上海江南造船廠的003航母即將完工,根據(jù)衛(wèi)星照片分析,外觀尺寸略小于美國的福特級,排水量9萬噸以上,將是一艘“超級航母”!
綜合多方信息,003是平直甲板、電磁彈射和常規(guī)動力。前兩項(xiàng)沒有爭議,而對于動力系統(tǒng),很多軍迷還是期待核動力,一是覺得核動力更先進(jìn),二是“常規(guī)動力+電磁彈射”的組合,在世界航母建造史上還從來沒有過。
不過,中國人擅于開拓有自己特色的路,美國人做不到,不代表中國人也做不到!
遼寧艦和山東艦使用的都是滑躍起飛方式,美國現(xiàn)役的11艘航母中,10艘“尼米茲”級核動力航母都采用蒸汽彈射技術(shù),只有2017年服役的新型航母“福特”號上采用了電磁彈射技術(shù)。
電磁彈射將是艦載機(jī)的主流起飛方式,目測003將裝備3條彈射器。電磁彈射的好處有:效率高,占地面積只有蒸汽彈射的一半,后期也便于維護(hù),同時(shí)還靈活可控,電磁彈射因其具備先進(jìn)的電子化儀器,可根據(jù)所要彈射艦載機(jī)的重量來進(jìn)行區(qū)分,從而將不同的電力轉(zhuǎn)為能量輸出。
電磁推進(jìn)系統(tǒng)是一種能量密集型裝置,彈射系統(tǒng)啟動時(shí)瞬時(shí)功耗高得驚人,一般認(rèn)為常規(guī)動力難以實(shí)現(xiàn)。
道理很簡單,使用電磁彈射,勢必要額外增加耗油量,以產(chǎn)生需要的電力,而常規(guī)動力航母攜帶燃油量有限的前提下,將會減少所攜帶的艦載機(jī)燃油,難以保持航母戰(zhàn)斗力。
這也是“常規(guī)動力+電磁彈射”難以兼容的原因,不僅軍迷這么認(rèn)為,相關(guān)專家也持同樣的觀點(diǎn)。
比如,國防科技大學(xué)國家安全與軍事戰(zhàn)略研究中心的王群教授,在2017年2月時(shí)告訴科技日報(bào)記者,“常規(guī)動力航母一般來說不宜采用電磁彈射,尤其是對航母技術(shù)還不很強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)不足的國家而言。”
在中國研發(fā)第二艘國產(chǎn)航母003時(shí),一開始也是考慮蒸汽彈射,從滑躍起飛到蒸汽彈射再到電磁彈射,路一步一步走嘛。然而,馬偉明院士團(tuán)隊(duì)突破關(guān)鍵技術(shù),讓003跨過蒸汽彈射,直接上了電磁彈射!
這項(xiàng)技術(shù)就是“艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng)”,可以以電能的形式統(tǒng)一為艦艇的推進(jìn)負(fù)載、脈沖負(fù)載、通信、導(dǎo)航和日用設(shè)備等供電,實(shí)現(xiàn)了全艦?zāi)茉吹木C合利用。
艦船的動力基本都是由核能、燃油等提供,而船上的電力基本都是由這些能量發(fā)電,但是綜合電力系統(tǒng)就徹底改變了這一傳統(tǒng),艦船上的各種設(shè)備基本都是由綜合電力系統(tǒng)來提供流量,這樣就大大提高了效率,是未來船舶最先進(jìn)的能量供應(yīng)方式。
馬偉明曾表示:“艦船綜合電力系統(tǒng)是艦船動力平臺的第三次革命。它將日常供電、電力推進(jìn)供電和現(xiàn)代高能武器供電三者合而為一,由于取消了傳統(tǒng)的機(jī)械推進(jìn)裝置,從源頭上降低了聲隱身問題的解決難度,同時(shí)為電磁軌道炮、激光炮等新概念武器上艦創(chuàng)造了條件。”
對于電磁彈射和常規(guī)動力的“矛盾”,馬偉明認(rèn)為完全不是問題:“電磁彈射的能量利用效率很高,比蒸汽彈射要高10倍,所以常規(guī)動力航母也能上電磁彈射,只要在儲能技術(shù)、直線電機(jī)技術(shù)、彈射控制技術(shù)、大功率轉(zhuǎn)換技術(shù)上過關(guān),并配屬大功率燃機(jī)即可。”
之前,英國和美國海軍應(yīng)用了第一代綜合電力推進(jìn)系統(tǒng),2009年7月,英國45型驅(qū)逐艦服役,成為世界上首艘采用綜合電力系統(tǒng)的水面主戰(zhàn)艦船。2013年10月,美國DDG-1000驅(qū)逐艦下水也采用了第一代綜合電力系統(tǒng)。
而馬偉明團(tuán)隊(duì)研發(fā)的是第二代綜合電力系統(tǒng),他們在全球首次提出并研制成功先進(jìn)中壓直流綜合電力系統(tǒng),馬院士豪氣地說“技術(shù)水平領(lǐng)先美國10年”!
