世界第一！他们让“中国心”动力澎湃

2021年11月25日11时，蓝天碧海间，一艘红白相间的运输船缓缓在广州靠岸，经过9天试航后凯旋。

它的身上，安装着我国自主研制的世界最小缸径的船用低速双燃料发动机；它的成功返航，标志着这台承载着无数“造机人”的“动力梦”，国产化率超过80%的船舶低速机顺利通过示范应用，中国实现了大型远洋船舶自主研制主动力零的突破。

这台400mm缸径船舶低速双燃料低速机CX40DF是我国“船用低速机工程（一期）研制”项目研制完成的4型整机之一。

CX40DF船用低速双燃料发动机出厂仪式

400mm缸径船舶低速双燃料低速机CX40DF

该机型全球首次应用了氧浓度控制技术，功率提升4%以上，燃油消耗率降低5%以上，在双燃料模式下，可满足全球最严格排放控制区的排放要求，且甲烷逃逸量减少50%，可减少温室气体排放。相关技术指标优于国际同期同类机型。

“低速机工程一期在基础研究和试验平台建设方面打下了良好的基础，要继续发挥产学研用优势力量，要利用好哈工程等高校资源。”工信部总工程师田玉龙这样表示。从2016年立项到2020年结题，在中船动力研究院有限公司牵头下，作为项目关键技术责任单位，哈工程动力学院协调校内5个学院12支科研团队与4所主要参研高校，支撑整机、关重件以及船厂等30余家参研企业开展关键技术攻关，在“船用低速机工程（一期）研制”项目中首次建立了覆盖基础理论、关键技术到工程应用全链条的技术体系框架，形成了一系列关键技术突破，为我国在船舶工业的崛起中写下了浓墨重彩的一笔。

咬定青山不放松，

勇挑船舶发动机研制“大梁”

远洋船舶承担了世界上80%的贸易运输，而船用低速机是全球90%的远洋船舶选择的主动力。改革开放以来，世界船用低速机的专利许可和售后服务的高附加值领域主要被德国、芬兰和日本公司垄断。

为提升中国船用低速柴油机技术的自主化设计生产能力，2014年，前中船工业集团收购了芬兰瓦锡兰公司位于瑞士的低速机业务，成立WinGD公司，开启了“开展大功率船舶发动机关键技术攻关，提升配套设备本土化装船和国际市场份额”，全力解决我国船舶“心脏病”问题的新征程。

如何融合WinGD公司的技术创新基础，形成我国船舶低速机可持续自主创新能力，建立船舶低速机高端人才团队？这是摆在“船舶低速机创新工程”面前的首要问题，是需要站在国家战略层面来思考的核心问题。当时担任中船工业集团总经理助理、动力板块董事长的张海森率队调研了我国船舶内燃机的研究情况后，做出了“搞船舶内燃机研究，还是哈工程具有更好的基础和更为全面的专业”的判断。

2015年，工信部正式成立“船用低速机创新工程”论证专家委员会，哈工程担任副主任单位，动力学院刘志刚教授担任专家委副主任、马修真教授担任委员、刘龙教授担任秘书处成员。动力学院以自身在行业内的影响力，成为了项目论证的领头羊，牵头组织规划行业发展方向，辅助政府和行业决策。

动力学院代表参加

第二届船用低速发动机技术发展论坛

“能在全国十几家高校中脱颖而出，源于我们数十年的坚持。”刘龙说。哈工程船舶内燃机专业源自哈军工时期的舰船柴油机专业，从哈军工时起，始终坚持服务国家战略，潜心我国舰船内燃机关键技术研究。改革开放后，我国船舶内燃机完全依靠引进国外的专利许可生产，没有研发需求。在大家纷纷转行的时候，动力学院将眼光放长远，继续在船舶内燃机领域深耕，对标国家需求先后突破了综合电控、排气冷却消声、振动主动控制等关键技术。

“国之所缺，心之所向。眼前没有研发需求，不代表未来没有。如果不能面向国家战略坚持做技术研究，将技术延续下去，将来想做自主可控，就一点根基都没有了。”

几十年的发展里，动力学院船舶内燃机专业“面向国家需求，望远做实”，先后建设了“先进船舶动力技术工信部重点实验室”“黑龙江省船舶动力技术协同创新中心”等一系列研究平台，在振动噪声、智能控制、高效增压、排放后处理、余热利用等技术领域处于全国领先地位，为后续船舶发动机研发奠定了坚实的基础。

项目论证细致打磨，

当好技术方向“指南针”

论证的两年时间里，动力学院与中船集团和关重件制造厂家代表组建了论证工作小组，前前后后去工信部装备司汇报十几次，“这个项目是我国船舶低速机产业首次‘政产学研用检’等全链条紧密融合的重大专项。”论证过程中，刘龙与工作小组不断深入调研、梳理，一遍遍打磨论证材料。创新能力如何形成？产品怎么发展？技术难点是什么？5年后的预期目标是什么？10年后的目标是什么？所有问题都要在论证阶段就形成比较成熟的思路。

