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為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

用不用電磁彈射器和阻攔索跟是不是核動力有關系嗎?核動力航空母艦和常規動力航空母艦在功能上是一樣的,隻要動力系統輸出功率能達到要求為什麼不能用電磁彈射呢?

不知道從什麼時候開始網絡上就流傳著“常規動力不能用彈射器”、“常規動力不能用電磁彈射器”這些亂七八糟的說法。彈射器的使用和是什麼動力有直接關系嗎?難道不是和動力系統輸出功率有關系嗎?輸出不夠就算核動力又怎麼樣?常規動力如果能達到足夠的輸出那麼不能用彈射器嗎?美國“小鷹”級和“福萊斯特”級常規動力航空母艦在28萬馬力功率情況下照樣有4條蒸汽彈射器,法國“克萊蒙梭”號常規動力3.5萬噸的小身板也依靠12.5萬馬力的功率上瞭2條蒸汽彈射器。而法國“戴高樂”號核動力航空母艦,核動力推進,結果8萬馬力輸出動力連自身航速都保證不瞭,彈射器也是“閹割”版。下面這兩張圖就是“尼米茲”級核動力航空母艦和“小鷹”級常規動力航空母艦為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

很多網友“迷信”所謂的核動力系統,認為有瞭核動力就可以為所欲為,那我們就說一下核動力到底是個什麼東西。我們首先要明白:核動力與常規鍋爐動力最終都是作用在蒸汽輪機上,他們用蒸汽為介質推動蒸汽輪機葉片再達到推進或者發電的目的。現在問題來瞭,蒸汽是從哪來的?我們的“遼寧”號、美國“小鷹”級和“福萊斯特”級是通過燃油鍋爐產生熱量將水變成高溫高壓蒸汽。而核動力,其實就是用核反應堆的核裂變產生熱量將水變成高溫高壓蒸汽。我們可以把這個問題簡單化:燃油鍋爐和核反應堆都隻是產熱工具,他們的作用隻是把水變成水蒸氣,其他的方面都是一樣的。下面這兩張圖更直白一些,畫紅框的部分其實是一樣的

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

那麼我們再看一下核動力和常規動力之間到底有什麼區別:從功能上講常規動力和核動力是一樣的,也就是說核動力航空母艦能做到的事情同等級的常規動力航母也基本都能做到。最典型的還是美國的“尼米茲”級核動力航空母艦和“小鷹”級常規動力航空母艦。核動力航空母艦的優勢在於:

幾乎無限續航。

持續性的高航速航行,更快抵達戰區。

可以攜帶更多的航空燃油和彈藥。

降低全球各基地燃油存放數量。

降低編隊補給燃油需求。

啟動時間更快、加速性能更好。

當然核動力缺點就在於較高的技術起點和高昂的全周期費用,而且維護時間比同等級常規動力航母要高5%以上。

我們回到電磁彈射器方面,其實不管是電磁彈射器還是蒸汽彈射器都要消耗相當大的一部分動力輸出。比如電磁彈射器要消耗電力,這樣就需要鍋爐產生的熱量中相當一部分要分配給發電(能量總量是一定的,無非就是輸出給動力的多還是輸出給電力的多)。而蒸汽彈射器就需要消耗一部分鍋爐產生的蒸汽,這樣也等於降低瞭軸輸出。現在的問題在於,如果常規動力的總輸出功率足夠大,有能力同時供應發電系統和推進系統,那麼他的最終效果和核動力是一樣的。我們還是要舉美國“小鷹”級和“尼米茲”級這個例子,這兩艘航空母艦從配置上講是一樣的,30+節的航速和4條C-13型蒸汽彈射器,反倒“小鷹”的輸出功率達到28萬馬力,比“尼米茲”還多2萬馬力,2個反應堆還不如8臺燃油鍋爐。

而電磁彈射麻煩在於如何分配全艦電力和如何儲能上,其實電磁彈射的能量轉換效率比蒸彈高,反倒是消耗能量比蒸汽彈射器要小,但是如果這分配不好那麼動力輸出功率再大也沒有用。因為蒸汽彈射器在不工作時可以將產生的蒸汽在壓力容器中儲存,需要的時候再釋放。但是電磁彈射的電怎麼辦?電不像蒸汽那樣實實在在看得見摸得著,所以儲電是個大問題。為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

