一、前言

这两天我在网上看到一张跟福建舰以及004、005航母有关的内容截图,上边提到了湘电股份是福建舰电磁弹射系统的唯一供应商,由其自主研发出的中压直流综合电力系统,比美国福特级航母的交流系统效率高出30%,电磁弹射故障率也只有3200分之1次。

福建舰弹射系统为何能做到故障率极低

另外截图上还提到福建舰采用的是飞轮加超级电容的混合储能系统,45秒就能完成能量冲放,可支持高频次的舰载机弹射。而在军品订单确定性上,湘电股份还深度参与了004、005型核动力航母项目,从侧面印证了咱们接下来的国产航母将会全力冲击核动力领域。那么今天咱们就依据这张跟湘电股份有关的截图,来重新审视福建舰身上的顶尖科技,以及004、005型核动力航母。

福建舰弹射系统为何能做到故障率极低

二、为何福建舰电磁弹射可靠性更高

刚开始我在看到那张跟湘电股份有关的内容截图时,曾尝试过查找消息的第一来源,结果什么也没查到,所以这张截图的可信度高不高不太好说。基于此咱们先叠个马甲,这篇文章就权当是我个人对国产航母未来发展的畅想。

福建舰弹射系统为何能做到故障率极低

9月22日央视首次对外展示福建舰弹射第五代舰载机的画面,让不少军迷为之兴奋不已,也让不少别有用心之人在网络平台上大放厥词,说什么福建舰电磁弹射器可靠性有问题,拖到现在才进行弹射试验等等话语。那之前呢国内军迷们没有福建舰确凿的弹射器可靠性数据,所以只能用苍白的可靠性高的话语,来回怼那些网络喷子。但湘电股份的这张截图上,明确写着福建舰的电磁弹射器单次可支持弹射35吨级舰载机,故障率只有3200分之1次,也就是每弹射3200次才会出现一次故障,并且这只是单条弹射器的故障率,可以说咱们得电磁弹射系统的可靠性比美国福特级高出许多倍。

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而之所以咱们得电磁弹射系统可靠性更高,我认为有很大一部分原因在于我国科研人员在电磁弹射直线电机领域取得的各种重大突破。就比如说15年清华大学的科研团队,针对电磁发射系统提出了可变极距直线感应电机设计方案,通过极距的变化,让直线电机在交流电源直接供电的条件下,可几乎均匀的使发射载体加速,从而避免了大型电力电子变换器的使用。

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2016年海军工程大学的团队,设计出多段长行程脉冲直线感应电机,模型样机在11米的发射行程内,能让300公斤的负载加速到15米每秒的速度,启动时的中转差频率的变化很小。目前并不清楚福建舰的电磁弹射系统究竟是哪种直线电机,但可以肯定的是电机的运转效率没有任何问题,可靠性更是达到了非常高的水准。

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三、福建舰首次搭载飞轮加超级电容的混合储能系统

而在湘电股份的截图上还提到福建舰采用的是飞轮加超级电容混合储能系统,这或许也是电磁弹射系统 高可靠性的另一项重要因素,同时也让一直以来军迷们对福建舰用什么储能系统的猜测有了一个结果。

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飞轮储能系统在运作时,会将能量以动能的形式,储存在高速旋转的飞轮之中,具有能量功率密度高、适应性强,效率高寿命长的优点。缺点则是储能能量密度低,自放电率比较高。

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而超级电容属于电磁储能,主要分为双电层电容器和电化学电容器两大类,双电层电容器主要利用电机和电解液之间,形成的界面双电层来存储能量。电化学电容器则是依靠电活性物质,在电极表面进行欠电位沉积,发生高度的化学吸附、脱附或氧化、还原反应,产生与电极充电电位相关的电容。当然不管是哪一种,都有着功率密度高,循环寿命长,可靠性高,工作温度范围宽等优点。不过其也存在造价昂贵,能量密度低的缺点。

