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大国重器 —马伟明院士团队创造海军舰艇中国芯
发布时间:2017-03-07  来源:创新联盟号  浏览次数:

  总有一些人,即使你用再朴实无华的语言去描述,他的人生仍然是一部波澜壮阔、荡气回肠的英雄史,正如马伟明。34岁破格晋升教授,38岁成为博士生导师,41岁当选中国工程院院士,42岁晋升海军少将军衔……不管在外人还是身边亲近的人眼中,马伟明的人生都是一部传奇。

2017125日,马伟明院士获评为2016年度最具影响力的十大科技创新人物

马伟明院士能够获此殊荣的原因就在于在电磁弹射、综合电力推进、新能源接入技术等领域取得了一批具有完全自主知识产权的原创性成果,共获国家科技进步一等奖2项,国家技术发明三等奖2项,军队科技进步奖一等奖4项。获“何梁何利科学与技术成就奖”“十佳全国优秀科技工作者”等奖励。这都是了不起的成就,。

马伟明,中国工程院院士,船舶动力与电气领域著名专家,海军工程大学教授,电力电子技术研究所所长。中共第十八届中央委员会候补委员,第九、十一、十二届全国人大代表。他长期致力于舰船电气工程领域研究,在舰船综合电力技术和新能源接入技术等领域取得了一批原创性重大成果。

电磁弹射、综合电力推进、新能源接入技术每一项都是国际领先的创新,如此多的高精尖创新成果集簇成熟,海军工程大学的马伟明院士团队是怎么做到的?

 “一个国家的科技竞争力决定了其在国际竞争中的地位和前途。”谁抢占了自主创新的先机,谁就能在激烈的竞争中胜出。惟有自己掌握尖端核心技术,拥有自主知识产权,才能将国家发展与安全的命运牢牢掌握在自己手中。让尖端核心技术拥有“中国芯”马伟明教授为了这个目标奋勇担当

马伟明院士说:“作为党和军队培养的院士,必须以提高国家核心竞争力、军队战斗力为己任,以打赢未来战争为目标,勇于担当,敢为人先,全身心投入科技创新实践,才能真正实现自己的人生价值。”

从跟跑到领跑1:最快意的回复

“十二相整流发电机”从进口到对方购买我们的专利

我们知道,核心技术是买不来的,我国的现代化进程长期受到西方国家的技术封锁和制约。上世纪90年代初,我国研制新型常规潜艇,需要进口高效能的十二相整流发电机系统。在与外商的技术谈判中,我们提出该型电机系统存在“固有振荡”问题,对方却不屑一顾,傲慢地声称他们的产品不存在问题。

这件事对我刺激很大,没有科技的强大,中国就谈不上真正强大,唯有靠中国人自己发愤图强,真正掌握核心技术,才能在世界高技术领域占有一席之地。我们用仅有的35千元,造了两台小型十二相电机,在洗脸间改造的简陋实验室里开展研究。1800多个日日夜夜,我们反复试验,拆了装,装了拆,测量、记录、分析,仅实验记录和报告就堆了半间屋子。在对数十万组数据综合分析的基础上,我们终于查明原因,成功研制出带整流负载的多相同步电机稳定装置,发明了带稳定绕组的多相整流发电机,从根本上解决了“固有振荡”难题,此项发明荣获国家科技进步一等奖。

当我再赴该公司验收设备,指出该类电机系统存在的设计缺陷时,外方首席专家还狡辩:“你的理论太离奇,我们听不懂。”说完转身要走。当时一股热血直冲头顶,我强压怒火,直视对方,一字一板地说:“先生,我们是在讨论科学,你不懂,我可以免费教你!”外国专家一下子就蒙了。当他们从世界专利索引上证实“带整流负载的多相同步电机稳定装置”是由我发明的,又提出“私下交易”,要我帮他们解决“固有振荡”。我对他说:“专利技术是有价的,它不仅属于我个人,更属于我的祖国!”此后,这家公司不得不将原来视为核心机密的整套设计图纸送我们审查,并花高价购买我们的专利。从对我们进行技术封锁到向我们购买专利,从对我们傲慢无礼到请求我们解决技术难题,这件事说明,中国人完全有能力赶超世界先进水平!

