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  • 1 # 科技之重

    事實上,美國即研發了中壓交流推進系統,又研發了中壓直流推進系統。

    只不過中壓交流推進系統的研發難度要低於中壓直流推進系統。

    而在最初時,美國就選擇了難度較為小的中壓交流推進系統。

    也只有這樣做。在艦艇的未來動力上,才可以繼續領先全球。

    導致DDG-1000驅逐艦採用了中壓交流拳全電推進系統,福特級航空母艦安裝了中壓交流電磁彈射器。

    不過,美國並沒有放棄多對中壓直流推進系統的研究,在艦艇規劃中,中壓直流推進系統預計在2030年列裝使用。

    所以說,為了領先全球其他國家,在最初時,美國就點錯了科技樹。

    另外,美國軍工有一個傳統。

    那就是“在研發武器時,總是採用最先進的技術,無論該技術是否成熟可靠”。

    這個傳統是半仙半魔,利弊各半。

    目的嗎,就是上文所提到的為了領先全球其他國家至少一代。

    這一點從很多例子中可以得出結論。

    在1988年進行的A-12隱身艦載攻擊機專案,最終由於材料,重量,造價高昂等因素無疾而終。

    還有F-120和F-136變迴圈航空發動機,即便是十多年後的今天,變迴圈航空發動機依然未能裝機使用。

    F-23隱身戰鬥機,該機由於極為注重隱身效能,忽視了機動性和敏捷性,最終落敗於F-22。

    各種高超音速導彈,美國起步最早,但是裝備部隊最晚,中俄兩國的高超音速導彈已經服役了。

    還有本文的主角,“福特”級核動力航空母艦。

    加裝電磁彈射器,是福特級相對於尼米茲級來說最大的不同,也是導致福特級核動力航空母艦至今未能形成戰鬥力的根本原因。

    甚至早在2019年時,美總統還想將電磁彈射器換成蒸汽彈射器。不過如今這個願望怕是達不成了,畢竟生產蒸汽彈射器的DW公司已經破產了。

    中壓直流電磁彈射器與中壓交流電磁彈射器的優劣。

    簡而言之

    中壓直流電磁彈射器具有能量密度均勻,穩定性高,結構簡單,操控方便的特點。

    中壓交流電磁彈射器具有能量密度大,穩定性不太高,結構複雜,不好控制的特點。

    透過分析中壓直流電磁彈射器,中壓交流電磁彈射器各自的特點可知:

