如何看待全電推進系統中國領先美國一代 美趕上需十幾年?

馬偉明院士:全電推進系統中國領先美國一代 美趕上需十幾年

中國電磁彈射之父馬偉明院士說中國全電推系統領先美國一代,可目前上馬電磁彈射的只有美國一家,不過以TG的尿性,這方面應該不會吹比,請問下大家這是有可能的嗎?沒有應用的比已經應用的還要領先?


轉個超大帖子

馬院士的全能艦(如約發稿,慶祝超大重開)-海軍版-超級大本營軍事論壇-最具影響力軍事論壇 -

所謂全能艦,我的理解,必然首先是全電力艦,也就是全艦的動力、武備、探測、人員生活等所有需要用到能耗的地方,全部使用電力,而這一目標的實現,就必須引入「綜合電力系統」這一概念。

綜合電力系統(Integrated Power System,簡稱IPS),就是通過原動機(核反應堆+蒸汽輪機或者燃汽輪機)帶動發電機發電,並通過儲能、智能電力分配,再帶動電動機推動艦船前進、各種電子探測系統工作,未來還會成為電磁炮、電磁彈射器等裝備的工作動力來源,從而成為劃時代的新一代「全電力」艦船!想來,馬院士前不久在中船對全體領導進行講解的「全能艦」,必然就是這種全電力艦。
https://img.supmil.net/data/attachment/forum/201704/25/112837e3zrtvtivzmmreu9.jpg

https://img.supmil.net/data/attachment/forum/201704/25/113039odpkjyfgm8s16fjp.jpg

而由於綜電系統以線纜取代機械軸承和各種汽液管路,在艦船上布置的自由度相當高,使得艦船外形可以以實現雷達隱身為主要指標,在有限的空間內布置各種設備;而電力推進動力產生的機械噪音遠低於傳統熱動力,又可以大幅度降低被潛艇發現的距離,使得自身的攻防能力遠超過目前的航母特混艦隊,從而取代航空母艦,成為新一代的海上霸主。這必定是自蒸汽動力艦船取代風帆戰艦、無畏艦取代老式鐵甲艦、航空母艦取代戰列艦之後,第四次海上艦船迭代!

談完了這些設想,再來說說馬院士。他曾多次公開表示,「我們的綜合電力領先美國人一代」,「如果美國人搞不明白,可以請我去」……以中國科學家的素養,是不會隨便說這種話的,如果能說出這些話,必然是成竹在胸了。那麼,筆者從馬院士發表的論文中,試著解讀這翻話里的乾坤(還得感謝閉關的這十五天,否則我還真靜不下心來讀這些論文)。

馬院士在他的論文中,詳細分析了這一系統的構成,明確指出,IPS中最為關鍵的是「高功率密度集成化發電技術」、「電力推進技術」、「環形網路區域配電及智能化電能管理技術」和「大容量電能變換技術」。

那麼這四大技術又是什麼?我們和西方的差異在哪裡?我們領先的水平又在哪些方面?以下是我的解讀:

一、 高功率密度集成化發電技術
歐美等國在發展這一技術中,由於採用的中壓工頻交流同步發電,需要有一個整流環節,而整流是非線性的,系統穩定性較低,這類整流發電機帶反電勢負載或者多機整流並聯帶任意負載時,可能產生一種固有低頻功率振蕩,引起系統失效。而馬院士團隊創造性的發明了12相交流整流型一體化發電機,又在這個基礎上,又研製成功了交直流雙繞組發電機電力集成供電系統(也就是一台發電機,既能發交流電,又能發直流電,並且能夠同時供電),從而在原理上解決了這一固有問題。完全滿足整個艦船中對於各種不同用電設備所需的各種電壓和效率條件下的直流、交流電供電,並能在各系統工作過程中,不產生電磁兼容性問題,還大幅度節省了動力系統所需佔用的空間,提高了動力系統布置的靈活性。目前這一先進的供電系統,已應用在國產新型常規動力潛艇中,並進行了長時間的實際航行試驗了,哪型艇,大家都懂的……
https://img.supmil.net/data/attachment/forum/201704/25/113002z11mqep1zaudne5m.jpg

https://img.supmil.net/data/attachment/forum/201704/25/113015ymccy94iiooyyccg.jpg