从跟跑到领跑2

世界上首台交直流双绕组发电机系统

二战以来,各国海军一直致力于高性能潜艇的研制。但由于潜艇空间狭小,承载重量受限,为其提供体积小、重量轻、容量大、效率高的交直流电源,一直没有理想的解决方法。当我们率先提出用一台电机同时发出交流、直流两种电的设想时,电机界普遍认为,这是天方夜谭。

搞技术创新,就是要人无我有、人有我优。经过充分论证,我们首次提出电力集成的技术设想,经过16年刻苦攻关,终于研制出了世界上首台交直流双绕组发电机系统。该产品2002年通过鉴定,正式生产装备部队。从此,中国潜艇真正拥有了中国人自己设计制造、并具有自主知识产权的“中国心”!受此鼓舞,我们马不停蹄,集中力量,向第三代集成化发电系统的研制发起全面冲击,多项关键技术被突破,3兆瓦级高速感应电机系统很快研制成功。这一创新成果先于美国研制成功,几步跨越确立了我国在该领域的国际领先地位。

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大功率风力发电变流器

在电机研制过程中,我们注意到中国风力发电的主要设备还被国外垄断着,我国为此付出昂贵的购买费用。我们决心利用已经掌握的相关技术,主动作为,打破垄断。经过两年多努力,突破大功率变流器的多项关键技术和设计“瓶颈” ,研制出具有自主知识产权的永磁直驱风力发电变流器,打破了西方国家的技术垄断。其性能指标均优于国外同类产品,消息一经公布,立即在世界上引起强烈反应,一台风力发电变流器对中国的销售价格,从230万元一路跌至90余万元。当年,外国出口给中国的风力发电变流器便从每台 230 万元降到每台 98 万元。 有人统计, 仅湖南某电机厂因此每年可节约成本 15 亿元。这项技术对于我国新能源的开发利用具有划时代意义,国家发改委特将我们研究所确定为国家新能源接入设备研发实验中心。

三代新型供电系统电机和风电关键设备的研制经历,使我更加坚信,只要坚持不懈地自主创新,不断提升核心技术的研发能力,就一定能增强国家核心竞争力,实现真正意义上的超越!

随后,他们乘势而上,在国内首次研制成功海岛风能、太阳能等多能源智能微网,并应用于岛礁建设工程,一举解决了岛礁供电难题,提升了驻守部队自给力和战斗力。

不跟跑了,跨越式发展1

舰船综合电力系统是舰船动力平台的第三次革命。

本世纪初,我们联合国内十多家科研院所和军工企业,展开课题攻关。但是,其中负责一重要分系统研究的单位,几年来一直没有突破性进展。本来就比别人落后了20年,如果再停滞不前,差距就越拉越大。在普遍认为不可能短时间内取得突破的情况下,我横下一条心,毅然带领团队投入该项关键技术研究,不到4年时间,完成了最关键的电力推进子系统的理论分析、样机制造、系统集成以及功能试验考核,全面突破了新型感应推进电机和新型变频器的核心技术。这关键的一小步,使我国全电化舰船技术整整向前跨越了一大步,一举赶上世界发达国家的研制水平。

海军工程大学舰船综合电力技术重点实验室,于2003年在全球上首先提出中压直流综合电力技术路线,完成了一代半中压直流综合电力系统集成和性能试验,使得中国居然弯道超车赶在美国之前完成了二代电推进技术的部分实用化。

马伟明团队研制的先进中压直流综合电力系统可以以电能的形式统一为舰艇的推进负载、脉冲负载、通信、导航和日用设备等供电,实现了全舰能源的综合利用。采用综合电力系统,不仅可以为舰船负载提供电源平台,而且能简化舰船动力系统结构、提高舰船系统效率、降低舰船噪声能级、减少舰船全寿命周期费用。军事专家告诉记者,目前世界上只有英国和美国海军实际使用了第一代综合电力推进系统。

他的科研成果,这三代集成化程度不断提高的舰船发供电系统,全面装备了我国现役和在造的新型舰船, 90%以上转化为战斗力,解决了我国舰船心脏病难题,使我军舰艇拥有了具有完全自主知识产权的中国心,使我国全电化舰船技术牢牢确立了我国在舰船发供电系统领域国际领先的地位。

不跟跑了,跨越式发展2

电磁弹射技术

只要海军装备建设需要,再大的风险也要去闯,再硬的骨头也要去啃,再重的担子也要去挑,这是马伟明院士和他的团队的信念!

