為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

彭林靈


目前唯一裝備電磁彈射/攔阻系統的航母是美國的“福特號”核動力航母,這可能也使一部分愛好者誤認為只有核動力才能匹配電磁彈射系統,其實不然!電磁彈射系統與航母採用何種動力形式沒有必然的關係,只要航母動力、發電/儲電能力充足、電力分配/管理到位,常規動力航母也完全能夠裝備電磁彈射/攔阻系統!


國產第二艘航母(003航母)效果圖,電磁彈射軌道清晰可見
據稱是某地過程電磁彈射



系統測試場

按照媒體上的推測,國產第二艘航母(也就是問題中所說的003航母)是一型8萬噸級採用平直甲板設計的大型常規動力航母,並裝備了3條電磁彈射軌道。雖然目前尚沒有任何官方消息證實上述說法,但是從目前我國海軍裝備技術而言,已沒有任何難以克服的技術瓶頸。從航母動力系統來說,不論是國產首艘航母上的成熟蒸汽輪機還是在055大型驅逐艦上的國產燃氣輪機,都可以滿足8萬噸級航母的需求(合理配置數量即可)。
國產航母發展序列,003航母為平直甲板、電磁彈射航母

電磁彈射系統組成某展覽上的國產電磁彈射系統



除了動力系統以外,想要滿足電磁彈射系統的需求,還要有與之匹配的發/儲電設備,而這一方面技術上也已經沒有問題,去年馬偉明院士團隊先後“曝”出了2項與艦艇用電相關的關鍵技術,一個是電磁炮上艦測試,另一個是國產20MWe級艦用發電設備通過鑑定。20MWe級發電設備解決了發電問題、電磁炮上艦測試則說明儲電設備和電力控制系統也已經解決,因此,可以推斷航母電磁彈射系統相關的發/儲電和電力控制系統等關鍵技術已經具備了裝備基礎。
國產20MWe級船用發電機組通過鑑定



國產電磁炮系統上艦測試

大型常規動力艦艇發/儲電技術目前已經進入到了實踐推廣階段,英國6.5萬噸級的“伊麗莎白女王級”航母是目前噸位最大的電力推進艦船,裝備2臺36MW的MT30燃氣輪機和2臺11MW/2臺9MW柴油機,與之配套的是4臺20MWe級船用發電機,在先進的電力管理系統的支持下可以保障全家各設備、武器系統用電,並可以推動6.5萬噸的航母達到27節的最高航速。雖然其動力系統在應用之初出現了各種各樣的問題,但是不可否認的是綜合電力系統確實是代表了未來艦用動力的發展趨勢。


“伊麗莎白女王級”常規動力綜合電力推進航母系統組成“伊麗莎白女王號”航母進行F-35B上艦測試


美國未來全電力航母編隊效果圖

雖然特朗普近日宣稱將把正在建造的“福特級”航母2、3號艦改為蒸汽彈射,但按照之前的規劃美國的“福特級”核動力航母將在4號艦之後採用綜合電力推進系統,可以肯定的說“大嘴”總統又在口出狂言了!在航母技術方面,通過003航母對大型艦用發/儲電技術和電磁彈射技術進行實踐驗證,也是緊跟發展趨勢的重要舉措,也是為後續的大型核動力電磁彈射航母做準備,至於何時能有“官宣”,大家就靜候佳音吧!

國產003大型常規動力電磁彈射航母編隊效果圖

未來國產大型核動力電磁彈射航母效果圖


威吶解析


目前各方消息均表示,我國,第二條國產航母將會是裝備電磁彈射器,滿載排水量達到8萬噸級的超級航空母艦。

是什麼讓我國足如此迅速的跳過了,蒸汽彈射器,直接裝備電磁彈射器呢?


這就要感謝馬偉明院士的。馬偉明院士的極力推動之下,我們才能夠非常迅速的裝備電磁彈射方面,據毛偉明院士在電磁彈射器方面已經超越了美國。

更何況,蒸汽彈射器與電磁彈射器本就沒有什麼共通之處。共同之處也就只有一個,那就是都叫做彈射器。

然後就沒了,蒸汽彈射用的是高壓氣缸,電磁彈射用的是磁電反應,通俗點可以理解為磁懸浮列車。倆有啥共同點啊。跳過了就跳過了唄。

電磁攔阻,你都突破電磁彈射器了,還能沒個電磁攔阻。


嘯鷹評


用不用電磁彈射器和阻攔索跟是不是核動力有關係嗎?核動力航空母艦和常規動力航空母艦在功能上是一樣的,只要動力系統輸出功率能達到要求為什麼不能用電磁彈射呢?

