在位于長江入海口的長興島上,一艘體型巨大的直通式甲板軍艦正靜靜地躺在船臺上蓄勢待發。這就是傳說中的中國第二艘國產航母,同時也是首艘我國完全自行研制的航母——003型航母。多年來,關于003型航母的各種資料與猜測一直是廣大軍事愛好者熱議的話題。那么,這艘大家期待已久的國產航母究竟有哪些值得一提的亮點呢?
從歷史地位來說,003型航母是繼001型航母“遼寧”號與001A型航母“山東”號之后,人民海軍即將裝備的第三艘航母,同時也是我國第一艘彈射起飛型航母。根據2021年美國戰略與國際問題研究中心發布的高清衛星照片顯示,003型航母比之前的“遼寧”號與“山東”號明顯大了一圈,艦島也改小了不少,因此具有更大的甲板面積,能夠攜帶更多的作戰飛機。由于003型航母采取了總裝分段建造法,其建造工期相較于“遼寧”號與“山東”號大為縮短。從最新的衛星圖片來看,003型航母的艦島已經安裝完畢,電磁彈射器至少已經裝了一臺,下水時間應該不會晚于2022年年底。綜合各方信息推測,003型航母的大體數據為:艦長320米(甲板),艦寬78米(甲板),滿載排水量85000噸,最高航速30節,配備有3具國產電磁彈射器。艦載機為40架殲15,16架直8和直20艦載直升機,4架空警600艦載預警機,未來還將配備基于FC-31樣機改進的國產第四代隱身艦載戰斗機。
如果以上這些數據基本屬實的話,那么003型航母將有望超過目前全球排水量最大的常規動力航母英國的“伊麗莎白女王”級,成為歷史上噸位最大,綜合作戰能力最強的常規動力航母。早在003型航母尚未問世的時候,坊間就開始紛紛猜測該艦的尺寸、動力與起飛方式。尤其是針對后兩者的爭論,在網上可謂是此起彼伏,不絕于耳,直到這兩年塵埃落定后才漸漸平息下來。從最終結果來看,雖然003型航母未能如一些人所愿用上核動力,但跨過蒸汽彈射直接使用電磁彈射還是給國人帶來了不少驚喜。而我國也由此成為了世界上第二個掌握電磁彈射器的國家。眾所周知,現役航母的起飛方式主要分為滑躍與彈射兩種。其中,前者所需的技術相對比較簡單,只需要艦載機依靠自身動力,借助甲板前方的滑躍角即可起飛;而后者則是利用彈射器使飛機達到起飛速度,從而完成起飛。
對于彈射起飛來說,其最大優勢在于極大地提升了戰機的起飛載荷;增加了甲板停放飛機的數量;改善了在高海況下的起飛性能;方便預警機、運輸機等大型飛機的起飛等。當然,彈射起飛在技術上也遠比滑躍起飛復雜的多,成本上也不可同日而語。目前,全球能完全掌握航母彈射技術的國家只有中美兩個國家。不過,003型航母在研制之初,并沒有考慮使用更加“時髦”的電磁彈射,而是傾向于技術上較為成熟的蒸汽彈射。
不少人或許會認為,出現更晚,且更為先進的電磁彈射在技術難度上理應比蒸汽彈射更大。但實際上,更早出現的蒸汽彈射器在整體構造上反而還比電磁彈射器更加復雜一些。二者在技術層面并沒有多少交集,也不存在繼承的關系。總之,不管是電磁彈射技術還是蒸汽彈射技術,對于中國而言都是新技術,所要承擔的技術風險并沒有什么很大的不同。
從結構上講,電磁彈射器主要由大型直流電機、電能儲存裝置、兩條平行導軌和彈射滑梭等幾部分組成。彈射裝置位于倒梯形的電磁彈射槽中,里面裝滿了電磁鐵模塊。彈射艦載機時,儲能裝置和直流電機會給兩條導軌通上強電流,彈射槽里的電磁鐵模塊會瞬間產生交替磁場,在同極相斥原理下產生前進的推力,推動內部的楔塊與上面帶動戰斗機的滑梭做直線運動,從而完成彈射的全過程。
與蒸汽彈射器相比,電磁彈射器具有體積小、重量輕、故障率低、便于維護、功率可自由調節、準備時間短、艦載機出動率高、能量使用效率高、操作人數少等優點。我們拿美國“福特”級采用的EMALS電磁彈射系統和“尼米茲”級的C-13蒸汽彈射器做一個對比。EMALS在體積和重量接近C-13一半的情況下,其最大彈射起飛重量反而比C-13更高,發生重大故障的間隔時間更是達到了C-13的三倍以上。
此外,蒸汽彈射器的高壓氣流不易控制也會導致彈射過程前半段速度過大,后半段速度過小的現象出現。相比之下,電磁彈射器的加速會更平穩一些,大大降低了對飛機和飛行員的負面影響。當然,事物往往具有兩面性,從耗能的角度來說,電磁彈射器也可謂是不折不扣的“吞電獸”。電磁彈射器在工作的2.2秒內將消耗39度電能,幾乎相當于一個三口之家小半個月的用電量。
