为何003国产常规动力航母也可以用电磁弹射和拦阻?

彭林灵


目前唯一装备电磁弹射/拦阻系统的航母是美国的“福特号”核动力航母,这可能也使一部分爱好者误认为只有核动力才能匹配电磁弹射系统,其实不然!电磁弹射系统与航母采用何种动力形式没有必然的关系,只要航母动力、发电/储电能力充足、电力分配/管理到位,常规动力航母也完全能够装备电磁弹射/拦阻系统!


国产第二艘航母(003航母)效果图,电磁弹射轨道清晰可见据称是某地过程电磁弹射


系统测试场

按照媒体上的推测,国产第二艘航母(也就是问题中所说的003航母)是一型8万吨级采用平直甲板设计的大型常规动力航母,并装备了3条电磁弹射轨道。虽然目前尚没有任何官方消息证实上述说法,但是从目前我国海军装备技术而言,已没有任何难以克服的技术瓶颈。从航母动力系统来说,不论是国产首艘航母上的成熟蒸汽轮机还是在055大型驱逐舰上的国产燃气轮机,都可以满足8万吨级航母的需求(合理配置数量即可)。

国产航母发展序列,003航母为平直甲板、电磁弹射航母电磁弹射系统组成
某展览上的国产电磁弹射系统


除了动力系统以外,想要满足电磁弹射系统的需求,还要有与之匹配的发/储电设备,而这一方面技术上也已经没有问题,去年马伟明院士团队先后“曝”出了2项与舰艇用电相关的关键技术,一个是电磁炮上舰测试,另一个是国产20MWe级舰用发电设备通过鉴定。20MWe级发电设备解决了发电问题、电磁炮上舰测试则说明储电设备和电力控制系统也已经解决,因此,可以推断航母电磁弹射系统相关的发/储电和电力控制系统等关键技术已经具备了装备基础。

国产20MWe级船用发电机组通过鉴定

国产电磁炮系统上舰测试

大型常规动力舰艇发/储电技术目前已经进入到了实践推广阶段,英国6.5万吨级的“伊丽莎白女王级”航母是目前吨位最大的电力推进舰船,装备2台36MW的MT30燃气轮机和2台11MW/2台9MW柴油机,与之配套的是4台20MWe级船用发电机,在先进的电力管理系统的支持下可以保障全家各设备、武器系统用电,并可以推动6.5万吨的航母达到27节的最高航速。虽然其动力系统在应用之初出现了各种各样的问题,但是不可否认的是综合电力系统确实是代表了未来舰用动力的发展趋势。


“伊丽莎白女王级”常规动力综合电力推进航母系统组成
“伊丽莎白女王号”航母进行F-35B上舰测试

美国未来全电力航母编队效果图

虽然特朗普近日宣称将把正在建造的“福特级”航母2、3号舰改为蒸汽弹射,但按照之前的规划美国的“福特级”核动力航母将在4号舰之后采用综合电力推进系统,可以肯定的说“大嘴”总统又在口出狂言了!在航母技术方面,通过003航母对大型舰用发/储电技术和电磁弹射技术进行实践验证,也是紧跟发展趋势的重要举措,也是为后续的大型核动力电磁弹射航母做准备,至于何时能有“官宣”,大家就静候佳音吧!


国产003大型常规动力电磁弹射航母编队效果图

未来国产大型核动力电磁弹射航母效果图


威呐解析


目前各方消息均表示,我国,第二条国产航母将会是装备电磁弹射器,满载排水量达到8万吨级的超级航空母舰。

是什么让我国足如此迅速的跳过了,蒸汽弹射器,直接装备电磁弹射器呢?


这就要感谢马伟明院士的。马伟明院士的极力推动之下,我们才能够非常迅速的装备电磁弹射方面,据毛伟明院士在电磁弹射器方面已经超越了美国。

更何况,蒸汽弹射器与电磁弹射器本就没有什么共通之处。共同之处也就只有一个,那就是都叫做弹射器。

然后就没了,蒸汽弹射用的是高压气缸,电磁弹射用的是磁电反应,通俗点可以理解为磁悬浮列车。俩有啥共同点啊。跳过了就跳过了呗。

电磁拦阻,你都突破电磁弹射器了,还能没个电磁拦阻。


啸鹰评


用不用电磁弹射器和阻拦索跟是不是核动力有关系吗?核动力航空母舰和常规动力航空母舰在功能上是一样的,只要动力系统输出功率能达到要求为什么不能用电磁弹射呢?

