2002年前后,海军工程大学实验室内,25岁的肖飞面对的不是一道普通习题,而是一套关系到舰艇动力系统稳定运行的复杂电力问题。设备运行时,电压输出出现波动,严重时还会引发短路。对于潜艇而言,电力系统一旦失稳,影响的不只是某个部件,而是整套动力与控制体系的可靠性。
这类问题难在哪里?
舰艇电力系统具有负载变化快、设备种类多、运行环境特殊等特点。发电、变换、输送和使用之间,任何一个环节的参数失配,都可能让系统出现异常。普通工业设备出了问题,可以停机检修;潜艇动力系统却必须在有限空间内保持连续、稳定和安全。
当时,相关技术资料并不完整,能够直接借鉴的成熟经验也很有限。肖飞没有把问题简单归结为设备性能,而是将注意力放到了计算模型和控制方法上。这一步很关键。因为硬件故障可以更换,理论模型一旦存在缺陷,换多少设备都难以根治。
一、真正的难题,往往藏在公式之外
肖飞早期研究方向集中在电力传动和电力电子技术。这个领域看起来冷峻、抽象,实际上与舰艇能否平稳运行密切相关。
电压为什么会突然不稳?短路现象究竟是偶然故障,还是系统计算中存在某种循环?这些问题不能靠经验判断,只能通过建模、试验和反复验证逐层拆解。
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据相关资料介绍,肖飞在研究中发现,原有计算方法在特定工况下容易陷入难以收敛的循环。也就是说,系统每一次计算都在修正参数,却始终无法得到稳定结果。参数越改,偏差反而越明显。
有人曾问:“是不是把设备重新调一遍就行?”
肖飞的回答很直接:“如果根子在计算方法上,单纯调设备解决不了。”
这句话并不复杂,却点出了科研攻关的实质。工程问题表面上是电压波动,背后却涉及数学模型、控制逻辑和实际电路之间的对应关系。肖飞选择从基础环节入手,重新审视原有公式和推导过程。
在实验中,他没有迷信现成结论。通过多轮计算和试验比对,他逐步修正模型,形成新的计算思路。公开叙述中常提到他曾连续进行大量实验,但具体公式和试验参数并未完全公开,因此不宜把过程描写成戏剧化的“奇迹”。
能确认的是,这次突破并非来自某个偶然灵感,而是建立在长期训练和严密验证之上。25岁只是年龄节点,不是成果的全部。真正重要的是,一个年轻科研人员已经能够独立面对复杂系统问题,并把理论推导转化为工程方案。
二、从实验室走向舰艇,技术必须经得起制造检验
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实验室条件相对理想,设备参数可以精确控制;到了船厂,材料、工艺、装配误差和操作习惯都会影响结果。一个看似完善的方案,若不能进入制造流程,仍然只是纸面成果。
肖飞后来参与相关舰艇动力系统和变流器研制,逐渐把研究重点从单个理论问题,扩展到系统设计、样机制造和现场调试。他关注的不仅是“能不能运行”,还包括“能否稳定运行”“能否批量制造”“能否长期维护”。
在制造现场,技术人员常常会提出一些实验室里不容易遇到的问题。
“图纸上的参数,现场能不能完全做到?”
“工艺存在误差时,系统还能不能保持稳定?”
“设备出了异常,操作人员能否迅速判断?”
这些问题听起来琐碎,却决定了装备最终的可靠性。肖飞重视制造环节,要求科研人员了解样机从设计到装配的完整流程。相关资料提到,样品机制造涉及数百道工序,团队需要逐项核对,不能把责任简单推给生产部门。
这种工作方式改变了科研人员与制造人员之间的关系。前者不再只是提出指标,后者也不只是照图加工。双方围绕一个共同目标反复校正,技术方案在实践中不断调整。
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有意思的是,舰艇动力系统的许多进步,并不是依靠单个部件突然变得先进,而是依靠多个环节同时改进。发电机、变流器、控制系统和负载管理相互配合,整体性能才会真正提高。
肖飞早期对电力系统稳定性的研究,正是在这一过程中显示出价值。它为后续更大功率、更复杂系统的研制积累了基础。
三、变流器国产化,考验的是系统集成能力
2007年至2008年,肖飞带领团队开展2兆瓦永磁直驱风力发电变流器研发。这个项目表面上属于新能源装备,技术内核却与舰艇电力传动有相通之处。
变流器负责对电能进行变换和控制。风力发电机转速不断变化,输出电能也随之变化,必须通过变流装置转化为符合要求的电力,才能稳定送出。功率越大,控制难度越高,设备承受的电压、电流和热负荷也越复杂。
当时,国内相关核心设备在很大程度上依赖外部供应。技术来源受限,采购成本较高,后续维护也容易受到制约。对于正在扩大风电装备规模的中国来说,变流器并不是可有可无的配件,而是决定整机能否自主运行的关键部分。
