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福建舰的电磁弹射藏了一手“绝活”,美国一直吹嘘的电磁炮,中国已经完成了,而且我国电磁武器的应用,已经往电磁垂发发展了,并且一出场就能改写历史。
前言:电磁弹射这项技术难吗?难,是因为目前为止实现的就是中国与美国两个国家,说容易也容易,毕竟其原理也非常简单,就是无刷电机。不过电磁弹射这项技术只是电磁领域的一个应用,而怎样将电磁技术应用到武器上,各国都在研究,并且美国的确在这条路上走得比较早,虽不一定是“笨鸟先飞”吧,但事实上美国到现在没把电磁炮玩明白,不过我国已经迎头赶上,并且我国的眼界显然不止于此,电磁垂发才是率先要实现的目标。
(央视在福建舰下水一周年之际,发布视频讲解福建舰电磁弹射原理)
1、美国电磁弹射被曝存在大问题当然电磁弹射的原理就是高中都学过的电磁感应,但怎么去实现,这就是个大问题。美国是率先实现了电磁弹射,这点不假,并且前两年就运用在美国海军的“福特级”航母上,但问题也随之而来了,倒不是说这个电磁弹射技术不行,而是美国点错了“科技树”。
电磁弹射器别看只是在甲板上不大,其实都在甲板下面呢,并且包括电源、电容器、脉冲电磁铁、电磁线圈、导轨和控制系统等,每个组件都很重要。都知道美国第一艘“福特级”航母,也就是杰拉尔德·R·福特号,其下水时间在年,而年才服役,要知道当时美国正巧退役了一艘航母,但是美国法律又规定必须保证有11艘航母在役,不是这样的话,估计“福特级”下水服役的时间还得晚些。为什么说“福特级”服役时间还要晚些,因为美国的电磁弹射在测试期间就知道存在问题。这个信息的来源是美国海军学会,其中将“福特级”航母存在的问题,事无巨细地列了出来,而除了升降机没出问题以外,其他的重要组件基本上问题都不小,并且尤其是电磁弹射问题最为严重。而造成这样的原因其实是有迹可循的。
(美国杰拉德·R·福特号航空母舰,电磁弹射被曝存在问题)
2、福建舰电磁弹射的独到之处很多朋友认为美国“福特级”航母存在的问题,福建舰也可能会出现,这点不必过于担心,倒不是说我国吸取了“福特级”的教训,而是福建舰和“福特级”开始走的就是两条不同的道路,但是目的地是相同的,只能说是我国选对了道路,而美国也没想到自己选的路这么难走。
具体来看,“福特级”电磁弹射存在的最大问题之一,就是中压交流电供电加飞轮装置储能,听起来很复杂,这里用大白话解释一下,通俗来说就是美国这个电源不太行,虽然交流电是世界各国都在研究的主流方向,但是不仅不好加装储能装置,转换起来也很麻烦。比如美国的飞轮经常出问题,而“福特级”四条电弹共用一个飞轮,这玩意一出问题,所有电弹都得停,这也是为什么美国经常检修一条电弹轨道,整个航母舰载机没法起飞的原因,这在战时不是要命吗?并且交流电还得变频转化为直流电,再转换为交流电,也显得很多此一举。最终导致的结果就是设备体积与重量偏大并且系统效率低,并且问题不断。
(美国采用的是飞轮装置储能,问题频发)
而我国福建舰是中压直流电供电加电容装置储能,直流电制分配储能装置更容易,不仅不需要大容量变压器,而且变频只需一次转换,所以就不会出现美国飞轮装置的问题,所以解决问题的办法不能绕圈子,并且系统越简单在未来提高电压后,提升功率密度也更容易。简单来说,我国已经和美国电磁弹射齐头并进,并且有所超越。而这只是福建舰的一个黑科技,总的来说,福建舰遇到的问题肯定会比“福特级”少很多。
(我国福建舰采用超级电容加直流电机方案,得益于我国突破舰艇中压直流综合电力系统)
3、美国吹的牛,中国实现了前面提到的电磁弹射,中国已经比美国更具竞争力,这其实并不是我国科技一夜之间大爆发了,而是我国有积淀。要说电磁弹射是什么,其实就是电磁炮的应用之一,也就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动,而美国早早就吹过电磁炮的威力了,不过不知道美国到底是不是在战略性忽悠。毕竟美国在年就开始了研究“磁轨炮”,而美国经过10多年的研究后,研究出来的电磁炮与理论上的数据大相径庭,极限距离只有公里,并且误差范围竟然高达百米,最终在年时,美国耗资上千亿的电磁炮项目下马。但是没关系,美国吹的牛,中国替它实现,在电磁炮领域,我国不仅搞出来了,而且威力十足。
前段时间,央视军事报道,我国电磁炮从原理上克服了传统火炮的极限速度问题,实现了超高速、超远程的打击,能在上百公里外,击穿80毫米厚的钢板。我国电磁炮百公里开外还能有如此强大的威力,并且不用火药,仅靠电磁力发射弹丸。那么这对于军舰来说,就是最好的近卫炮,并且在电能问题上,我国的科研人员也突破了,为电磁炮专门准备了一个电能储蓄箱,里面的电能足够打完所有储备的弹丸,这要是给我国的大驱安排上,再加上鹰击-21反舰导弹,在海上基本上就是所向披靡的存在。
