中国超声电机开拓者赵淳生

南京航达超控公司（以下简称超控公司）研发的新型超声电机，继2024 年9 月24 日助力“神启号”SAR 卫星成功发射之后，于2024 年11 月30 日晚又助力海南商业航天的灵犀卫星成功发射入轨，目前收到的卫星数据，超声电机工作稳定， 遥测数据正常。2025 年4 月1 日，据央视新闻报道： “北京时间2025 年4 月1 日12 时00 分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。该卫星主要用于手机宽带直连卫星、天地网络融会等技术试验验证。”赵淳生的已毕业博士生任韦豪的来信说：“赵老师，我们的第一批次激光终端已经随卫星成功入轨，遥测数据显示功能正常，等待合适时机开展建链测试。”随后，赵淳生给他回了一封信：“任韦豪博士：您好！我很高兴收到了您们的特大喜讯！我和我们团队热烈祝贺您们取得如此重大突破和成功！祖国和人民期盼您们取得更多批次的、更大的成功！迅速地把我国星链网、天地网建立起来！我和杨总以及航达超控公司的全体职工衷心感谢您们如此创新性地、成功应用超控公司的品牌超声电机——‘四超一特超声电机’！ 向您和贵院参加此项试验的全体人员和领导学习、致敬！使用中如还有任何问题，请立即和我或杨总联系！我们一定配合您们及时、圆满解决！谢谢！”

很凑巧，就在这时，赵淳生的一个朋友发来一条短信：“尊敬的赵老师，您好！向您汇报：在杨淋老师（杨总）领导下，超声电机驱动太阳翼的首篇论文在宇航类Q1 区SCI 期刊Acta Astronautica 线上发表了。审稿人认为：The ultrasonic motor-driven solar array drive assembly (SADA) proposed in this article represents a significant advancement in addressing the energy supply challenges faced by micro-nano satellites. The SADA system is capable of operating at extremely low speeds while also facilitating rapid motion, supported by a wide operational bandwidth.（ 超声波电机驱动太阳能电池阵列驱动 组件代表了解决微纳卫星面临的能源供应挑战的重大进步。SADA 系统能够以极低的速度运行，同时还能快速运动，并获得宽的工作带宽。）得到了审稿人的高度肯定。文章论述了纵弯模态耦合型超声电机驱动太阳机构的设计、建模和实验，论文附后， 请您批评指正。” 

上面的这些信息都说明：超控公司生产的新型超声电机是先进的、可靠的、是大有用武之地的。

事实上, 南京航空航天大学精密驱动与控制研究所（以下简称研究所）研制的超声电机，早在2013 年，就在我国首个月球探测巡视器“玉兔号” 成功登陆月球。在登陆的10 天后，“玉兔”终于睁开了它的“眼睛”，将月球清晰的图像传回地面。这个被称为“玉兔”的眼睛其实是红外光谱仪，其何时开启以接纳光线，何时关闭以避免月尘侵扰的“快门”，均由一台重量不足50 克的超声电机精确操控， 这是超声电机在我国航天工程的首次成功尝试，以后嫦娥４号、5 号、6 号等都用上研究所研制的超声电机。

在2024 年5 月3 日嫦娥6 号上天之后，研究所副研究员丁庆军（见图1）向前来采访的记者们通俗地介绍：“嫦娥6 号巡视器上采用了两个超声电机，一个像是控制我们的脖子一样往哪转，另外一个像是控制我们的眼球往哪转，实际上，是控制整个视觉系统。这是赵淳生院士花了半辈子的心血坚持不懈研究超声电机获得的成果。我们未来会投入更多的人力物力，来加大对超声电机的研究，尤其是应用方面的研究，为国民经济和航天的发展作出更大的贡献。”

赵淳生，中国科学院院士，我国著名机械工程专家，南京航空航天大学教授，也是我国超声电机开拓者和奠基人。他和他的团研发多种具有自主知识产权的超声电机及其驱动器，被广泛应用于航天航空、医疗仪器、光学系统等设备，打破了国外在这个领域的技术垄断，填补了国内空白。