不知道從什麼時候開始網絡上就流傳著“常規動力不能用彈射器”、“常規動力不能用電磁彈射器”這些亂七八糟的說法。彈射器的使用和是什麼動力有直接關係嗎?難道不是和動力系統輸出功率有關係嗎?輸出不夠就算核動力又怎麼樣?常規動力如果能達到足夠的輸出那麼不能用彈射器嗎?美國“小鷹”級和“福萊斯特”級常規動力航空母艦在28萬馬力功率情況下照樣有4條蒸汽彈射器,法國“克萊蒙梭”號常規動力3.5萬噸的小身板也依靠12.5萬馬力的功率上了2條蒸汽彈射器。而法國“戴高樂”號核動力航空母艦,核動力推進,結果8萬馬力輸出動力連自身航速都保證不了,彈射器也是“閹割”版。下面這兩張圖就是“尼米茲”級核動力航空母艦和“小鷹”級常規動力航空母艦

很多網友“迷信”所謂的核動力系統,認為有了核動力就可以為所欲為,那我們就說一下核動力到底是個什麼東西。我們首先要明白:核動力與常規鍋爐動力最終都是作用在蒸汽輪機上,他們用蒸汽為介質推動蒸汽輪機葉片再達到推進或者發電的目的。現在問題來了,蒸汽是從哪來的?我們的“遼寧”號、美國“小鷹”級和“福萊斯特”級是通過燃油鍋爐產生熱量將水變成高溫高壓蒸汽。而核動力,其實就是用核反應堆的核裂變產生熱量將水變成高溫高壓蒸汽。我們可以把這個問題簡單化:燃油鍋爐和核反應堆都只是產熱工具,他們的作用只是把水變成水蒸氣,其他的方面都是一樣的。下面這兩張圖更直白一些,畫紅框的部分其實是一樣的

那麼我們再看一下核動力和常規動力之間到底有什麼區別:從功能上講常規動力和核動力是一樣的,也就是說核動力航空母艦能做到的事情同等級的常規動力航母也基本都能做到。最典型的還是美國的“尼米茲”級核動力航空母艦和“小鷹”級常規動力航空母艦。核動力航空母艦的優勢在於:

  • 幾乎無限續航。

  • 持續性的高航速航行,更快抵達戰區。

  • 可以攜帶更多的航空燃油和彈藥。

  • 降低全球各基地燃油存放數量。

  • 降低編隊補給燃油需求。

  • 啟動時間更快、加速性能更好。

當然核動力缺點就在於較高的技術起點和高昂的全週期費用,而且維護時間比同等級常規動力航母要高5%以上。

我們回到電磁彈射器方面,其實不管是電磁彈射器還是蒸汽彈射器都要消耗相當大的一部分動力輸出。比如電磁彈射器要消耗電力,這樣就需要鍋爐產生的熱量中相當一部分要分配給發電(能量總量是一定的,無非就是輸出給動力的多還是輸出給電力的多)。而蒸汽彈射器就需要消耗一部分鍋爐產生的蒸汽,這樣也等於降低了軸輸出。現在的問題在於,如果常規動力的總輸出功率足夠大,有能力同時供應發電系統和推進系統,那麼他的最終效果和核動力是一樣的。我們還是要舉美國“小鷹”級和“尼米茲”級這個例子,這兩艘航空母艦從配置上講是一樣的,30+節的航速和4條C-13型蒸汽彈射器,反倒“小鷹”的輸出功率達到28萬馬力,比“尼米茲”還多2萬馬力,2個反應堆還不如8臺燃油鍋爐。

而電磁彈射麻煩在於如何分配全艦電力和如何儲能上,其實電磁彈射的能量轉換效率比蒸彈高,反倒是消耗能量比蒸汽彈射器要小,但是如果這分配不好那麼動力輸出功率再大也沒有用。因為蒸汽彈射器在不工作時可以將產生的蒸汽在壓力容器中儲存,需要的時候再釋放。但是電磁彈射的電怎麼辦?電不像蒸汽那樣實實在在看得見摸得著,所以儲電是個大問題。

所以網絡上流傳的所謂“全艦綜合電力管理”和“超級電容”這些東西就顯得尤為重要,但是這跟艦上到底是常規動力還是核動力沒有什麼太大的關係,關鍵是動力系統的輸出功率能不能達到要求,不是說一定要核動力才能用電磁彈射,只是說核動力比常規動力在這方面更有優勢,更有持續性。


