擁有百年技術(shù)積淀的國外企業(yè)，我們可能有趕超的機會嗎？而在當(dāng)今全球節(jié)能減排的大背景下，電動智能交通在政策紅利的扶持下，正在形成一個新技術(shù)風(fēng)口，因為電動車和燃油車，就像電彈和蒸彈一樣，技術(shù)上的繼承性很小，燃油車的核心是發(fā)動機和變速箱。
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電動車的核心是電池、電機和電控，尤其是電池。哪怕以前根本沒有搞過燃油車，直接搞電動車，也沒有問題。這對我們來說，無疑就是一次換道超車的機會：比亞迪，蔚來、理想、小鵬，這些國產(chǎn)汽車品牌已經(jīng)初現(xiàn)端倪，除了比亞迪，以前都沒有搞過燃油車哦！就像10年前的智能手機時代，未來新能源汽車市場，我們也必將是牌桌上的玩家之一。
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好啦！以上說了這么多換道超車的好處，但事物總存在相對的一面：發(fā)生技術(shù)迭代在大部分情況下是小概率事件，如果某項領(lǐng)域始終沿直線發(fā)展，沒有出現(xiàn)換道超車的技術(shù)風(fēng)口，情況又是怎樣的呢？那這里我們必須承認(rèn)一個事實：這幾年因為電磁彈射、055、東風(fēng)17、5G、北斗等部分領(lǐng)域?qū)γ绹鴮崿F(xiàn)反超，網(wǎng)上就出現(xiàn)了所謂“彎道超車美國”的盲目樂觀，在營銷號的推波助瀾下，形成了“優(yōu)勢在我”的信息繭房。其實這在很大程度上屬于幸存者偏差：我們只看到了少數(shù)暫時領(lǐng)先的，而忽視了多數(shù)長期落后的。
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最典型的，也是日常被提到最多的就是航空發(fā)動機。既然電磁彈射能換道超車，為什么航空發(fā)動機就不行呢？原因很簡單：因為這個賽道沒有出現(xiàn)新技術(shù)迭代的風(fēng)口。噴氣式發(fā)動機自上世紀(jì)30年代誕生以來，其核心原理在近100年的時間里沒有發(fā)生改變：壓氣機、燃燒室和渦輪組成的核心機，加上其他動力輸出部分，就能發(fā)展出渦扇、渦槳、渦軸、燃?xì)廨啓C。
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想提高發(fā)動機性能，當(dāng)前最明確的技術(shù)路徑就是提高燃燒室溫度：每提升100度，推力增加20%。所以現(xiàn)在發(fā)動機性能提升的關(guān)鍵，其實就是在尋找一種更加耐熱的葉片材料，同時用更精密的加工工藝，配合更先進的熱障涂層和散熱設(shè)計，保證葉片在2000攝氏度、每分鐘上萬轉(zhuǎn)和自身重量10000倍以上離心力撕扯的環(huán)境下，還能夠長時間穩(wěn)定工作。
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而這些歸根到底還是會落到數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、材料這樣的基礎(chǔ)學(xué)科和基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域。其他諸如半導(dǎo)體、工業(yè)設(shè)計軟件，這些被卡脖子的領(lǐng)域，同樣也是這個邏輯。
現(xiàn)實情況就是：在大部分技術(shù)路徑明確，沒有出現(xiàn)迭代風(fēng)口的領(lǐng)域，目前我們只能跟在領(lǐng)跑者身后直線硬追，所謂的彎道超車根本就是偽命題，因為技術(shù)賽道是一條確定的直線，你哪來的彎道。那些我們部分后來居上的領(lǐng)域，實質(zhì)上是換道超車。
但不是所有領(lǐng)域都有技術(shù)迭代的風(fēng)口，也不能保證每次都能抓住機會完成換道啊。而且你完成換道之后，接下來也是沿直線發(fā)展啊。那這里可以一起思考下：假設(shè)福特級的電磁彈射系統(tǒng)的可靠性始終無法解決，美國痛定思痛，把現(xiàn)在用的中壓交流式電磁彈射器推倒重來，摸著我們過河，不惜成本和時間重新研制中壓直流式電磁彈射器，隨著時間延長，我們還能一直保持領(lǐng)先嗎？我想大概率雙方又要回到直線賽道競爭了吧。
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這里我們得從更大的技術(shù)演進角度思考問題了：為什么這次電彈取代蒸彈的技術(shù)風(fēng)口出現(xiàn)后，我們有能力完成換道了呢？因為打造電磁彈射器的基礎(chǔ)是高溫超導(dǎo)材料、是電機控制技術(shù)、是先進輸電技術(shù)，這些我們都有突破。正是有了前期充分的技術(shù)準(zhǔn)備，當(dāng)風(fēng)口來臨時才能實現(xiàn)換道。同樣的，為什么這波新能源汽車風(fēng)口，我們能趕上呢？
比亞迪如今在電池上的技術(shù)優(yōu)勢，也不是憑空出現(xiàn)的。因為比亞迪之前一直在埋頭做電瓶車。機會只留給有準(zhǔn)備的人，不然你就是把電磁彈射的設(shè)計圖紙給印度，它能造出來嗎？
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這就好比武俠小說里面練功，只有前期把內(nèi)功練扎實了，后期無論學(xué)什么招式都能發(fā)揮巨大的威力。否則就算你招式再炫酷，根基沒打牢，在真正的高手面前依然是不堪一擊，大家看印度就明白了。
如今，我們在部分領(lǐng)域的單點突破，并不能抹平“內(nèi)功”在總體上的差距。放棄“彎道超車”這種盲目樂觀的浮躁心態(tài)，承認(rèn)差距，實事求是的埋頭苦干，練好內(nèi)功才是實現(xiàn)超車的基礎(chǔ)。
但就是這個內(nèi)功才是最難練的，因為到了基礎(chǔ)學(xué)科這里，就沒有換道一說了，打造電磁彈射的基礎(chǔ)，說到底還是數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、材料這些基礎(chǔ)科學(xué)，只能老老實實的積累。而基礎(chǔ)學(xué)科，往往又不能直接產(chǎn)生效益，也不能直接轉(zhuǎn)化為利潤或者政績，所以得到的支持就比較少，不僅不如實業(yè)吃香，相關(guān)專業(yè)還會被為“天坑”，就業(yè)都成問題。
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所以，只強調(diào)情懷，那是遠遠不夠的，我們不能只有一個馬偉明，我們需要很多很多的馬偉明，才能在各個領(lǐng)域打好基礎(chǔ)，等待時機，果斷換道，實現(xiàn)超越，這需要政府、社會共同提供支持，讓那些從事基礎(chǔ)學(xué)科的專家、學(xué)者，至少能夠在冷板凳上坐下去，而不是因為沒有前途，甚至難以為繼而被迫換道。他們不用換道，才是我們最終換道超車的前提。