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“综合电力推进系统”有多香?中国海军第二艘
发布时间:“综合电力推进系统”有多香?中国海军第二艘

  在中国人民海军已经拥有2艘航母的当下,广大网友又不禁又对正在建造中的第二艘国产航母产生了无比期待。这是因为这艘正在建造中的航母,拥有传说中的全通平直甲板和电磁弹射器,虽然依旧采用了常规动力,但极有可能用上全电推进系统,成为世界上绝无仅有的“常规动力+电磁弹射”的创新组合!但这个连美国海军在最新型核动力航母“福特”级上也才首次装备的“综合电力推进系统”,目前也因为技术不成熟而处于“半残”状态,那么我们海军会如此“冒进”的把这种新技术用在我们第二艘国产航母上吗?

  其实世界上第一艘使用电力推进的船舶早在1838年就已经被俄罗斯科学家研制成功了,但当时使用的蓄电池推进电机的动力组合,与现在世界各大国的“综合电力推进系统”有着本质区别。现在的“综合电力推进系统”技术使用的是“内燃机+发电机+电动机”的综合驱动模式,但在技术成熟度上则一直与机械驱动的船舶存在着差距。可是自从英国建造并服役了世界上第一种采用“全电推进”的45型驱逐舰后,这一技术逐渐在世界各国海军中蔓延开来,甚至英国海军和美国海军也将这一技术用到了各自新建造的航空母舰上,再一次开创了新历史!

  而由于舰船综合电力系统的机组运行方式与传统舰船电力系统相比有着巨大的差异,不仅具有良好的机动性、静音性,还节约了船舶舱内空间。而我国对此技术的重视程度与前沿研究成果表明,我国也高度重视该技术,并且出现了以马伟明教授为领军人物的研制团队,也正是因为他们的不懈努力,才使我国海军有望即便采用常规动力驱动、但却可以拥有足够高的发电量来驱动极为耗电的电磁弹射器的能力。而美国海军第一艘装备电磁弹射器的航母——“福特”号——在驱动4台电磁弹射器时需要提供峰值65MW的电力负荷,为了满足这个“变态”的电力需求,福特号航母不得不装备了发电能力比尼米兹级高3倍的A1B核反应堆,这才达到了峰值192MW的总发电能力。

  虽然目前对于我国第二艘国产航母的动力系统与是否安装电磁弹射器的争论,依旧没有明确的结果——也只有等下水后才会“水落石出”——但我们依旧可以从外部来寻找可资对比的目标来进行一些推测。当然,美国海军的所有航母都是不符合对比标准的,因为我国第二艘国产航母的动力系统无论如何还不会采用核动力,所以只能拿英国海军的2艘伊丽莎白女王级航母作对比了。

  伊丽莎白女王级航母的主动力系统为2台36MW的MT-30燃气轮机、巡航动力为2台单机功率9MW的瓦锡兰12V38B柴油发电机组。主动力系统最大输出功率108MW,其中80MW用于驱动4台单机功率20MW的法国科孚德机电公司的先进感应电机,总推进功率10.8万马力,可以使6.5万吨的航母达到26节的最高航速。而由于伊丽莎白女王级航母采用了目前除了核动力外最好的航母动力设计:采用燃气轮机加上综合电力推进系统。这样不仅使全舰的电力系统运行更平稳,还节约了大量航母内部空间,使得全长288米、宽73米的航母,却拥有了高达4200平方米的机库——高于辽宁舰长305米、宽75米舰体内部的3978平方米机库面积。

  所以我国第二艘国产航母如果能够用上超过伊丽莎白女王级航母的燃气轮机,就可以实现“常规动力+全电推进+电磁弹射”的目标。但由于英国伊丽莎白女王级航母采用的是单台功率高达36MW的MT-30型燃气轮机,排水量高达6.5万吨的航母也仅需要2台就可以满足F-35B的滑跃起飞所需的26节航速。而我国第二艘国产航母据网上推测排水量会高达近8万吨,并且还会用上电磁弹射器。所以为了保障全电推进系统的平稳运行,安装单台功率超过MT-30的燃气轮机就成为了必然。