雛菊西瓜Peterpan


如果問現在世界上最強大的國家是哪一個國家,我們首先想到的肯定是美國,而美國作為一個強國,的確在軍事上面有著十足的強國優勢和地位,比如說美國的新型航母福特級,不僅僅是一款造價昂貴的核動力航母,並且在彈射系統上更是開創性的使用到了電磁彈射,這是在此之前從未被聽說過的新名詞新技術。

電磁彈射就意味著相較於傳統方式將需要更多的電力支持,而美國福特恰恰是使用到了核動力,這二者可以說是一個完美的結合。並且也是在當時唯一的實現新型彈射方式的方式,在這一點上也不得不承認美國真的十分強大。

但是,我國也在航母上同樣使用了電磁彈射這一技術。而且不同於美國我國將這一新技術成功運用到了003常規動力航母上。

在這裡絕對要感謝一個偉大的人,他就是馬偉明院士。就是這個人成功的研究出一套全新的系統--中壓直流供電系統,這一套系統完完全全是我國自主研發的,那是無數次失敗的結晶,是我國科技人員的不斷辛勤實驗的完美成果,也正是憑著在這一套系統的支持,才使得我國能提供足夠的電力在常規航母上實現電磁彈射。

成功的背後往往是無數的不眠之夜的辛苦實驗,這個系統並不是簡簡單單得出的,而是馬偉明院士帶領著自己的團隊在一次次的失敗中不斷完善不斷摸索出來的。在試驗期間更是面臨了各種各樣的難題,比如如何儲能如何防止漏磁,這些問題在此之前並沒有人能夠給以幫助,我國自主研發的背後所經歷的艱辛並不是一兩句話就能講得清的。感謝馬偉明感謝所有默默工作的科技人員。


利刃號


航母的起飛方式上和滑躍式對立的是彈射式起飛,不過在彈射起飛上還分為一般的蒸汽彈射,和更先進的電磁彈射,在過去常規動力航母上只採用蒸汽彈射是因為電磁彈射雖然會給艦載機增強更大的動能,但也就需要更大的電力,那麼也只有核能是最好的提供方了。不過這次我國的003常規動力航母又弄出一項驚天黑科技竟然也裝備了電磁彈射,歐美國家剛剛準備嘲笑很快就被實力打臉,它們認為就算裝上了電磁彈射也不能彈射飛機,在實驗中我國艦載機則順利使用電磁彈射器,完全沒有任何問題。

在航母的電磁彈射和攔阻,其中所消耗的大部分電量,並不單單都是來源於電網或者發電機,主要的電量來源於彈射和攔阻系統的超級電容。這款超級電容的發明主要歸功我國的馬偉明院士帶領的團隊研究出至少領先世界十年的超級電容技術,充電速度很快,續航反而更長。在給超級電容充滿電後不但可以在短時間內連續彈射多架重量在30多噸的艦載機,而且可以保持一邊充電,一邊彈射艦載機。而美國的電容技術一直沒有關鍵性的突破,可有不能就幹愣著呀,於是就只能花錢去加強核能提供更多的電量了。此外在我國研製常規動力配屬電磁彈射中,還攻克了高能電磁線圈漏磁,以及讓中壓直流供電系統能夠提供瞬間超高功率等多項世界級技術難題。

在我國的航母裝備了超級電容,即使常規動力無法較高的發電功率,但是可以通過連續不間斷給電容充電的方式,保證電磁彈射的正常工作。


楠竹一


麻辣戰爭頭條號主編龍舞風行認為:當今世界,美國作為軍事科技最發達的國家,作為武器裝備最先進的國家,其最新型的核動力航空母艦“福特號”將裝備世界第一款電磁彈射系統,使用電磁彈射來起飛艦載機。

電磁彈射因為要使用大量的電力,而福特號的核動力可以提供源源不斷的動力,所以,核動力航母加電磁彈射顯然是最佳組合,能夠大幅提高艦載機的出動率。

而我國的003常規動力航母也將裝備電磁彈射,殲15在003航母上將使用電磁彈射起飛和電磁攔阻著陸。

這一消息震動整個世界!

常規動力航母憑什麼上電磁彈射?

因為我們有國士馬偉明院士,他率領團隊研製的中壓直流供電系統能夠提供瞬間超高功率能量,滿足電磁彈射航母艦載機時瞬間輸出巨大電力的要求,且彈射系統的可靠性領先世界。

用馬偉明院士的話說,此技術至少領先整個世界十年!

