美國海軍水面艦隊(duì)的動力革新
6月26日,美國海軍釋出了其最新的海軍動力和能源系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展路線圖,由于預(yù)計(jì)未來艦載武器、傳感器和C4I(指揮、控制、通訊、計(jì)算機(jī)和情報(bào))系統(tǒng)將是耗電大戶,會對艦艇的動力和電力系統(tǒng)是個(gè)不小的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),因此在路線圖中詳細(xì)規(guī)劃了未來美國海軍動力和電力系統(tǒng)的發(fā)展

美國海軍將同時(shí)發(fā)展MVAC(中壓交流)和MVDC(中壓直流)電力分配系統(tǒng);前者著重在為4160V的MVAC加裝儲能裝置,使其可以使用定向能武器,以及使用先進(jìn)材料制造13800V的MVAC的電力轉(zhuǎn)換器;后者則會在DDG-1000朱姆沃爾特的1000V的LVDC(低壓直流)的基礎(chǔ)上發(fā)展,美國海軍的目標(biāo)是研發(fā)出12000V的 MVDC供未來的艦艇使用,并將其命名為IPES(綜合電力和能源系統(tǒng))


作為重要的配套設(shè)備,原動機(jī)和推進(jìn)電機(jī)方面也會有相當(dāng)大的革新;美國海軍已經(jīng)在為IPES籌劃發(fā)展新的25MW燃?xì)廨啓C(jī)直流發(fā)電機(jī),而大約10年后將開始研發(fā)10~15MW的新型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī);最大功率達(dá)到40MW的推進(jìn)電機(jī)也被提及,截止現(xiàn)在美國海軍已經(jīng)對該功率級的永磁和高溫超導(dǎo)推進(jìn)電機(jī)進(jìn)行了十幾年的發(fā)展和測試,技術(shù)相當(dāng)成熟,只需投入不多的科研經(jīng)費(fèi)即可實(shí)裝上艦,不過這批推進(jìn)電機(jī)并不能很好地滿足未來的需求,因此美國海軍在2030年代以后會開始進(jìn)行功率密度更高,阻力更低的超導(dǎo)電機(jī)的研制工作

根據(jù)海軍動力和能源系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展路線圖所體現(xiàn)的進(jìn)度,IPES的仿真模擬將在2019年完結(jié),隨后進(jìn)入第一階段的整合測試,2025年開始進(jìn)行第二階段的整合測試,完成后IPES的第一個(gè)型號MK I將從2028年開始進(jìn)入LRIP(低速率初始生產(chǎn))階段,緊隨其后有所改良的IPES MK II則會從2031年開始進(jìn)行整合測試,2035年進(jìn)入LRIP,同年開始進(jìn)行IPES MK III的整合測試

由于下一代LSC/提康代艦預(yù)計(jì)將在2025年開始采購,2030年代初開始服役,5年為一批次,每批次都將進(jìn)行螺旋升級,因此不出意外,首批下一代LSC將會使用IPES MK I替換掉DDG-1000上使用MVAC和LVDC的IPS(綜合推進(jìn)系統(tǒng)),2030年代中期服役的第二批次開始裝備IPES MK II,第三批次則裝備IPES MK III,一直這么延續(xù)下去
而根據(jù)相關(guān)子系統(tǒng)的發(fā)展來看,首批下一代LSC無疑將會裝備現(xiàn)在已經(jīng)逐步鋪開的儲能裝置,發(fā)電機(jī)組則有望更換為25MW的燃?xì)廨啓C(jī)直流發(fā)電機(jī)和4MW的AG9160的組合,功率只有20MW的AIM(先進(jìn)感應(yīng)電機(jī))應(yīng)該會被最高功率達(dá)到40MW的推進(jìn)電機(jī)所取代;第二批下一代LSC則有望將AG9160換成更先進(jìn)的10~15MW發(fā)電機(jī),并換用性能更佳的新型超導(dǎo)推進(jìn)電機(jī),第三批下一代LSC則可能會在電纜中使用碳納米管或石墨烯這類先進(jìn)導(dǎo)體,或者引入高溫超導(dǎo)技術(shù)以減少輸電過程中的損失

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