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向世界宣布央视确认福建舰具备电磁拦阻能

发布时间:2024/9/17 13:06:35   
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还记得这个事件吗?岸田文雄登上美国“里根”号航母,他在参观F/A-18舰载战斗机时突然提及我国号航母“福建”舰。岸田文雄问:中国有能力操作这种电磁弹射吗?美方当着岸田的面评论“福建”舰的战斗力,宣称“操作人员缺乏技能”。岸田对这个回答很满意,还指出,“果然只有装置本身是不够的”。

而在央广播电视总台国防军事频道播出的中国海军奋进新时代专题节目中,不仅确认了中国“福建”舰具备了电磁弹射的能力,还确认了“福建”舰具备了电磁阻拦的能力,目前全球航母中,除了美国“福特”号具备电磁拦阻和电磁弹射器系统以外,福建舰是全球第2艘具备这两项技术的航母。

需要指出的是,并不是说解决了电磁弹射系统就一定可以解决电磁拦阻系统,毕竟双方的技术路线存在较大差距,可以说一个是放能,一个是储能+放能,从能量等级和能量回收再利用以及对应的机械构造上,有极大的差距。

而且根据马伟明院士之前的参访,中国在船舰电磁技术上领先美国,需要说明的是,马伟明院士说的领先,是领先了整整一代,可以说实实在在打了岸田文雄的脸。

航母阻拦装置

我们要知道,舰载机起降技术是指舰载机在运动的、有限长的航母飞行甲板上起飞以及回收的过程。就两者来说,舰载机着舰比起飞难度大的多。自从第一架飞机从航母上起飞后,舰载机的着舰任务就成了飞机设计师和舰队工作老的挑战。即使在良好的气候和海况条件下,舰运动、舰机动等不利条件以及大气紊流都将成为这项作业的难点。舰载机的着舰比陆基飞机的着陆更具危险性和复杂性,事故率也更高。

舰载机在航母的甲板上着舰,叙用板一般长度不超过~m,必须采取有效的着舰方法,因此,航母甲板上装有一套阻拦装置强制舰载机在短距离内迅速减速制动。航母上使用的舰载机拦阻装置一般有两种:阳拦索和拦阻网而现代航母通常使用的都是阻拦索系统。如果着舰时飞机拦阻钩没有钩住阳拦索,那么还设置一个拦阻网可以使飞机停止前进。

相比于传统机械式的阻拦装置,电磁式先进阻拦装置(简称电磁阻拦装置)阻拦范围更广,且在阻拦过程中可采用闭环控制策略,能够显著降低阻拦过程中的峰均力比。其特点为完全采用电机作为阻拦过程的调节及吸能元件,以便充分利用电机完全精确可控的优点,实现在飞机阻拦过程中对其阻拦轨迹进行实时闭环调节的目的间。

航母电磁弹射装置是目前最先进的飞机起飞装置,它不但适应了现代航母电气化、信息化的发展需要,而且具有系统效盗高、弹射范围广、准备时间短、适装性好、控制精确、维护成本低警突出优势,是现代航母的核心技术和标志性技术之一,美国将其视作实现“空海一体战”的利器和领跑世界航母技术的关键。

福特舰电磁系统的问题

福特舰的电磁系统问题非常大,首先是无法弹射F35C这种重型舰载机,除了弹射力度不够之外,还不可以中途随意更改舰载机的弹射吨位。也就是一旦开始弹射,如果要弹射的第一架舰载机是25吨,那么后面的所有需要弹射的十几架甚至几十架舰载机都必须是标准的25吨;一旦更改弹射重量,哪怕是减少到24吨级,那么福特级的电磁弹射系统就会当场死机,必须立即重新启动。要让电磁弹射系统的储能飞轮从急速旋转状态到最后停转,

而福特号上面的电磁拦阻装置,则平均拦阻45次,就必然有一次大故障。五角大楼的武器测试人员认为,福特号的电磁弹射系统是最大的挑战,未能达到最初的可靠性目标。在最新的测试报告中,大约每个弹射周期中就有一个失败,这一数据远高于每个周期一次失败的目标。

而这一切的问题就是福特舰的电力系统,首先是中压交流电路线多了逆变器等庞大的设备,整个设计变得更加复杂。复杂就意味着出问题的几率会变高。

电磁弹射系统主要包括直线电机、储能系统、控制系统和电力电子系统等。其中,储能系统是在一定时间内从航母配电系统中获取并储存足够能量,然后再在极短时间内释放。电力电子系统是用来控制脉冲放电从而控制直线电机。控制系统对各种信息进行综合处理保证各个装置正常运行。这些装置系统一起配合运行达到最佳的弹射/阻拦效果。

而美国福特舰采用的是飞轮储能,电能驱动飞轮加速旋转储存能量,将电能转化为了内部旋转部分的动能。之后,由于飞轮悬浮在真空的容器中,所以它的转速几乎不下降。在放能时:快速旋转的飞轮带动发电机发电,再经过转换器输出适合电路的电流、电压,这便完成由动能转化电能的过程,在该过程中飞轮的转速下降。整个这部分的流程完成了电能高效储存,和快速释放。属于机械能储能,电磁阻拦系是在工作时通过飞轮能量的快速释放,加上交流发电设备,共同完成拦阻索的拉力负载。

美国的设计是这样的,是先用船上电网给交流发电机加速,当需要弹射或者阻拦的时候呢,停止供电,让这交流发电机开始发电,用这几台交流发电机发的电,通过逆变器等设备去带动直线电机运转,然后再通过飞轮储能释放。整套机械能储能的交流发电机非常复杂,也非常不可靠。而且整个过程还有巨大能量损失问题。

美国给每套弹射器配了3个储能交流电机。理论上来说,是一个坏了,其他两个都可以继续工作,但现实就是一个坏了其他都不可以工作,这就是整个设计过于复杂冗余的原因,这也让整套设备的故障率变得更高。这也是为什么福特舰电磁系统这么多问题的原因。

中国为什么更为先进

而中国福建舰采用的是中压直流电力系统,采用的是电容储能方式,它是利用电极/电解液界面电荷分离所形成的双电层,或借助电极表面快速的电化学反应所产生的法拉第“准电容”来实现能量储存的储能装置,其能量密度和比功率都高于一般储能装置,工作温度范围长、使用寿命长且无污染。这样电容放电放出来的是直流电,再加上中压直流方案,一步到位,没有中间商赚差价,简单高效。可靠性稳定性高。

这也是为什么美国的福特舰电磁技术不如中国的原因,也让我们拭目以待福建舰的表现!



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