不知道从什么时候开始网络上就流传着“常规动力不能用弹射器”、“常规动力不能用电磁弹射器”这些乱七八糟的说法。弹射器的使用和是什么动力有直接关系吗?难道不是和动力系统输出功率有关系吗?输出不够就算核动力又怎么样?常规动力如果能达到足够的输出那么不能用弹射器吗?美国“小鹰”级和“福莱斯特”级常规动力航空母舰在28万马力功率情况下照样有4条蒸汽弹射器,法国“克莱蒙梭”号常规动力3.5万吨的小身板也依靠12.5万马力的功率上了2条蒸汽弹射器。而法国“戴高乐”号核动力航空母舰,核动力推进,结果8万马力输出动力连自身航速都保证不了,弹射器也是“阉割”版。下面这两张图就是“尼米兹”级核动力航空母舰和“小鹰”级常规动力航空母舰

很多网友“迷信”所谓的核动力系统,认为有了核动力就可以为所欲为,那我们就说一下核动力到底是个什么东西。我们首先要明白:核动力与常规锅炉动力最终都是作用在蒸汽轮机上,他们用蒸汽为介质推动蒸汽轮机叶片再达到推进或者发电的目的。现在问题来了,蒸汽是从哪来的?我们的“辽宁”号、美国“小鹰”级和“福莱斯特”级是通过燃油锅炉产生热量将水变成高温高压蒸汽。而核动力,其实就是用核反应堆的核裂变产生热量将水变成高温高压蒸汽。我们可以把这个问题简单化:燃油锅炉和核反应堆都只是产热工具,他们的作用只是把水变成水蒸气,其他的方面都是一样的。下面这两张图更直白一些,画红框的部分其实是一样的

那么我们再看一下核动力和常规动力之间到底有什么区别:从功能上讲常规动力和核动力是一样的,也就是说核动力航空母舰能做到的事情同等级的常规动力航母也基本都能做到。最典型的还是美国的“尼米兹”级核动力航空母舰和“小鹰”级常规动力航空母舰。核动力航空母舰的优势在于:

几乎无限续航。

持续性的高航速航行,更快抵达战区。

可以携带更多的航空燃油和弹药。

降低全球各基地燃油存放数量。

降低编队补给燃油需求。

启动时间更快、加速性能更好。

当然核动力缺点就在于较高的技术起点和高昂的全周期费用,而且维护时间比同等级常规动力航母要高5%以上。

我们回到电磁弹射器方面,其实不管是电磁弹射器还是蒸汽弹射器都要消耗相当大的一部分动力输出。比如电磁弹射器要消耗电力,这样就需要锅炉产生的热量中相当一部分要分配给发电(能量总量是一定的,无非就是输出给动力的多还是输出给电力的多)。而蒸汽弹射器就需要消耗一部分锅炉产生的蒸汽,这样也等于降低了轴输出。现在的问题在于,如果常规动力的总输出功率足够大,有能力同时供应发电系统和推进系统,那么他的最终效果和核动力是一样的。我们还是要举美国“小鹰”级和“尼米兹”级这个例子,这两艘航空母舰从配置上讲是一样的,30+节的航速和4条C-13型蒸汽弹射器,反倒“小鹰”的输出功率达到28万马力,比“尼米兹”还多2万马力,2个反应堆还不如8台燃油锅炉。

而电磁弹射麻烦在于如何分配全舰电力和如何储能上,其实电磁弹射的能量转换效率比蒸弹高,反倒是消耗能量比蒸汽弹射器要小,但是如果这分配不好那么动力输出功率再大也没有用。因为蒸汽弹射器在不工作时可以将产生的蒸汽在压力容器中储存,需要的时候再释放。但是电磁弹射的电怎么办?电不像蒸汽那样实实在在看得见摸得着,所以储电是个大问题。

所以网络上流传的所谓“全舰综合电力管理”和“超级电容”这些东西就显得尤为重要,但是这跟舰上到底是常规动力还是核动力没有什么太大的关系,关键是动力系统的输出功率能不能达到要求,不是说一定要核动力才能用电磁弹射,只是说核动力比常规动力在这方面更有优势,更有持续性。


