12月26日,第五屆「中國製造日」全國主會場活動「中國榮耀「板塊上,中國科學院院士、中國運載火箭技術研究院彈道設計專家餘夢倫作主旨演講。中青報·中青網記者 陳劍/攝
10909米!這是中國「奮鬥者」號全海深載人潛水器坐底馬裡亞納海溝時創造的中國載人深潛新紀錄。
1452公裡!這是南方電網昆柳龍直流工程,也即世界上第一個±800千伏特高壓柔性直流輸電工程所達到的輸電距離,同時,這個距離意味著昆柳龍直流工程是世界上輸電距離最長的柔性直流輸電工程。
2.5倍以上!這是中國「天眼」FAST,相比全球第二大單口徑射電望遠鏡,在靈敏度上的領先優勢。
一個個數字,一項項成就,記錄著中國製造從追趕、並行到超越的歷程,背後是一個個中國團隊無數個日夜的攻關。在機遇與挑戰並存的國際背景下,中國製造正在勇敢地在時代大潮中乘風破浪,創造著一個又一個「中國榮耀」。
歷盡苦難,鑄就榮耀
2020年12月22日12時37分,我國新一代運載火箭長徵八號首飛成功。此前,長徵五號、長徵六號、長徵七號、長徵十一號4型新一代火箭,也分別完成首飛任務。隨著長徵八號成功首飛,「十三五」期間我國新一代運載火箭悉數完成亮相。
「中國天眼」FAST,亦即500米口徑球面射電望遠鏡,是世界最大單口徑射電望遠鏡。最重要的技術指標就是靈敏度,達到了相當於美國同類儀器2.5倍的速度,相對於其他的百米級望遠鏡來講,提升了至少一個數量級。不管是觀測最神秘的天文學現象快速射電爆,還是在近地天體預警方面的應用,FAST終於使我國的天文學家第一次站在人類視野最前沿探索宇宙奧秘。
凡此種種,榮耀背後,卻有著漫漫過往和不為人知的艱辛。
缺少經費,最後在18個月內不花國家一分錢讓火箭上了天,這可能嗎?
在84歲的中國科學院院士、中國航天科技集團科技委顧問餘夢倫身上,這件事真實地發生過。這位滿頭銀髮的航天飛行力學、火箭彈道設計專家,走上了第五屆「中國製造日」的講壇,回憶起往昔。
上世紀70年代末開始,我國相當長一段時間內將全國之力集中於經濟發展,沒有很多經費分配給航天領域。在不利條件下,餘夢倫等老一輩航天人為了不生疏本領、不在技術上落後於國際發展,自己帶著長徵二號捆綁火箭到國際上找經費。同意貸款給他們的是美國一家衛星公司。
但是天上不會掉餡餅。這份合同條件苛刻,壓力巨大。這家公司提出了條件,火箭必須得在籤訂合同以後18個月進行第一次飛行實驗。如果第一次發射成功了,合同生效。第一次發射失敗了,便要賠償美國衛星公司18個月的損失。
在必須一擊即中、不容有失的情況下,1990年7月16日,「長二捆」火箭發射成功,距離合同籤訂正好是18個月。
一代代航天人前赴後繼,才有了中國航天如今的局面。「長徵」家族不斷壯大。餘夢倫欣喜而自豪地感嘆道:「回顧曲折的經歷,這是自力更生、勇於攀登的航天精神的偉大勝利,對由航天大國邁向航天強國的新徵程具有重大意義。」
即便在今天,國家大力發展科學技術,大量科研經費投入尖端科技領域,攀登科技的高峰依然要付出極大的辛苦,面對很多挑戰,其中也包括來自自然界的天然難題。
中國科學院國家天文臺研究員、FAST總工程師姜鵬介紹,FAST建立在貴州的一個山區裡,屬喀斯特窪地,大型設備沒有辦法進場。在這樣的情況下,大家匯集了過去20年裡大型結構的施工經驗,在此基礎上解決難題,完成了安裝任務。
「FAST的光環背後藏著100多個人的工程團隊,用了26年的時間把它堆積起來。我們真正地把一個看似天馬行空的設想做成了一個國之重器。」姜鵬說。
但是為了達成目標,這份自立自強是必不可少的,在核心技術領域尤其重要。
中國科學院聲學研究所工程師、「奮鬥者」號海試隊員廖佳偉分享了一個小故事。「上世紀90年代初,我國『863計劃』訪問團去法國考察,有一天中國的專家談到水文通信的時候,法國人說什麼都可以談,就是水文通信沒得談。因為它有更廣闊的應用,外國人包括美國都禁止對中國出口這種技術,所以我們要一直致力於研究水文通信」。