多年来坚持服务国家战略、与船舶动力行业紧密融合，使动力学院能够切实掌握我国船用低速机基础研究与企业技术研发现状之间的主要差距。在论证中，动力学院牵头从船舶低速机产品出发，一步步落实工程技术、关键技术与主要科学问题，从而构建关键技术体系。

“2015年到2017年正式批复前的时间里，我一年有半年以上都要在上海集中办公，与企业还有高校不断沟通。一方面是与企业共同讨论厘清卡脖子技术的难点和痛点，根据企业产品创新的需求梳理关键技术；另一方面与高校科研团队对接，根据团队优势组建协同攻关团队，提出解决方案。”刘龙回忆道。

面向我国船舶低速机产品创新构建关键技术体系，明确哪些技术是空白、哪些具有一定基础、哪些较为成熟，去掉现有技术能解决的部分后，马修真带领协同技术团队梳理出清洁燃烧、摩擦润滑、振动噪声、智能控制、高效增压等12个关键技术方向的技术体系。

首次完整构建船舶低速机关键技术体系

“我们走访调研了每一家参研高校，科学定位高校的研究优势和基础，牵引高校的研究满足企业形成自主设计能力的要求。”刘龙介绍，为了选出每个技术方向的牵头单位，动力学院与中船动力研究院共同按照专业领域、研究成果、基础试验条件、人才梯队等指标，分析不同高校在12个关键技术方向上的主要优势，构建优势互补的关键技术协同攻关团队。

牵头策划高校、主机厂、配套厂的试验条件协同

“我们发挥的是指南针的作用，帮助企业找到解决问题的方向，并引领其他科研团队找到发挥作用的方向。”马修真与刘龙总结道，经过论证组系统谋划布局关键技术、整机、关重件开发，高效的项目实施模式逐步论证形成。

“船用低速机工程（一期）研制”总体项目实施模式

2017年，“船用低速机工程（一期）研制”正式通过工信部批准立项，“十三五”期间总投资33.12亿元，参研单位多达42家，是我国历史上船用内燃机领域规模与投资最大的科研专项。

技术上炼真功夫，

 做关键技术研发“大脑”

依靠自身在船舶柴油机领域的研究优势和紧密结合行业需求的研究方案，哈工程动力学院牵头负责了12个关键技术方向中的8个。每个技术方向的解决，都是一个系统工程，需要不同技术团队合作支撑。马修真教授被任命为关键技术首席，刘龙教授任船舶低速机工程管理办公室关键技术管理专员。

“船用低速机工程（一期）研制项目”关键技术

阶段成效专题咨询会

关键技术体系在每个技术方向上的具体体现就是“技术树”。以船用低速机燃烧技术为例，“树干是燃烧技术，由树干分出低速柴油机、低速双燃料机、新燃料低速机三个树枝，三个树枝再向外延伸枝蔓，就是我们具体需要解决的技术问题。”刘龙打了个形象的比方，“仅低速柴油机这一个树枝，就延伸出了预混低温燃烧技术、缸内污染物生成机理及控制技术、大尺度油气室匹配优化技术等6个需要解决的技术分支。”

低速机燃烧“技术树”

炼就真功夫，关键技术研究才能解决产业问题，才能做关键技术研发“大脑”，才能在外国研究人员面前“亮剑”。

船用低速机的燃烧发生于气缸内，无法观测燃烧现象就无法突破燃烧技术。动力学院刘龙等提出了大视场喷雾燃烧可视化技术，所开发的燃烧可视化试验系统超过了欧洲“大力神计划”的技术水平，支撑形成“中欧”两大船用低速机试验中心的设想。

燃烧可视化技术超过欧洲“大力神计划二期”技术水平

燃烧可视化试验系统实物图

卢熙群等首次开发了中国版本的摩擦学性能分析软件1.0版，并利用该软件分析了世界首台最大双燃料低速机（X92）活塞环磨损问题，得到WinGD公司的认同。李玩幽等突破了船用低速机振动噪声预报与抑制技术，所提出的减振降噪方案优于世界最先进的ABB公司方案8.2 dB(A)。张文平和周松等提出的紧凑式一体化节能减排装置设计技术，既满足能效和排放要求又优化了体积与重量，获得了船级社原理认可，增强了自主品牌节能减排装置的国际竞争力。郑群、王银燕、李晓波、金国、徐建安等分别支撑了增压器、轴瓦等关重件自主研制的关键技术研究，船用低速机三大关重件均在哈工程技术的支持下成功实现首次装机。

活塞组件动力学与摩擦学耦合分析软件

首次研制了我国低速机活塞振荡冷却可视化试验系统

突破了低速机缸内摩擦副试验技术

首次形成我国船舶内燃机摩擦学基础试验体系

众多创新性的技术突破，改变了WinGD公司的瑞士技术人员不愿与中国技术人员平等对话的态度，并在研究过程中邀请中国研究人员作为评委参加其技术方案评审，一同讨论技术问题。

