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中國第三艘航母即將問世，最關(guān)鍵的不是噸位，而是電磁彈射器

點(diǎn)擊：  作者：記者    來源：國科環(huán)宇微信號  發(fā)布時間:2022-02-05 10:24:19

 

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(fā)。這就是傳說中的中國第二艘國產(chǎn)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(guān)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(chǎn)航母究竟有哪些值得一提的亮點(diǎn)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(jù)2021年美國戰(zhàn)略與國際問題研究中心發(fā)布的高清衛(wèi)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(zhàn)飛機(jī)。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(wèi)星圖片來看，003型航母的艦島已經(jīng)安裝完畢，電磁彈射器至少已經(jīng)裝了一臺，下水時間應(yīng)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(shù)據(jù)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(jié)，配備有3具國產(chǎn)電磁彈射器。艦載機(jī)為40架殲15，16架直8和直20艦載直升機(jī)，4架空警600艦載預(yù)警機(jī)，未來還將配備基于FC-31樣機(jī)改進(jìn)的國產(chǎn)第四代隱身艦載戰(zhàn)斗機(jī)。

 

 

如果以上這些數(shù)據(jù)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(guī)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(zhàn)能力最強(qiáng)的常規(guī)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(wǎng)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(jié)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(xiàn)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(shù)相對比較簡單，只需要艦載機(jī)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(jī)達(dá)到起飛速度，從而完成起飛。

 

 

對于彈射起飛來說，其最大優(yōu)勢在于極大地提升了戰(zhàn)機(jī)的起飛載荷；增加了甲板停放飛機(jī)的數(shù)量；改善了在高海況下的起飛性能；方便預(yù)警機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等大型飛機(jī)的起飛等。當(dāng)然，彈射起飛在技術(shù)上也遠(yuǎn)比滑躍起飛復(fù)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(shù)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(shù)上較為成熟的蒸汽彈射。

 

 

不少人或許會認(rèn)為，出現(xiàn)更晚，且更為先進(jìn)的電磁彈射在技術(shù)難度上理應(yīng)比蒸汽彈射更大。但實際上，更早出現(xiàn)的蒸汽彈射器在整體構(gòu)造上反而還比電磁彈射器更加復(fù)雜一些。二者在技術(shù)層面并沒有多少交集，也不存在繼承的關(guān)系。總之，不管是電磁彈射技術(shù)還是蒸汽彈射技術(shù)，對于中國而言都是新技術(shù)，所要承擔(dān)的技術(shù)風(fēng)險并沒有什么很大的不同。

 

 

從結(jié)構(gòu)上講，電磁彈射器主要由大型直流電機(jī)、電能儲存裝置、兩條平行導(dǎo)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(jī)時，儲能裝置和直流電機(jī)會給兩條導(dǎo)軌通上強(qiáng)電流，彈射槽里的電磁鐵模塊會瞬間產(chǎn)生交替磁場，在同極相斥原理下產(chǎn)生前進(jìn)的推力，推動內(nèi)部的楔塊與上面帶動戰(zhàn)斗機(jī)的滑梭做直線運(yùn)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(hù)、功率可自由調(diào)節(jié)、準(zhǔn)備時間短、艦載機(jī)出動率高、能量使用效率高、操作人數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)。我們拿美國“福特”級采用的EMALS電磁彈射系統(tǒng)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(fā)生重大故障的間隔時間更是達(dá)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(dǎo)致彈射過程前半段速度過大，后半段速度過小的現(xiàn)象出現(xiàn)。相比之下，電磁彈射器的加速會更平穩(wěn)一些，大大降低了對飛機(jī)和飛行員的負(fù)面影響。當(dāng)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(nèi)將消耗39度電能，幾乎相當(dāng)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(guī)動力航母而言就有些捉襟見肘了。因此，電磁彈射無法應(yīng)用在常規(guī)動力航母上的說法一時間也是甚囂塵上，就連不少專業(yè)人士也一度認(rèn)為電磁彈射無法與常規(guī)動力航母兼容。2017年2月國防科技大學(xué)國家安全與軍事戰(zhàn)略研究中心的王群教授就曾告訴科技日報記者，“常規(guī)動力航母一般來說不宜采用電磁彈射，尤其是對航母技術(shù)還不很強(qiáng)、經(jīng)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(tǒng)對于動力系統(tǒng)的選擇并沒有那么苛刻，只要能從高速旋轉(zhuǎn)的動力軸上獲得足夠大的發(fā)電功率即可。中國之所以敢大膽選擇更為激進(jìn)的電磁彈射，除了有上述諸多優(yōu)點(diǎn)外，還與中國能在該領(lǐng)域及時突破關(guān)鍵技術(shù)有關(guān)。對國產(chǎn)電磁彈射與電磁炮技術(shù)有著突出貢獻(xiàn)的馬偉明院士曾將電磁能的應(yīng)用分為了三個等級，一是米級的電磁軌道推進(jìn)系統(tǒng)，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(jìn)系統(tǒng)，三是百米到千米級的電磁發(fā)射推進(jìn)系統(tǒng)，今后可能會應(yīng)用在衛(wèi)星發(fā)射上。