另一方面,由於我們在綜合電力系統上,直接採用了中壓直流體制,原動機轉速不再受交流頻率限制,因此也就不需要在原動機和發電機之間加裝減速齒輪箱,而將兩者直連,使得艦船機械震動大幅度降低,其安靜性和整個發電系統的體積將是目前艦船難以企及的,也全面領先西方綜合電力系統一代。由此帶來的艦船航行的隱蔽性能大幅提升,在配合艦船在外形上的隱身修形,無論是水面還是空中的雷達,還是水下的聲納,都很難發現他,這種技術上的革命必將帶來戰術上的革命。

二、 電力推進技術
馬院士在其早期的論文中,就明確指出電力推進技術的發展路徑是,突破大功率推進電動機技術和系統控制與監測技術,並在這個基礎上,研製「吊艙推進器」。完全取代現有艦船的軸系、螺旋槳和舵!由於吊艙推進器可以任意轉動推進方向,這有點象四代戰鬥機裝備了矢量噴口發動機一樣,就具備了「超機動性」。要是大噸位艦船同時安裝了多個吊艙推進器,還能實現自行離靠碼頭,提高機動通過狹窄曲折水道的能力等目標,從而帶來整個海軍勤務保障體制和作戰能力上的變革。
https://img.supmil.net/data/attachment/forum/201704/25/113122vufbh4sf5dn1vfvb.jpg

這一推進系統的核心無疑還是電動機,而在馬院士的一系列論文中,提出研製「先進無軸推進系統」,這一裝置除了變頻器需要安裝在船體內,整個系統都能弔掛在船體之外,成為吊艙推進器的組成部分,但又不額外增加吊艙的複雜程度,降低可靠性。這一系統同樣比目前西方電推所採用的感應式電動機先進一代!
https://img.supmil.net/data/attachment/forum/201704/25/113104drz6tt0wws0rqdi3.jpg

三、 環形網路區域配電及智能化電能管理技術
如同一開始的示意圖,我國的艦船配電管理技術,從一開始就是按照環形網路、區域配電和智能化管理的方向在發展。而由於從一開始,馬院士團隊就直接採用了第二代中壓直流綜合電力系統,因此整個電力輸送採用4~5kv直流電,從而避免了目前西方第一代中壓交流綜合電力系統所必須解決發電和負載兩端交流頻率、相位、振幅同步的問題,加上直流輸電比交流輸電在原理上又減小了電纜的直徑和數量(減重減容積),同時不產生電容電流損耗,整個系統位於各個區域的用電設備也不必考慮交流多相負載平衡的問題(面臨戰損時,可能因負載不平衡而導致全艦電力終斷),極大的提高了整個系統的性能和抗損性。

這一體系其實也是西方瞄準的方向,但他們選擇了先從較為簡單的中壓交流體制入手,建造一批這樣的艦船,然後在使用中逐步改進和升級的道路。而結果卻不盡理想,45型艦因動力系統問題,全面趴窩;朱姆沃爾特造價突破天際,使得財大氣粗的老美也望而生畏……而馬院士從一開始就選擇了研製難度大,但生產使用維護都方便得多,也相對便宜的「一步到位」的技術路徑,雖然全電力艦出現的比西方要晚,但由於一開始就沒有上述的那些固有問題,因此一但上艦,其發展速度必將把西方遠遠甩在身後,後發而先至,就是這個道理!
https://img.supmil.net/data/attachment/forum/201704/25/113208hsau5j51mmcmuclz.jpg

四、 大容量電能變換技術
由於系統輸電是採用的中壓直流電,而在艦船各區域的用電器,又需要交流電,那麼就存在一個大容量電能變換的問題,這既是現實艦船用電系統模塊化的基礎,也是電力做功武器系統的基礎。在此問題上,馬院士團隊也進行了專門的技術攻關,開發出了「間歇脈衝式兆瓦級並聯逆變器同步控制技術」(電磁炮),「超大容量電能儲存與變換技術」(電磁彈射器)等一系列的先進技術。對於這些東東,網上已多有討論,我就不在這裡多談了。

除了上述如何在艦船發供電和電力推進上取得一系列技術突破外,如果不能在武器系統中廣泛採用電力做功,那麼艦船仍然無法被稱為「全電艦」,如今沒有裝備電磁炮的朱姆沃爾特就是這麼個跛腳鴨,也難怪馬院士瞧不上了!