同时，也正是因为他，中国自主设计制造的超声电机打破了国外的垄断，登上月球。亦使中国成为全世界把超声电机用到外星球上去的第二个国家。

此外，研究所和超控公司研制的超声电机还被应用于墨子号量子试验卫星、齐鲁1-3 号卫星、海丝1 号、巢湖1 号等卫星以及航天领域的高端装备， 如图2 所示。

攻破垄断 自主研发

作为我国超声电机领域的开拓者和奠基人，赵淳生的超声电机研究之路并非一帆风顺。实际上， 赵淳生的“老本行”并非超声电机，而是振动工程及其应用。1938 年11 月，赵淳生出生于湖南衡山。在他不到两岁时，父亲外出参加革命，后在辽沈战役中牺牲，母亲和弟弟也在他六岁那年因病去世， 使他成为孤儿。后来，地下党组织找到了他，至此， 他便在十岁那年，立下誓言，要用一生来报答党的恩情。

1956 年，高中毕业的赵淳生考入南京航空学院飞机系，大学毕业后，由于成绩优异，科研能力突出，他被留校任教。此后，他一边承担着繁忙的教学工作，一边致力于机械振动工程方面的研究。

20 世纪60 年代，国内几乎所有的电动式激振器都依赖进口，赵淳生决心改变这一局面。凭借自己的一股拼劲，仅凭手绘的图纸，在20 世纪70 年代，赵淳生研制出中国人自己的电动式:“激振器”。打破了该设备国外垄断的状况，填补了国内空白， 并在1988 年荣获国家科技进步三等奖和国防专用激振器三等奨。此后，他还研发了四个系列的电动式激振器，图3 表示了其中一个HEV 系列。在长征系列火箭模态试验、歼8 飞机、“运十二”飞机以及新型民用产品的研制过程中，这些“激振器”都发挥了至关重要的作用，如图4 所示。

1992 年，54 岁的赵淳生，在美国麻省理工学院作访问学者期间，偶然参加了一场关于“超声电机的发展与应用”的报告会。报告会深入探讨了超声电机技术。赵淳生认为，这是一项挑战传统电机技术的创新，它能让电机体积缩小至“米粒”大小，如此微型的电机甚至有望进入人体血管。他敏锐地察觉到，报告会中提及美国宇航局（NASA）与麻省理工学院（MIT）正合作开发用于火星探测器的超声电机，并预感到这种技术未来可能对中国的航天事业产生重大作用，因此他毅然决然地放弃了原来的学习和研究计划，开始了对全新超声电机技术的学习和研究。

正是这场报告会，改变了他的人生轨迹，更让超声电机成为了他毕生的事业追求。赵淳生凭借其在振动学领域的深厚背景，如愿以偿地加入了麻省理工学院航空航天系的超声电机研究课题组。他全心投入于课题组的讨论、设计和实验工作；并将美方提供的工资节省下来，全部用于购买相关的研究资料和元器件。

1994 年，当时已56 岁的赵淳生不顾家人的反对，放弃了美国给予的优厚待遇，告别已在美国定居的妻、女，独自一人回到南京（见图5）。赵淳生的这一决定，也意味着他的科研事业从零开始，且未来将在中国这片超声电机技术研发的“荒漠”上重启一项“前无古人”的科研计划。

“我学习知识是要为祖国服务，科学没有国界， 但科学家有自己的祖国。当时我只有一个念头就是： 我要回去。”赵淳生说。

回国后，赵淳生从系里借得15000 元，购置了一台电脑和一台简易打印机，并带领他的三名研究生组建了一个四人课题组，随即开始了对超声电机技术的探索之旅。

成功的可贵之处就在于需要历经无数次的失败与挑战。然而，功夫不负有心人，1995 年年底，他们成功研制出了一台名为“行波型超声电机”的原型机，这标志着中国第一台能够实际运行的超声电机诞生了。相较于国外同行，他们至少需要3 年时间才能达到同等水平，而赵淳生的四人团队从课题申报到原型机的成功，仅用了不到10 个月的时间。

1997 年，赵淳生在全国范围内率先成立了超声电机研究中心。2000 年，在江苏省发展计划委员会的支持下，建立了国内唯一的省级超声电机工程研究中心。

2005 年，赵淳生荣膺中国科学院院士。在他的领导下，团队当时已成功研发了60 余种超声电机，获得授权199 项国家发明专利，并荣获国家技术发明二等奖一项、国家科技进步三等奖一项，以及多项省部级科技奖项。

