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直流电电磁弹射器和交流电电磁弹射器,哪个更先进?

来源:www.taobaoyi.com   时间:2022-07-23 01:45   点击:220  编辑:霍霄   手机版

[机智]当今电磁弹射只有两种模式,这和氢弹模式一样,一种美国模式,一种中国模式。

美国是电磁弹射的先驱,在电磁选择上,美国选择了交流电。

之所以选择交流电,主要是直流电在发电与传输上不如交流电方便,这与当年特斯拉交流电战胜爱迪生直流电一样,交流电发电简单,传输距离远,所以爱迪生点亮一座城,而特斯拉点亮全美国。

但是当代电气应用不同于当年点亮白炽灯,多数应用都是基于半导体或集成电路,这些都是使用直流电,比如我们的手机电脑都是直流的,舰船上的雷达组件等电子电器也多是直流的。所以使用交流电首先要遇到的就是交流转直流问题,而类似的问题还不少,比如解决交流频率干扰要有滤波器,等等。这些虽然都是简单的技术,但在使用中却增加了设备,致使机构臃肿,这个问题在舰船空间有限的情况下尤为突出。另外设备多了能量损耗就增加,故障机率也增大,比如弹射器发热问题,拦阻索力度不稳问题,电磁辐射问题等等。这就是导致福特舰2013年下水,2022年才部署的原因。(文后附美国国会对福特舰的调查报告)

中国的方案是采用中压直流电,因此避开了这些问题。直流电的机构更小,故障率更低,能量损失更少,效率高达90%。

但使用直流电首先遇到的是发电问题,我国使用的是十二相交流整流型一体化发电机,这是马伟明将军科研团队的专利产品。这种发电机不仅能发交流电,更能直接整流发出直流电,非常适合舰船使用。由于舰船上的电气设备不论是武器还是生活用电都是直流电,直接接入直流电非常方便,而且推动螺旋桨的原动机不再受交流频率的限制,直接就可以在直流系统下调整转速,这样就可以去掉调节转速的齿轮箱,系统更简洁,极大降低了舰艇的机械振动和噪声,这比交流电技术要先进许多。

选用直流电遇到的另一个问题就是当年制约爱迪生发展的问题,即直流电的电力控制和传输衰减。在此马将军发明的综合电管系统起到关键作用,不仅解决了弹射器,而且在直流电传输管理上,解决了中压直流电传输损耗大的难题。美国现在也开始研究这种技术了。

另外,弹射需要储能,即使是核动力也受不了瞬间放电,发出的电不能直接到弹射器,要先进到脉冲储能器,用的时候再瞬间放出来。舰船储能装置广泛采用飞轮储能,马将军发明的立式混合磁悬浮飞轮储能直流电源,比美国的交流电飞轮技术先进一代。此外还有一种储能装置是超级电容,这更适用于直流电,美国现在把福特舰的飞轮储能更换为超级电容,必须把交流电转化为直流电,否则无法接入电容。

总之,在解决了发电与传输问题后,直流电技术比交流电更适合航母使用。[赞]

[偷笑][附]美国2021年国会对福特舰的报告:

电磁弹射平均故障周期设计要求4166实际272。

电磁拦阻平均故障周期设计要求16500实际41。

电磁弹药升降机平均故障周期设计要求932实际218。

双波段雷达平均故障周期设计要求339小时实际102小时。

弹药升降机总数11个通过验收8个。

动力系统推进主轴曾出现故障,已修复维修费用未结清还在扯皮。

主发电机组曾发生故障长时间少一台发电机组。

近防系统3项测试全部未通过,多次出现故障,某些情况下甚至无法工作。

海军认为该船无法有效防御超音速和亚音速反舰导弹的威胁,因此战斗部署时间推迟到2022年秋季。

评价是143亿美元造了个废铁。

截止到2021年CVN78经费超支27亿美元。CVN79建造完成度仅74%(美国海军在上面拆零件给CVN78用)。

CVN80和CVN81经费拨款还未确定。

海军为节省经费,打算将11部弹药升降机减少至 8部。[呲牙]

