中国第三艘航母下水!电力系统引发美媒关注,系统领先美国一代

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我国第三艘航母下水引发了世界的关注,尤其是大洋彼岸的美国对此更是高度关注。他们除了关注福建舰是我国第一艘弹射型航母之外,他们更关心的是这艘航母并不是采用核动力,但是却采用与美国核动力航母“福特”号相同的电磁弹射技术。那么未采用核动力的福建舰为何能使用电磁弹射技术呢?笔者认为福建舰之所以能采用电磁弹射技术肯定与其采用的舰船综合电力系统有关。

舰船综合电力系统

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舰船综合电力系统是指通过电力网络将发电、日常用电、推进供电、高能武器发射供电、大功率探测供电综合为一体的电力系统,其由发电、供配电网络及保护、变配电、推进、储能及能量管理等六大模块组成。 综合电力系统 应用可以显著提高舰船隐身性、机动性、操控性和续航力,并为舰载高能武器应用提供足够的电力。综合电力系统被誉为舰船动力从人力、风力到蒸汽动力再到核动力之后的第三次革命。

舰船综合电力系统已经发展了两代,第一代为中压交流综合电力系统,第二代为中压直流电力系统。第一代综合电力适合于吨位较大的舰船。第二代综合电力系统不仅适用于大型舰船,而且可覆盖3000吨以下的全系列舰船。

美英起个大早赶个晚集

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美英等世界海军强国自上世纪80年代开始进行综合电力系统的探索与关键技术研究。美国海军建立舰船综合电力系统陆基试验站,于2001年完成了全尺寸综合电力系统陆上演示验证。英法两国于2003年建立了电力战舰技术验证试验场,与45型驱逐舰的研制紧密结合。

2009年7月英国45型驱逐舰成为世界第一艘采用中压综合电力系统的水面主战舰艇。2013年10月美国DDG1000驱逐舰下水。这些舰艇的下水与服役表明美国和英国等世界海军强国已经在主战舰艇实现了中压交流综合电力系统的工程化应用。

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第一代中压交流综合电力系统技术成熟,但存在设备体积和重量偏大、系统效率偏低、供电连续性不高等缺点。比如英国45型驱逐舰就一度出现全部趴窝的尴尬情况。另外由于未来舰艇高能武器的装配应用,用电量将急剧增高,现在的交流电制因其变换损失大、传输功率低、已不再能满足要求。

跨越发展我国后来者居上

我国舰船发动机性能落后于国外,尤其是大型燃气轮机可选机型少,调速性能落后于国外。如果跟踪模仿发达国家中压交流综合电力技术路线,将使不同类型的原动机带动的发电机有功率等级和调速性能差异大而难以稳定运行,严重制约了我国综合电力系统的发展。

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为此海军工程大学舰船综合电力技术重点实验室2003年在世界上首次提出一二代混合的综合电力系统技术方案。经过以马伟明为首的团队10年攻关,硬是将这一世界公认的核心重大技术难题成功解决,实现了我国舰船动力的跨越发展。之后又联合国内船电行业优势单位,构建了中压直流综合电力系统,同时完成全系统联调试验,使我国成为世界上首个实现中压直流综合电力系统的国家。

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中压直流综合电力系统可以以电能的形式统一为舰艇的推进负载、脉冲负载、通信、导航和日用设备等供电,实现了全舰能源的综合利用。采用综合电力系统,不仅可以为舰船负载提供电源平台,而且能简化舰船动力系统结构、提高舰船系统效率、降低舰船噪声能级、减少舰船全寿命周期费用。

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美媒认为中压直流综合电力系统是否为世界船舶动力带来革命性的创举,需等到福建舰上通过层层考验才能知晓。若能达成预期目标,将大幅提升中国海军战力,并且为发展激光武器、电磁炮等高能武器奠定基础。

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美国海军全电舰艇仍使用的是中压交流综合电力系统,其技术还处于第一代的水平,与中国相比整整落后了一代。目前美国在中压直流综合电力系统刚刚起步,根据美国发布的技术路线图来看,他们预计要到2030年才能实现中压直流系统的规划应用。至少8年内美国在舰船综合电力系统上仍然处于追赶的状态。但是中国并没有停止发展,等美国实现第二代综合电力系统,中国或许已经开始发展第三代了。