  而目前我们在055大驱上使用的GT-25000单台功率也只有30MW,如果要想满足第二艘国产航母的“全电推进+电磁弹射”的需求,起码要安装6台以上(055为了超过30节航速用了4台),这样对航母来说无疑是不可想象的。所以,现在讨论第二艘国产航母是否能用上“全电推进+电磁弹射”和飙出30节以上,完全需要看我们是否拥有单机功率更高的燃气轮机和发电机。要知道英国罗·罗公司除了MT-30外,还有单机总功率高达50MW的MT-50全世界功率最大的舰用燃气轮机。所以,我们只需要关注我国是否推出了单机功率与之近似的舰用燃气轮机,即可推知第二艘国产航母的许多基本参数了。

  交直流发电模块化技术。对于普通水上船舶而已,普通柴油发电机组技术比较成熟,而对于综合电力系统而言要重点研究大功率高密度的交直流电力集成多绕组发电机发电技术以及中高压多相交流发电机整机集成发电技术。如美国DDG-1000型驱逐舰采用两台罗尔斯罗伊斯公司的MT30型36MW燃气轮机作为发电机组原动机,其原型为波音777用发动机。大功率发电机组应具备抗冲击性能,能够适应舰船“三高一差”的工作环境,还需要突破电磁兼容、冷却、振动以及噪音等难题。

  推进电机及其变频调速技术。如何破ag真人百家。研究内容包括:大功率推进电动机如永磁电机的结构、性能以及变频调速控制策略和控制技术。45型驱逐舰选择推进电机的过程并不是一帆风顺,刚开始的选择是永磁同步电机,英国皇家海军已经同某公司签订了合同,但是历经研发后由于其功率密度满足不了预订要求,后来又选择了阿尔斯通电力变换公司的先进感应电机(AIM),其制作材料特殊并采用最先进的针尖冷却技术和谐波做功技术。

  大容量电能变换技术。实现大容量电能变换的技术关键在于配套的电力电子器件,美国海军研究局使用氢氧化物、集成电路、电力半导体等对模块化电力电子标准组件进行设计和制造,采用宽带隙半导体材料如碳化硅代替硅可以提高其性能。另外主电路电压为中压5000V与后备电源(即蓄电池系统)电压1000V等级不匹配,要求配置可靠性高的直流变换器。

  其实从网友对第二艘国产航母和055大驱是否采用“综合电力推进系统”的热论,到世界上美、英传统海军强国都纷纷建造采用“综合电力推进系统”的新型军舰,就可以看出“综合电力推进系统”将是未来海军战舰动力系统的主流趋势。而采用“综合电力推进系统”的航母、驱逐舰、潜艇等武器装备,不仅仅是为了单纯的“启动快”和“跑得快”,而主要是为了以后升级安装各种高耗电的雷达、新型电子战系统、电磁轨道炮和激光武器等。毕竟这些新型装备个个都是“耗电大户”,如果航母或军舰无法提供足够稳定、充沛的电力供应,不但无法发挥出设备的应有性能,甚至可能导致己方在面对攻击时毫无还手之力!

  而我国海军虽然在这些年接连下水了几十艘新型军舰,其中不乏跻身世界一流的052D导弹驱逐舰、055万吨导弹驱逐舰、075两栖攻击舰和山东号航母等“明星装备”。但这些新舰上的武器装备和电子系统却只不过是追平了世界一流水平,并没有装备可对敌人形成“碾压”的划时代装备。而美国海军则在这几年已经将多种功率的激光武器搬上了军舰,甚至可以在两栖攻击舰上部署的武装直升机也进行了挂载激光武器测试。而即便是之前报道已经放弃的电磁炮,也在最近有了计划上舰测试的新消息。而这些我们海军现役军舰还没能用上一种,比较根本的原因就是电力紧张。

  所以我们才拼命的发展“综合电力推进系统”,这样一来就可以更加合理地分配航母或驱逐舰上的所有电能、显著提高舰船生存能力,并且可以支持先进的大功率探测设备以及高耗能武器、装备的使用。当然,现阶段我们第二艘国产航母采用“综合电力推进系统”的主要原因还是为了满足驱动电磁弹射与拦阻回收系统。参考美国福特级采用的EMALS弹射系统的性能,第二艘国产航母安装的电磁弹射器,将可以满足将满油、满弹的歼-15顺利弹射放飞的需求。而这个能力的实现,也使得我国航母舰载机出动率达到了新的高度,这种战斗力的提升远比多带几架舰载机更突出!

  小伙伴们,让我们期待采用“综合电力推进系统”和电磁弹射器的第二艘国产航母尽快下水问世吧!返回搜狐,查看更多