    中壓直流電磁彈射器比較穩定,帶來的就是彈射效率高,這點是最重要的。

    中壓交流電磁彈射器就不太穩定了,導致故障頻發。

    另外,無關於哪種彈射器。主要是交流和直流電帶本身的問題。

    直流電的優點:線路造價低,傳輸過程中的損耗小。

    直流電的缺點:電源和換流站的造價高昂。

    交流電的優點:輸電裝置建造方便利於傳輸,電源和換流站的造價低。

    交流電的缺點:在輸電線路中存在電容電流,會引起不必要的損耗,交流電比直流輸電發生的故障多。

    透過對比直流電和交流電的優缺點之後,就可以得出,福特級航空母艦之所以選擇中壓交流電磁彈射器,就是因為中壓交流電磁彈射器的技術門檻低,比較容易實現。

    要知道福特級航空母艦的研發時間是在1996年,服役時間是在2017年。

    但是其電磁彈射器是在2015年首次在艦上進行試驗的。

    就在一年之後的2016年,東方大國對電磁彈射器和蒸汽彈射器進行了試驗。

    就當時的技術條件來看,能夠用上電磁彈射器已經足夠先進了。單就這點而言,已經領先全球其他國家了。

    東方大國電磁彈射器的發展歷程

    畢竟東方大國的電磁彈射器樣機是在2008年研發出來的。

    到了2011年,電磁彈射器基本上就可以使用了。

    美國電磁彈射器的發展歷程

    而美國的電磁彈射器的研究最早可以追溯到1982年。

    但受制於當時的技術條件,所有的裝置無法滿足需求,最終只是在1988年建造了一個長度僅有3米左右的模型而已。

    與此同時,還進行了電磁彈射,制動,回收以及電磁輻射試驗等。

    時間來到90年代末,經過論證,美國海軍決定在福特級航空母艦上安裝電磁彈射器。

    在本世紀之初,即2003年,美國啟動了電磁彈射器的研發工作。

    到了2004年。透過對比,美海軍將研發電磁彈射器的合同授予通用原子公司。

    2009年4月,美國海軍通過了電磁彈射器重量,費用,技術風險等方面的關鍵設計審查。

    同年的9月,電磁彈射器專案開始進入系統功能演示驗證階段。

    在2013年,電磁彈射器開始在下一代福特級航母上嘗試安裝。

    透過對比東方大國和美國電磁彈射器的發展歷程可知:

    在美國的中壓交流電磁彈射器進行演示之前,東方大國的中壓直流電磁彈射器的樣機已經研發出來了。

    當美國的中壓交流電磁彈射器開始在福特級航空母艦上安裝時,東方大國的中壓直流電磁彈射器已經可以用了。

    也就是說,東方大國的電磁彈射器技術,要比美國走得順多了,走得快多了。

    這種被對手追上的壓迫感,是美國絕對不願意看到的。儘管知道中壓直流電磁彈射器,比中壓交流電磁彈射器有諸多的優勢。

    但是,規劃中的中壓直流系統到2030年才能使用。

    已經安裝到福特級航空母艦上的電磁彈射器總不能拆了吧,也只能捏著鼻子認栽了。

    據統計,福特級航空母艦上電磁裝置的故障率還是很高的,根本就達不到設計指標。

    在設計時

    對電磁彈射器的設計要求是每彈射4166次出現一次故障,實際上是每彈射272次,就出現了故障。

    對電磁攔阻系統的設計要求是每阻攔16500次出現一次故障,實際上是每阻攔41次,就出現了故障。

    對電磁彈藥升降機的設計要求是每使用932次出現一次故障,實際上是每使用218次,就出現了故障。

    綜合來看,福特級航空母艦上的電磁裝置可靠性是真的低。

    相比於早就成熟的蒸汽彈射器,那肯定是不如的。乃至於,福特級航空母艦至今還未能形成戰鬥力。

    綜合來看,受制於研發難度,最初的選擇等限制,導致福特級航空母艦選擇了中壓交流電磁彈射器。

    據稱東方大國依據中壓直流系統研發的電磁彈射器已經經過了上萬次的試驗,結果還是相當可靠的。

  • 2 # 交易哲學家

    因為美華人腦子裡面有坑,而且不是一般的坑;

    這個坑是怎麼形成的,最後大家就明白了;

    電磁彈射的概念是美國提出的,一點問題都沒有;

    你想啊,彈射器瞬間把三十多噸的飛機從零一次加速到數百公里,這屬於極短時間內輸出極大功率,即能量短時間釋放的過程;

    首先被排除的是儲能電池+直流電機的技術。因為電池經不起這麼折騰;

    華人優先想到的是,既然瞬間放電,那麼咱們用超級電容+直流直線電機唄;

    但是,美華人的腦洞大,他提出的方案叫飛輪儲能+交流直線電機;

    能量流動是這樣的

    就是航母交流發電機——交流電動機——飛輪機械能——交流發電機——交流直線電機彈射···

    美華人一算,覺得飛輪高速旋轉難度風險太大,於是要求每套彈射系統,單獨配一個飛輪;

    後來發現難度和故障率都會很大,於是要增加設計冗餘;

    即每臺彈射器用多臺三臺交流電動機,三臺交流發電機,這樣壞了一臺,還能使用···

    但是這麼一整,整套彈射器的體積和重量,複雜程度就大大超過了蒸汽彈射·····那換電磁彈射意義何在?

    蒸汽彈射的鍋爐雖然大但是是空心的,飛輪可是實打實的鐵坨坨,那能輕嗎?

    於是還要改,經過美國工程師的努力,各種減重,終於將體積減少了一點,降到1100立方米以下,比蒸汽彈射小了38立方米,但是重量超重了。

    另外更要命的是,12部飛輪,只要有一個故障,全部就不能用了····

    你沒看錯,具體為啥,美國沒說,咱也猜不著,而且飛輪出了故障,控制系統也完犢子了。

    更坑爹的是,只要有一部飛輪出故障維修,剩下的11部飛輪必須也都停下來,據說讓高速旋轉的飛輪停下來就需要1.5小時·····

    另外四條彈射器用一套儲能,任何一套出了問題,其他三套也用不了!

