贴地飞行:中国自主创新发展磁浮交通纪实
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我们现在干的,将来也许就是一桩大事业

窗外春光明媚,木槿树已花满枝头。1979年的春天,似乎比往年来得早一些。常文森已开始思考如何研制磁浮列车的事儿了。

虽然德国和日本磁浮列车研制进展的信息不时传来,但技术细节却从不向外界透露,常文森能查阅的科技资料极其有限。

对磁浮列车的原理,常文森是了解的。问题是如何进行悬浮控制,这是核心和关键,更是一个全新的课题。常文森认为自己在“哈军工”上学时,读的是导弹自动控制专业,知识的类比性,以及学校自动控制专业学科与人才支撑,让他有信心去做“第一个吃螃蟹的人”。

常文森一边琢磨着如何研究磁浮列车,一边又想到一项技术研究与突破为何经历了几十年时间,这么长时间又为什么一直没有得到成功应用?最早开展磁浮列车研究的德国,研制出了工程样车、建成试验线,可行性得到了论证,为何应用却遥遥无期?磁浮列车优点不少,怎么会有那么多质疑和反对的声音?

这里头到底有何障碍?我们的研究是否也会遇到这些问题?常文森一时也感到有些迷茫。

改革开放之初,我们技术落后,制造水平和工艺不高,科研试验条件远不如西方发达国家,研制工作肯定会遇到更多的困难与阻力。开展这项研究需要花多长时间?能否成功、最终能否走向应用?常文森心里一点底也没有。但是,他坚信,路是人走出来的。搞科研,决不能坐而论道,瞻前顾后,不干怎么知道行不行呢?

“在科学的道路上没有平坦的大道,只有不畏劳苦艰险沿着陡峭山路向上攀登的人,才有希望达到光辉的顶点。”常文森想起了马克思的这句名言,从中受到了激励,更坚定起自己的信念:不管前进的道路上,会遇到什么艰难险阻,也要朝着梦想的方向前进,此时不干,又待何时?

常文森对磁浮列车有些“着魔”了。这天,他走进办公室,拿起笔和尺子,画出了一个简单的磁浮原理图。这是一张主要由铁芯、衔铁构建磁浮原理的示意图,根据电磁原理,通电后衔铁就会被吸起来,断电后衔铁就会掉下来,如果让铁芯、衔铁保持一定距离,而不发生接触,衔铁便可悬浮在空中。至于如何才能通过自动控制技术让衔铁悬浮起来,先不管它,这是以后的事。

常文森盯着这张原理图左看右看,越看越觉得有意思,他仿佛看到了我国未来的磁浮列车,看到了乘客争先恐后涌入车厢,称赞着这个新的交通工具呢。

可别看这张十分简单原理图,它可是我国磁浮列车设计图纸的雏形,是梦想启航的起点。常文森由此确信,磁浮列车原理并不复杂,难就难在悬浮控制,从国内外有关磁浮轴承、磁浮挂天平的研制情况看,其核心关键也在这里,当然作为交通工具,还有如何牵引、制动等问题,这些技术国外不可能公开,只能依靠自己去突破掌握。

1980年初,春寒料峭。在国防科技大学一间简陋的实验室里,常文森和张振耀两个人,经过简单碰头商量后,决定按照磁浮原理着手进行磁悬浮系统的研究。

万事开头难。研究需要铁芯材料,他们没有经费采购,就从仓库里找来报废的旧变压器,拆卸后取出铁芯,再清洗干净,然后自己动手绕制电磁铁、制作间隙传感器、搭接电路,制作试验装置。

一连好多天,常文森和张振耀带着几名年轻教员和学员在实验室“叮叮当当”地敲敲打打,好不热闹。旁人也不知道他们到底要做什么,常文森对张振耀说:“我们现在干的事情,将来也许就是一桩大事业。”

大事业就这样从“修旧利废、敲敲打打”开始了。经过几个月修旧利废、敲打拼接,再经过“实验-失败-再实验”的循环往复过程,终于有一天,按照原理图做出来的实验装置,衔铁居然奇迹般地悬浮起来了。

常文森和张振耀等人高兴得像个孩子似的。他们立即请系领导来现场观看演示:接通电源后,衔铁迅速悬浮起来了!磁浮列车的原理不就是这样吗?常文森说,我们要发挥自动控制的专业优势,研制中国的磁浮列车。