雏菊西瓜Peterpan


如果问现在世界上最强大的国家是哪一个国家,我们首先想到的肯定是美国,而美国作为一个强国,的确在军事上面有着十足的强国优势和地位,比如说美国的新型航母福特级,不仅仅是一款造价昂贵的核动力航母,并且在弹射系统上更是开创性的使用到了电磁弹射,这是在此之前从未被听说过的新名词新技术。

电磁弹射就意味着相较于传统方式将需要更多的电力支持,而美国福特恰恰是使用到了核动力,这二者可以说是一个完美的结合。并且也是在当时唯一的实现新型弹射方式的方式,在这一点上也不得不承认美国真的十分强大。

但是,我国也在航母上同样使用了电磁弹射这一技术。而且不同于美国我国将这一新技术成功运用到了003常规动力航母上。

在这里绝对要感谢一个伟大的人,他就是马伟明院士。就是这个人成功的研究出一套全新的系统--中压直流供电系统,这一套系统完完全全是我国自主研发的,那是无数次失败的结晶,是我国科技人员的不断辛勤实验的完美成果,也正是凭着在这一套系统的支持,才使得我国能提供足够的电力在常规航母上实现电磁弹射。

成功的背后往往是无数的不眠之夜的辛苦实验,这个系统并不是简简单单得出的,而是马伟明院士带领着自己的团队在一次次的失败中不断完善不断摸索出来的。在试验期间更是面临了各种各样的难题,比如如何储能如何防止漏磁,这些问题在此之前并没有人能够给以帮助,我国自主研发的背后所经历的艰辛并不是一两句话就能讲得清的。感谢马伟明感谢所有默默工作的科技人员。


利刃号


航母的起飞方式上和滑跃式对立的是弹射式起飞,不过在弹射起飞上还分为一般的蒸汽弹射,和更先进的电磁弹射,在过去常规动力航母上只采用蒸汽弹射是因为电磁弹射虽然会给舰载机增强更大的动能,但也就需要更大的电力,那么也只有核能是最好的提供方了。不过这次我国的003常规动力航母又弄出一项惊天黑科技竟然也装备了电磁弹射,欧美国家刚刚准备嘲笑很快就被实力打脸,它们认为就算装上了电磁弹射也不能弹射飞机,在实验中我国舰载机则顺利使用电磁弹射器,完全没有任何问题。

在航母的电磁弹射和拦阻,其中所消耗的大部分电量,并不单单都是来源于电网或者发电机,主要的电量来源于弹射和拦阻系统的超级电容。这款超级电容的发明主要归功我国的马伟明院士带领的团队研究出至少领先世界十年的超级电容技术,充电速度很快,续航反而更长。在给超级电容充满电后不但可以在短时间内连续弹射多架重量在30多吨的舰载机,而且可以保持一边充电,一边弹射舰载机。而美国的电容技术一直没有关键性的突破,可有不能就干愣着呀,于是就只能花钱去加强核能提供更多的电量了。此外在我国研制常规动力配属电磁弹射中,还攻克了高能电磁线圈漏磁,以及让中压直流供电系统能够提供瞬间超高功率等多项世界级技术难题。

在我国的航母装备了超级电容,即使常规动力无法较高的发电功率,但是可以通过连续不间断给电容充电的方式,保证电磁弹射的正常工作。


楠竹一


麻辣战争头条号主编龙舞风行认为:当今世界,美国作为军事科技最发达的国家,作为武器装备最先进的国家,其最新型的核动力航空母舰“福特号”将装备世界第一款电磁弹射系统,使用电磁弹射来起飞舰载机。

电磁弹射因为要使用大量的电力,而福特号的核动力可以提供源源不断的动力,所以,核动力航母加电磁弹射显然是最佳组合,能够大幅提高舰载机的出动率。

而我国的003常规动力航母也将装备电磁弹射,歼15在003航母上将使用电磁弹射起飞和电磁拦阻着陆。

这一消息震动整个世界!

常规动力航母凭什么上电磁弹射?

因为我们有国士马伟明院士,他率领团队研制的中压直流供电系统能够提供瞬间超高功率能量,满足电磁弹射航母舰载机时瞬间输出巨大电力的要求,且弹射系统的可靠性领先世界。

用马伟明院士的话说,此技术至少领先整个世界十年!