电磁弹射技术尖端技术,是近年来世界海军强国争相发展的重点领域,是代表未来新型主战舰船标志性的核心技术。马伟明院士和他的团队瞄准前沿,主动作为,超前介入,自筹资金对这个项目进行自主研发。

有人劝说:“一个世界科技大国斥巨资历时十几年都没有完成的项目,你还要强攻硬上,是不是疯了?你现在已经功成名就,万一搞砸了,就可能债务缠身,身败名裂!”马院士也知道风险很大,但搞科研就得担风险,国防建设急需,天大的风险也要干!否则,国家要我们这些院士干什么?5年里,他们不分昼夜地连续攻关,就连大年初一也在实验室过。遇到的困难不计其数,承受的压力难以想象,经历了无数次的失败。在军委、总部和海军首长的高度关注和支持下,2008年我们终于研制成功小型样机,接着又做出了11单元设备样机,突破了全部关键技术,实现了与世界最先进技术的同步发展。

一般认为蒸弹航母起飞3架,滑跃式航母只能起飞1架。蒸弹航母能起飞舰载固定翼预警机,舰载固定翼预警机是航母战斗力的倍增器。电磁弹射器与蒸汽弹射器的效率比是5.11。弹射周期是45秒一架,包括3秒的弹射起飞时间,远远超过蒸汽弹射器。

中国一下子跨过了蒸汽弹射器和电磁弹射器2个门槛,几乎到了全世界无人企及的程度,没想到中国一下子站在巅峰之上。中国的这一成就可以说是傲视群雄。

 “祖国利益高于一切!——一路奔跑的信念

每一项事业的成功,都离不开核心价值观的支撑。祖国利益高于一切,是马伟明和他的团队的共同心声。在充斥着太多利益和诱惑的今天,唯有坚守一份淡泊和清贫,才能潜心攻关克难,勇攀科技高峰。

敢于最强对手比拼,马伟明团队用10余年时间,在电磁发射这一颠覆性技术领域取得集群式突破,不仅实现了与世界最强国家在该领域的同步发展,而且多项技术属国际首创。

有人说我这个人,人如其姓,是一匹脾气倔、性子急的烈马。其实,这个比喻挺好!我心甘情愿做一匹驾辕拉套的马,为了国家利益和国防事业,鞠躬尽瘁,死而后已。在师生们看来,马伟明像是一匹驾辕拉套、志在千里的骏马,认准的事情,看准的方向,一定会百折不挠。

正是凭借这股劲头,马伟明带领团队取得一项又一项原创性成果,在与西方国家科研创新的赛场上“弯道超车”,实现了从“跟跑者”“并跑者”到“领跑者”的角色蜕变。

 “在科研前沿高地上,只要是马伟明看准了的课题,即使无人投一分钱,他也会自掏腰包硬着头皮往前闯。5年前,他瞄准一项国际科技领域的尖端技术,申请到100万元论证经费。但论证报告完成后,再也没人给他投钱了。原因很简单:国家数亿元的专项科研经费已经拨付给了对口的研究机构。马伟明犟劲十足:‘砸锅卖铁也得干!’他从自己的科研积累中拿出2000万元,率领实验室一帮青年专家埋头苦干两年,研制成功了小型样机。”没有人相信他们能搞出来,原因是我国在这方面技术积累不够。对此,马伟明横下一条心:“哪怕少活十年,也要攻下特种电力技术难关!”经过5年的不懈冲刺,马伟明带领项目组完成了样机研制和试验的全过程,43项关键技术全部被攻克,申报国防专利32项。中国科学院、中国工程院7位院士在对这一重大成果评审时激动不已,认为这项重大关键技术的突破,其意义不亚于“两弹一星”和载人航天。

成功领跑的原因——与时间赛跑

时间竞逐——“有人问我,你最缺的是什么?我说是时间。

电磁弹射器已由美国最新下水的(2013年10月11日)福特号航母首先装备。到目前为止,美国在海军航母电磁弹射器上花费了28年的时间和32亿美金的经费(约合人民币220亿)。马伟明院士团队以100万论证费为基础,自筹资金2000万,其余全是通过用已有的技术换资金方取得资金,花费大约十年多左右时间就做研制出了经过实验的1:1的电磁弹射成果。