    ——這時候美國國防部報告裡面寫的;

    福建號電磁彈射領先十年

    美華人一想,要不,咱們也把飛輪換成超級電容吧,但是這麼一換,後面的交流直線電機怎麼用?因此需要一個超級逆變器·····,這個玩意的體積重量就更驚人了····

    要不把後面的交流直線電機換成直流直線電機?

    那跟中國的福建號有什麼區別?

    除此之外,飛輪自身也是故障頻發,因為屬於超高速運轉,其中關鍵的部件壽命特別短···

    難怪懂王都說要拆了他····換蒸汽彈射。

    美國福特號航母下水五年, 都沒有解決這個問題。

    福特號航母,造價130億,到現在不敢實戰部署,它的彈射器,電磁攔阻器,升降機,都有問題。並且交流電系統運轉產生巨大的電磁干擾,到現在還無解····

    就是美國現在轉向中國的電磁彈射路線,沒有十年解決不了;

    那麼美國為什麼會產生這種問題?

    這個原因就特別有意思了;

    美國最近十幾年,軍工研發大錯誤不斷;

    前面有大名鼎鼎的朱姆沃爾特,點錯的科技樹,變成高科技垃圾,後面福特航母點錯了彈射器路線;

    那就是美國的經濟產業空心化帶來的結果;

    科學水平,科技水平,產業製造水平三者之間脫節;

    科學水平,取決於高階人才,高階實驗室水平,這一點美國還行,沒問題;

    科技水平,由經濟成本來決定,畢竟高科技就是貴;

    而產業製造水平,則與整個國家制造業水平有關。

    美國科學水平可以,科技水平也捨得砸錢,但是產業製造水平就十分的拉胯了;

    產業脫節的後果就是,在實驗室的科研單位,對製造能力嚴重估計不足;

    這有點像我們公司,領導說APP上加個功能,要求一個周內個搞定,實際上技術部門兩個月才搞定····

    福特航母的彈射器反覆修,這麼多錢花上去,也沒人被追責;

    電磁炮消防車

    美國的電磁炮還沒搞出來,中國民用企業已經把電磁炮用在消防車上,雖然兩者效能不一樣,但是好歹有了產業製造。

    為啥中國的福建號航母,中壓直流供電系統,電磁彈射系統,電磁攔阻系統都研發這麼順利?

    那是因為,這三項裝置的技術都是來自民用的····並且在民用市場上有非常成熟的產品。

    成熟到什麼地步呢?那就是軍用的這些系統還沒有民用的複雜······

    航母彈射用的直流電機,和上海的磁懸浮列車是同源的;

    上海這條線2016年以後,全都是中中國產的車廂,穩定運轉,並且也是直流電技術,並且已經迭代好多代了,其穩定性,低故障率,耐用性等相關引數比航母要求的還高;

    特高壓直流輸電線路,相關的裝置尤其是斷路器,中國特有,因為全世界只有中國有這麼遠的超長距離輸電需求,美國沒有這個需求,有也是交流的。因為沒有需求,也就沒有人去投入研發了。

    直流輸電技術難度比較高,但是效率更高。這一方面,中國研發很多年了,目前都比較成熟了。

    航母彈射所使用的超級電容,包括電磁攔阻裝置使用的超級電容,都是來自高鐵;

    高鐵,動車,甚至部分地鐵,都已經使用超級電容來瞬間儲能,例如剎車的時候吸收能量,起步時候釋放能量,已經有很好的經濟性以及長壽命,非常穩定。

    至於全電力軍艦,我們穩妥很多,英國045直接整艦使用全電,結果天天趴窩;美國倒是用在了朱姆沃爾特上;

    我們謹慎很多,用在掃雷艦上很多年;

    掃雷艦對控制要求比較高,適合使用電力推進,因此中國就在掃雷艦上測試完善全電推進技術,迭代經驗,風險要小多了。

    所以,現在的美國是真的不如1990年的美國。

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