在研製此技術的過程中,馬偉明率領的團隊攻克了超大容量儲能電熱、高能電磁線圈漏磁等等一系列技術難題,成功完成領先世界的軍工技術。

所以,必須為馬偉明院士及其領導的團隊點贊!

正是因為他們的努力付出,我國在軍工技術領域取得一系列的突破,才使得常規動力航空母艦能夠裝備電磁彈射系統成為世界首創,我國的航母戰鬥力因此向前邁出一大步。

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麻辣戰爭


常規動力航母可以安裝電磁彈射,至於攔阻索那是航母必備

2018年5月13日清晨,中國的首艘國產航母001A型航空母艦離開始正式海試。作為中國第一艘完全自主建造的航空母艦,其設計思路採取了小步快走的策略。即在航母整體的設計上依舊延續“遼寧艦”的佈局,但在一些細節上做了大量的優化。

001A型航母的建造為中國積累了大量寶貴的航母建造經驗,也為中國第二首國產航母的設計建造提供了前車之鑑。不過由於001A型航母相較於“遼寧艦”在框架上並沒有作出太大的改變,依舊採用滑躍起飛的方式,在戰鬥力上提升也比較有限。

(001A型航母依舊採取滑躍甲板起飛艦載機)

為此外界推斷,中國將在第二首國產航母上採取彈射起飛的方式提升航母戰力,並且中國很有可能將跳過傳統的蒸汽彈射器,直接裝備更加先進的電磁彈射器。

雖然電磁彈射技術現在還不是很成熟,世界上第一個裝備電磁彈射的美國“福特號”航母如今還在實驗階段,但可以明確的是電磁彈射是今後航母發展的大趨勢。

(美國最先進的“福特號”就配備的電磁彈射器)

電磁彈射的優點多如牛毛,例如佔用空間小,彈射效率高,彈射力度可大範圍調節等等。但電磁彈射也有一個比較大門檻,就是十分耗電。

這一點對於核動力航母其實不算什麼,美國福特級航母的核動力裝置可以供給一座中小型城市的用電,用來滿足電磁彈射是絕對沒問題。

不過按照現在的信息來看,中國第二國產航母依舊會採取常規動力。對於常規動力航母,這個耗電量就有點棘手了。倒不是說常規動力航母的發電滿足不了電磁彈射器,而是如此大的電力需求必然大幅增加航母的油料消耗,對於航母的後勤補給要求非常高。

但隨著中國呼倫湖號是901型綜合補給艦的入役,這個問題已經迎刃而解。

(呼倫湖號補給艦是中國自主研製具有世界先進水平的新型綜合補給艦,滿載排水量可達5萬噸,可為中國海軍航母編隊、遠海機動編隊提供海上伴隨補給)

所以在中國的第二首國產航母上採用電磁彈射是沒什麼問題的。

至於阻攔索,這是航母的標配,沒有阻攔索艦載機壓根沒法降落。


千佛山車神


很多人認為只有核動力航母才能同時安裝電磁彈射和攔阻,這是一種誤區。其實電磁彈射和攔阻電磁彈射和攔阻不一定非要核動力航母才能安裝,對於常規動力航母來說同樣是可以安裝的。

核動力系統和常規燃油鍋爐系統都是用高壓蒸汽推動汽輪機和發電機工作和發電的,他們的區別就只是燃燒的燃料不一樣,其工作環節是差別不大的。

核動力航母並不一定就代表著動力強勁和不停輸出,核動力只能使航母續航更加持久,航行更遠。比如說法國戴高樂號航母的動力就“不給力”,他的總功率和蒸汽產量都不夠,使得其航速和電力供應都存在問題。我國遼寧艦號航母雖是燃油常規動力,但是其性能強勁,能夠以32航節的高速飆車達到1000海里,法國戴樂高號航母的航速卻只有27航節。所以說只要常規動力航母的燃油鍋爐系統工作狀況良好,就能夠燒出源源不斷的蒸汽來帶動發電機工作,保證航母全艦的用電,包括電磁彈射和攔阻的用電。


電磁彈射和攔阻,雖然瞬間功率會很大,但是他們的總用電量卻是極其有限:彈射一架32噸左右的重型艦載機,實際彈射一次,總耗電量僅僅只有40度左右!沒錯,就只有四十度!這對發電總功率高達5萬千瓦的龐大航母來說,這個電量是可以忽略不計的。其實航母上用電量最多的系統卻是空調、熱水和照明這些系統,所以彈射和攔阻的總用電量,對於這些大頭來說是無法比擬!