關於電磁軌道發射技術,目前網上的內容看似多,但真正的涉及核心的相當少,無疑這是目前國家最重要的機密之一,但也不是沒有可以談的料。

馬院士在他的論文中,曾談到了目前在電磁發射領域主攻三個目標,既:按照發射長度和末速度的不同,電磁發射技術可分為電磁彈射技術( 發射長度百米級,末速度可達100 m/s) ,電磁軌道炮技術( 發射長度十米級,末速度可達3 km/s) ,電磁推射技術(發射長度千米級,末速度可達8 km/s)。
https://img.supmil.net/data/attachment/forum/201704/25/113259coa1xp1abw5xc5hf.jpg

而應用於全電力艦的,主要是前兩種技術,以及這兩種技術的擴展。

關於電磁軌道炮的原理,這裡不再詳述,需要指出的是,由於電磁軌道炮在射擊彈丸時的能量轉換效率,遠高於傳統的化學能火炮,因此電磁軌道炮的射程很輕鬆的就能達到三四百公里。從而實現對海、對陸目標的遠程即時打擊能力,配合全電力艦本身的水面水下隱身能力,完全可以實現海上作戰單向透明!

而由此再發展一步,以電磁軌道發射技術+火箭技術相結合,以10米級電磁軌道垂直發射各種導彈或魚雷(對現有艦載垂直發射系統進行升級換代),那麼在導彈自身化學能發動機工作之前,就能獲得一個相當高的初速(類似坦克炮射導彈),因此導彈自身也就不需要那麼大的體積來容納推進劑和發動機,而實現同樣的射程;或者,用與原來同樣大小的導彈,現實高得多的射程和打擊半徑。

由此,我們就可以想像,一但電磁軌道發射技術全面實用化之後,以055上130主炮的體積,改裝一門電磁軌道炮,擔任300公里以內的對海對陸攻擊主角;以海紅旗10的發射系統,來實現海紅旗16的「天際線內防空能力(40km)」;以比海紅旗16略小的體積(以實現一坑四彈)實現區域防空,甚至末段反導(200km);至於海紅旗9的體積,如果也能用電磁軌道發射,那麼中程彈道導彈和中段反導(2000km),也完全不在話下……用這個綜合系統,再加上激光近防系統,基本上就可以形成全面攻防,作戰半徑2000公里,四層以上攻防打擊配備的「全電艦」。或者,更大膽的構想一下,全面取消所有化學能發射武器,利用原來安裝主炮和垂直發射系統的空間,安裝多門不同軌道長度和發射能量的電磁軌道炮,完全實現攻防武器通用化,通過數門炮發射的不同彈丸,實現多層對空防禦和對海對陸攻擊手段。

考慮到地球曲率的影響,水面艦艇探測能力還是比較有限,但電磁軌道發射技術的用途廣泛,完全可以在全能艦的艦尾飛行甲板安裝一台長度不超過30米的小型電磁彈射器,用於彈射高空長航時預警無人機,該無人機能為全能艦提供較長時間的空中預警,以量子通訊數據鏈系統向本艦或本方其它節點力量實時通報戰場態勢,並能在完成任務後,通過艦尾甲板上的掛網回收。

同時,由於全電力艦自身航行噪音相當低,在水面能夠進行「超機動」的特性,其探潛攻潛的能力也有了一個非常大的提升。目前的潛艇搜索目標多採用被動聲納,同時為了不暴露自身,在搜索目標時,也只能進行低速航行,雖然能夠在水下進行三維運動,但其機動能力是受到限制的。而全電力艦可以採用拖曳聲納進行主被動探測,自身又安靜,即使被發現和攻擊,也能依靠攜帶的反潛直升機,以及自身的機動性和遠程反潛魚雷、假目標誘餌等,擺脫敵潛艇攻擊,並與敵潛艇進行對抗,並在對抗中獲得海域的控制權。

