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利来国际开户注册【官方网站】·中国大建核动力电磁弹射航母?来读不吹牛的技术文!

2020-01-11 16:34:18 访问:453

利来国际开户注册【官方网站】·中国大建核动力电磁弹射航母?来读不吹牛的技术文!

利来国际开户注册【官方网站】,在今年的全国两会上,马伟明院士接受媒体采访,表示:中国的电磁弹射技术已经领先美国,全电推进技术至少领先美国15年

这两句话立即引爆了国内媒体的热情:“领先美国整整15年啊!”这是多么扬眉吐气的话,我们建国初期有个口号是“超英赶美”,最高目标不过是“追赶美国”,在当时的世人看来,这已经是近乎“吹牛”了。

改开后,全体国人凡事都要不自觉的对比:若美国遇到某种情况,会如何如何?军队更一向以美军作为模仿和追赶的对象,“当代共军才是最大的美粉”这个无须遮遮掩掩,因为强军的三步走目标,最后一步就是:到二十一世纪中叶,我军综合作战能力看齐美军的水平。

说来说去都是“力争几十年后看齐美军和美国”,而马院士两句:电磁弹射领先美国,全电推进领先美国15年,真的有点“幸福来得太突然”!

马院士的话可不是随便说说,其实这两句话说的是两项先进技术:

全电推进技术领先美国15年,是指船舶全电综合管理和推进技术。马院士带领的团队在2000年左右就已经突破了中压直流船舶大功率推进技术。目前已经有非常成熟的产品问世,而且即将运用到国产新型全电护卫舰上。

马院士带头研发的全电推进,上来就是直流电。直流电有个最突出的优点,就是不会对外有电磁辐射,既有利于电磁隐身,也有利于全舰的电磁兼容。

而美国人的全电技术一直是交流电,交流电无可避免的要有电磁辐射外泄。美国人在2016年左右才刚刚开始攻关中压直流全电技术,突破还不知道猴年马月。因此马院士说在这方面领先美国15年,还是谦虚了,应该再加上“至少”两个字。

中国的电磁弹射技术已经领先美国主要表现在:

第一、中国电磁弹射器的陆地完全实验设施的弹射能力超过了美国。美国人虽然在福特号上比中国更早的开始实际安装电磁弹射器,但是问题一直不断,最大弹射能力只有35吨,属于勉强可用的状态。

而辽宁兴城的中国陆地电磁弹射设施,最大弹射能力可以高达45吨到48吨,遥遥领先,可以满足未来50年内任何型号舰载机的弹射。

福特号

第二、中国的电磁弹射器已经实际弹射了重型歼15舰载机的弹射型,并且又成功弹射了大型无人机。弹射歼15是全世界第一次用电磁弹射器实际弹射起飞重量超过30吨的重型舰载机。而电磁弹射大型无人机,其实技术更牛叉,这个后面再具体讲。

美国人至今没有用电磁弹射器实际弹射重型舰载机,不论是陆地设施还是福特号的舰上电磁弹射器,福特号上至今仍然在弹射滑车做模拟实验。而用电磁弹射器弹射大展弦比大型无人机,美国人更没有做过,这才是逆天的技术。

第三、美国人电磁弹射的研发到目前仍然技术bug成堆,造成福特号下水几年了,至今迟迟不能服役。而美国人与电磁弹射同时配套研发的“先进电磁拦阻技术”,进度更惨,直接掉进了技术泥潭不能自拔,面临彻底下马的风险。福特号被迫回头再用尼米兹级的油缸拦阻老设备临时顶替。

而马院士研发的电磁拦阻技术早就和电磁弹射技术一样完全成功,而且研发所用时间只有电磁弹射的一半,用马院士的原话:电磁拦阻只是把电磁弹射反过来就是了,有什么难的?估计研发电磁拦阻的美国人看到这句话,想死的心都有了吧!

