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为何003国产常规动力航母也可以用电磁弹射和拦阻?

提问时间:2023-07-05 11:44关键词:国产,航母

为何003国产常规动力航母也可以用电磁弹射和拦阻?

点赞1、安庆市 网友:寒风残

谢邀!其实,电磁弹射和阻拦技术在真正的工程实现上要比蒸汽弹射更简单、更高效、更低成本。

仔细看这个电磁弹射的动图,你会发现飞机在弹射的过程中从轨道上并没有溢出物。

相反,再看一下蒸汽弹射:

你会发现大量蒸汽从弹射轨道上泄露出来。

我们看一下蒸汽弹射器:

蒸汽弹射器是利用航母储存的高压蒸汽推动的一个滑动的活塞。由于这个活塞很长,就不能仅仅从活塞的头部来输出动能,而是在活塞的侧面开了一个滑轨道来拖动飞机前进。一般的蒸汽活塞汽缸应该是完全封闭的。但为了驱动滑车,在航母上的蒸汽弹射器的汽缸就只能做成开放结构。

在滑车和活塞连接的位置用橡胶来做密封。

这就导致了在蒸汽弹射器工作的时候有大量蒸汽外溢。

而电磁弹射系统本身并不存在活塞,而是一个直线电机。

它并不需要像蒸汽弹射器一样要在开放的空间内封闭高温高压的蒸汽。在工程上电磁弹射器可以做得更小巧也更简单。

而对于电磁弹射器的最大障碍其实就是储能结构。蒸汽弹射器可以利用高压蒸汽罐来储存蒸汽。将能量储存为蒸汽的内能。而电磁弹射器是要用电的。这就需要有高效的电能储存装置。

大功率的电储能并不是靠电池或者电容器来完成的。例如福特级航母上的电储能技术是利用了飞轮储能的方式为电磁弹射器来储能的。

这是一套内部可以转动的飞轮。在需要储存能量的时候,在电磁的作用下让内部的飞轮高速旋转,这样电能就储存为了动能。当需要输出电力的时候,反向操作,动能转化为电能。

这里面就有 电-磁-动能的转换过程。

很牛的是,我们在常温超导材料上似乎是要领先了美国一大步。这就导致了我们的飞轮储能系统要比美国的还要高效。

那么常规航母的发电系统能驱动这个飞轮吗?当然是可以的。虽然常规航母依靠燃油为动力来源,但依旧是和核动力航母一样是烧开水驱动蒸汽涡轮发电的。发电的效率并不差。

所以短时间内给飞轮储能系统充电也是够用的。

至于电磁阻拦系统并不需要发电,而是讲动能高效的转化为电能的一套设备。

这个东西在很多电动车上都有类似的装置,只不过航母上用的这种功率更大而已。

点赞2、肇东市 网友:炎龙侠

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。

点赞3、青岛市 网友:一生征战

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。

点赞4、萍乡市 网友:水西散人

电磁弹射只能核动力才能用本身就是个谣言。

1, 核动力就一定比常规动力强大吗,非也。迷信核动力的觉得核动力能量特别大,其实核动力不是原子弹,它的核燃料的能量是慢慢释放的,核动力的复杂性造成它的功率密度远不如常规动力,就是同样的功率常规动力比核动力小得多。比如美国8万吨的小鹰号常规动力功率28万马力比10万吨的尼米兹核动力26万马力都大。核弹力最大优势是续航力大,而不是功率强大。

2电磁弹射能量巨大吗?不,电磁弹射是功率大,但是做功只有2秒,消耗能量并不大,弹射一次也只消耗几十度电,合十几升燃油。电弹最大功率可达到二十万千瓦,几乎相当于一条航母全部动力的功率了,就是说一条航母的动力什么都不做专门为电弹供电才能够,这是不可能实现的。所以电弹必须专门配备储能装置,无论什么动力。美国福特级航母每条电弹配备了4台飞轮储能装置,才满足了需要。虽然弹射器功率大,但是每次只工作两三秒钟,而两次弹射工作间隔差不多两分钟左右,所以给储能器充电功率只需要弹射功率的几十分之一。实际上核动力因为功率提升较慢,不能应付突然出现的大规模弹射需求,福特级配备了16MW的柴油机用于满足4条电弹的大规模弹射的充电需求。这个功率只相当于辽宁舰主动力功率的九分之一,辽宁舰装十条弹射器供能也毫无压力

点赞5、吴忠市 网友:痴守过去

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。

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