我認為,這種能力超過航母,具備對所有敵方目標進行遠程打擊的通用化艦船,就是馬院士所說的全能艦!在一定程度上,全能艦能夠部分取代目前以航母為核心的海空一體作戰樣式,在面對敵方航母戰鬥群時,其打擊效率和威懾能力也將遠遠超過航母艦載機。在未來,全能艦將會帶來整個海洋戰略的又一次革命,當今世界格局也將因此而改寫。
https://img.supmil.net/data/attachment/forum/201704/25/113351ryhkhhcwxlwg8ghx.jpg

本報記者 唐 婷

在第十一屆中國發明家論壇上,馬偉明院士展望未來海戰——

進入4月以來,美國航母戰鬥群將駛入朝鮮半島海域的各種傳聞喧囂塵上,加劇了半島的緊張局勢。看似平靜的海面,是各國軍事實力較量的主戰場之一,如何才能在現代海戰中贏得先機呢?

「要想贏得戰爭,亟須艦船平台在能源動力、武器及發射方式上進行顛覆性變革,以技術性創新牽引作戰樣式創新。」中國科協副主席、中國工程院院士馬偉明表示。他是在25日上午在京舉行的第十一屆中國發明家論壇上作主旨報告時作這番表述的。此次論壇由中國發明家協會、科技日報社等主辦,全國政協副主席、中國科協主席、科學技術部部長萬鋼出席開幕式並致辭。

當前世界各國海上作戰樣式,是按照任務類型設計和建造不同的作戰平台,由多個作戰平台組成編隊,謀求體系作戰和精確打擊。馬偉明認為,以編隊為單元的海上作戰樣式主要存在兩大局限,一是平台和武器的建造、維持成本高,經濟可承受性差,二是投入的作戰平台種類和數量多,前沿感測器系統複雜,協同指揮難度大,電磁脆弱性強。

在描述對新的海上作戰樣式的構想時,馬偉明指出,艦載高能武器和全電艦船技術的集成創新與研製成功,將使單艘艦艇實現系統防空、反潛和對海、對岸的精確打擊,這將徹底顛覆現有的海上作戰樣式。電磁軌道炮、電磁火箭彈、線圈炮、激光炮等高能武器的出現,使單艦平台的整體攻防性能和持續作戰能力大幅增強,艦船綜合電力系統的研製成功,又為高能武器上艦提供了充足的能源支持。

如此強大的單艦平台,馬偉明稱之為「全能艦」,對其攻防性能逐一進行了設想。防空分為3個層次:200—600公里範圍,使用可重複自動裝填的通用電磁發射裝置發射反導導彈,實現點對點防禦;10—200公里,利用電磁軌道炮實現目標面攔截;10公里以內,利用激光炮作為最後一道防線,對末端導彈進行攔截。反潛和反魚雷上,利用電磁發射裝置發射反潛導彈對潛艇進行攻擊,利用電磁線圈炮對來襲魚雷進行攔截。

在反艦與對陸攻擊體系的構想中,「全能艦」將形成3層火力圈:600—1000公里,使用可重複自動裝填的通用電磁發射裝置發射遠程巡航導彈和彈道導彈,完成對海和對岸目標攻擊;200—600公里,利用電磁火箭彈(炮),進行對海和對岸目標攻擊;200公里以內,利用電磁軌道炮完成對海和對岸目標的攻擊,一具電磁軌道炮可將對岸打擊能力提高一個數量級。

在馬偉明看來,我國在艦載高能武器和全電艦船技術兩大領域的群體性突破,為海上作戰樣式變革提供了基礎和條件。他表示,若能抓住當前化學能、機械能向電磁能變革的技術發展趨勢,充分發揮當前我國在電磁能武器和艦船綜合電力系統領域的世界領先優勢,先對手一步實現作戰樣式的創新與變革,必將實現對英美髮達國家的後發趕超,並主導和引領未來海上作戰樣式。