從「蛟龍」號到「深海勇士」號,到萬米載人潛水器,尤其是「奮鬥者」號載人潛水器,中國實現了全海深通信,打破了萬米紀錄。「奮鬥者」號從碧藍潛入最為漆黑的海底,卻真正綻放出了足夠耀眼的光芒。
至精至細,至高至遠
創下了19項世界第一的昆柳龍直流工程的攻關和成績,折射了中國製造的不易與光榮。
在昆柳龍直流工程受端——龍門換流站項目部會議室的牆上,掛著昆柳龍直流工程三端調試計劃橫道圖。圖上顯示,從9月底至11月底共有21個關鍵節點。
這相當於4個月的時間,他們要完成柔直變壓器、柔直閥安裝、高端站系統調試等多個重大節點的工作。南方電網超高壓公司烏東德項目部變電分部高級經理甘宗躍說:「有16場『硬仗』要打,平均下來7天左右有一場『硬仗』。」
昆柳龍直流工程的全稱是烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端直流示範工程,是國家《能源發展「十三五」規劃》及《電力發展「十三五」規劃》明確的跨省區輸電重點工程,是我國首個特高壓柔性直流換流站工程。該工程西起雲南昆北換流站,東至廣西柳北換流站、廣東龍門換流站,採用的是±800千伏三端混合直流技術,輸送容量800萬千瓦,線路全長1452公裡,途經4省份15市州。
柔性直流輸電是以全控型電力電子器件IGBT為核心的新一代直流輸電技術,是常規直流輸電技術的換代升級,也是未來的發展方向。
南方電網超高壓輸電公司檢修試驗中心高級工程師孫勇介紹,柔性直流相當於在電網接入了一個閥門和電源,可以有效地控制其上通過的電能,隔離電網故障的擴散,而且還能根據電網需求快速、靈活、可調地發出或者吸收一部分能量,從而優化電網的潮流分布、增強電網穩定性、提升電網的智能化和可控性。
這項工程也是世界上容量最大的多端直流輸電工程(換流容量16000MW)和世界上容量最大的柔性直流輸電工程(8000MW),同時還是世界上第一個採用柔性直流換流站與常規直流換流站混合運行模式的多端直流輸電工程,還具備當前世界上最大的電網黑啟動能力。
「常規直流和柔直組合應用,難度更大。」孫勇說,「以前是1對1,現在是1對2。打個比方,就類似有8個蘋果,過去只能分給一個人,但是現在可以根據實際需求有3、5或4、4等多種靈活組合。未來西部可再生能源輸出可能會發展到四端甚至五端,靈活匹配不同輸送容量的送端和不同消納容量的受端,可有效節約寶貴的輸電線路走廊資源。」
這項工程意義非凡。僅綠色效益一項,建成後,它直接將雲南清潔水電輸送到廣東、廣西,每年可減少粵港澳大灣區煤炭消耗920萬噸、二氧化碳排放2450萬噸。
這項「超級工程」的背後是超級難度。
昆柳龍直流工程於2018年3月獲得國家核准,2018年12月全面開工建設,從核准到工程三端計劃建成投運僅33個月時間。孫勇告訴中青報·中青網記者,說這次工程是他入職電網17年來最大的挑戰也不為過。
1489公裡線路,橫跨4省份的世界上電壓等級最高的柔性直流輸電工程,若失之毫釐,必將謬以千裡。
比如,柔性直流換流閥對安裝環境溫度、溼度及粉塵控制等都有著嚴格的標準,閥廳微塵標準優良等級必須小於百萬級,力矩必須達到固定數值才能保證設備後期正常運轉。
在昆北換流站,有緊固3萬多個螺栓的「力矩小哥」,完成800多面屏櫃圖實相符核查的「控保青年」,梳理1萬多根光纖的「昆北追光者」。而一座閥廳的嚴格檢查,至少需要2小時,需要質檢員日復一日地重複著枯燥但又極其重要的動作。正是細節處的一絲不苟,才給「超級工程」打下了最堅固的基礎。
除了用心,還有創新。孫勇說,該工程是世界上首次實現柔直換流閥單一功率模塊所有嚴重故障下均能自動安全隔離並長期可靠運行,模塊抗浪湧電流能力達1000kA級。這是柔直換流閥團隊攻關的重中之重,並且「目前這一創新成果已得到推廣應用,在粵港澳大灣區中、南通道直流背靠背工程中已得到應用」。