2006 年，为了将超声电机研究扩大到复杂的压电驱动系统和其它新型作动器，在“南航超声电机研究机工程研究中心”基础上赵淳生又创建了南航精密驱动研究所。2007 年研究所获批“精密驱动技术”国防重点学科实验室，如图6 所示。

生命不歇 奋斗不止

然而，科研上的成就并没有为赵淳生的健康带来好运。正当赵淳生准备在超声电机领域大展宏图之志时，他的身体却亮起“红灯”。

2000 年11 月，在一次常规体检中这位60 岁科学家被诊断出患有肺癌。得知病情的赵淳生并未将此事告知远在美国的家人，而是选择了平静地面对即将进行的手术（见图7、图8）。

赵淳生接受了手术，右肺上叶被切除。不幸的是，手术后仅3 个月，医生又发现他的胃部存在恶性肿瘤，导致他不得不切除三分之二的胃。随后，他开始了漫长的化疗过程，身体的剧痛几乎让他失去了食欲，体重骤降26 斤。2019 年又发现右肺下叶有1.3cm 的结节，又作了切除右肺下叶的五分之二的微创手术。

即便如此，赵淳生的心中始终牵挂着他的超声电机研究。在第一次手术后不久，他便开始在病床上修改国家自然科学重点基金研究建议书，并完成了《精密小型直线超声电机及其控制技术的研究》的申请报告。第二次手术后的化疗期间，他撰写了4 份超声电机技术发明专利申请书，并前往杭州参加了国家自然科学重点基金的答辩。在病床上，他常常是边接受化疗边阅读资料，左手输液，右手撰写报告。尽管医生严令禁止他这样做，这位坚韧的老人却与医生玩起了“捉迷藏”，偷偷继续他的工作。偶然被妻子发现，当妻子质问他：“你究竟是在乎生命，还是在乎超声电机？”赵淳生坚定地回答：“两者我都在乎！”

在人生的这长河中，面对生命与价值的抉择， 赵淳生毅然决然地选择了让生命充满价值。

最终，赵淳生的意志力战胜了癌魔。在如此艰难的身体状况下，他主持完成了“新型超声电机技术”项目，并荣获国防科技进步一等奖和国家技术发明二等奖。最令赵淳生自豪的是，他在病床上设计出了我国首台用于巡航导弹的中空型超声电机。

三创三败 不止不休

科研成果的真正价值在于其转化为实际产品和技术的能力，以及与产业、学术、研究和应用的紧密融合。这样的转化不仅能够提升科研水平和创新能力，还能提高资源的利用效率。

在经过近20 年的不懈努力，赵淳生及其团队成功获得了300 多项国家授权发明专利，发表论文1000 多篇，并研发出60 多种较成熟的超声电机。然而，他开始认识到，研究超声电机的核心目标在于其应用价值，只有当技术得到应用并拥有市场时，研究工作才显得有意义且充满活力。但他未曾预料到的是，掌握一项技术是一方面，而将技术成功应用于实践则是另一回事。在推动超声电机产业化的道路上，赵淳生及团队遇到了重重挑战和困难。

从2002 年起，赵淳生致力于推动其研究成果的产业化进程。他积极地推广专利和技术，尝试将超声电机技术转让给广州、上海等地的企业。不幸的是，由于技术难度极高，这些尝试均以失败告终。

2008 年，赵淳生与团队及投资者共同创办了江苏连云港春生超声电机有限公司，标志着我国超声电机技术领域内首个产学研结合的基地诞生。尽管他们努力将国产超声电机推向国内外市场，最终仍未能避免失败的命运。

2011 年，南京市出台了科研“九条”政策，赵淳生迅速响应，自筹资金100 多万元，并与南航的三位老师合作，在南京市建邺区成立了南京万玛超声电机有限公司。他们致力于扩大超声电机的生产规模，以满足航空航天和武器装备等领域的需求。尽管团队攻坚克难，但最终还是未能成功。

2012 年，在南京市六合区政府的支持下，赵淳生在万玛公司的基础上成立了“江苏丰科超声电机科技有限公司”。遗憾的是，该公司同样未能逃脱失败的结局。

在当时，尽管已至耄耋之年，但赵淳生依旧没有一天放弃过科技报国的梦想，每天工作到深夜。纵然经历了从春生到万玛，再到丰科三次推动超声电机产业化的失败，他依旧不放弃，誓要将超声电机产业化。

