美国《防务新闻》网站日前报道,中国正在进行蒸汽和电磁两种弹射器的陆上对比试验,以确定中国自行建造的第二艘航母,也是中国第一艘弹射型航母加装哪种弹射器。从技术成熟度来讲,蒸汽弹射器要高于电磁弹射器。蒸汽弹射器出现已经有半个多世纪的历史了,而且经过了大量航母的实际使用,表现良好。美国海军现役的10艘尼米兹级航母、法国海军的“戴高乐”号航母、巴西海军的“圣保罗”号航母全都采用的是蒸汽弹射器,尽管维护比较麻烦,但是很少出现问题。电磁弹射器则是新生事物,优点包括结构比较简单、占用空间小、弹射力度均匀、维护比较简便,具有广阔的发展潜力,但其没有经过实际使用,目前只有美国新造的“福特”号上刚刚装备,而且技术成熟度很低,远未达到设计要求,这也是迫使“福特”号迟迟不能服役,还要进行新的海试的主要原因。
对于中国海军来讲,航母才刚刚开始发展,而且前两艘航母都是滑跃型,弹射型航母还是下一步的事情。换句话说,中国对于两种弹射器都未实际使用。从理论上讲,这种情况给了中国海军一个弯道超车的机会,就是可以越过蒸汽弹射器,在未来弹射型航母上直接采用电磁弹射器,从而使航母技术一跃达到与美国海军平齐的程度。然而,从实际情况来看,电磁弹射器虽然在原理上不甚复杂,设计上也比较容易实现,但是真正的工程应用就非人们想象中那么乐观了。电磁弹射器要想实际运作,需要解决一些列技术难题,其中最关键的是直线感应电机、强迫电力储能和大功率数字式循环变频器三大技术。
直线感应电机是整个电磁弹射器的核心部件,美国目前研制的直线感应电机要求的峰值功率必须在100兆瓦以上,而民用的直线感应电机的功率远远低于这个水平,于是美国只好给每部电磁弹射器都配备4台30兆瓦直线感应电机,来达到要求。航母目前的电力系统无法提供100兆瓦以上的峰值功率,因此需要电力储能系统将电力储存,经积累后再高密度释放,以达到整个系统正常工作时的需求。电力储能系统为每次2-3秒的弹射过程输送所需能量,并在发射间隙接受航母电源充电补充能量。
大功率循环变频器是电磁弹射器技术难度最大的部件。从设计而言,循环变频器是一个多路的桥式电路通过串联或者并联多路桥式电路来获得叠加和控制功率输出,它不使用开关和串联电容器,省略了电流分享电抗器,实现了完全数字化管理的无电弧的电能源变频管理输出。其每一相的输出能力为0——1520伏,峰值电流6400安,可变化频率为0——644赫兹。循环变频器设计非常复杂,它不仅需要将4台交流发电机的24相输入电能准确的将正确的相位输入到正确的模块端口,还必须准确的管理298个直线感应电机的电磁模块,在滑动组运行到来前0.35秒内让电磁体充电,而在滑组经过后0.2秒之内停止送电并将电能输送到下一个模块。
循环变频器工作时间虽然不长,每次弹射仅需工作10——15秒,但热耗散非常大,一组循环变频器需要528千瓦的冷却功率,冷却剂是去离子水,流量高达1363升/分,注入温度35摄氏度的情况下可确保系统温度低于84摄氏度。美国海军空战中心在2004年和通用原子签订合同要求花费7年时间完成这一部件的实体工作,可见其研制难度之大。美国对这一核心部件自然是高度保密,除了基本原理外,大目前为止几乎没有披露任何模型结构和工程图片。不过,以马伟明为首的团队经过多年努力,攻克了电磁弹射器的所有关键技术,其意义不亚于“两弹一星”,这也使得中国在电磁弹射器方面与美国逐渐并驾齐驱。
几年前,《解放军报》一篇表彰马伟明院士的文章中称,马伟明院士曾瞄准国际科技尖端技术,为某一项目申请了一百万元的论证经费,但是等论证报告出来以后,就再也没人给他这个课题提供研究经费了。于是马伟明从自己的科研成果积累中拿出两千万元带领团队对这一技术发起攻坚,有人曾经私下劝过他,美国人花几十亿就搞不定的技术,你现在已经功成名就,没必要趟这个麻烦,但马伟明院士还是毅然决然的选择了坚持。
军事专家雷泽告诉记者,目前,中国面临的问题与美国一样就是实际应用,一方面是提高技术成熟度,另一方面是要求未来航母需要拥有更强大的电力供应能力,这些都需要时间。所以,对迫切需要提高航母作战能力的中国海军来说,在首艘航母上应用蒸汽弹射器可能更稳妥。此外,弹射型航母要在短时间内进入建造过程,那么相关图纸设计应该早已完成。如果现时再改用电磁弹射器,则需要重新修改设计图纸,而这将会在很大程度上推迟国产弹射型航母的建造时间。因此,如果中国真的如外媒所说已将开始建造第二艘国产航母,也就是首艘国产弹射型航母的话,那么最可能的是采用蒸汽弹射器。(新浪军事 作者署名:图说军事)
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