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003多先进?电磁弹射不算中压直流综合电力系统领先福特级10年

  • 型号:LDX-K3050
  • 输出电压:0-30V 输出电流:0-50A
  • 来源:中外著名企业
  • 发布时间:2024-04-03 10:47:32
  • 于江南造船厂举行,伴随着庄严的中华人民共和国国歌,庞大的航母舰身缓缓落入水中,这在某种程度上预示
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  于江南造船厂举行,伴随着庄严的中华人民共和国国歌,庞大的航母舰身缓缓落入水中,这在某种程度上预示着它距离在海军正式服役的日子已确定进入了倒计时。

  对于福建舰,它最大的技术亮点就在于直接跨过蒸汽弹射,进入了电磁弹射时代,这可以大幅度提高航母舰载机的起降效率,变相增加航母的战斗力。

  但实际上福建舰的优点不止在于电磁弹射,在它上面最新应用的中压直流综合电力系统,恐怕至少领先美军的“福特级”航母十年以上。

  首先我们应该指出,福建舰应用的中压直流综合电力系统,实际上就是为电磁弹射技术上舰而准备的。否则以常规动力航母的动力输出,显然不足以满足电磁弹射带来的巨大能耗。关于电磁弹射能耗的恐怖,其实简单地一算就不难得知了。

  1架中国歼-15重型舰载机,其满载弹药的起飞重量为33吨左右。而它要想达到每小时200公里的起飞初速度,至少需要1亿焦耳的动能。假设1架歼-15从装上弹射器再到发射离舰需要2秒,那么每弹射1架歼-15都需要消耗5万千瓦的功率。

  可以看到,即使是把1架舰载机使用电磁弹射技术完成起飞,所消耗的功率都是一个极为庞大的数字。这也是怎么回事在福建舰之前从未有任何常规动力航母使用电磁弹射技术的原因。

  但付出巨大能耗的电磁弹射技术,必然也有它独特的优势。电磁弹射相比传统的蒸汽弹射,节约了庞大的锅炉/储气罐空间,可以容纳其他更有价值的内部设施,或者直接改造为更多的机库。

  按照美国海军学院新闻网对福建舰的评估,它在做出“蒸汽弹射”转“电磁弹射”的决定后,可以容纳的舰载机数量至少增加了15架。

  此外,电磁弹射技术的效率远强于蒸汽弹射与滑跃起飞。蒸汽弹射每次使用需要先“烧锅炉”,然后用蒸汽动能驱动弹射器,在这样的一个过程中还会影响航母航速。

  而电磁弹射无需担忧这点,随时都可以让战机满载弹药起飞,作战效率远强于传统起降技术。

  前面介绍了电磁弹射技术应用于福建舰的意义,实际上也是给中压直流综合电力系统的价值做出铺垫,因为电磁弹射技术的优势是完全依赖于这个全新的综合电力系统的。而发明这一系统的关键人物,就必须提及我国工程院院士马伟明博士。

  早在研发航母直流综合电力系统之前,马伟明院士就已经在潜艇电气化领域小有名气,他独立自研出国产12相整流发电机,令中国潜艇实现全电驱动奠定了基础。

  “攻关电磁弹射技术上舰的战略价值极大,因此我们应该克服常规航母动力匮乏的问题,让中国的003航母成为一艘动力充沛的新型航母。”

  不过,在关于新航母电力系统使用直流电还是交流电的问题上,航母技术团队产生了不同意见。

  首先我们应该先介绍直流电与交流电的区别与优劣处。一般而言,直流电的电流的大小和电流方向都是固定不变的,而交流电的电流的大小带有周期性变化,但电流方向也一样能变化。

  按照以上电气常识推断,直流电特性稳定,在超长距离运输的成本更有优势,带有变化特征的交流电在短距离日常条件下的运输更有优势。

  因此,一些技术小组成员认为,我国003航母的电力系统应该使用交流电,技术难度和成本都会一下子就下降,实际上美国的福特级航母就是走的这一路线。

  但马伟明院士认为,航母是国之重器,不应该抱有节省本金和畏惧研发难度的心理,直流电的稳定性才是更适合航母的特性。就这样,在马伟明的坚持下,003航母使用直流综合电力系统的方案被确定了下来。

  经过数年艰苦的技术攻关,随着2022年福建舰航母下水,马伟明院士主持研发的中压直流综合电力系统顺利融入航母体系,成为了福建舰的灵魂所在。而后来的实践证明,马伟明早期的技术思路是完全正确的。

  2022年6月,美国海军研究学会官网发布了一则新闻,内容是关于福特级航母因电磁弹射器故障5天内无法起飞飞机的新闻。对于1艘航母而言,无法起飞舰载机,基本上就是陷入了瘫痪状态,不具备任何作战能力。

  在福特级航母设计之初,美国技术人员对其的故障率预估在1/1400左右,也就是平均每弹射1400次发生1次故障。

  然而实际上这艘航母在700多次的弹射试验中,已发生了10次严重故障,远远超出设计的故障率。不少美军舰载机飞行员因此抱怨:“我们每次起飞前都需要向上帝祈祷!”

  而与之形成鲜明对比的则是中国的福建舰。在福建舰的电磁弹射试验中,它创下了3000余次无故障弹射的记录,可靠性几乎碾压美国的福特级航母。

  如此显著的差别其实就在于交流电与直流电的特点。由于美军福特级航母的交流电综合系统会产生互相干扰的磁场,因此故障率会远高于中国航母。据马伟明院士所言:

  “美国目前在这一领域才起步布局,而中国已得到了成熟应用。因此福建舰的电力综合系统至少已经领先美国十年。”