时速600公里的磁悬浮列车、无人驾驶汽车……这些最具速度感、未来感的前沿科技，背后需要强大的制造业实力。在日新月异的中国，“中国制造”正以全新的姿态展示于世界舞台，但在先进制造领域的一些关键领域还亟待追赶。
近日，《科技周刊》记者走访了两位优秀的青年科技工作者，他们的工作与磁悬浮、无人驾驶息息相关，却少为人知。对他们而言，再“炫”的科技也要向下扎根、做“实”产业，瞄准“卡脖子”问题，青年科研人正在新一轮的全球创新竞赛中跑出青春“加速度”，闯出生机勃勃的产业新天地。
□ 本报记者 杨频萍
关节“可控”，
她让高端装备转出高速度
跟飞机赛跑的磁悬浮列车，正不断刷新世界时速。其实，伴随着人类的速度和梦想，磁悬浮技术已有了百年历史，除了列车以外的另一项高科技应用——磁悬浮轴承，在国外历经40年产业化发展，广泛用于能源、流体机械、武器装备等领城。
在机械装备中，轴承体积虽小却是重要零部件，被称为机械产品的“关节”，决定着重大装备和主机产品的性能、质量和可靠性。磁悬浮轴承是划时代的革命产品。
“从自行车、汽车，到发电机、汽轮机，但凡是有转动的机械部件都需要轴承。” 国际磁悬浮委员会会士、9900777z永利网机电学院教授周瑾专注磁悬浮智能机电装备20年，她为记者科普道，传统的轴承包括滚动轴承和滑动轴承，比如自行车车轮和轴之间的滚珠，就是一个简易的轴承，降低了摩擦阻力，让自行车动了起来。
传统轴承，由于存在机械摩擦，能达到每分钟上万转速已经比较高速。周瑾告诉记者，磁悬浮轴承依靠的是磁力，将转子“悬浮”在设定位置，无机械接触、无摩擦、免润滑，“理论上可达到每分钟上百万的转速，效率大大提高，节能、环保，振动噪声小。”
周瑾举例，比如医院CT设备里的电机，用的是几万块一个的普通轴承，磨损频繁，几年就要“大卸八块”地更换一次，如果用磁悬浮轴承免维护寿命可以超过20年。再比如制作芯片的光刻机，保证制造精度不超几个纳米，“如果是普通支承，周边环境稍有振动，就会影响其工作精度，采用智能可控的磁悬浮技术既可提供支承又可主动隔振。”
高端磁悬浮轴承重要性可见一斑，但长期依赖进口。周瑾说，自己是机缘巧合进入团队，扎根在这个领域，不仅是觉得工作很有挑战，更重要的是与国计民生密切相关，“不仅是南航，国内好几所高校都在代代传承做相关研究。”
周瑾告诉记者，时至今日，国内磁悬浮轴承产业化也是刚起步，产品种类很少，周瑾说，在鼓风机、制冷压缩机等方面有一些产品，“这两年一些家电行业纷纷探索应用于空调的磁悬浮压缩机，节能降耗在20%以上，振动和噪声也明显减小。”但是，目前在燃气轮机、膨胀机、化工压缩机方面的磁悬浮产业化产品还非常少，仍然受制于欧美国家的禁运制约。
专注于企业的卡脖子技术，是周瑾团队的攻关方向。周瑾记得，她在团队参与的一个成果转化项目，也恰逢国家对企业能效提出新要求，与一家企业合作制造污水处理厂用的曝气鼓风机，“鼓风机24小时运行，能耗很大，我们利用主动式磁悬浮轴承系统，对鼓风机进行无接触、无磨损的悬浮支承。”周瑾说，这个磁悬浮产业化应用也是首次用自主知识产权打破了国际垄断，第一次成功打开国内市场。“确实很艰难，当时企业也是下定决心，足足七八年才实现盈利，但一旦成功后，国外就开始降价了，很多厂家跟进后，降价就更厉害了。”
“见证了这个案例后，我更加坚定，市场和科研是相互促进的。”周瑾表示，一个高端产品，当只有实验室原理样机时，是不会被工业界认可的。市场规模越大，技术认可度才越高，高校科研也就会发现应用基础研究的更多关键科学问题。
多年来，周瑾团队发力高端装备，攻关磁悬浮轴承、磁悬浮电机的多项产品， “轴承必须要与装备集成匹配，满足装备不同性能、工况的需求，牵涉机械、控制、动力学、电机、电磁学等综合知识。”
“我们在做不同类型产品时，发现工况变化后，设备会出现一系列问题是实验室研究所没有预料到的，这都是自主创新中必须蹚过的坑。”周瑾告诉记者，在与企业的一个项目合作中，她发现了一个比较新奇的现象，当零部件之间的接触界面状态发生轻微改变，其振动就会发生有和无的变化，这实际上也是一个普遍存在的工程困扰，“相同零部件前后两次装配状态存在差异，就好比航空发动机一次装备成功率只有50%，这背后一定有基础科学原理，不摸索这个基本规律，就无法形成可靠产品。”
如今，周瑾团队的系列化产品已广泛应用于西气东输、污水处理、石油化工等多个工业领域，130多个国内外龙头企业，产生了很大的经济效益和社会效益。
“很多人说我一路还是很顺的，其实自己才知道，失败的次数远比成功的次数多，很多申请书、指南都是石沉大海。”周瑾经常用自己的经历勉励学生，做科研和产业化，要注重过程，很多结果都不是自己所能掌控的，付出不见得有预期结果，但所经历的过程都不会白费，“作为科研者的幸福，不是得到多少，而体现在为社会贡献的价值。”周瑾笑道，如果压缩机、膨胀机等所有行业都能用上磁悬浮轴承，那可以节省好几个三峡大坝的发电量呢！
