常规动力的航母电力供应能否满足电磁弹射需求?

小林153796019


首先常规动力航母的动力不见得比核动力航母弱。只是在航母设计中大型航母如果采用常规动力那么在油料补给以及油舱设计方面付出的成本太高了,所以就目前而言还没有大型航母采用常规动力;并不是因为不能,仅仅是因为没必要或者说不好用。就好像目前为止没有一款用内燃机的赛车能在2秒内加速到100km的时速而电动的赛车就可以。并不是采用汽油发动机的赛车完全做不到而是这么做成本太高了。

(图为核反应堆)

其次,电磁弹射器上航母根本就和航母的动力是不是常规动力无关。电磁弹射器相比蒸汽弹射其实更省电或者说更高效且节能。首先蒸汽弹射器需要航母先用电力去将海水净化成淡水,再将淡水变成高温高压状态。这样的效率相比电磁弹射是很低的。而电磁弹射的难点在于如何让弹射器能够持续多次的弹射战机。这就要求电磁弹射器背后有着一组高性能电容。这个电容充电快,放电稳定。之前福特号航母推迟服役就是因为这电容组出了问题。

(图为船用核反应堆)

美国的小鹰级航母应该是常规动力航母里的典范。在海湾战争时期常规动力的小鹰出动架次和出动率升至比核动力航母还高。相比之下需要补给燃料且吨位更小的小鹰级航母因为内燃机固有的功率调控更加稳定且便捷的优势使得战机出动率令人咂舌。而核动力航母在核燃料衰变方面的预计不那么精确,且整套核动力反应系统调整反应速度慢等原因使得十万吨级航母出动效率居然并没有比八万吨的小鹰级更加优秀。

(图为电磁弹射器地面测试台)

另外讨论核动力还是常规动力能否满足电磁弹射这本来就是一个伪命题。如同问燃气轮机和柴油机谁能满足坦克需求一样。无论核动力也好还是常规动力也罢,都有其相应设计功率指标。在部队验收的时候一定会达到这个动力功率指标。这个功率需要多少,给动力单位的舱位有多大事先就经过严格的论证。

(图为船用反应堆结构示意图)

因此,这个问题就如同汽油机和柴油机能不能推动卡车一样没有意义。


军情解析


当然可以,但首先要解决两个问题!

电磁弹射的关键,首先是“综合电力/配电系统”;

其对舰船交流/直流电网性能要求极高,尽管电磁弹射的平均功率相对较少(几千千瓦),但一般电网并不能承受住电磁弹射的突发性大功率需求,所以只有能承受住几万甚至十几万千瓦电流的电网,才能承受住电磁弹射器使用时的瞬间大功率电流。

其次是电磁弹射器的储能问题,因为航母舰载机,大机群出动时需要耗费航母大量的电力,而航母在放飞机时也需要高速航行,这样即使是核动力,也难以满足电磁弹射在短期内高功率能量输出的需求,所以电磁弹射器必须要有配套大容量的电容。

而电磁弹射器的大容量电容,目前来看主要有两种,一种是飞轮储能,一种是超级电容,而任何一种都对材料有着极高的要求。

而目前来看,国内对这两种储能\\电容方式均有研究,根据马伟明院士自己的论文来看,海军工程大学对飞轮储能在04年进行预研,10年左右取得突破,而目前国内包括海军工程大学、清华大学、中科院物理研究所在内有几十家科研单位,在对飞轮储能进行……嗯…怎么说呢?不能说“攻关”,合作研究吧!😅

但是相比“飞轮储能”,目前海军工程大学好像对“超级电容”更感兴趣,进展也更快,而详细的大家自己去看马院士的原版论文吧!(省得你们又骂我泄密😂😂😂)
图注:猜猜这是啥?