「最難的是缺乏成熟經驗可以借鑑。」孫勇說。整個團隊如同拓荒者,沒有成熟的標準和案例供他們參考,他們只能摸索著,對試驗項目、試驗方案和合格判據等反覆討論、權衡比對,在現有試驗能力和試驗條件下,最大程度滿足對新研製設備各類複雜工況下的等效性考核要求。針對設備研製和量產中的各類問題,他們聯動設備製造廠家,疫情期間也用線上等各種方式及時分析研判,提出整改方案,確保了工程進度和設備質量。
功不唐捐。截至目前,南網超高壓公司4個技術攻關團隊已攻克技術難題140項,累計申請發明專利65件,正在編制國際標準3項、國家標準7項、行業標準14項。
12月27日,這項特高壓多端柔性直流示範工程啟動投產送電,較計劃提前半年。這一工程連通了裝機規模世界第七的烏東德水電站和粵港澳大灣區,每年新增800萬千瓦西電東送通道能力。工程預計每年送電330億度,相當於海南省一年全社會的用電量。
雖然在柔性直流輸電領域我國起步較晚,但擁有自主智慧財產權的核心技術以及成套能力正迅速追上。「作為世界第一個特高壓多端混合直流工程,昆柳龍直流工程將直接推動我國電力技術和產業鏈搶佔世界制高點。」南方電網超高壓公司副總經理李慶江說。
這意味著,中國在柔性直流輸電領域正在由跟隨變為領跑,在世界電力技術發展的尖端,中國製造並不缺席。
國之重器,始於匠心
一切磅礴都起於微末之處的極致用心。
今年32歲的數控微雕技師常曉飛,是中國航天科工集團第二研究院283廠高級技師。在熙熙攘攘的北京城裡,他整日與數控工具機為伴,以沉穩專注的「匠心」迎接一次又一次的挑戰——加工航空航天精密零部件是他的工作,通常到他手中的材料少有備件且附加值高,質量大於一切,一絲一毫都容不得馬虎。
常曉飛獲得的榮譽很多:第六屆全國數控技能大賽銑工賽項冠軍,全國技術能手、全國五一勞動獎章獲得者、中國航天科工集團中青年技術接班人;2020年,他的「數控微雕」絕技獲評中華人民共和國第一屆職業技能大賽「最受歡迎的中華十大絕技」。
千裡之行,始於足下。龐大的太空飛行器由一個個精密零部件構成,而每一份精密得以實現的背後,都有著常曉飛等「大國工匠」數年耕耘累積的經驗。
1988年,常曉飛出生於山西一個普通的農民家庭。從小就喜歡動手拆裝東西的他後來考入山西機電職業技術學院。他還記得自己第一次見到在全國數控技能大賽獲獎的師兄時,「他們好像有那種光環」,也讓常曉飛立下志向。一年級時都是理論課,常曉飛就偷偷溜進實訓中心給高年級師兄當幫手,雖然稚嫩的他做的多是按按鈕之類的簡單工作,但是久而久之,老師和師兄們給他傳授了不少經驗和知識。
日積月累,常曉飛一步步參加學校、市、省一級比賽,最後他終於也像師兄一樣參加了全國數控技能大賽,並取得了良好成績,於是,283廠也向他發出了邀約。
283廠匯聚了全國各地的「武林高手」。與他同期進廠的每個新人也都帶著光環。但是在這樣的情況下,常曉飛師從學生時期的偶像曹彥生,帶著始終如一的衝勁兒和韌性,入職一個月之後就可以獨立完成任務,是他們那一批新人裡面最早能獨挑大梁的。通常,這個過程需要半年。
常曉飛的工作並非只是字面上那麼簡單。每做一個產品,他都需要先掌握工具機運動的特性,各種材料的加工特點,各種刀具的切削參數,加工時、參賽時都要將刀具、設備、人這三者融為一體,將這些要素用到極致,很考驗平時的加工經驗和手上功夫控制,將這些影響因素儘可能地降到最低,然後配合操作這個機器才能完成。
在283廠期間,常曉飛在單位的支持下多次參加大賽,錘鍊基本功,屢創佳作,屢獲殊榮。作品「中華絕技」,在粗細堪比頭髮絲的金屬上刻字,針尖大小的字在顯微鏡下才能看清。作品「點亮」,在金屬板上指甲蓋大小的區域鑽出100個小孔,加工細微程度達到世界領先水平。這些小孔憑肉眼幾乎看不到,但當強光從背後照射,一把熊熊燃燒的火炬就出現在了金屬板上。