马院士说:“与世界发达国家相比,我们很多技术特别是关键技术存在着一代甚至几代的差距。因此,我们必须与发达国家赛跑,与时间赛跑,外国十几年搞出来的东西,我们必须在更短的时间内,发挥后发优势搞出来。有人算过一笔账,一年365天,我们没有双休日,没有寒暑假,基本上是“五加二”、“白加黑”,天天在搞科研,1年顶别人3年。“

2007年马伟明院士父亲患胃癌到武汉做手术,当时马院士特别忙,竟然把动手术的事情都忘了。一心科研,婉拒校长提名。马院士说搞科研的人必须心无杂念,远离功名,沉下心来踏踏实实干上二三十年,才可能有所成就。

十年前的一天,马伟明从生产设备地开车回去的时候出了车祸,造成颈部骨裂,需要住院修养观察,但他却因为实验紧张硬是不顾大家的阻拦带着颈套天天到实验地工作。2008年入秋以后,为了赶科研进度,他连轴转了几个月,感冒咳嗽也相伴了他几个月。就是腰扭伤了,也仍然坚持躺在实验室指导大家做研究。当医生诊断出马伟明是极度的疲劳综合症并给他安排了高级病房时,他却一天也没住过,每天输完液就往实验室跑,即使如此他也坚持不了几天,连每天几小时的输液也不愿再去了,太浪费时间了,还白白花掉一大笔病房费。周围的人对此既担心又无奈。

薪火相传

马伟明院士感言:

有人问我,你最担心的是什么?我最担心的是人才断档,后继乏人。我时时提醒自己,生命有尽头,事业无止境。唯有把培养后人、提携后学作为神圣职责,我们的事业才能得到延续。我也是在组织的培养、师长的教诲、同事的帮助下,一路走过来的,34岁晋教授,41岁当院士。

师恩难忘——“我常常这样想,要说我比别人高,那是因为我站在老先生的肩膀上。如果人的一生中注定要有几个关键节点,那这其中张盖凡无疑是对马伟明影响最大的人。1982年,马伟明考研失利,新的工作又不尽如人意。是张盖凡一封又一封鼓舞人心的信件支撑着他重拾信心,鼓励他回校考研究生。离校3年的马伟明,就这样又回到了海军工程大学的怀抱,开始深入系统学习和研究专业知识。在科研领域,张盖凡对马伟明的培养可谓倾尽心血:将他逼上讲台,挑最难的研究生课程让他主讲;从如何思考到怎样定方案,一步步带领马伟明走上科研之路;在实验初期,更是拖着病弱的身体陪马伟明他们在实验室工作,直到深夜……张盖凡对科研孜孜不倦、精益求精的精神深深影响了马伟明,也成为了他的科研和人生写照。

2002年夏天,马伟明在医院做扁桃体切除手术,老先生亲自护送他上手术室,几天后,当他听医生说开口说话有利于尽早恢复时,便天天下午到病房陪马伟明,一聊就是一下午。一天下午2点,马伟明见他进来衣服都湿透了,以为外面下雨了,结果却是因为没车,老先生在烈日下从家里步行到医院,汗水湿透了衣服。一个75岁、结肠癌刚治愈的老人在烈日下从家里步行到医院,多么不容易啊!想起当日情形,真是心如刀绞!”马伟明在文章里回忆。谁也没有想到,不到一年后噩梦就来临了。20036月,老先生与世长辞。那半年里,不论谁当着马伟明的面提及老先生,他都会失声痛哭。此后每逢春节、清明和老先生的忌日,他都要去墓地祭拜,并且还自己筹资为老先生铸塑了一座铜像,就在他领衔的电力电子技术研究所实验大楼前的草坪上。不论取得了何种奖项和荣誉,马伟明提及的第一个人永远是张盖凡,他便是马伟明心中一面永不倒下的旗帜。

马院士说:“在我们研究所实验大楼前,矗立着张教授的铜像,每次走过铜像前,我都感觉他在慈祥地看着我们、谆谆地教导我们。能够告慰于恩师的是,我没有辜负他的期望,为了建设强大的国防,我甘愿做一颗铺路石,为青年英才铺设通往成功的道路。7年前,张教授殉职在他钟爱的工作岗位上。他对我影响最深刻的,就是他的那种“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”的人梯精神。我对培养年轻人也非常重视,我希望他们超过我,青出于蓝而胜于蓝。”