在研制此技术的过程中,马伟明率领的团队攻克了超大容量储能电热、高能电磁线圈漏磁等等一系列技术难题,成功完成领先世界的军工技术。

所以,必须为马伟明院士及其领导的团队点赞!

正是因为他们的努力付出,我国在军工技术领域取得一系列的突破,才使得常规动力航空母舰能够装备电磁弹射系统成为世界首创,我国的航母战斗力因此向前迈出一大步。

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麻辣战争


常规动力航母可以安装电磁弹射,至于拦阻索那是航母必备

2018年5月13日清晨,中国的首艘国产航母001A型航空母舰离开始正式海试。作为中国第一艘完全自主建造的航空母舰,其设计思路采取了小步快走的策略。即在航母整体的设计上依旧延续“辽宁舰”的布局,但在一些细节上做了大量的优化。

001A型航母的建造为中国积累了大量宝贵的航母建造经验,也为中国第二首国产航母的设计建造提供了前车之鉴。不过由于001A型航母相较于“辽宁舰”在框架上并没有作出太大的改变,依旧采用滑跃起飞的方式,在战斗力上提升也比较有限。

(001A型航母依旧采取滑跃甲板起飞舰载机)

为此外界推断,中国将在第二首国产航母上采取弹射起飞的方式提升航母战力,并且中国很有可能将跳过传统的蒸汽弹射器,直接装备更加先进的电磁弹射器。

虽然电磁弹射技术现在还不是很成熟,世界上第一个装备电磁弹射的美国“福特号”航母如今还在实验阶段,但可以明确的是电磁弹射是今后航母发展的大趋势。

(美国最先进的“福特号”就配备的电磁弹射器)

电磁弹射的优点多如牛毛,例如占用空间小,弹射效率高,弹射力度可大范围调节等等。但电磁弹射也有一个比较大门槛,就是十分耗电。

这一点对于核动力航母其实不算什么,美国福特级航母的核动力装置可以供给一座中小型城市的用电,用来满足电磁弹射是绝对没问题。

不过按照现在的信息来看,中国第二国产航母依旧会采取常规动力。对于常规动力航母,这个耗电量就有点棘手了。倒不是说常规动力航母的发电满足不了电磁弹射器,而是如此大的电力需求必然大幅增加航母的油料消耗,对于航母的后勤补给要求非常高。

但随着中国呼伦湖号是901型综合补给舰的入役,这个问题已经迎刃而解。

(呼伦湖号补给舰是中国自主研制具有世界先进水平的新型综合补给舰,满载排水量可达5万吨,可为中国海军航母编队、远海机动编队提供海上伴随补给)

所以在中国的第二首国产航母上采用电磁弹射是没什么问题的。

至于阻拦索,这是航母的标配,没有阻拦索舰载机压根没法降落。


千佛山车神


很多人认为只有核动力航母才能同时安装电磁弹射和拦阻,这是一种误区。其实电磁弹射和拦阻电磁弹射和拦阻不一定非要核动力航母才能安装,对于常规动力航母来说同样是可以安装的。

核动力系统和常规燃油锅炉系统都是用高压蒸汽推动汽轮机和发电机工作和发电的,他们的区别就只是燃烧的燃料不一样,其工作环节是差别不大的。

核动力航母并不一定就代表着动力强劲和不停输出,核动力只能使航母续航更加持久,航行更远。比如说法国戴高乐号航母的动力就“不给力”,他的总功率和蒸汽产量都不够,使得其航速和电力供应都存在问题。我国辽宁舰号航母虽是燃油常规动力,但是其性能强劲,能够以32航节的高速飙车达到1000海里,法国戴乐高号航母的航速却只有27航节。所以说只要常规动力航母的燃油锅炉系统工作状况良好,就能够烧出源源不断的蒸汽来带动发电机工作,保证航母全舰的用电,包括电磁弹射和拦阻的用电。


电磁弹射和拦阻,虽然瞬间功率会很大,但是他们的总用电量却是极其有限:弹射一架32吨左右的重型舰载机,实际弹射一次,总耗电量仅仅只有40度左右!没错,就只有四十度!这对发电总功率高达5万千瓦的庞大航母来说,这个电量是可以忽略不计的。其实航母上用电量最多的系统却是空调、热水和照明这些系统,所以弹射和拦阻的总用电量,对于这些大头来说是无法比拟!