2015 年，赵淳生再次做出一个决定，他要将自己的超声电机技术以及相关的研发经历以知识科普的形式向大众进行宣传。此后的4 年间，他的足迹遍布国内，从小学、中学再到大学，从研究所到学会， 赵淳生前后一共做了200 余场科普演讲（见图9）。

在此期间，赵淳生和相关团队还牵头制定了我国超声电机技术的国家和军用标准，并身体力行创办公司，决心致力于将超声电机技术推向产业化的道路。

2017 年1 月，赵院士及其团队依托现有资源， 他和他的留在研究所工作的博士生杨淋在南京江宁区注册创立了“南京航达超控科技有限公司”。该公司在产业化道路上采取了全新的运作模式：研究所专注于研发，解决深层的技术难题；生产环节则借助社会资源完成；而超控公司则负责装配、测试等关键环节，以及部分新型样机的研发工作。

这次新探索吸取了以往的经验和教训，标志着赵淳生在超声电机产业化道路上迈出了新的一步， 也迎来了他期待已久的“中国超声电机产业化的春天”。2020 年春天，赵淳生脑中风一直到现在分别在仙林欧葆庭国际颐养中心和泰康之家康复疗养治病和康复期间，赵淳生院士仍在指导研究所和公司工作：

（1）2020 年 5 月，应上海光机所需求，在赵院士的指导下，超控公司首次研发出“四超一特”超高性能的超声电机 ，四超指的是：超高精度（1/10000 度）、超低转速（1 转/24 小时）、超高转速稳定度（1%）和超快响应（0.1 毫秒） ，一特指的是特大空心式行波旋转超声电机（外径 120mm, 内径 80mm），并在行云二号卫星 01、02 星的激光通信系统中得到成功应用。这一成功，意味着赵淳生及其团队为我国正在研发的一空间激光通信终端、解决了一个关键核心技术（见图 10- ①）；

（2）2022 年 9 月带病参加和指导了第 16 届全国压电和声波理论及器件应用研讨会暨他参与创刊并主编的《振动、测试与诊断》创刊 40 周年庆祝大会, 在会上获终身成就奖( 见图 10- ② ) ； 

（3）主持完成了国家和地方联合超声电机工程实验室建设项目的验收工作( 见图 10- ③ ) ；

（4）“创业这块硬骨头比创新还要难啃，但我同样会坚持不懈啃下去，因为我们国家太需要这个产品了。我是一名老党员，我责无旁贷。”如今，已是耄耋之年的赵淳生仍然在创业的道路上攻坚克难，坚持不懈地追求着超声电机的“中国梦”。

对于现在的赵淳生来说，最大的愿望莫过于将超声电机产业化。“目前，我们团队已建成超声电机智能装配和检测生产线（见图 10- ④） ，今年将要投产，要在超控公司生产出成千上万的超声电机， 满足我国各领域的需求，并争取打进国际市场。”赵淳生还在南航设立了“赵淳生科技奖励基金”，每年用基金的利息来奖励优秀研究生和本科生，让更多有能力的青年人投入超声电机的研究和实践。“我打算从机械结构力学及控制全国重点实验室开始遴选优秀学生，逐渐扩大到航空学院乃至全校。以后奖励基金的钱多了，我还要将奖励范围扩大到全国。”赵淳生说。

赵淳生作为我国超声电机领域的开拓者和奠基人，对我国科技领域的进步做出了卓越的贡献。2014 年 9 月，他荣获了国际“超声电机终生成就奖”及“超声电机技术突出贡献奖”。自该奖项设立到 2014 年以来，全球仅有四位杰出人士获此殊荣， 其中包括两位美国人、一位德国人，赵淳生作为唯一的中国科学家，其荣誉实至名归( 见图 11)。

赵淳生院士在2010 年和2011 年分别发表“超声电机技术与应用”中、英文版专著。其中英文版专著在美国售价高达1100 多美元一本，现在都“已经绝版”( 见图 12)。

为此，赵淳生院士在治病和康复之余，还继续撰写《超声电机技术与应用》中、英文版专著第二版，还竭尽全力为我国和世界超声电机技术贡献力量。