尼米兹级

以上可见,有马伟明这个“电磁天才”的横空出世,中国电磁技术的突破无疑是相当惊人的。那么,问题就来了,传闻已久的002型航母到底用什么弹射方式呢?

网上流传多年,被“军事专家多次证实”,而且至今还在屡屡被“炒冷饭”的说法是:

虽然马院士的电磁弹射和拦阻技术都已经成功了,但是“技术太新”,而且“已经赶不上”002航母的进度,因此002航母会用“更成熟”的蒸汽弹射器。

002型航母想象图

笔者对以上传闻,一向是持批评态度的理由如下:

中国的航母建造计划,就是大家都听说过的“048工程”。目前已经服役的001辽宁舰,甚至即将下水的001a航母都不在048工程的范围内,001和001a都是计划外应急的产物。

所谓的048工程:

其实就是2004年8月份,当时的军w正式批准了海军递交的航母发展计划书,同意研制“美式”弹射型航母,先研发两艘5到6万吨的中型弹射型航母,再研发两艘8万吨以上的核动力弹射型航母。

未来中国航母群

但是,048工程批准立项后,世界航母技术的发展很快,尤其是马伟明院士在电磁弹射领域“出人意料”的突破,完全让此后的海军陷入了“挑花眼的迷茫状态”:首批平板弹射航母,到底是继续用蒸汽弹射还是电磁弹射?主要问题就卡在这里了。

048工程从2004年立项至今,已经整整过去了13年。按常理说,这么长的时间,首批蒸汽弹射航母也应该下水了。但至今连影子也没有看到。而只看到辽宁舰的高仿版(001a航母)即将下水,这本身就是海军对弹射航母技术选型迟迟下不了决心的反应,而临时加塞了一条滑跃型来应急。

海军先是“挑花眼”,然后又陷入了对新技术的“眩晕期”。笔者认为,这个过程,至少有10年的时间,也就是说:直到2014年或2015年左右,海军和更高层才真正下定决心到底是用电磁弹射还是蒸汽弹射。

建造中的001a航母

无论蒸汽弹射还是电磁弹射,对中国海军都是新兴技术,只有对美国海军来说,蒸汽弹射才是所谓的“成熟”技术。

蒸汽弹射对比更新的电磁弹射无疑是差距很大的:

第一、蒸汽弹射,其实就是一门蒸汽大炮,弹射管本身就和炮管类似,而且是两个管子并联。高压蒸汽通过电磁阀,由蒸汽包瞬间释放到弹射管,高压蒸汽推动活塞前进,同时带动弹射梭,拉动舰载机起飞。

蒸汽弹射的做功主要集中在弹射开始的瞬间,而随着活塞的向前运动,高压蒸汽的扩散空间越来越大,压力越来越小,温度越来越低,因此当活塞运动到弹射管尽头的时候,弹射动力已经成强弩之末,对舰载机已经没有多大帮助了。

美国的飞行员对蒸汽弹射的感觉是:弹射开始瞬间拉力极大,而当弹射器接近末端时,飞机自身发动机的推力,已经远远超过弹射器的拉动!

由此可见,蒸汽弹射就像大炮发射炮弹一样,刚开始的瞬间拉力和加速度很大,但越往后动力越小,几乎就仅仅靠惯性,对飞机起飞的帮助很小。

这种做功方式的缺点是:

弹射开始时,瞬间拉力和加速度都太大,往往超过4个g,高达4.5到5个g,这对机体寿命和飞行员的健康都是不利的。而蒸汽弹射器运动到末端,又几乎是“有气无力”的状态,不再对起飞有多大帮助。

瞬间爆发的方式也限制了蒸汽弹射器的最大弹射能力。目前基本不超过32吨,若再想提高,只能让蒸汽弹射器开始的爆发力更大,这是飞机和飞行员所不能承受的,因此蒸汽弹射器已经到了潜力挖掘的极限。

