对舰船动力发展的思考

□ 方忆平

对舰船动力发展的思考

□ 方忆平

舰船动力不仅是海军装备发展的核心，也是民用船舶最重要的部分，其衍生型号和产品可应用于能源、冶金、化工等领域，是国民经济发展的高端装备

舰船动力是海军水面和水下武器装备的“心脏”，舰船的战术、技术性能很大程度上依赖于动力装置的保障，船舶动力在高温、高压、高腐蚀、高转速和交变负荷的恶劣环境下工作，同时又要求高功耗比、低噪声、高智能化、高可靠性、低排放、强机动性和灵活的操纵性等，因此舰船动力研制的技术难度大，研制周期长。

舰船动力具有多样性和复杂性的特点，其种类有蒸汽机、柴油机、燃气轮机、不依赖空气推进系统（AIP）、综合电力及水中兵器动力等6大类动力系统及与之配套的传动系统。其中蒸汽机主要用于航空母舰和核潜艇，柴油机和燃气轮机主要用于驱护舰等大中型水面舰船，AIP动力（包括热气机、燃料电池和蓄电池）主要用于常规潜艇，综合电力系统（包括发配电模块和电力推进模块等）广泛应用于各类舰艇，水中兵器动力（包括能源、主机及辅机等）主要用于各型鱼雷、水雷及水下无人作战系统。

舰船动力不仅是海军装备发展的核心，也是民用船舶最重要的部分，其衍生型号和产品可应用于能源、冶金、化工等领域，是国民经济发展的高端装备，其研发工作需要坚实的技术储备、基础研究成果的积累、充分的试验验证和长期的考核完善，才能形成成熟的型号，因此充分分析国内外研发的情况和经验，探索发展我国舰船动力的途径是必要和有益的。

国外舰船动力发展的主要经验

由于舰船动力不仅研发难度大、周期长，而且经费投入多、研制风险高，世界上只有美、英、法、德和俄罗斯等少数几个大国建立了完善的舰船动力产业体系和产品型谱，而且几乎垄断了全球的军民用舰船及能源动力市场。经过百年的发展和积累，形成了较为成熟的舰船动力发展方式和经验。

政府主导 适时调控

世界强国均是海洋强国，建设强大的海军、实现和保持其大国地位的基础是建立完备的舰船工业,因此他们将舰船动力视为高技术战略性领域，采用政府依法主导、适时调控与支持、规划引领、企业参与的模式，使得舰船工业基础和优势得以建立、维持和发展，通过重点型号研制带动舰船动力水平的整体提升。在规划方案确定后的较长时期，保持政策的稳定性，政府和相关企业坚持持续稳定投入,确保规划的长远目标得以实现。美国是舰船工业立法最早的国家之一，相关法规政策制约着美国舰船工业的发展方向，并对其兴衰产生重要影响。冷战后，为应对舰艇订货量大幅减少，制订了《国家造船与现代化改造法》，对舰船动力科研机构和企业进行了援助，在保持竞争的同时，为防止部分厂商退出军工领域，政府适当分配任务，使其生产线、人员技能得以维持。

自主可控 创新发展

西方发达国家建立起了完全自主可控的舰船动力科研生产体系,主要体现在：一是基础研究扎实，形成了完整的设计和试验与工艺规范、方法、准则及各类数据库，建立了完备的理论体系。二是其共性支撑技术和前沿引领技术不断创新发展，研发体系和相关产业稳步提高和充实完善。为保障不断创新，欧洲制定了专门的车用及船用柴油机研发计划。美国国防部和能源部于2010年签订谅解备忘录，对军民用动力研发计划共同支持和研究成果共享。正是这种持续的发展，使西方发达国家建立起了完备的舰船动力工业体系和协同创新体系，特别是在原材料研制、系统设计技术、数控制造技术等方面完全实现了自主可控，同时在维持舰船动力能力完备的同时，保持核心能力的主导权，避免受制于人。如美国虽然引入英国罗罗公司的常规舰船动力，但主流动力舰用燃气轮机始终使用其通用电气公司的产品，且燃气轮机与核动力、综合电力等动力系统保持持续的创新，确保了其领先于世界的地位。

动力先行 协调发展

一个舰船动力型号从开始研制到定型批量生产大约需要15年，超过舰船平台的研制建造周期。西方发达国家遵循动力先行的研发规律，通过先期构建完整的舰船动力装备体系，满足不同舰艇平台的研制需求，并根据需求变化和技术发展进行适度调整,从而实现了动力与舰船研发和批产的同步。动力先行的基础是对未来舰艇建造需求和技术发展方向进行透彻分析、深刻把握，在技术推动与需求牵引的双重作用下，实现与舰船平台协调发展。

强化验证 突破关键

舰船动力是恶劣环境条件下反复使用的热力机械，对工业基础依赖度高。西方发达国家的经验是，提前启动动力机理、工艺等基础研究，建立试验验证平台，强化材料、部件和整机试验验证，突破关键技术，提高新技术、新材料和新工艺的技术成熟度，加快研究成果到工程应用的转化，从而降低型号研制技术风险，奠定持续发展的坚实基础。

依托母型 派生发展

舰船动力研制难度大、周期长、费用高，必须实现一机多用，系列化发展。以核心机、基本型为基础，通过技术验证平台研发舰船动力产品系列，建立相对完整、性能不断提高的系列产品型谱，满足不同舰船平台的需求。