所以網絡上流傳的所謂“全艦綜合電力管理”和“超級電容”這些東西就顯得尤為重要,但是這跟艦上到底是常規動力還是核動力沒有什麼太大的關系,關鍵是動力系統的輸出功率能不能達到要求,不是說一定要核動力才能用電磁彈射,隻是說核動力比常規動力在這方面更有優勢,更有持續性。


更多觀點:

謝邀!其實,電磁彈射和阻攔技術在真正的工程實現上要比蒸汽彈射更簡單、更高效、更低成本。

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

仔細看這個電磁彈射的動圖,你會發現飛機在彈射的過程中從軌道上並沒有溢出物。

相反,再看一下蒸汽彈射:

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

你會發現大量蒸汽從彈射軌道上泄露出來。

我們看一下蒸汽彈射器:

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

蒸汽彈射器是利用航母儲存的高壓蒸汽推動的一個滑動的活塞。由於這個活塞很長,就不能僅僅從活塞的頭部來輸出動能,而是在活塞的側面開瞭一個滑軌道來拖動飛機前進。一般的蒸汽活塞汽缸應該是完全封閉的。但為瞭驅動滑車,在航母上的蒸汽彈射器的汽缸就隻能做成開放結構。

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

在滑車和活塞連接的位置用橡膠來做密封。

這就導致瞭在蒸汽彈射器工作的時候有大量蒸汽外溢。

而電磁彈射系統本身並不存在活塞,而是一個直線電機。

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

它並不需要像蒸汽彈射器一樣要在開放的空間內封閉高溫高壓的蒸汽。在工程上電磁彈射器可以做得更小巧也更簡單。

而對於電磁彈射器的最大障礙其實就是儲能結構。蒸汽彈射器可以利用高壓蒸汽罐來儲存蒸汽。將能量儲存為蒸汽的內能。而電磁彈射器是要用電的。這就需要有高效的電能儲存裝置。

大功率的電儲能並不是靠電池或者電容器來完成的。例如福特級航母上的電儲能技術是利用瞭飛輪儲能的方式為電磁彈射器來儲能的。

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

這是一套內部可以轉動的飛輪。在需要儲存能量的時候,在電磁的作用下讓內部的飛輪高速旋轉,這樣電能就儲存為瞭動能。當需要輸出電力的時候,反向操作,動能轉化為電能。

這裡面就有 電-磁-動能的轉換過程。

很牛的是,我們在常溫超導材料上似乎是要領先瞭美國一大步。這就導致瞭我們的飛輪儲能系統要比美國的還要高效。

那麼常規航母的發電系統能驅動這個飛輪嗎?當然是可以的。雖然常規航母依靠燃油為動力來源,但依舊是和核動力航母一樣是燒開水驅動蒸汽渦輪發電的。發電的效率並不差。

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

所以短時間內給飛輪儲能系統充電也是夠用的。

至於電磁阻攔系統並不需要發電,而是講動能高效的轉化為電能的一套設備。

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

這個東西在很多電動車上都有類似的裝置,隻不過航母上用的這種功率更大而已。


更多觀點:

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

目前各方消息均表示,我國,第二條國產航母將會是裝備電磁彈射器,滿載排水量達到8萬噸級的超級航空母艦。

是什麼讓我國足如此迅速的跳過瞭,蒸汽彈射器,直接裝備電磁彈射器呢?
為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

這就要感謝馬偉明院士的。馬偉明院士的極力推動之下,我們才能夠非常迅速的裝備電磁彈射方面,據毛偉明院士在電磁彈射器方面已經超越瞭美國。

更何況,蒸汽彈射器與電磁彈射器本就沒有什麼共通之處。共同之處也就隻有一個,那就是都叫做彈射器。
為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

然後就沒瞭,蒸汽彈射用的是高壓氣缸,電磁彈射用的是磁電反應,通俗點可以理解為磁懸浮列車。倆有啥共同點啊。跳過瞭就跳過瞭唄。

電磁攔阻,你都突破電磁彈射器瞭,還能沒個電磁攔阻。

為何003國產常規動力航母也可以用電磁彈射和攔阻?

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