| 超级电容同体积存储电量只有飞轮的十分之一，军蠢们扯福建舰用超级电容 |
| 送交者: 2026年04月27日01:49:47 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话 |
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电磁弹射需要在几秒内释放出大量能量，光靠一般的发电机是不够的，需要有储能元件。一直以来不断有人扯福建舰使用超级电容来做储能元件，扯什么用电容直流储能，然后直流弹射，声称那是马大神直流弹射系统优于老美交流弹射系统的证据，下面老王就来跟你们说说，福建舰使用电容来做弹射器的主储能元件的愚蠢想法。 舰载机的弹射器要在2-3秒内把舰载机弹射出去，需要瞬间爆发巨大的能量，电池的能量储存密度虽高，但瞬间放出大电能的能力不行， 所以目前的电磁弹射器是不能用电池来做储能元件的，老美的做法是用船上的发动机给交流发电机供电，然后用电驱动一个飞轮高速旋转，相当于先将电能转化为机械能储存起来，弹射舰载机时就停止供电，然后靠这个飞轮的机械能反过来又带动交流发电机转动，还是用这个交流发电机发的电去带动弹射的交流直线电机运转。为什么不用超级电容呢？原因简单，现有的超级电容的能量储存密度太小，下图是目前已经工业应用的超级电容能量储存密度和飞轮能量储存密度的比较。
从图中可见，目前的超级电容，单位重量的能量储存密度只有飞轮的十分之一，单位体积的能量储存密度也只有飞轮的1/8。高端的飞轮能量储存密度可达100瓦时/公斤，虽然低于锂电池的200瓦时/公斤，但也没低多少。当然目前有报道用石墨烯做的超级电容，能量储存密度高达271瓦时/公斤，但那种高端石墨烯的价格是金子的5倍，用来做航母的储能元件不太靠谱。如果要比的话，那么用T1000碳纤维做的飞轮能量储存密度更高，达到471瓦时/公斤，而T1000碳纤维比石墨烯成本低得多，大概$2000/kg，只有金子价格的三十分之一，相对之下，成本低得多，如果使用与石墨烯相对应的单管纳米碳纤维来做飞轮，纳米理论能量储存密度可以高达5341瓦时/公斤，就是比锂电池还高二十倍。当然这些都是未来的材料，以2022年福建舰下水的技术水平，使用那些高端技术材料是不可能的，福建舰只能使用已经成熟的技术。
还有军蠢说超级电容输出的是直流电充电，跟直流输电系统和弹射系统匹配，那是因为军蠢们以为马大神弹射器是使用直流电弹射，其实那也是愚蠢想法，电磁弹射或者电磁炮都是使用直线电机的原理驱动，但直线电机也有两种驱动方式，一种是直流直线电机，这种电机是在导轨上通入大电流，然后用一个良好导体做衔铁，让电流通过衔铁，使衔铁在强磁场和强电流驱动下运动。这种驱动方式最早用于电磁炮，事实已经证明这种方式有很难克服的障碍，就是需要极大的电流，系统运行在低压大电流模式下，导轨和衔铁都必须是良导体，因为衔铁在导轨上高速运动，导轨又必须非常耐磨，可偏偏大自然设定了一个自然规律，耐磨的材料导电律差，导电性好的材料不耐磨，如果采用这种弹射方式，那么导轨和衔铁都会很快磨损，换导轨就成了很麻烦的事情。同时大电流产生大量的热，也对弹射造成麻烦，导轨也许能用水冷却，但要冷却部断运动的衔铁却非易事，几次发射后衔铁就会很热了，衔铁热胀冷缩后有可能在导轨上被卡死，飞机就弹到海里去了。如果频繁换衔铁或者等衔铁冷下来，那长时间弹射的效率就大幅下降。
直流轨道驱动 另一种直线电机是交流驱动式，就是把交流电机的转子定子放平，让其从转圈变成直线运动，这种方式不需要很大的电流，系统运行在中压小电流模式下，导轨不需要导电，可选择使用导电不好的高硬材料，解决磨损问题。看马大神发在《电工学报》上的文章：“电磁发射技术的研究现状和挑战”，他在文中写得明白：“电机式电磁发射技术，指发射装置为传统交流直线电机的电磁发射技术，如电磁弹射、电磁阻拦、武器载荷通用电磁发射等；轨道式电磁发射技术，指依靠直线导轨进行接触式馈电的电磁发射技术，如电磁轨道炮、电磁枪等”。显然马大神明确说了，电磁弹射使用的是交流直线电机模式，不是直流轨道式。因此马大神的电力系统，发电是交流发电机，驱动是交流电机模式，只是电力传输时使用了直流，过程经过了交流变直流，又从直流变交流，每次变换都损耗了能量。电磁弹射不能直接用电机发的电，需要使用储能装置，军蠢说直流电可以直接用电池或超级电容存储。实际上超级电容的体积比飞轮大得多，如果用超级电容来储电，那么占用舰上空间就太大了，用超级电容做电磁弹射的储能元件跟本就是愚蠢想法。用电池储能也不行，虽然电池储能的能量密度较高，但放电速度太慢，电磁弹射整个过程只有几秒，电池储的电不能在很短时间内放出来等于没用。而且查查马大神的研发经历，他一直是做飞轮储能的，可以确定福建舰肯定是采用的飞轮储能系统，而飞轮储能实际上还是一个交流电动机驱动飞轮来储能，需要用电时则通过一个交流发电机把飞轮的动能转变为交流电。所以军蠢们以为马大神的系统是直流发电，直流传输，直流储存，直流弹射，以为那系统效率高，只是军蠢们拍脑袋的无知幻想，实际上马大神系统不能直流发电，不能直流储存，不能直流驱动螺旋桨，不能直流弹射，根本是个低效率系统，但却被很多人吹成效率高。