且電磁彈射和攔阻,所消耗的電量並不是直接來源於航母,而是主要來自於彈射和攔阻系統的超級電容。只要配備了超級電容,我國的003號航母,就算是平時的發電功率不太高,超級電容也可以慢慢的給其充電,使得航母工作起來可以完成多次彈射;足以帶動電磁彈射和阻攔的工作。


沐風談兵論道


這個問題提的確實很好,網上很多人認為003應該採用蒸汽彈射,因為常規動力無法滿足電磁彈射的要求。實際上,無論是蒸汽彈射,還是電磁彈射,把同一架艦載機彈射升空所需要的能量是相同的。換句話說就是:只要常規動力能夠滿足蒸汽彈射的需要,就一定能夠滿足電磁彈射的需要——能量守恆定律。



是否採用電磁彈射?這跟航母是常規動力或者是核動力真沒什麼關係。電磁彈射瞬間需要的電能很大,但是這個電能並不是由航母上的電網直接供電,而是由專門的儲能系統提供,航母上的電網負責給儲能裝置供電。簡單點說就是:當電磁彈射器工作時,航母上的電網並不直接承擔負荷,或者說電磁彈射器消耗的不是航母上電網直接提供的能量,而是儲能裝置中存儲的能量,負責電網給儲能裝置供電。


電磁彈射的關鍵,或者說是難點,並不是電力的供應問題,而是需要解決儲能的問題。目前,我國遼寧艦的總功率達到20萬馬力,完全能夠提供電磁彈射所需的電力,但前提是必須解決複雜的儲能問題。電磁彈射器必須要有配套的儲能裝置,也就是大容量的電容。從目前來看,我國正對飛輪儲能、超級電容進行研製,具體進展情況不詳,但有消息稱“飛輪儲能獲得突破”、“超級電容進展非常快”,這倒是與同時研製蒸汽彈射和電磁彈射相似——哪個更成熟、可靠,就用哪個。


我國的蒸汽彈射、電磁彈射都已經研製成功,在談到最終會選擇哪個彈射系統上艦時,馬偉明院士表示:都具備上艦能力,當然是哪個更先進,選擇哪個。馬偉明院士所率團隊研究出的綜合電力配電系統、中壓直流供電系統、超大容量儲能電熱、高能電磁線圈漏磁等為我國電磁彈射系統上艦立下了大功。根據馬偉明院士的說法:我國的電磁彈射系統已經達到了上艦要求。

根據CCTV4的報道,尹卓將軍在接受電話連線採訪時已經證實:我國的彈射版殲15已經做了“成百上千次的電磁彈射試驗”。很多人擔心,常規動力航母上電磁彈射、再上全電推進,會存在著電力不足的問題。實際上,這些擔心都是多餘的:全電推進更節省能量,而不是消耗的能量更多。以我國現有的軍工科技、製造能力等,常規動力航母上電磁彈射系統,沒問題!還有問題?沒關係,交給馬偉明院士團隊去解決。



儒道之主


首先說一下美國的福特級航母的為什麼可以使用電磁彈射器和電磁攔阻裝置?


首先這兩個裝置都是用電驅動的,電從何來?福特級航母的電的能的源頭肯定是那兩臺核反應堆了,核反應堆通過中子轟擊鈾棒發生裂變釋放出熱量,熱量加熱水,水變成水蒸氣驅動汽輪機轉動帶動發電機運轉發出電通過控制系統來驅動這兩個耗電大戶了。



而常規動力的航母的動力系統一般都是蒸汽鍋爐(燃氣輪機的除外)。燃燒重油產生的熱量加熱水蒸氣驅動汽輪機轉動,汽輪機帶動變速箱,變速箱將動力傳遞給螺旋槳驅動航母前進。

如果國產003型航母是常規動力+電磁彈射/攔阻,這樣的配置也是可以實現的。蒸汽鍋爐產生蒸汽驅動汽輪機轉動,汽輪機產生的動能一部分分配給發電機發電,發電機發出的電還是可以通過電力控制系統帶動電磁彈射/攔阻系統正常運行的。



如果採用燃氣輪機也是可以的,燃氣輪機剛好代替了蒸汽鍋爐系統中的蒸汽鍋爐和汽輪機,燃氣輪機產生的動能通過變速箱降速後帶動發電機發電。


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