团队没有把目标定在“做出一台样机”上,而是同时考虑控制算法、功率器件、散热结构、保护机制和现场适应性。任何一个环节出现偏差,变流器都可能在高负荷运行时失效。
肖飞对团队成员说过类似这样的话:“样机能转起来,只是起点,真正的考验在现场。”
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这类项目不能只在学校实验室完成。设备必须运到风力发电现场,接受真实风况和复杂电网条件的检验。现场调试过程中,风况变化、环境温度、设备安装和电网状态,都会对测试结果产生影响。
团队在现场发现问题后,再把数据带回实验室分析,修改控制参数和结构方案,随后重新测试。这样的往返,不是简单重复,而是把理论模型与真实工况逐步对应起来。
据公开资料介绍,项目完成后,相关变流器性能达到较高水平,打破了国内对外部设备的依赖,并产生了明显的经济效益。有关节省采购费用的数字,在不同材料中表述有所差异,但其国产化价值是明确的:核心设备一旦掌握在自己手中,采购、维护和后续改进就拥有了更大主动权。
这也说明,军工技术向民用领域转化,并不是把一套设备原样搬过去,而是要根据新的工况重新设计。舰艇电力系统强调可靠与抗冲击,风电变流器则要应对自然风况和电网波动。两者之间存在技术联系,也各有独立难题。
四、导师带徒,不是复制答案而是传递方法
肖飞的成长与马伟明院士所在的科研团队密切相关。马伟明长期从事舰船动力与电力系统研究,后来成为中国工程院院士,并获八一勋章。这样的科研环境,既重视理论创新,也强调成果落地。
在成熟科研团队中,导师的作用并不只是分配课题。更重要的是帮助年轻人判断问题、辨别方向,知道哪些困难必须坚持,哪些路径需要及时调整。
面对一个反复失败的方案,马伟明曾用很朴素的方式提醒年轻科研人员:“做工程,不能只看一时结果,要看问题有没有真正解决。”
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这类指导不会替代研究者完成工作,却能避免年轻人陷入局部细节。肖飞后来能够在潜艇电力系统、舰艇动力传动和风电变流器之间建立技术联系,与这种训练方式有关。
科研团队内部也不是没有分歧。不同专业的人,对技术路线、设备指标和试验安排往往有不同判断。真正有效的团队,不是所有人一开始就意见一致,而是能够用数据和试验把争论变成可验证的问题。
在这一点上,肖飞的特点较为突出。他不仅做理论研究,也愿意到船厂、部队驻地和设备现场了解实际情况。基层人员最清楚设备哪里难操作,制造人员最清楚工艺哪里容易出偏差,科研人员只有真正听进去,才能把方案改得更实用。
这条路径可以概括为“实验室—制造现场—使用单位”的循环。实验室提出方案,制造现场检验方案,使用单位反馈问题,再由科研人员完成修正。技术成果就是在这样的循环中逐渐成熟。
五、荣誉背后,是一套长期评价
肖飞并没有因为早期成果而停留在单一课题上。2009年,他破格晋升副教授;2012年,晋升教授。这样的职务变化,反映出其科研能力和工程贡献得到了所在单位认可。
截至2017年5月,肖飞曾获三次二等功;2018年,又获一等功。此外,他还是国家百千万人才工程成员,享受国务院特殊津贴。上述荣誉并非单凭一次实验取得,而是与舰艇动力系统、变流器研制以及长期工程实践相联系。
如果只把肖飞描述成“25岁解决难题的天才”,反而会缩小这段经历的意义。年龄带来关注,持续的工程成果才构成真正的分量。
六、舰艇动力突破,不能只看一个人的名字
关于肖飞团队技术“领先世界”的说法,公开报道中有较高评价,马伟明院士也曾对相关成果给予肯定。但技术领先需要放在具体指标、应用范围和比较标准中理解,不能脱离技术条件作绝对化解释。
可以确定的是,肖飞参与的舰艇动力系统研究,推动了我国在电力传动、变流器和综合电力技术方面的自主发展。相关成果既服务于舰艇装备,也在风力发电等民用方向产生了延伸价值。
更值得注意的,是这套科研模式本身。青年研究人员承担关键课题,院士和资深专家把握方向,学校实验室提供理论与试验条件,船厂负责制造验证,部队和使用单位提供实际反馈。每个环节都不可替代。
肖飞的经历因此具有两层含义。一层是个人能力:能够在25岁时处理复杂电力系统难题,并在之后承担更大规模的研发任务。另一层是团队机制:让个人的知识、经验和判断,能够嵌入国家重大工程之中,经过制造、测试和使用反复检验。
2018年获得一等功时,肖飞已经不再只是早年那个解决电压问题的青年研究者。他的科研履历,已经与舰艇动力自主化、变流器技术进步以及军民两用技术发展连接在一起。相关项目的技术成果、团队协作和工程应用,构成了这位海军工程大学教授研究道路的主要内容。
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