动力学院代表在瑞士

针对WinGD的技术方案进行评审

在关键技术研制过程中，动力学院联系天津大学、上海交通大学、大连理工大学、武汉理工大学等核心参研高校，协同校内动力学院、航建学院、材化学院、机电学院、工训中心的12支科研团队，与企业团队碰撞出大量课题，解决了一系列企业亟待解决的技术瓶颈问题，以自己的硬实力再次提升了行业口碑。

授人玫瑰，手有余香，

产学研贯通培养人才

项目开始之初，论证组确立了“1+2+N”（一个总体单位、两个关重件及关键技术牵头单位、N个主要参研单位）创新生态体系，作为关键技术牵头单位，动力学院在技术方案上支撑总体单位中船动力研究院，与校内校外跨学科不同科研团队、关重件企业展开合作，以开放的格局，构建出“政、产、学、研、用、检”协同研发模式，打造了一支高水平、高素质的船舶动力人才队伍。

2019年，动力学院博士陈广库收到了来自重庆红江机械公司的感谢信：“在低速机轴瓦研制项目中，陈广库博士全程参与，有力保障了轴瓦强度校核试验台的研发，现试验台已完成研制并顺利开展了1000小时原理样机试验......”

依托“船用低速机工程（一期）研制”项目，陈广库参加了学校与企业开展的产学研贯通式研究生培养，以员工身份融入企业，加入企业研发部。“仅2017到2018年间，就有硕士和博士研究生16人进入中船动力研究院从事设计开发工作，企业对我们的学生评价很高。”陈广库的导师，动力学院教授教授王贵新说。

陈广库在重庆红江公司参与的是低速机轴瓦原理样件研制工作。“轴瓦在低速机运转时，需要很高的可靠性，一旦轴瓦损坏，轴就会抱死，在发动机继续运转，轴就断了。”为了保证轴瓦的强度和耐久性，轴瓦需要通过试验台的检验后，才能应用于低速机整机。

陈广库正在进行轴瓦试验

身上的工作服因为沾上了机油“锃锃发亮”

在动力学院教师李晓波、王贵新的指导下，陈广库在红江公司工作了一年半的时间。“最后试验的时候，我们忘了给轴瓦加润滑油，但是我们的轴瓦居然还正常运转了30多分钟，这充分说明了它的强度和耐久性都很可靠。”陈广库对最后试验阶段发生的一个小“事故”印象深刻。

“借助国家重大科研专项协同各个专业研究团队，并引导学生参与企业工作，其实是赠人玫瑰、手有余香的过程。”刘龙表示，这种形式不仅按需建立了优势的协同攻关团队，同时也利用产业创新为相关基础研究提供了应用平台和发展方向。在人才培养上，这种形式一方面解决了企业的用人需求，很多人毕业后就留在了企业工作，为企业提供了可靠顶用的高端研发人才；另一方面，这段实习经历可以大大提高学生的实践能力，在企业规范化管理之下，学生的科研效率也得到了很大提升。

“通过融入国家重大科研专项，同学们对我国船舶动力产业发展有了深入的了解，自主创新的理念与情怀又激励他们积极投身服务国家战略的产业技术创新事业中。”

目前，在与哈工程合作进行产学研贯通式研究生培养中尝到了“甜头”的企业，开始将这种模式推广到了清华大学、天津大学、上海交通大学、武汉理工大学等高校，一种可持续发展的产教融合模式在校企间悄然推广开来。

自2016年开始至2020年结束，“船用低速机工程（一期）研制”项目共发表高水平论文190篇，国家发明专利156项，软件著作权登记77项。“我们的目标是，一期工程实现夯基垒台、二期工程实现自主可控、三期工程实现自主创新。历经百余年的发展，欧洲具备了完整的船用低速机技术体系与可持续的创新能力，已经成为国际上船用低速机技术和产品的引领者。我国从引进技术生产到自主研制再到初步开展自主可控，刚刚迈入万里长征的第一阶段。目前，我国已经启动第二期‘船舶动力创新能力提升工程’的工作，哈工程将在中船集团的领导下，与中船动力集团紧密合作，支撑中船动力研究院有限公司，担任关键技术牵头单位。”刘龙说，未来，我们将在自主品牌船舶低速机的设计平台构建与能力提升的事业上进行长期的、可持续的技术攻关。

40年铸国之重器！

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“福建舰”下水！“

三剑客”聚齐！哈工程人航母梦成真！

海军节彩蛋来了！

“航母一家”火上卫星！

    哈尔滨工程大学    

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撰文 | 李颖超

部分图片来源 | 中船动力集团

排版 | 刘梓滢 许熠彬 

编辑、责编 | 霍萍

审核 | 吕冬诗 金声