不過對于一套完整的綜合全電推進(jìn)系統(tǒng)而言,光有中壓直流推進(jìn)電機(jī)技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,特別是由于此類技術(shù)相比傳動推進(jìn)系統(tǒng)的特殊性,若應(yīng)用于艦船上,必須對電力設(shè)備和相關(guān)管控系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
2018年,中國基本上掃清了綜合全電推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)用化的最后一道障礙,主要?dú)w功于海軍工程學(xué)院某研究所所長肖飛,他的團(tuán)隊(duì)所負(fù)責(zé)的項(xiàng)目,就是與綜合全電推進(jìn)系統(tǒng)息息相關(guān)的新一代船舶電力系統(tǒng)。
當(dāng)然,領(lǐng)先與否要看應(yīng)用,馬偉明院士團(tuán)隊(duì)的技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過驗(yàn)證。
2018年底,我國首艘載人潛水器支持母船“深海一號”下水,它采用的就是先進(jìn)的全電力吊艙式推進(jìn)系統(tǒng),可以看出中國已經(jīng)有能力在大型艦船上使用全電推技術(shù)。
排水量5000噸的054B使用的也是全電推進(jìn),證明該項(xiàng)技術(shù)的成熟可靠。
幾年前,馬偉明院士在一次講話中披露了研發(fā)過程:
十幾年前,美、英、法等發(fā)達(dá)國家就開始研發(fā)這一系統(tǒng),現(xiàn)已進(jìn)入實(shí)船應(yīng)用階段,而我國新型艦船還未能邁過這道坎。本世紀(jì)初,我們聯(lián)合國內(nèi)10多家科研院所和軍工企業(yè),展開課題攻關(guān)。但是,其中負(fù)責(zé)一重要分系統(tǒng)研究的單位,幾年來一直沒有突破性進(jìn)展。本來就比別人落后了20年,如果再停滯不前,差距就越拉越大。在普遍認(rèn)為不可能短時(shí)間內(nèi)取得突破的情況下,我橫下一條心,毅然帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)投入該項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究,不到4年時(shí)間,完成了最關(guān)鍵的電力推進(jìn)子系統(tǒng)的理論分析、樣機(jī)制造、系統(tǒng)集成以及功能試驗(yàn)考核,全面突破了新型感應(yīng)推進(jìn)電機(jī)和新型變頻器的核心技術(shù)。這關(guān)鍵的一小步,使我國全電化艦船技術(shù)整整向前跨越了一大步,一舉趕上世界發(fā)達(dá)國家的研制水平。
有人勸我:“一個世界科技大國斥巨資歷時(shí)十幾年都沒有完成的項(xiàng)目,你還要強(qiáng)攻硬上,是不是瘋了?你現(xiàn)在已經(jīng)功成名就,萬一搞砸了,就可能債務(wù)纏身,身敗名裂!”
我覺得,人是要有點(diǎn)精神的,要有精神支柱,要以當(dāng)代革命軍人核心價(jià)值觀作為支撐。
馬偉明提到的科技大國自然是美國,美國的綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)雖然投入巨資,但具體技術(shù)仍不夠成熟,像很科幻的DDG-1000驅(qū)逐艦就經(jīng)常趴窩,所以該技術(shù)在美國仍然沒有得到大面積普及。
所以,不要迷信美國。還有個例子是電磁炮,外媒稱中國的電磁炮2019年就上艦試驗(yàn)了,而美國卻在近日宣布暫停電磁炮項(xiàng)目,《變形金剛》中的科幻武器,看來只能靠中國人來實(shí)現(xiàn)了。
按馬偉明院士的說法,他在綜合電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的終級目標(biāo)就是解決高耗能武器上艦的問題。
就這樣,中國人靠著技術(shù)上的創(chuàng)新突破,實(shí)現(xiàn)了常規(guī)動力航母上電磁彈射的難題。
其實(shí),航母采用何種動力并不影響其戰(zhàn)斗力,核動力最大的好處是無限續(xù)航,美軍11艘航母都是核動力,因?yàn)樾枰蛲斗牛袊\娔壳盎顒臃秶怀?000公里,選擇技術(shù)成熟、便宜的常規(guī)動力才是更優(yōu)解。
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原文標(biāo)題:003航母是如何實(shí)現(xiàn)“常規(guī)動力+電磁彈射”的?
文章出處:【微信號:SAEINTL,微信公眾號:SAE International】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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