 

 

之前，英國和美國海軍分別在45型驅(qū)逐艦與DDG-1000驅(qū)逐艦上應(yīng)用了第一代綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)。而馬偉明團(tuán)隊研發(fā)的第二代綜合電力系統(tǒng)在全球首次提出了先進(jìn)中壓直流綜合電力系統(tǒng)，用馬院士的話說，其技術(shù)水平足足領(lǐng)先美國10年！在馬偉明院士看來，艦船綜合電力系統(tǒng)是艦船動力的第三次革命。它將日常供電、推進(jìn)供電和高能武器供電三合為一，實現(xiàn)了全艦?zāi)茉吹木C合利用，大大提高了效率。

 

 

對于電磁彈射和常規(guī)動力之間所謂“八字不合”的問題，馬偉明認(rèn)為，常規(guī)動力航母完全可以上電磁彈射。但前提是在儲能、直線電機(jī)、彈射控制、大功率轉(zhuǎn)換等技術(shù)上取得突破，并在動力上用大功率燃?xì)廨啓C(jī)代替之前“遼寧”號與“山東”號上的蒸汽輪機(jī)。不過，對于一套完整的綜合全電推進(jìn)系統(tǒng)而言，僅僅只有中壓直流推進(jìn)電機(jī)技術(shù)肯定是不夠的，還需要結(jié)合到船舶這一特殊的應(yīng)用場景上才行。

 

 

而在這方面，海軍工程學(xué)院某研究所所長，電力電子與電力傳動領(lǐng)域?qū)＜倚わw的貢獻(xiàn)不容忽視。在肖所長及其團(tuán)隊的共同努力下，綜合全電推進(jìn)系統(tǒng)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(yīng)整流發(fā)電機(jī)具有體積小，輸出功率大的特點(diǎn)，中國艦用電力系統(tǒng)也從此進(jìn)入了世界先進(jìn)水平的行列。

 

 

當(dāng)然，電磁彈射作為一個新興事物也存在著技術(shù)不成熟，故障率較高的問題。據(jù)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(xiàn)象。如果使用頻繁，集體“罷工”的概率更是高達(dá)80%。事實上，馬偉明院士對“福特”級核航母上發(fā)生的這一情況曾有過十分精準(zhǔn)的判斷，他認(rèn)為航母的電磁彈射器耗電量巨大，僅憑美國人現(xiàn)有的中壓交流供電技術(shù)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(shù)儲備的電能十分有限，每次艦載機(jī)從航母上彈射起飛后，至少需要8-10分鐘才能實現(xiàn)下一次彈射，這樣一來將大大影響力航母的戰(zhàn)斗力，甚至可能在戰(zhàn)時造成災(zāi)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(jī)構(gòu)與媒體顯得尤為關(guān)注，每隔一段時間就會大肆炒作一番。如美國戰(zhàn)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(wǎng)則認(rèn)為，由于中國海軍發(fā)展神速，美海軍已經(jīng)開始制訂下一代航母艦載機(jī)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(rèn)為，003型航母是中國最大、最現(xiàn)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(diào)調(diào)，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(shè)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(shè)有自己的戰(zhàn)略規(guī)劃與發(fā)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(wù)的本色，因此即便是將來實現(xiàn)了現(xiàn)代化，擁有了更多，更先進(jìn)的航母，中國海軍的防御性戰(zhàn)略也不會有大的變動。

 

來源：國科環(huán)宇微信號