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二者相互结合所组成的混合储能系统,无论怎么看都像是军工为福建舰打造的储能系统安全冗余。二者缺点互补强化优势,可在45秒内完成能量充放,战时舰载机高频次起飞时,双系统能带来更大的可靠性冗余,无须担心电磁弹射系统能量供应不足,进而影响到舰载机起飞效率的问题。同时双系统也能在单一储能系统失效时,用另一套储能系统先顶上,让福建舰仍具备一定的舰载机弹射起飞能力。

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但就是不知道咱们怎么解决混合储能系统带来的占地面积大的问题,航母空间寸土寸金,整两套储能系统上舰,多多少少会影响到舰载机的搭载数量吧。不过这种担心也许是多余的,军工不可能说硬上一些还有留有弊端的技术对不对,肯定是军工通过其他的方法消弭掉了这些不利影响,最终达到了上舰的要求。不管怎么说飞轮加超级电容的新型混合储能系统,绝对是咱们福建舰的独创。其在9月22日成功弹射三种型号的舰载机起飞,也从侧面印证了咱们混合储能系统的运转效率以及可靠性都很优秀。

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四、下一艘航母会是核动力?

不过随着福建舰距离入役的日子越发临近,其脱离小甜甜身份的日子也将越来越近,现在已经有不少军迷开始期盼着下一艘航母会是核动力航母了。而在跟湘电股份有关的截图里,有这么一句话:其深度参与004、005型核动力航母以及076两栖攻击舰项目。也就是说湘电股份不仅是福建舰电磁弹射系统唯一的供应商,还将是未来两艘航母的电磁弹射系统供应商,并且这两艘还都是核动力航母。

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如果说之前外媒根据卫星图片,推测我们已经开建了下一艘航母是在捕风捉影的话,那么这张截图里的内容则是实锤了我们的确有建造核动力的计划,并且下一艘就将是核动力,这跟之前军迷们猜测福建舰会有一艘姊妹舰的说法截然不同。当然这张图片的真实性我不能确定,所以也不能特别肯定的说咱们已经开建了。

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但对海军来说,航母领域 未来是必定会触及核动力的。与此同时航母排水吨位则会继续向上,朝着十万吨发起冲击,一方面呢是要拥有可跟美海军手中最强的航母力量正面抗衡的实力,这种抗衡不仅仅是要在舰载机配置、舰载机性能上下功夫,还要在航母动力、航母吨位以及航母技术上进行较大幅度的强化。另一方面则是要彻底完善福建舰身上设计不成熟的地方,让咱们下一艘航母更加趋于完美。

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就比如说福建舰二号起飞位的挡焰板侵入斜角甲板,导致福建舰无法同时完成舰载机的起飞与降落,还有中置式的舰岛、苏联式的航空作业报障系统以及仅两个升降机等等,把这些问题全都解决掉以后,所诞生出的新型航空母舰,预计会成为我军标准的航母飞行甲板布局。

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以前觉得咱们不太可能会造核动力航母,是因为核动力航母在航率低、出动率也不高,而我军长期存在守护庞大海岸线,将假想敌拒止在指定区域以外,时刻警惕舰队决战等需求。常规动力航母的高在航率与出动率都更符合海军的使用需要。

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可随着海军的不断成长,战略需求也在时刻发生变化,未来我国的战略重心会逐步挪移至中东以及非洲沿线,那么拥有更远的航程数据,更好的加速性能的核动力航母,则逐渐的成为我军必须要考虑的航母动力形式。

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按照我军当前发展的迅猛势头以及技术红利,我觉得有很大概率海军会从小步快跑进化为两步走战略,也就是同时建造常规动力与核动力航母。一方面继续增加常年警巡凌海执行战备任务的航母数量,另一方面也要为以后战略重心的转移做准备。从这一点来说即将拥有福建舰的海军,还远没有到最鼎盛的时期,再给我们20年或者30年时间,海军定然会成长到更高的层面,以一种全新的姿态,引领着中国走入远洋踏进深蓝。

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