弹射初期高达4个g以上的加速度,更是大展弦比大型无人机无法承受的:所谓大展弦比就是翅膀很宽很薄,而且基本和机身成垂直状态安装,无明显后掠角度的飞行器。这种飞行器,往往无法承受超过2个g以上的瞬间加速度。一旦超过这个值,弹射的瞬间可能就把翅膀拉掉或者机体拉断了,因此想弹射大型无人机,最好是用电磁弹射。

舰载机蒸汽弹射瞬间

而电磁弹射的优点相比蒸汽弹射是非常明显的:电磁弹射是电动系统逐步做功的过程,不是蒸汽弹射那种“瞬间一锤子买卖”。电磁弹射是逐步加速加力,越到弹射的末端,弹射器发力越大,速度越快。

这几乎是“最理想”的弹射,弹射开始的瞬间,加速度几乎超不过2个g,无论对飞机还是飞行员来说都是非常“舒适”的。然后弹射器加速越来越快,飞机在起飞的一瞬间,弹射功率开到最大,让飞机获得“最有力的最后一推”,腾空而起。

这种逐步加速的弹射器特别适合弹射“机体脆弱”的无人机,而无人战机恰恰是未来空战的主角,这个蒸汽弹射器办不到。

电磁弹射器还可以“看机下菜碟”:弹射重量范围可以从40吨到4吨自由调节,在控制电脑上输入几个参数就行了。而蒸汽弹射的调节范围非常有限,还要人工调节无数的阀门。电磁拦阻和传统的油缸拦阻也有巨大的技术进步,原理和电磁弹射类似。

由此可见,电磁弹射和拦阻,相比蒸汽弹射的技术进步,几乎是革命性的。正如电力火车早早的淘汰了蒸汽火车头,电磁弹射淘汰蒸汽弹射也是技术上的必然。蒸汽弹射是出了名的“难伺候”,美军航母90%以上的维护工作是对4台蒸汽弹射器的日常维护,弄得负责这项工作的美国舰员,在头盔上写上中文“过劳死”。

据说:中国研制的全尺寸蒸汽弹射器,在陆地试验中,美国弹射器该有的毛病和难伺候一样不少。而弹射能力连美国c13-2弹射器性能的80%都达不到,只能勉强弹射不到30吨的舰载机,这本身就达不到起飞重载歼15的要求,至于弹射无人机就更不用想了。

和马院士取得巨大成功的电磁弹射器和拦阻设备相比,国产蒸汽弹射器性能不给力,技术问题重重,未来升级潜力不大,也弹射不了无人机。若酷友你是中国海军司令,你会选择用哪个?

因此笔者研判:048工程之所以长达13年不见动静,就是海军高层在“挑花眼和新技术眩晕10年后”,下决心做出了最终选择---磨刀不误砍柴工,毕竟航母是关系大国国运,未来要用几十年的超级工程充分对比才能正确选择。

笔者一直强调:以兔子军工和军队的谨慎个性,大的工程一定要做足论证和地面试验,才可能真正上舰,我们不是印度阿三。因此弹射和拦阻这些关键设备,无论采取哪种技术流派,是一定要在地面做完真实试验才能在002航母上实际安装的。

而具备完全真实试验条件的,只有辽宁某基地,其他的上海、武汉的所谓弹射设施都不能弹射真正的飞机。兴城用什么弹射器,002航母上就用什么弹射器。

笔者的研判是:辽宁某基地两条新建弹射器都是电磁弹射的,因为不见蒸汽弹射的锅炉房,只见电磁弹射的配电间。兴城已经成功的弹射了歼15弹射型和大型无人机,都已经被媒体公开证实。

因此笔者最终研判:即将在江南长兴总装的002航母一号舰,会用电磁弹射和电磁拦阻。蒸汽弹射,中国海军已经放弃!

另一个问题:002航母的吨位?生产数量?和弹射器数量?