军民融合 良性互动

舰船动力研制技术起点高，全寿命期费用多，其设计技术、材料、制造体系、试验设施可与工业能源动力装备共用。舰船动力技术突破后可直接应用于国民经济各领域，或派生发展满足工业应用的产品，通过工业产品的批量应用支撑舰船产品的改进提高，实现军、民产品良性互动发展。如法国的MAN公司、德国的MTU公司、美国的DDC公司等知名的舰船动力企业也是民用装备领域的主要供应商。

我国舰船动力工业发展回顾

新中国成立后，中苏签订了有关船舶工业的《六四协定》和《二四协定》，我国的现代舰船动力工业开始起步，逐步建立起了舰船动力的科研机构、主机厂和配套厂。随着中苏关系的恶化，有关技术转让中断，我国舰船动力工业发扬自力更生的精神，开发生产了一些急需的舰船动力，但整体水平不高。上世纪80年代末至90年代，西方国家向我国转让了部分舰用柴油机和燃气轮机的生产许可证，经过国内各科研院所、高校、工厂的联合攻关，已基本掌握转让型号的技术，国产化改进取得了明显的进步，有些动力型号则是完全由我国自行研制，生产的舰船动力系统基本上满足了当时舰船平台的需要。由于舰船动力技术涉及多学科和工业领域，而我国科技工业基础薄弱，整个舰船动力工业在原材料、工艺、设计、试验验证、系统集成、管理等方面均存在薄弱环节，长期制约着我国舰船动力装备的发展，舰船动力成为整个舰船工业发展的瓶颈。

发展我国舰船动力工业的措施建议

为确保国家海洋安全、保障经济发展，迫切需要加强舰船动力工业建设，全面提升自主研制能力，实现跨越式发展。

实行“体系化、协调化、专项化”发展

体系化发展。舰船动力是一个涉及多个学科、多个领域的复杂系统工程，发展我国自主化的舰船工业，关键就是要形成舰船动力自主研发体系，即自主设计体系（研究设计、试验验证、应用评估）和工业生产体系，通过各类数据库、知识库的积累，建立相应的设计流程、规范、准则，形成高水平的设计体系，同时构建完整的舰船动力制造、供应链和综合保障体系，为未来舰船动力装备长远发展和现役装备改进提高奠定坚实的基础。

协调化发展。突破舰船动力发展瓶颈涉及多个研发环节和多种关键技术，因此在规划发展过程中应高度重视“木桶原理”，在全面梳理舰船动力技术体系的基础上，建立六大能力，即应用基础研究能力、设计能力、试验验证能力、材料和工艺能力、加工制造能力和应用评估能力，并通过信息化研制平台提升体系的整体能力，使各种能力协调发展，形成软性能力和硬件能力相协调的完整研发体系，避免形成制约发展的技术短板。

专项化发展。舰船动力发展周期长、难度高、投入大的特点决定了间断、分散、小额投资不可能取得明显效果，只有发挥专项计划的优势，统一规划，集中投入，才能取得舰船动力的突破性进展。

要落实动力先行理念，遵循船舶动力发展规律，使船舶动力相对独立发展，精心发展船舶动力核心机，派生发展系列化的整机产品，形成船舶动力迭代发展，建立起适应船舶发展需求的船舶动力型谱。

军民融合、推动高端动力装备转型发展，实现体制机制创新。

舰船动力装备既是典型的军民共用海洋装备，也是国民经济领域重要的高端动力装备。应以舰船动力为基础，统筹海洋军民动力装备和能源动力装备需求，加强军民深度融合，整合各种资源，开发具有国际竞争力的民用产品，在多个技术方向上培育出规模产品和产业，促进我国跻身世界高端动力装备强国之列。

要改变观念，建立以市场为导向、资本为纽带、技术为基础的对内对外开放的军民一体化科研生产联合体，造就一批高素质、高水平的舰船动力科技和管理人才队伍，形成完善的船舶动力科技协同创新体制和机制，共同攻关，从而实现从测绘仿制、许可证生产到自主创新的战略转变。

几项重点任务

健全设计体系。一是建立完善设计规范。通过引进消化吸收，行业积累了一定的设计经验，但没有经历研发的全过程，外方也未转让设计与制造工艺等核心技术，一些已有的设计规范也需要不断完善和更新。因此，要尽快形成设计流程、设计准则、规范样本等设计体系。二是充分验证设计软件。近年来，设计软件种类和数量不断增加，设计手段得到了较大提升，但通用软件居多，自主开发的专用设计软件较少，而且设计软件的验证也不够充分。目前迫切需要加强设计软件的验证工作，提高设计的精细化和产品的技术水平。三是建立完善设计、试验数据库以及图库等。目前，我国舰船动力数据库方面积累较少。建立完善各类数据库是一项需要长期坚持的工作，也是从经验设计向预测设计转变的基础。

加强基础研究。长期以来，基础研究不够使我国舰船动力技术落后且缺乏技术推动的强大动力。加强共性基础和关键技术研究及验证，既支撑产品型号研制，降低型号研制风险，也可缩短研制周期，是形成自主设计研发能力的关键。

加强和统筹核心能力建设。核心能力建设应坚持任务能力结合型和内涵式投资建设模式，确保型号任务，注重形成体系，强化基础能力，统筹军民舰船动力装备和能源动力装备产业需求，推动军民融合式发展。核心能力建设过程中，一是要全面规划、系统建设；二是利用存量，优化布局；三是统筹建设，推动产业结构调整。要与建设专业化、军民结合的科研生产体制，精干高效、富有活力的运行机制结合起来，与舰船动力产业结构调整和升级结合起来，与建设一支高素质、高水平的科技人才队伍结合起来。■

（作者单位：国防科工局系统工程四司）