福建艦進行電磁彈射測試,相比美國航母彈射系統(tǒng),為何領先一步?
這兩天,關于中國福建艦航母進行電磁彈射測試,“小紅車”在航母前淺起一大片巨浪,這在軍迷 眼中是最美麗的風景線。航母彈射器發(fā)射“小紅車”又被稱為“靜載”測試,是彈射型航空母艦海試前的準備步驟之一,而福建艦剛剛完成電磁彈射系統(tǒng)的安裝,測試過關意味著距離整艦海試僅有一步之遙。
如果你對比美國的福特級航母在電磁彈射器問題上的困境,或許就能明白福建艦在這方面遙遙領先的戰(zhàn)略意義了。福特號就在靜載測試發(fā)現(xiàn)電磁彈射器故障率過高,遠遠比不上蒸汽彈射器。
紐波特紐斯造船廠在2015年6月進行了首次靜載測試,而福特號依靠自己的動力進行海試又等了兩年。
如果你再觀察美國福特級航母的第二艘,也就是“肯尼迪”號,其安裝電磁彈射器的工棚仍然未拆除,其下水后的舾裝就要持續(xù)了5年?;诿绹诮ㄔ旌侥笗r擁有非常豐富的經(jīng)驗,我們推薦“肯尼迪”號的電磁彈射器的技術挑戰(zhàn)仍然未能克服。
美國的電磁彈射系統(tǒng)被稱為電磁飛機發(fā)射系統(tǒng),這個術語有時也用來描述中國的彈射器,盡管兩者走不同的研發(fā)路線。福特號的測試體系出了很大問題,完全可以用其交付時間嚴重滯后來佐證,福建艦可能不會面臨類似的問題,因為我們的電彈系統(tǒng)真的是遙遙領先。
從表面上看,美國人使用電磁彈射技術完全沒有問題。因為蒸汽彈射器存在能量利用率低、維護成本太高以及彈射功率過大等等。相比之下,電磁彈射技術具有更廣泛的使用范圍、更高的耐用性、更少的維護成本、更高的能量利用率以及對輔助系統(tǒng)的需求弱化等特點。
電磁彈射的原理和磁懸浮列車是一樣的,它的動力來源是直線電動機。它通過穩(wěn)定輸入電流,產(chǎn)生電磁場和電磁推力,推動滑塊,滑塊帶動艦載機加速。但是,中國的福建艦航母和美國的福特號使用了完全不同的兩個技術路線。
“福特號”采用的是中壓交流電力系統(tǒng),優(yōu)勢在于,成本低和技術難度低,缺點是交流電在變壓時存在無用功損失,能量浪費高、高負載失效問題、電力利用效率低。該艦的故障率較高,很可能就是彈射系統(tǒng)面對大重量負荷時容易出現(xiàn)失效
而“福建艦”采用的是馬偉明院士團隊所研發(fā)的中壓直流電力系統(tǒng)。
直流電的優(yōu)勢是傳輸穩(wěn)定,能量利用率高,電流傳輸可靠性高、能量爆發(fā)值高。因此,馬偉明院士才敢說這套系統(tǒng)非常適合用于高能武器和耗電量高的設備。
你可以要問了,美國知道中壓直流系統(tǒng)有優(yōu)勢,為什么不采取這樣的技術呢?其實,美國的“肯尼迪”號很可能就采取了中壓直流系統(tǒng),現(xiàn)在出現(xiàn)難產(chǎn)的情況,說明面對較大的技術困難。
中壓直流系統(tǒng)有一些子系統(tǒng)非常復雜,比如直流斷路器,控制策略的設計等等。所以,“福建艦”最大的驕傲就是電磁彈射系統(tǒng),也是世界第一艘配備船舶中直流電力系統(tǒng)的航空母艦。
總體而言,同樣是電磁彈射器,美國還真比不過中國。我們可以繼續(xù)觀察“肯尼迪”號是否能在2024年海試,就知道美國人在這一領域是否獲得突破。