院士肚子里有真東西,但皇上讓他往東他也不敢往西。

全電推進系統歐美已經有現役艦船在用了,最出名的莫過於老美去年服役的朱姆沃爾特號,我兔貌似還沒聽說現役艦艇用全電。

老美的福特號也即將服役,用的電磁彈射,我兔是用蒸發還是電磁還沒定呢。如果常規動力過渡估計是會上蒸汽了,如果直接大跨步上核動力可能會走電磁。

我們連一個實際應用都沒有何來的底氣說我們已經領先老美了?看很多人說中國不是技術不行,是工藝不行,我作為一個工藝人就不服了,我們工藝也不是整天混吃等死的啊,材料技術不過關,高精度機加設備和測量設備和歐美日存在差距,我們也是巧婦難為無米之炊啊!你設計明天畫個圖紙,要求尺寸公差正負一納米,工藝造不出來就賴工藝無能,我們冤不冤啊!工藝也不容易啊,很多東西牽一髮而動全身啊!

另外有些人說我們不用不代表沒有技術,這話就抬杠了,合著說的人家老美用了就沒技術一樣,服役的技術都是經過穩定性評估和實驗的,是相對成熟的技術(當然朱姆沃爾特剛服役就拋錨了一次),老美肯定也有著更前沿的科技還在研究所里沒拿到實踐中的,所以不能妄自菲薄,也不能夜郎自大啊!

我從來都希望我的祖國越來越好,世界最牛才好呢,畢竟我作為人民是直接受益者,但驕傲使人退步啊!我們現在在大部分領域還是一個追趕者,還是得把姿態放低啊!

第一次補充,我沒有任何否認院士研究和我國軍事力量發展的意思,我的觀點是武器裝備尤其是大型艦艇又不可能藏著掖著,應該用已經服役的說話,研究成果這東西能不能轉化成戰鬥力,多久才能轉化成戰鬥力,其他相關技術是不是已經完善這都是問題,更別提什麼理念先進,要是我兔理念是未來是宇宙戰爭還不用造船了呢,這理念領先至少一百年。

所以現役對現役,有毛病?我們以前老吹太行大推力牛,造出來比f35那傢伙還牛,結果這麼多年也沒搞出來,還是看著f35那隻要推力足板磚也能飛上天的玩意流口水,所以我不是搞高端科研的,我只相信真傢伙的對比。並且我覺得我完全有認為馬院士說的有問題的權力吧?就像你們可以質疑我一樣。


馬偉明:中國實現中壓直流綜合電力系統 世界首家

馬偉明表示,「十二五」以來,我國在綜合電力系統研究方面更是取得不少進展。例如,海軍工程大學艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室提出一二代混合的綜合電力系統技術方案,牽頭並聯合國內船電行業優勢單位,構建了中壓直流綜合電力系統,同時完成全系統聯調試驗,使我國成為世界上首個實現中壓直流綜合電力系統的國家。

以上是2014年11月的新聞。

***********************************

可見他並不是胡吹大氣。

至於意義則不必過分解讀,我們的目標是星辰大海,而不是跟地球另一端挑個逗比當總統的那個國家較勁。


動力源都沒解決好,哪來的電力呢?用什麼來帶動發電機呢?


如果002不是電彈對不起馬偉明說的這些話


以TG過去的尿性不會吹逼。。但是現在兔子已經不是過去的兔子了

已經開始沒事就修肌肉嘍,給面子的是對著秀

你秀個新導彈攔截,我也修一個,一個10倍子彈速度攔截另一個就是一顆子彈在空中打另一顆子彈的

反正就是兩邊相互忽悠裝唄,這邊打個嘴炮說自己先進就是求穩不想用,你那邊真上艦了然後被拖船拖走了


055不上全電對得起這句話??


給關評論的提個醒,全電推進90多年前的新墨西哥級就有了,不是什麼新鮮玩意兒,英國的45型也是


為啥不可能?中國現在電力技術這一塊本來就比美國強,而且強多了。但電磁彈射需要大量電力,不是核動力吃不住。


055要是比伯克3下水早,妥妥的世界第一


推薦閱讀:

開個腦洞,2017年,中國能否有能力單獨通過軍事手段,解除朝鮮核設施?
日本一年可以造180艘航母?
航母戰機是否可用起落架加速度,為什麼?
中國的殲15艦載機和美國的超級大黃蜂比誰更有優勢?
航母的主機升火測試是什麼?

TAG:軍事 | 科技 | 航空母艦 | 中國 |