這么大的耗電量對于核動力航母而言或許不是什么問題,但對于燃油攜帶量有限的常規動力航母而言就有些捉襟見肘了。因此,電磁彈射無法應用在常規動力航母上的說法一時間也是甚囂塵上,就連不少專業人士也一度認為電磁彈射無法與常規動力航母兼容。2017年2月國防科技大學國家安全與軍事戰略研究中心的王群教授就曾告訴科技日報記者,“常規動力航母一般來說不宜采用電磁彈射,尤其是對航母技術還不很強、經驗不足的國家而言。”
但事實真的是這樣嗎?其實,從原理上來說,電磁彈射系統對于動力系統的選擇并沒有那么苛刻,只要能從高速旋轉的動力軸上獲得足夠大的發電功率即可。中國之所以敢大膽選擇更為激進的電磁彈射,除了有上述諸多優點外,還與中國能在該領域及時突破關鍵技術有關。對國產電磁彈射與電磁炮技術有著突出貢獻的馬偉明院士曾將電磁能的應用分為了三個等級,一是米級的電磁軌道推進系統,也就是我們熟知的電磁軌道炮;二是十米級的電磁彈射推進系統,三是百米到千米級的電磁發射推進系統,今后可能會應用在衛星發射上。
之前,英國和美國海軍分別在45型驅逐艦與DDG-1000驅逐艦上應用了第一代綜合電力推進系統。而馬偉明團隊研發的第二代綜合電力系統在全球首次提出了先進中壓直流綜合電力系統,用馬院士的話說,其技術水平足足領先美國10年!在馬偉明院士看來,艦船綜合電力系統是艦船動力的第三次革命。它將日常供電、推進供電和高能武器供電三合為一,實現了全艦能源的綜合利用,大大提高了效率。
對于電磁彈射和常規動力之間所謂“八字不合”的問題,馬偉明認為,常規動力航母完全可以上電磁彈射。但前提是在儲能、直線電機、彈射控制、大功率轉換等技術上取得突破,并在動力上用大功率燃氣輪機代替之前“遼寧”號與“山東”號上的蒸汽輪機。不過,對于一套完整的綜合全電推進系統而言,僅僅只有中壓直流推進電機技術肯定是不夠的,還需要結合到船舶這一特殊的應用場景上才行。
而在這方面,海軍工程學院某研究所所長,電力電子與電力傳動領域專家肖飛的貢獻不容忽視。在肖所長及其團隊的共同努力下,綜合全電推進系統實用化的最后一道障礙終于在2018年被基本掃清。這套凝聚著中國科研人員汗水的高速感應整流發電機具有體積小,輸出功率大的特點,中國艦用電力系統也從此進入了世界先進水平的行列。
當然,電磁彈射作為一個新興事物也存在著技術不成熟,故障率較高的問題。據悉,美國“福特”級核航母在試航期間,其上所裝備的四臺電磁彈射器就會一臺出故障,其他三臺跟著癱瘓的離奇現象。如果使用頻繁,集體“罷工”的概率更是高達80%。事實上,馬偉明院士對“福特”級核航母上發生的這一情況曾有過十分精準的判斷,他認為航母的電磁彈射器耗電量巨大,僅憑美國人現有的中壓交流供電技術根本無法滿足需求。
而且在電能儲存方面,中壓交流供電技術儲備的電能十分有限,每次艦載機從航母上彈射起飛后,至少需要8-10分鐘才能實現下一次彈射,這樣一來將大大影響力航母的戰斗力,甚至可能在戰時造成災難性的后果。對于即將揭開面紗的003型航母,中國官方始終不置可否,反而是境外機構與媒體顯得尤為關注,每隔一段時間就會大肆炒作一番。如美國戰略與國際問題研究中心中國項目高級研究員馬修·富奈奧爾就將003型航母視為中國海軍“向前邁出的非常重要的一步”。
美國《福布斯》新聞網則認為,由于中國海軍發展神速,美海軍已經開始制訂下一代航母艦載機計劃。不過,也有一些西方媒體顯得稍微“冷靜”一些,如彭博社認為,003型航母是中國最大、最現代化的航母,但與美國的“尼米茲”或“福特”級核動航母相比仍有差距。西方媒體的這些報道大多透著股“中國威脅論”的調調,且各有各的目的性,我們只需要參考一下即可,并不需要太在意。
總之,建設人民海軍是我們自己的事情,根本不需要外界插手,也不會被外界所干擾。中國的海軍建設有自己的戰略規劃與發展路徑。筆者相信無論武器裝備如何更替,都改變不了人民海軍為我國和平外交服務的本色,因此即便是將來實現了現代化,擁有了更多,更先進的航母,中國海軍的防御性戰略也不會有大的變動。
來源:國科環宇微信號
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