福建舰下水了,很多军事专家高呼:“我国电磁弹射器,领先美国一代!”事实是这样吗?答案是:是的,不管你愿不愿意认可,事实就是如此。我国的福建舰,在电磁弹射器上,使用了中压直流电模式,美国是交流电。从电力模式来看,我国的中压直流电有设备更简单、结构更可靠、故障更少、功率易调节、能量转化效率高的特点,比如,他的能量效率可达90%以上,而美国的交流电模式,能量效率只有60%,意味着我国可以用更低的功率,弹射更重的飞机,而且故障更少。

图为美国福特号航母电磁弹射器装配现场。

其实我们也不能说美国选择交流电是错误,因为美国就是一个思维惯性的为,就因为全球的电力供应体系都是交流电,因此美国也很自然的在福特号上采用了交流电模式,恐怕当初在设计的时候,都没有讨论过要用哪种模式,就好比建房子,你会很自然的想起要挖地基一样,美国完全没有想到技术革新的速度,能有这么快。

图为福建号航母满载战斗机设想图。

当然,也不是说交流电就肯定不行,只是美国制造的这台交流电模式电磁弹射器,问题实在是太大了。我们举个例子来说明:在2021年美国国会参议院关于福特号航母的报告中提到,福特号的电磁弹射器,设计时要求在30万次弹射后,故障率为1/4166,也就是每4166次弹射,发生一次故障。

图为003型航母和歼-35战斗机。

然而,在福特号航母仅仅完成了8145次弹射时,他的故障率已经达到了1/272,也就是平均每272次弹射,就会出现1次故障。我们都知道,所有的机器都是越老故障率越高,福特号的电磁弹射器这才用了8000多次,就有这么高的故障率,那如果按照计划用到30万次弹射时,岂不是要故障率爆表了!当然,在美国人经过一番努力,反复维修之后,福特号的电磁弹射器在1万次弹射之后,故障率变成了1/340,也就是每340次弹射,出现1次故障。但是这个数据比起设计数据,依然差距很大。

图为美国国会报告中,关于福特号航母电磁弹射器和电磁阻拦装置的故障率说明,我们说福特号故障多,这可不是胡说,这是美国参议院军事委员会出的官方报告里说的。

也就是说,不是说交流电模式的电磁弹射器,肯定没有我们先进,主要是就事论事,美国这台电磁弹射器,真的是问题多多。有人说,那他故障率再高,能应付打仗就行了,大不了多修一修嘛。这就大错特错了,要知道,福特号的标定最大出动率,为160架次/1天,而美国在海湾战争中,4艘参战航母的平均出动率为88架次/1天。也就是说,福特号要是正常作战,那么每天也最少要弹射80次,最多弹射160次,如果平均340次弹射要出1次故障,那么打仗一周,恐怕4条电磁弹射器就全废了,怎么打?

所以,在福特号航母服役的前几年时间里,他一直没有搭载战斗机训练,直到去年才开始携带F/A-18E/F战斗机训练,而且也仅限于训练,因为这艘航母到目前为止,服役5年时间里,还没有进行过作战部署。其实不光是弹射器问题,美国这份国会报告里还提到,福特号航母电磁阻拦装置问题更大,设计要求每16500次阻拦,出现1次故障,实际上每41次阻拦就会出1次故障。

美国国会不得不说:“花了143亿美元,造了一个没有用的军舰,而且开支已经比计划超出了23亿美元,最可悲的是,就算是更换蒸汽弹射器也做不到了,因为制造蒸汽弹射器的企业已经破产,即便进行重组,蒸汽弹射器的部门也已经解散多年,美国只能想办法解决电磁弹射器的问题了。”看罢此报告,笔者才懂得了美国前任总统特朗普的话:“电磁弹射器不能用,要是能换蒸汽弹射器就好了。”

图为珠海航展上展示电磁弹射器的模型。

相比而言,我国的电磁弹射器使用直流电模式,故障率要低得多,而且在上舰之前,已经在地面进行了反复测试。当然,不能排除我们也会出现故障问题的困扰,但是我国军工一般比较保守,很少把不成熟的技术用在大件武器上,不经过成熟的测试和论证,一般不会投入使用。所以,我们有理由相信,福建舰的电磁弹射器,肯定比福特号的好用,所以说领先一代,也没有什么不可以。

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