廠裡的90後職工已超過一半,950名技能工人中,全國技術能手就有40位。在專業技術領域競爭不可謂不激烈。如今,廠裡也有了00後。看著這些初出茅廬的小同事,常曉飛會想起自己來到廠裡時的樣子,20歲,意氣風發,一步步在283廠的培養下、在一次次大賽裡、在日常工作的淬鍊和挑戰中,從一個稚嫩的、普普通通的農村孩子成長為全國技術能手。
常曉飛參與加工的裝備,曾多次亮相國慶節閱兵儀式以及紀念中國人民抗日戰爭暨世界反法西斯戰爭勝利70周年閱兵儀式、中國人民解放軍建軍90周年閱兵儀式。「我最自豪的事,就是看到自己參與生產的裝備參加國慶閱兵,駛過天安門的時候。」常曉飛說。
藍圖指引,破浪乘風
電影《流浪地球》中,因為太陽的膨脹,地球不再適宜人類居住,所以地球踏上流浪徵程。第一步是建造了領航者號空間站。影片裡,全世界的航天力量進行了密集發射,建造空間站,吳京飾演的航天員劉培強在空間站的各個艙室之間能夠工作和生活。
電影中的這個場面,與中國航天科技集團八院149廠對接機構總裝組組長王曙群的工作有關。王曙群所從事的工作中,最具代表性的就是對接機構的總裝和總測任務。
建造空間站過程中,由於運載火箭發射能力的限制,每次只能帶一個艙室上去。而領航者號空間站是由無數個艙段組成。「我們像家裡的孩子搭樂高玩具一樣,把一個個艙室連接起來。對接機構主要的功能有三點:第一,抓得住,因為兩個飛行器在天上要能夠準確地捕獲;第二,鎖得緊,劉培強才能在不同的空間站飛行器之間工作和生活;第三,分得開,因為劉培強中校最終要回到地球懷抱。」
「空間站建設不可能是由一間房子組成。每個房間之間的門就是對接機構,對接機構就是在兩個飛行器之間形成一個剛性的氣密通道。」王曙群驕傲地介紹,目前來說,對接機構全世界只有俄羅斯和中國能夠製造;交會對接技術由俄羅斯、美國、中國完全自主掌握。
這種驕傲也見於FAST總工程師姜鵬身上。他說:「做工程是奉獻,但做好工程是團隊的尊嚴,因為我們希望不管走到哪裡都可以驕傲地說,這臺望遠鏡是我們做的。」
另一種驕傲,是在科技前沿奔跑時還能造福民生。中國航天科工集團三院33所生產一部副主任、高級工程師黃程友深有感觸。他主要負責嫦娥五號軌道器加速器組合件的研製工作,產品用在地月轉移和交會對接,用於飛行測量的控制工作。
經常有人問,這麼高的投入,應用在一些未知的場景裡,有什麼用呢?
黃程友說,實際上,中國航天技術輻射到人們生活的方方面面,比如用太空技術製作的防寒服,方便麵脫水蔬菜包也是航天技術,太陽能技術可以用在日常居住中,還包括衛星導航。很多人離開衛星導航已經沒有辦法出門了。
「具體到我所在的慣性導航領域來說,我們通過航天工程研製出導航技術,可以用在飛機、輪船和車輛的導航上,為交通出行提供服務;還可以用在例如鐵路軌道檢測;可以用在採煤機當中;還有石油管道檢測,以及災後重建。我們研製的產品已經成功用於汶川的地震監測,以及舟曲的地震監測。」
自主自強,惠及民生。談到中國製造,過去想到的是一件衣服、一顆紐扣、一輛自行車。今天,這幅圖景出現了翻天覆地的變化:火箭、衛星、龐大的輸電工程。未來,可能會是數字孿生,是彈性供應鏈,是發現更多的宇宙奧秘。
「堅持把發展經濟著力點放在實體經濟上,堅定不移建設製造強國、質量強國、網絡強國、數字中國,推進產業基礎高級化、產業鏈現代化,提高經濟質量效益和核心競爭力……」這是黨的十九屆五中全會上黨中央對「中國製造」的一種期許。
2021年即將到來。「十三五」規劃圓滿收官,「十四五」規劃即將揚帆起航,中國製造正沿著規劃的藍圖破浪前行。
沿著正確的方向前行,中國製造的大潮中,為之努力的人該如何對待既往的榮耀?又該用怎樣的姿態走向未來?
姜鵬的一句話或可作答:「回頭看一切都是值得的,但向前看,我們希望還是一切從零開始。」向前走,就是對歷史的最好回望。
中青報·中青網記者 胡寧 來源:中國青年報 ( 2020年12月31日 T02 版)
(來源:中國青年報)