且电磁弹射和拦阻,所消耗的电量并不是直接来源于航母,而是主要来自于弹射和拦阻系统的超级电容。只要配备了超级电容,我国的003号航母,就算是平时的发电功率不太高,超级电容也可以慢慢的给其充电,使得航母工作起来可以完成多次弹射;足以带动电磁弹射和阻拦的工作。


沐风谈兵论道


这个问题提的确实很好,网上很多人认为003应该采用蒸汽弹射,因为常规动力无法满足电磁弹射的要求。实际上,无论是蒸汽弹射,还是电磁弹射,把同一架舰载机弹射升空所需要的能量是相同的。换句话说就是:只要常规动力能够满足蒸汽弹射的需要,就一定能够满足电磁弹射的需要——能量守恒定律。



是否采用电磁弹射?这跟航母是常规动力或者是核动力真没什么关系。电磁弹射瞬间需要的电能很大,但是这个电能并不是由航母上的电网直接供电,而是由专门的储能系统提供,航母上的电网负责给储能装置供电。简单点说就是:当电磁弹射器工作时,航母上的电网并不直接承担负荷,或者说电磁弹射器消耗的不是航母上电网直接提供的能量,而是储能装置中存储的能量,负责电网给储能装置供电。


电磁弹射的关键,或者说是难点,并不是电力的供应问题,而是需要解决储能的问题。目前,我国辽宁舰的总功率达到20万马力,完全能够提供电磁弹射所需的电力,但前提是必须解决复杂的储能问题。电磁弹射器必须要有配套的储能装置,也就是大容量的电容。从目前来看,我国正对飞轮储能、超级电容进行研制,具体进展情况不详,但有消息称“飞轮储能获得突破”、“超级电容进展非常快”,这倒是与同时研制蒸汽弹射和电磁弹射相似——哪个更成熟、可靠,就用哪个。


我国的蒸汽弹射、电磁弹射都已经研制成功,在谈到最终会选择哪个弹射系统上舰时,马伟明院士表示:都具备上舰能力,当然是哪个更先进,选择哪个。马伟明院士所率团队研究出的综合电力配电系统、中压直流供电系统、超大容量储能电热、高能电磁线圈漏磁等为我国电磁弹射系统上舰立下了大功。根据马伟明院士的说法:我国的电磁弹射系统已经达到了上舰要求。

根据CCTV4的报道,尹卓将军在接受电话连线采访时已经证实:我国的弹射版歼15已经做了“成百上千次的电磁弹射试验”。很多人担心,常规动力航母上电磁弹射、再上全电推进,会存在着电力不足的问题。实际上,这些担心都是多余的:全电推进更节省能量,而不是消耗的能量更多。以我国现有的军工科技、制造能力等,常规动力航母上电磁弹射系统,没问题!还有问题?没关系,交给马伟明院士团队去解决。


儒道之主


首先说一下美国的福特级航母的为什么可以使用电磁弹射器和电磁拦阻装置?

首先这两个装置都是用电驱动的,电从何来?福特级航母的电的能的源头肯定是那两台核反应堆了,核反应堆通过中子轰击铀棒发生裂变释放出热量,热量加热水,水变成水蒸气驱动汽轮机转动带动发电机运转发出电通过控制系统来驱动这两个耗电大户了。




而常规动力的航母的动力系统一般都是蒸汽锅炉(燃气轮机的除外)。燃烧重油产生的热量加热水蒸气驱动汽轮机转动,汽轮机带动变速箱,变速箱将动力传递给螺旋桨驱动航母前进。


如果国产003型航母是常规动力+电磁弹射/拦阻,这样的配置也是可以实现的。蒸汽锅炉产生蒸汽驱动汽轮机转动,汽轮机产生的动能一部分分配给发电机发电,发电机发出的电还是可以通过电力控制系统带动电磁弹射/拦阻系统正常运行的。

如果采用燃气轮机也是可以的,燃气轮机刚好代替了蒸汽锅炉系统中的蒸汽锅炉和汽轮机,燃气轮机产生的动能通过变速箱降速后带动发电机发电。