 “要给年轻人压担子、加压力,用一流的课题锻炼出一流的人才。培养一个带头人,先别说领军人,就是培养一个课题组长都要几千万。让他们在重大课题中担纲领衔,在实践中历练成长,形成了出人才与出成果的共生效应马伟明说道。2002年,马伟明把2780万元的国防重点课题,毅然交给了只有24岁的研究生王东。2005年,硕士生鲁军勇刚进团队,马伟明就委以重任,指定他担任某特种电机项目负责人。2008年,年仅31岁的青年才俊肖飞,就承担起多型大容量电能变换装置的研制任务……如今,他们都已成为各自研究方向的学术带头人。

马伟明始终把公平、公正、开放的理念贯注到团队建设中,推行首席专家选拔制、项目负责人竞争制、人才引进试用制,建立激励创新、宽容失败、着眼长远、量才适任的评价导向,营造学术民主、创新无忌、鼓励争鸣、敢于质疑的内部氛围。在他的团队里,没有亲疏之分,没有门户之见,无论领导、下属,还是硕士、博士,一律平等;在他的团队里,不唯学历资历,只看能力实力,学生可以当老师的组长,硕士可以当博士的领导,每个人都可以当课题组长,谁行就谁上;在他的团队里,想干什么可以自报公议,只要发挥了作用、做出了贡献,就一定能得到肯定,取得的成果谁都侵占不了,学术上不用相互提防。正是变伯乐相马公平赛马,才赛出了千里马,比出了精气神。

10年来,团队先后培养了7名博士后、70名博士和116名硕士,连续两年获全国百篇优秀博士论文。这些年轻人,不少人在重大科研项目中领衔担纲,有的已在国际国内科技界崭露头角。马伟明带领的团队平均年龄只有35岁,2人入选国家百千万人才工程,4人获求是奖,2人获教育部新世纪优秀人才支持计划,3人获自然科学基金委优秀青年基金支持,7人次被遴选为军队高层次科技创新人才工程科技领军人才、学科拔尖人才培养对象。正因如此,马伟明团队从开始的5个人发展到现在教员加研究生近300人的队伍,还吸引了一大批从国外、从名校、从科研院所汇集而来的青年才俊。

创新与军民融合

创新是引领国家建设发展的第一动力,也是引领军队建设发展的第一动力。打造创新科研团队,建设一流创新实验室,马伟明早已把创新视为“第一动力”“第一责任”。

“筚路蓝缕,以启山林。”

天道酬勤。近几年,马伟明团队在该技术领域取得全面突破,创新成果再次进入“井喷期”,全面推进我国传统武器装备的新变革。

凭借在舰船电气领域的成熟技术,马伟明团队大胆探索军民融合之路,国产2兆瓦级永磁直驱风力发电变流器样机顺利出厂。这一成果亮相后,我国进口风电变流器价格出现断崖式下跌!随后,他们乘势而上,在国内首次研制成功海岛风能、太阳能等多能源智能微网,并应用于岛礁建设工程,一举解决了岛礁供电难题,提升了驻守部队自给力和战斗力。

“把科研创新成果转化为实实在在的战斗力”,是他最大的心愿。

研究电磁发射时,没有资金,巧妇难为无米之炊,但天无绝人之路,马伟明大胆提出以技术换资金的军民融合式发展路线。经过近一年攻关,国产兆瓦级永磁直驱风力发电变流器样机顺利出厂。样机顺利通过国家电能质量测试,多项指标优于国外同类产品。消息传开,进口风电变流器价格出现断崖式下跌,2年里仅合作伙伴某电机厂就为此节省十多亿元采购经费。国家能源局积极支持他们申请建设新能源研发中心,以军民融合成果推进国家新能源科技发展。2010年,我军首个国家能源新能源接入设备研发(实验)中心在海军工程大学挂牌。马伟明率领创新团队乘势而上,及时将这项军民通用技术成果推广转化到民用领域,用独有的技术换取资金和场地等条件支持。经反复权衡、规范管控,马伟明在这个重大项目中开创军民融合发展支持、外协企业垫资提前启动等多种经费保障渠道,确保重大项目研制如期完成。海平天地阔,风正一帆悬。马伟明科研创新团队提前半年超额完成该项重大项目任务,实现与西方发达国家同步发展的进度。他们硬是将这个天大的不可能,变成了全面成功的伟大现实,也走出了军民融合的相互促进的先路。这就是不一样的马伟明,这就是国宝级的领军人物,这就是让人血脉喷张的创新团队。