而常规动力航母在技术上来说,是可以承受住电测弹射的巨大能量负荷的,但需要极高水平的综合电力系统的支持;

国内对舰船综合电力系统的起步非常之早,80年代末就开始对“中压交流综合电力系统的预研”,94年相对取得突破,但随后海军工程大学开始转向“中压直流综合电力系统”的研究,成果也很喜人,但是工程进步很慢(国内工业加工工艺拖了后腿),目前也仅解决了4000吨级护卫舰(054)级别的“全电化电器系统”。


图注:国内712所的舰船综合电力系统的测试平台(还是很小的)

而常规航母的综合电力系统,可能还需要配套的动力系统的支持……

目前网络上有一种说法,那就认为蒸汽轮机动力因为油耗的问题,相对来说蒸汽弹射要比电磁弹射更合适,所以最好的常规动力电磁弹射航母,应该采用类似英国“伊丽莎白级”那种燃气轮机动力更合适。


但这种说法,“天真”还没有看到相关的权威资料支持,所以这里就不做解释了。

但总的来说,以现在我国的整体工业能力与海军电磁弹射、舰船综合电力系统的技术进展来看看,只要我们的工业加工工艺不拖后腿,用常规动力航母上电磁弹射,还是完全没有问题的!


军事小科普


常规动力的航母电力供应完全可以满足电磁弹射器的要求,电磁弹射器的能源供应为电力,只要有足够的电能即可。电力采用核能发电,还是用常规动力发电本身只是发电方式的不同,电磁弹射器没有必须使用核电才行的要求,许多人以为核电才是最理想的供电方式,实际上这是一个误区,用什么方式发出的电都是电。

电能以什么方式发出不影响其使用效果,不要有什么必须用核能发出的电才能用于电磁弹射器的想法。核能发电是利用核反应堆进行可控核裂变,从而产生大量发热,再将热能导出以加热水,将水变成高温高压的水蒸汽,将其导入蒸汽轮机,推动汽轮机转动带动发电机发动。核能虽然源源不断的优势,但是也受限于功率,发电能力依然受功率限制,绝对不是想象的发电能力没有限制。

常规发电方式,可以用于航母的只有二种,一个是蒸汽,使用锅炉来加热水,其余部分与核电没有什么区别,二个是燃气轮机,直接带动发电机发电,这几种方式本质上都推动发电机来发电。

发电能力大小实际上是受发电系统的功率影响,与用什么方式来发电没有直接关系。电磁弹射器虽然需要消耗大量的电能,但是这个电能实际上有功率限制,不是无限的,只要能够把发电系统达到电磁弹射器对发电能力的性能要求就可以了,不是供电能力越强越好,超标没有什么意义。

目前的技术也完全可以解决这个问题,正在兴起的综合电力推进系统,实际上就是要机械传动变成电传动,这是已经可以实现的技术。


麦田军事观察


常规动力航母要想实现电磁弹射对电力系统要求较高,因为常规动力缺少核动力那么强的动力输出,不过其满足电磁弹射还是没有问题的。美国现在的航母都是核动力,可是美军以前也是有常规动力航母的,也在常规动力航母上进行过电磁弹射实验。中国003航母就是常规动力电磁弹射,长不久还有权威媒体公布了相关模型。

电磁弹射分为蒸汽弹射和电磁弹射,特别是电磁弹射对能量输出要求非常高,当然也就对电力系统要求较高。媒体公布下一个国产航母将是电磁弹射航母,这说明我们已经解决了电力系统问题。马伟明院士曾经公开声明中国综合电力系统领先西方一代,这是自信更是实力。

事实上,中国的综合电力系统确实领先西方国家一代,这个从相关报道中都可以看到相关报道。前不久媒体报道了我们电磁炮上舰,激光武器上舰等消息。这些新概念武器都是高能武器对于电力系统要求非常高。经受激光武器,电磁炮检验的中国综合电力系统是能够适应电磁弹射需求的。

另外我们新型的大型燃气轮机和蒸汽轮机等经过改造升级之后有了更大的功率输出,在技术上也更加的成熟,提供足够的能量输出没有问题。综合电力系统的成熟,加上蒸汽轮机性能的改善我们的常规动力航母电磁弹射电力需求是完全可以满足的。另外从国际上看,常规动力航母为电磁弹射提供足够电力还是没有问题的。总体而言,常规动力航母电力不是问题,也就是说电力已经不再是影响电磁弹射的最为重要因素了。


深度军备


常规航母的电力供应能否满足电磁弹射器的需求。用铀烧热水和用油烧的水有多大的区别?

