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版主:黑木崖
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中国军舰一精进技术格外火爆!难度之大让各国吃尽苦头
送交者:  2018年03月13日05:45:31 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

近一两年,中国自主的“电力推进军舰”成为一大热点。中国军工行业在短短十几年内,追赶上了世界最先进的军舰推进技术,令人振奋!

  这几天,美军却传来坏消息,美国海军决定取消“燃电混合动力军舰”的计划。在英国方面,全电驱动的45级驱逐舰也多次出现重大故障而导致全体回厂切割外壳、更换部件。与中国在电力推进领域的高歌猛进相比,西方强国为什么遭遇各种挫折?

  中国055大型驱逐舰,鸣谢花猫制图

  简单的说,中国在军舰电力推进领域可能也遭遇了很多困难,但目前还没有足够的公开信息。

  但是,假以时日,中国在这一领域存在“完胜”西方强国的可能性。

  先看看美军方面的最新发展。美军之所以取消这一计划,公布的主要原因是测试这一技术的战舰“航速大减”,使得航行性能不能维持在原有水准。为此,美国海军决定只留下1艘驱逐舰做为实验平台,暂不扩大测试。

  美军构想的燃电混合动力军舰(hybrid electric drive ,HED),是为现在以燃气涡轮为动力、通过传统齿轮变速箱驱动螺旋桨轴的“伯克”级驱逐舰,增加一组电动机,使它在非高速状态时可以直接用燃气轮机驱动电力机组,直接驱动螺旋桨轴。这样能够逾越传统齿轮变速箱,达到静音、节省燃料、环保的目的。

  一种战舰混合动力架构

  美军这一构想已经在特拉克斯顿号驱逐舰(DDG-103,USS Truxtun)上试验。不过它相当昂贵,特拉克斯顿号改装已花费约5200万美元,而整个计划更是耗资3.6亿美元。

  DDG-103驱逐舰

  传统的军舰不论是采用蒸汽轮机(包括很多核动力舰艇的蒸汽机组部分)、燃气轮机,还是柴油机作为主要动力形式,都必须通过传统大型齿轮传动系统,而这一部分不但传动效率很低,还在体积、操纵灵活性、布局限制、噪音、震动方面有很负面的作用。

  而中国军舰也正在努力走向推进技术全面电力化。根据马伟明等这一领域的技术领头人的公开报道,近年中国战舰走向全电推进的发展趋势已经不可逆转。据称,中国全电推进的军舰,至少能实现接近两成的省油目的,显著增加了航程、自持力。

  全电推进还可以在瞬间实现螺旋桨的反向旋转,使战舰改变运动姿态变得更快捷。全电推进还非常有利于中国战舰越来越复杂、耗能越来越大的雷达、指挥控制、导弹武器系统,而且在航空母舰上也特别有利于与未来的电磁战机起飞弹射器兼容。

  坦白的说,美军全电推进的研制工作起步远远早于中国。而且,美军已经有了全电推进的主力战舰平台,可以提供科研与技术完善的空间 —— 这就是DDG-1000驱逐舰。

  DDG-1000驱逐舰动力系统

  它已经采用了全电设计,该舰2台最大功率36兆瓦的MT-30燃气轮机,以及2台功率4.5兆瓦的辅助燃气轮机,直接驱动2台永磁电机。DDG-1000的全电推进能力能使得它14000吨的舰体以30节最大航速航行,而且供电能力比伯克级驱逐舰大几倍,可以轻松容纳电磁炮、激光等电能武器。可是DDG-1000只计划制造三艘,美军目前真正实现全电推进的希望是改造升级现役和正在建造的伯克级驱逐舰。

  DDG-1000

  必须承认,即便如此,美军确实还是在主力战舰的全电推进技术这一环节上领先于中国,他们已经实现了两种现役主力战舰使用或实际测试相关技术。

  有一个明显的例外,就是中国已经曝光的全新舰艇电磁炮,正在进行复杂的海上试验。它也要求搭载的舰艇最好使用全电推进技术,从而保证其供电能力。在这一武器的范畴里,中国已经超越了美军测试的进度。

  但美国海军在2019年预算取消混合动力计划的资金,仅留下特拉克斯顿号驱逐舰已经在执行的部分,这让中国在这一问题上获得了反超美军的机会。美军保留特拉克斯顿号驱逐舰测试项目的原因,是要继续验证该技术是否还有价值。美军表示DDG-103的安装工作会继续进行,将来会监测与评估DDG-103上的混合动力系统的有效性,做为未来美国军舰动力装置设计的参考。

  伯克级驱逐舰的全电推进测试,具体措施是将已有的LM2500燃气涡轮发动机,接上新增的电动机组,这样该舰可以在全电推进模式下进行船速低于13节的航行。这已经能够满足夜间航行、弹道导弹防御与反潜作战任务的要求,但最大的问题是这时无法跟上高速航行的航空母舰。在后面这种情况里,该驱逐舰会切换传统的齿轮变速手段,恢复高速能力。

  目前美国这一伯克级驱逐舰有三台发电机,平时2台运转、1台备用。如果进入全电推进状态,发电机的负荷很会大,如果任何一台发电机紧急停机,雷达和相关系统会全部停止工作,这在战斗时是相当危险的。据参与测试的官员说:“这时候的负荷大到什么程度?多开一个功率大的灯,就可能让整艘驱逐舰的电力系统瘫痪。”

  此外,美军发现在全电推进模式时,省油效果并没有想像中那么好,甚至有时候还更耗油。这时因为这一驱逐舰的混合动力系统,在燃气轮机、发电机和电动机之间环节较多,在测试阶段发现目前的设计在这些环节里浪费了很多能量,结果反倒更耗油。

  可以预见,中国在相关的军工攻关过程中也会遇到类似的难题,毕竟人类的第一辆火车比马车还要慢不少。

  虽然困难重重,目前主张继续研究全电推进的美国专家也不少。例如战略和预算评估中心的分析师布莱恩克拉克说,取消该计划有点短视,因为这项技术未来将极有价值。全电推进作为一种极为先进的战舰动力技术,在设计与测试中发生这样那样的问题和困难,是非常正常的,但最终在技术完善时该技术将比传统推进模式要出色得多。

  从目前的情况来看,中国在许多高精尖军工技术领域,步伐已经开始追赶上美国军队现有水平。相信我军下一代驱逐舰、巡洋舰乃至航空母舰,就可能实现全电推进。

  假如美国海军真的彻底放缓扩大使用全电推进技术的步伐,很有可能出现中国首先铺开装备全电推进主力军舰的局面,这将是世界海军技术领域的一大变化!


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