发展与应用方向

马伟明院士透露了我国电磁弹射技术的最新研究进展情况。他表示,电磁发射技术,将在10年左右取代传统的化学能技术。马伟明介绍,这是由电磁能发射的原理和特点决定的,更快更强更远更高(效率)以及更加安全。腾讯新闻

1、电磁弹射

电磁弹射具有弹射性能更好、弹射更为可控、可靠性更高、适装性更佳等优势。根据马伟明院士透露的研制进度我们可推测,2020年左右首套实用的国产航母电磁弹射器将建造完成,而20242025年左右,首艘采用电弹技术的国产航母将下水。届时,中国将成为第二个独立研制设计电磁弹射航母的国家,中国海军的远洋作战能力将实现历史性飞跃。

2、电磁炮

马伟明院士所透露的电磁能技术取代化学能技术,并不仅仅局限于电磁弹射,目前处于研究前沿,英美俄竞相研制的电磁炮,实际上也是电磁能取代化学能的一种新概念武器系统

3、电磁推射技术

电磁推射技术是利用电磁发射技术实现空间物资快速投送或小型卫星等航天器的快速发射,可实现航天器重复发射,大大降低发射成本,电磁推射系统的应用, 能够快速、低成本、安全地向空间发射卫星和运送物资, 可为未来空间站等空间平台提供燃料或保障物资。目前世界卫星发射市场规模为29亿美元每年。

4、储能技术电磁弹射技术所用的飞轮储能技术,在军事领域,可应用于航母、高能武器、航天航空设备、军用战斗车辆、大型水面舰艇、新型潜艇等舰船; 在民用领域,可以做成、绿色、的飞轮电池,运用到大型牵引机车、 家用轿车、不间断电源等。上电磁轨道炮技术所用的高比能锂电池储能技术可推广应用于其他民用场合,如纯电力或混合动力车辆、储能电站等;长寿命脉冲电容储能技术可用于民用X光机等需要瞬时超大功率等场合独立电力智能系统。各种车辆做成独立的混合电力智能系统,市场规模难以限量。

5、脉冲电流技术数十甚至数百兆瓦的变换器技术是强弱电混合,机电一体化的综合性技术,已经渗透到电气传动领域的所有技术部门中, 在军事上,该技术可应用于航母、 大型水面舰艇、新型潜艇等舰船,特别是新一代舰船综合电力系统中的区域配电、电力推进的变频调速装置上,还可应用于雷达发射器、高能脉冲武器、分布式独立电源供电系统等。在民用方面,可运用到电力拖动、 柔性直线输配电系统、应用电源系统、电力电子变压器、变速发电机组等。

6、直线电机技术直线电机技术在军事方面可用于鱼雷发射器、导弹发射器、火箭炮增程器、航母舰载机起降运输机、潜艇潜望镜升降装置等需直线运行的场合。在民用方面的煤炭输送、空调压缩机、矿井提升机、直线电梯、大型冲压机、过山车、直线电机地铁等诸多领域。

 

 

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马伟明8年完成某国20年未实现技术老专家落泪2016-03-2809:04:18来源:中国军网原标题:马伟明:习主席勉励我再创佳绩

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中国电磁弹射技术惊艳全球美国已经不是对手2015-06-3013:07:23发帖人:天涯倦客1

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历时28年花费220亿电磁弹射器到底是啥20161122日类型:转载来源:工程机械技术作者:编辑:刘炜

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原标题:马伟明称电磁发射技术10年取代化学能媒体:国产003航母用电磁弹射

他让中国一举超越美国:美称一人顶十个师2017-01-3032V钱市金生

        马伟明, 鲁军勇:电磁发射技术,国 防 科 技 大 学 学 报第38 卷 第6 期Vol.38 No.6 2016 年12 月