说句实话,我一直不理解,为什么有人觉得,常规动力满足不了电磁弹射器的需求?



核动力在电力供应方面并不占优势,而且,电磁弹射器的效率要比蒸汽弹射器高得多。常规动力航母,连效率低下的蒸汽弹射器都能带动,还带动不了一个电磁弹射器了...


同体积的动力组方面常规动力提供的动力和电力远强于核动力,

第一,常规动力与核动力他们都是烧热水。无非就是锅炉不一样,但是终究还是蒸气轮机。然后核动力还需要复杂的一回路二回路,大量的冷却水。再加上厚厚的一层铅板。吨位功率可不是比较低吗

然后核动力都能满足了电磁弹射器的电力供应需求常规,航母,满足这个电磁弹射器的电力需求,那就更简单了


寻找丢失的方向盘


一问:能否满足?

答: 能!

二问:有什么依据?

答: 以事实为依据!

本来对这个问题不是太明白,看到题干下面的补充提问"有什么依据”时,我眼前马上蹦出了“以事实为依据,以法律为准绳”这12个大字。

局座召忠原本也不相信常规动力可以与电弹搭配,知道后也大呼没想到。我看了几个军事达人的解答,什么核动力与常规动力都是烧蒸汽怎么的……解释都苍白无力。如果马国宝没有在综合电力分配系统上取得重大突破,“蒸汽”能替咱“争气”吗?!


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航母弹射起飞是个瞬间放电,瞬间功率非常高,对航母航行有影响。真正作战时,连续弹射,放电,来不及充电,会严重延误。一波飞机起飞会多达八十多架,一百来架,误事是大。

可以多用蓄电池蓄电单元,平时多充满多个单元,就不会怕了,也就对电动推进影响不大了。

至于蓄电可用超级电容。

电容的基本结构与三合板,五合板差不多,用电容材料制成板材,制做舱中的桌面,床板,墙板,门板,就可以存蓄大量电力,配置大量存蓄电单元,足够电弹发射一波百十架飞机,至于第二波,一般没那么急迫,可以一边用电池,一边用发电机充蓄电力。绝缘壁纸与缠手机电池的材料很相似,超级电容是可以遍布船体各部的。




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可以满足。常规动力和核动力都是先烧水产生蒸气,然后驱动蒸气轮机发电(也有配专用柴油发电机组的),所以两者发电能力是相同的。对于军费充足的国家可以优先选择核动力,因为核动力可以把燃油节省下来给舰载机加油,对后勤补给依赖小的多。

美国福特级航母首舰福特号核动力总功率28万马力(208兆瓦),其中电功率大约130兆瓦,四台电磁弹射器消耗的总功率约20兆瓦,可弹射最重33吨舰载机,和舰岛上双波SBR雷达消耗的功率差不多,远比不上福特号航母上几千人的生活用电。由于36兆瓦超导电机研发受阻,首舰福特号只能采用20兆瓦永磁电机,未能达到设计指标,美国计划在福特级二号舰或三号舰为电弹配备34.6兆瓦永磁发电机,这样可以弹射最重50吨重舰载机。

中国001和002航母用蒸气轮机也有20万马力(147兆瓦)的总功率,不过没有采用综合电力推进,所以发电功率不超过40兆瓦,留给电弹的电功率不到10兆瓦,即便按照未达标的福特号航母的标准推算,也只能满足2台电弹的需求,而且发电机给电容充电时间也会比福特号长,弹射间隔会明显超过福特号的45秒,不过如果是培养电弹操作手和飞行员起降训练用也能接受我。据网上消息001和002航母有可能借回船厂大修之机,在斜角甲板安装1—2部电弹用于人员训练。

计划中的003如果用上全电推进技术,那么电功率就可以达到147兆瓦,分给电弹的功率也能达到34兆瓦级别,完全能满足四台电弹的功率需求,而且弹射重量也能达到50吨,给电容的充电时间也会缩短,这意味着弹射间隔缩短。


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