笔者研判:002航母常规动力,满排水吨位在7.8万吨到8.4万吨之间,生产数量2到4艘,首批应该是两艘,上海、大连各造一艘,然后看国产航母核动力包的研制进度,若进度快,应该2艘常规弹射就打住,后面直接上马12万吨的超级核动力航母。

若核动力实验进度拖后(实验品其实就是宣传多时的漂浮核电站),或者战备形势吃紧,那么002常规弹射型会加造2艘,中国迅速形成拥有6艘航母的局面。002弹射型应该安装至少3条电磁弹射器,前甲板2条,斜角甲板1条。之所以不完全模仿小鹰级上4条弹射器,是因为斜角甲板两条,互相干扰,不能同时弹射,还不如直接上一条,更有利于甲板调度和起飞。

小鹰级

最后一个问题:电磁弹射和拦阻一定要核动力航母才能安装吗?核动力航母的问题有哪些?

电磁弹射和拦阻不一定非要核动力航母才能安装,常规动力航母完全可以安装。这个笔者已经解释过多次了,在此再说明一下:

核动力系统和燃油锅炉系统都是“烧”出高压蒸汽来推动汽轮机和发电机工作和发电,两者在产生高压蒸汽这个关键产品的环节,其实是殊途同归的。而且核动力并不一定代表动力强劲和源源不断的输出。

例如法国戴高乐号航母的核动力就非常“不给力”,总功率不足,蒸汽产量不够,导致航速和电力供应都有问题。而中国的辽宁舰是燃油常规动力,却性能强劲,可以连续以30节的高速飙车1000海里,这是核动力的戴高乐号不敢想的。

常规动力航母只要锅炉给力,也可以烧出源源不断的蒸汽来带动发电机发电,保证全舰的用电和电磁弹射和拦阻的用电。而电磁弹射和拦阻只是瞬间功率大,总用电量却极其有限:弹射一架三十吨的重型舰载机,实际总耗电量只有40度上下,这对发电总功率高达5万千瓦的航母来说,不值一提。

马院士团队在电磁弹射和拦阻上对美国巨大的领先优势,其秘诀之一,就在于中国研发出了超级电容。中国的超级电容,用一句广告词表达:充电5分钟,通话2小时。而美国电磁弹射则问题重重,关键怕是电容不行:属于充电2小时,通话5分钟。

中国的超级电容是湖南某厂生产,这也是马院士的定点生产厂。这个厂除了生产航母电磁弹射、拦阻的关键部件,还生产民品,比如用上了超级电容的公交车,只需要充电十几分钟,就可以跑一整天,这才是逆天技术的关键。有了超级电容,中国的002航母哪怕平时发电功率不太高,也可以慢慢的给电容充电,一旦工作,可以完成多次弹射。有了超级电容,常规动力航母也能用电磁弹射和拦阻技术。

虽然我国已经装备核潜艇几十年,但核动力航母所需要的动力包,功率和性能都要比核潜艇动力包强大得多,因此必须从头开始研发,我国在这方面也已经突破。但是核动力毕竟是风险极大的项目,实际装堆后没有十几年的运行证明绝对安全可靠和性能强大,是不会轻易安装到国产航母上的。

而我国的水上核电站项目去年才刚刚立项,按照正常进度,没有10年是不会做完全部实验的。因此笔者研判,中国核动力航母,不可能在2025年以前上马。若形势紧张,会生产4艘甚至更多的常规动力的002航母应急。

核动力航母还有重量过大,退役拆解困难,人力成本过大的弱点。即使再好的防护,核动力包总会有一定剂量的辐射出来,因此美国的核动力航母都是两套舰员轮流上舰,半年一轮换,总人数高达1万人,一年仅工资就几十亿美元。

水上核电站

我国的核潜艇也是一艇两套甚至三套人马,人力成本都是巨大的。而常规动力航母的一套人马可以一年干到头,也没有防辐射的麻烦。一算账,核动力航母未必能省下多少油钱和军费。

003型国产核动力航母不会超过4艘,而常规动力电磁弹射航母,才是中国海军未来20年内的绝对主力。

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