交流直线电机 军蠢弱智们得意地问，为何中国能掌握美国没有的技术？好像马大神的中压直流很了不得，可事实真相是马大神就是选择了一个简单低效率的落后系统，老美追求高效率，搞的是复杂高效率的技术，在开始时有些问题，复杂系统开始时有问题正常，但以后完全可以解决。自2017年福特级航母下水后，军蠢们不断发文，说福特的电磁弹射器因为使用交流系统，问题很多，不好使，无故障工作周期很短，还不如蒸汽弹射。但是军蠢们缺乏科研经验，不懂一个新的设备建成，总是存在各种问题，一款新设备故障率最低的时候，永远都是用了十年甚至更久之后。需要持续研发修改，才能逐步完善。经过6年修改，福特舰的交流弹射系统已经改善了很多，从刚开始无故障工作周期181次，到272次，再改善到405个周期，到2021财年时电磁弹射器的无故障工作周期为460个周期，2022年美国国防部作战测试与评估办公室(DOT&E)进一步改善到614个周期。为提升电磁弹射器的可靠性，美国海军升级了福特号所有与电磁弹射器相关的传感器，并有所改进。电弹维护站增设一个态势感知显示器，以便在使用过程中发现并解决故障。C-13型蒸汽弹射器的设计指标，仅仅是405个工作周期出现一次故障而已。现如今的电磁弹射器的工作周期已经上升至弹射614架次的舰载机才会出现一次故障，表现已经相当的不错了，交流电磁弹射器在放飞能力方面，经过六年修改已经超越蒸汽弹射了 中压直流系统虽有一些优点，但直流变压的效率低于交流变压和电流不容易切断两个致命弱点直接导致了其组网的困难和输电效率低下，而军蠢弱智们吹马大神的时候，就只吹中压直流系统的优点，不提其缺点。 此外国家知识产权局日前公布了第21届中国专利奖获奖名单，30个项目获得专利金奖。其中包括海军工程大学“立式混合磁悬浮飞轮储能系统”。该项目的牵头人王东教授，是“电磁弹射之父”马伟明院士的门生。王东生於1978年，35岁时破格晋级为教授，去年入选中国工程院院士候选人，是531名候选人中最为年轻的。“立式混合磁悬浮飞轮储能系统”正是航母电磁弹射系统的核心技术。电磁弹射系统利用强大的瞬时电能来作为力的发生器，推动几十吨重的舰载机，高频瞬时电能的供应就是一个关键问题。电磁弹射器必须具备高性能的安全储能装置。飞轮储能系统是一种集机、电、磁一体的现代化机械储能装置，具有能量转化效率高、储存能量密度大、充放电速度快、使用寿命较长、无任何废气废料污染等优点。突破化学电池的局限，用物理方法实现储能。而磁悬浮技术，则可使飞轮转子的摩擦损耗和风损耗都降到最低限度。2014年之前，海军工大已经成功研发50MW（兆瓦）飞轮储能装置。除了用於电磁弹射，立式混合磁悬浮飞轮储能装置也可民用，尤其是在电力和运输上作用很大。
军蠢们看明白上面那句话“2014年之前，海军工大已经成功研发50MW（兆瓦）飞轮储能装置”以前报道的就是马大神综合电力系统采用飞轮储能调节电力，福建舰的电磁弹射1000%用的是同样储能系统，傻B们扯用电容储电。马大神就是跟屁福特号，使用飞轮作为储能元件。实际上福建舰上发电是交流发电机，能量储存是交流飞轮系统，弹射是交流异步电机，只是输电改成了直流。 军蠢们错误地认为福特舰弹射故障率高是交流弹射的问题，福建舰安上马大神直流弹射器后就没有问题，还说陆上实验很多次了，上舰后肯定没问题。实际上海上和陆上有两点不同，首先海上时常摇晃，遇到风暴或者在战时摇晃得更加厉害，而目前弹射所需的电磁储能系统用的是飞轮储能，飞轮在海上摇晃环境下，轴承受到很大的力容易出故障，这跟交流直流系统有屁关系，福特舰存在的问题，马大神电磁弹射系统照样存在。以前福建舰没下水，军蠢们可以随便吹，现在已经开始海试，马上就要见真章了。此外海上是高盐潮湿环境，电子元件和线路很容易出现短路等问题，这些都增加了电磁弹射系统的故障率，因此电磁弹射的故障率高于蒸汽弹射，理论上是必然的。另外整个电磁弹射系统有无数条电线，在战争环境下，如果一个炸弹下来，弹片划断一根，整个弹射系统也不工作了，要找出问题线路非常困难。相对之下，滑跃甲板就一块钢板，没那么多容易出毛病的电线和电子元件，就算甲板上炸个坑，也能很快换个备用甲板，维修维护成本比电磁弹射少得多。 |
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