(目前大驱舰炮是H/PJ38型单管mm舰炮,射程30公里)
4、福建舰的电磁弹射,真东西还在后面福建舰的电磁弹射为什么能迅速赶超美国,其实是我国在电磁领域,都有了长足发展,因为不论是电磁弹射还是电磁炮,在原理上都是相同的,只不过是应用不同而已,这就要提到我国的科研人员在背后默默的付出,为我国国防事业作出了杰出的贡献。并且福建舰的电磁弹射只是初步应用,真正厉害的是电磁效应在武器领域的应用。
马伟明院士长期致力于电气领域研究,并在舰船能源与动力、电磁能武器装备等方面有突出的贡献,这次福建舰能用上电磁弹射,就是马伟明院士的研究团队,在关键时刻有了突破和进展。并且马伟明院士曾在国内知名学术期刊,也就是《电工技术学报》上,发表过一篇文章,文章提到了,现代战舰的发展方向,不仅要有核动力,而且电磁武器才是今后的主流。目前来看,虽然美国有了核动力航母,但是除了在航行速度和供电能力外有优势,在关键性的武器装备方面,并没有和常规动力战舰拉开差距,但并不是说核动力不好,而是没有先进的电磁武器作为有效的攻击手段。因此大力发展电磁炮、激光武器、微波武器以及电磁垂发等新型高能耗武器,才能在未来的海战上取得先机。
由此看来,我国的科研人员很具有战略眼光,毕竟核动力航母肯定是我国要发展的方向,如果届时能够装上新的高能耗武器,再搭配上核动力航母近乎无限的电力,将改写未来海军的发展走向。
(马伟明院士在介绍我国潜艇技术时,将目标定为领先美国,彰显我国科研人员的决心)
5、电磁垂发将改写历史众所周知,现代战舰中,垂直发射系统已经成了无法取代的作战手段了,相较于传统的倾斜发射,垂发系统不仅反应时间快、发射率高,并且可以全方位发射,无须瞄准,还能提高贮弹量。所以垂发系统被越来越多地应用到先进的舰艇上,但这并不是说垂发系统就完美无缺,再怎么说垂发系统也是上世纪80年代的产物了,而马伟明院士提到的电磁垂发才是更应该引起注意的,毕竟如果能够将军舰的主要作战手段,进行更新换代,完全就能够改写现代海军的作战体系了。
并且要分析电磁垂发具有哪些优势,不如先分析垂发系统的劣势。目前来看,垂发系统有这么几个缺点:
第一,重量与体积:与其他发射系统相比,垂发系统通常更加庞大和沉重。
第二,装填困难:垂发系统的设计,使得舰船在海上为其重新装填导弹非常困难,可能需要回到港口才能完成。
第三,制造和维护成本高:垂发也能理解为垂直的导弹发射架,所以对材质要求严格,并且还涉及维护的问题。
第四,环境影响:垂发系统在发射过程中可能会产生火焰和高温,对周围设备造成一定的损伤。同时,频繁的发射过程可能对舰艇结构造成疲劳损伤。
第五,潜在风险:垂发系统中的导弹可能因意外或敌方攻击而起火或爆炸,这可能引发剧烈的连锁反应,对舰艇造成致命损伤。
(我国大驱的垂发系统,毫米大口径能装两种高超弹道导弹)
而说了这么多垂发的缺点,那只抛出问题而不解决,显然是不负责任,所以这些问题将由电磁垂发来完善。
首先,电磁垂发有一个非常大的优点,就是用电磁力发射导弹,倒不是说要像电磁炮一样,要将炮弹加速到6马赫,而是给导弹一个初始的力,推动其升空,再从空中点火发射,很像垂发的冷发射,但是不用压缩蒸气或助推剂燃气等方式,这样就避免了对垂发设备的损伤,维护成本也小了很多,并且潜在风险也降低了,毕竟导弹发射意外很大程度上是在点火发射时,如果将导弹用电磁力推动到离舰艇很远的地方,就不会有引发连锁反应的危险。
其次,电磁垂发还可以克服装填这个老大难的问题,根据马伟明院士的说法,电磁垂发系统拥有一套特殊的自动装填设备,也就是说,如果传统的垂发是拉弓射箭,那么电磁垂发就是诸葛连弩。也是因为用上了电磁发射,所以电磁垂发不用有排烟道等设计,就可以增加多层导弹弹药库,实现作战时快速装填,让本身有限的舰船空间发挥最大作用,大大增强战斗力。
最后,电磁垂发更具有环境友好的特点,不仅噪声小,而且电能驱动更加绿色,此外电磁垂发还可以给导弹一个初始速度,帮助其提升射程,更加发挥出我国导弹的优势。
(目前的垂发以冷发射和热发射为主,根据发射导弹的空间,载体的性质决定)
总之,我国在电磁武器领域的突破,表明了我国在高新技术领域的实力与决心。电磁垂发的潜在影响力和未来前景巨大,既能有效提高现代战争中的作战能力,同时也意味着科技创新将在国际竞争中扮演越来越关键的角色。而我国的科研人员不仅极具战略眼光,也着实为我国的大国重器电磁弹射航母作出了突出贡献,期待在未来,我国能在电磁武器领域有更进一步的发展。
作者:万万不全
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