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,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,同時還靈活可控,電磁彈射因其具備先進的電子化儀器,可根據(jù)所要彈射艦載機的重量來進行區(qū)分,從而將不同的電力轉(zhuǎn)為能量輸出。
電磁推進系統(tǒng)是一種能量密集型裝置,彈射系統(tǒng)啟動時瞬時功耗高得驚人,一般認為常規(guī)動力難以實現(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,不僅軍迷這么認為,相關(guān)專家也持同樣的觀點。
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月時告訴科技日報記者,“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、經(jīng)驗不足的國家而言?!?/p>
在中國研發(fā)第二艘國產(chǎn)航母003時,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,馬偉明院士團隊突破關(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)一為艦艇的推進負載、脈沖負載、通信、導(dǎo)航和日用設(shè)備等供電,實現(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)的機械推進裝置,從源頭上降低了聲隱身問題的解決難度,同時為電磁軌道炮、激光炮等新概念武器上艦創(chuàng)造了條件?!?/p>
對于電磁彈射和常規(guī)動力的“矛盾”,馬偉明認為完全不是問題:“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),并配屬大功率燃機即可?!?/p>
之前,英國和美國海軍應(yīng)用了第一代綜合電力推進系統(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)。
而馬偉明團隊研發(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系統(tǒng)而言,光有中壓直流推進電機技術(shù)還遠遠不夠,特別是由于此類技術(shù)相比傳動推進系統(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)進行重新設(shè)計。
2018年,中國基本上掃清了綜合全電推進系統(tǒng)實用化的最后一道障礙,主要歸功于海軍工程學(xué)院某研究所所長肖飛,他的團隊所負責(zé)的項目,就是與綜合全電推進系統(tǒng)息息相關(guān)的新一代船舶電力系統(tǒng)。
當然,領(lǐng)先與否要看應(yīng)用,馬偉明院士團隊的技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過驗證。
2018年底,我國首艘載人潛水器支持母船“深海一號”下水,它采用的就是先進的全電力吊艙式推進系統(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,證明該項技術(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)達國家就開始研發(fā)這一系統(tǒng),現(xiàn)已進入實船應(yīng)用階段,而我國新型艦船還未能邁過這道坎。本世紀初,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。在普遍認為不可能短時間內(nèi)取得突破的情況下,我橫下一條心,毅然帶領(lǐng)團隊投入該項關(guān)鍵技術(shù)研究,不到4年時間,完成了最關(guān)鍵的電力推進子系統(tǒng)的理論分析、樣機制造、系統(tǒng)集成以及功能試驗考核,全面突破了新型感應(yīng)推進電機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)達國家的研制水平。
有人勸我:“一個世界科技大國斥巨資歷時十幾年都沒有完成的項目,你還要強攻硬上,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,人是要有點精神的,要有精神支柱,要以當代革命軍人核心價值觀作為支撐。
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年就上艦試驗了,而美國卻在近日宣布暫停電磁炮項目,《變形金剛》中的科幻武器,看來只能靠中國人來實現(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,實現(xiàn)了常規(guī)動力航母上電磁彈射的難題。
其實,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,因為需要全球投放,而中國海軍目前活動范圍不出3000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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原文標題:003航母是如何實現(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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