系领导看了他们的实验演示后,给予了充分肯定和鼓励。大家一番热烈讨论后,决定要把这一成果推广到学员毕业设计和自动控制系统的实验中,当即表示支持磁浮列车研究。

“那得加强力量啊!”常文森建议成立一个课题组,领导欣然同意。于是,马锁祥、杨泉林、路秉来、马永祥、尹力明等教员加入磁浮列车的研究中。

有了队伍,科研条件简陋又成为研究的一大难题,尽管得到了领导支持,但研究条件也不可能一下子得到改善。改革开放之初,百废待举,干什么都面临着诸多窘境。但是困难却难不倒他们,没有合适场地,就借用教学实验室,利用教学空闲时间来研究;买不起器材,就从仓库中找;缺少实验设备,就从教学实验中“挪用”;课题没有立项,那就自作主张,自行其是……一切因陋就简,摸着石头过河。

在修旧利废、东拼西凑的窘境中,常文森和课题组先后研制了三点悬浮飞轮试验模型、磁浮轴承试验模型和简单磁浮车原理模型。特别是那个2千克重的磁浮列车原理模型,已经具有“车”的模样,虽然只能悬浮,不能牵引,但比衔铁悬浮已经有了不小的进步,它嵌入了常文森和课题组的梦想。

有梦想,就有了前进的方向,梦想能催生创新激情,这是梦想的魔力所在。

其实,常文森和课题组所做的这些研究,也就是“小儿科”,只是利用磁铁特性做了个悬浮实验而已,离稳定悬浮控制还差得远呢。但是,真的远么?如果我们将人类诞生至今比作1天的时间,从第一个人类开始尝试飞行到人类成功登上月球,仅仅用去了4秒的时间。梦想启航了,实现还会远么?

有梦想的人,决不会畏惧路途的遥远和艰辛。研制磁浮列车,首先要实现稳定悬浮控制,这是最关键的核心技术。怎样突破?大家一时也不知道怎么办,找不到突破口。

那年,一位控制领域的外国专家来中国北京讲学,他们虽然没有人参加,却从北京一位朋友那里弄到了这位专家的讲学资料,在10页纸的资料中,这位专家提到了磁浮球的悬浮控制。大家眼前一亮:球是圆形的,悬浮相对更难,稳定也最不好掌控,它不像方形的衔铁,控制不好就会乱滚,甚至掉下来。如果做出一个磁浮球,来通过它做悬浮控制实验,也许能探索出悬浮控制的一些“门道”来。

说干就干。常文森率领课题组立马干了起来。马永祥负责结构设计和加工,路秉来负责电磁铁的设计制造,尹力明负责磁路计算……大家群策群力、集智攻关,通过采取光电式传感器、单片计算机、减小电磁铁磁极面积等控制手段,几经实验和改进,他们终于实现了对磁浮球的控制,研究工作又向前迈出了一小步。

一个小球,居然能稳定悬浮在空中,很神奇是不是?一时间,参观者络绎不绝,它成为了一个极具观赏性的科普道具。湖南省开展的多次科普展览活动,都把国防科技大学的这一成果拿出来展示,这个仿佛具有“魔力”的磁浮小球,引得人们啧啧称奇。后来这个磁浮小球还成了许多科技馆的重要演示展品,吸引了大批参观者。

磁浮小球的探索与研制,为课题组打开了理解磁浮控制原理的一个窗口,给了课题组极大的鼓励和鞭策。一个磁浮小球就让民众如此热捧,要是研制出磁浮列车来,大家不知会有多高兴呢。

再接再厉,快马加鞭。几年后,常文森和课题组又捣鼓出一个用4个变压器铁芯悬浮起的一块钢板,又在钢板上面用硬纸板折叠成一个像模像样的车厢。之后又研制出一个小型磁浮实验装置,可以在由变压器铁芯组成的轨道上浮起来移动,这才像磁浮列车嘛。

当大家为进一步弄清了磁浮系统原理而高兴时,这个磁浮实验装置却没有像磁浮小球那样引起轰动,反而认为像一个“大玩具”。既不如磁浮小球那样具有观赏性,也与人们头脑中的列车相去甚远,有点“四不像”。

“燕雀安知鸿鹄之志”,常文森和课题组所追求的不是为了好看,而进行悬浮控制的原理验证和初步技术探索,目的是为了研制中国的磁浮列车!是“一桩大事业”呢!

能从别人眼里的“玩具”中看到未来的“大事业”,这样的人必定能成就一桩大事业,只要梦想在,希望就在前方。