“令人高兴的是，近两年来，我国很多企业都开始意识到卡脖子问题，在高端轴承方面，我们必须有自主的国内供应商。现在几乎每周都有企业来跟我们沟通，有的企业需求还相当迫切。”周瑾说，她明显感觉到国内企业自立自主意识的增强，“要推动这项技术的发展，市场还有巨大的工作等待我们科技工作者去奋斗。”
换道超车，
他为商用车装上智能“四肢”
无人驾驶市场是未来汽车发展趋势，如今已成为国内外群雄争霸的新战场。无人驾驶要落地，汽车的线控底盘是前提，也是无人驾驶的三大关键技术之一。
9900777z永利网能源与动力学院副院长赵万忠教授专注线控底盘研究多年，他告诉记者，进入无人驾驶时代，首先要实现汽车电气化，给汽车装上没有机械连接的线控系统。“线控系统不同于传统的机械或液压驱动系统，它是将驾驶员的各项指令转化成电气信号来控制车辆状态。”换句话说，线控系统就像是智能车的“小脑”和遍布全身的“神经网络”，参与和调整车辆的整个运动控制过程。线控技术的成熟度，直接影响着自动驾驶的最终落地。
从博士生涯开始，赵万忠就在轿车线控底盘研究领域默默积淀，这源于他从小的汽车梦。
1982年出生的他，读书时经常在颠簸石子路上骑几十里自行车到学校，爆胎是隔三差五的“家常便饭”，但是当时的民用汽车还完全依赖进口，让民族汽车在全球跑起来，在他心中种下了种子。
到南航工作后，在坚持线控底盘研究方向的同时，他果断将自己的研究重心从家用轿车转向商用车，这也是他经过市场调查后的果断决定。
“我们发现，中国汽车工业的盘子很大，而商用车具有生产资料属性，伴随国家经济发展需求很大。”赵万忠告诉记者，根据测算，到2025年，装配智能化底盘部件的商用车占比将达30％，市场规模超过1200亿元。尤为重要的是，商用车由于体积、吨位较大，目前国内外都缺乏线控底盘技术的研究和产业化，但最可能在第一阶段实现无人驾驶的恰恰是商用车，“比如说矿用车和港口车辆，行驶路线相对固定，参与实际生产作业近在眼前。”赵万忠表示，研究重心的转向，是为了满足商用车现有的线控改装需求和未来全新的平台架构升级，为民族汽车填补空白，实现“换道超车”。
在赵万忠看来，要实现“换道超车”，首先不能“闭门造车”，“否则不知道自己的研究意义到底有多大”。因此，从开始工作起，赵万忠坚持去企业做博士后，如今他更与学生一起走出校园，探索成果转化和科技创业的道路。他认为，只有真正了解企业和市场的需求，将研究成果及时推广应用并反馈成效，才能让科研成果更有含金量。
33岁时，赵万忠就破格获评了教授，他觉得这与企业的密切合作分不开，“确实有校企合作难的说法，如果单纯是想将实验室产品卖个好价钱，那可能磨合困难；但如果设身处地，给企业解决问题，合作起来又是比较简单的。”赵万忠说，设身处地为企业想办法，不仅使产品立足国内外市场前沿，而且能让企业迅速挖掘产品价值并真正应用起来。
比如团队最新研发的成果——新型电液复合转向系统，将传统商用车的液压助力系统改造为合成系统，“合成系统同时包含液压系统和电动系统，可以在两种模式中进行切换。在转向助力需求较小时，车辆采用电动模式，可大幅降低转向能耗，总体能耗降低50%左右；同时这套系统具有响应快、精度高等优点，可满足未来无人驾驶的需求，填补现有商用车线控转向技术的空白。”
如今，赵万忠团队开发的电动转向、主动转向、电液智能转向等系列成果，已经打破了国外技术垄断，在一汽、宇通、金龙等主流主机厂得到推广应用，助推多家零部件企业成功上市，取得了显著的经济和社会效益。团队申请和授权发明专利200余项，PCT国际专利19项，入选首批高价值专利组合，积极推动成果落地，产生直接和间接经济效益数十亿元。
为了更快实现线控底盘的推广应用，2018年3月，赵万忠与学生在南京“两落地一融合”的政策东风下，共建了天航智能装备研究院，至今已整三年。
赵万忠主动把超过50%的股权让给了学生，让负责“天航”日常工作的“大管家”博士生栾众楷获得了市政府高层次人才“百万安家红包”，解决了在南京持续工作的后顾之忧。“成果转化的过程很长，从技术到产品，包括制造、工艺、财务、管理等各项工作。”赵万忠说，产业化之路虽然很难，但团队也成长很快，大家有信心，有雄心，正一步步实现民族汽车的强国梦。
“智能化”的线控底盘就像车辆强壮的“四肢”，让车跑得更快更远更精准。“天航智能”团队培育的“智能商用车线控底盘”项目，历经数百次设计方案的迭代，突破了商用车电液线控底盘技术瓶颈，成功研制出线控底盘核心控制器等产品，引领了中国自主品牌的汽车底盘智能化发展。产品得到了中国机械工业联合会，以及著名车辆专家孙逢春院士等多位专家的高度评价，也在厦门金龙、宇通客车、奇瑞商用车等龙头企业得到应用，销售额达到4000余万元。
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