中国解决一个世界级难题:战舰飙到最高速时

新闻出处:西陆微博
作者:
2018-04-12 19:21:23

IEP,全称整合式电力推进(integrated electric propulsion),在21世纪的今天,越来越多的海军舰船开始使用这种新的推进技术。

整合式电力推进技术的基本原理非常容易解释。传统的船只动力系统是将发动机的能量通过传动轴传递给螺旋桨,从而推动舰船推进。而舰船的推进系统和电力系统完全无关,全部的电力都来自于独立的发电机所供应。因此经常有这样的尴尬局面——舰船的发动机可以推动舰船全速前进,而舰船空调的电力却供应不足。

IEP整合式电力推进则是将发动机的能量先转变为电能。而舰船的所有模块——包括推进模块,都变成了舰船的一个普通的用吃电负载。

图为英国45级驱逐舰的整合式电力推进系统示意图

这一模式下的舰船系统,可以将能量统一调配安排,这使得舰船的发动机可以一直采取最佳燃油速率(fuel-efficient speed),以最优的模式消耗燃料。而当舰船需要突然改变速度——通常是要采取高速接近目标,或者机动躲避打击的时候,只需要提高给推进系统的电力供应,就可以快速增大推进系统的功率。而相应的是,常规推进模式想要改变速度,就需要改变发动机系统的运行功率,这一过程相比之下十分缓慢,并且会造成更严重的燃料损耗。

图为装备IEP整合电力系统的英国皇家海军45型驱逐舰

另一方面,除了简化轮机结构,提高推进系统反应速度之外。IEP整合式电力推进系统还能够给予舰载电子系统更多的能量。

很多人忽略了电子系统的巨大耗能,在科技进步的今天,雷达系统的灵敏度越来越高,而其所需功率也变得越来越大。以目前阿利·伯克III型导弹驱逐舰所装备的AMDR AN/SPY-6(V)防空反导雷达为例,其耗能高达6-10兆瓦,这是上一辈雷达AN/SPY-1的耗能量的两倍。而阿利伯克型导弹驱逐舰IIA型仍采用的是传统推进方式,由三台功率为2.5兆瓦的专用发电机提供电力。而当采取IEP整合式电力推进的舰船装备AMDR AN/SPY-6(V)防空反导雷达时,就可以轻松地从总电容中抽调足够的电力提供给雷达系统,而不会像阿利伯克一样产生“用电荒”。

图为AMDR AN/SPY-6(V)防空反导雷达

除了传统的用电系统之外,越来越多的舰船开始试图装备舰载高能武器系统。美国海军就在其舰船上装备了LAWS舰载激光武器系统用于近程防空和反小艇作战。之前我国网民所热议的电磁炮系统,也属于舰载高能武器。而他们的统一特点,就是高耗能。当前各国舰船上的舰载高能武器都处于实验状态,想要使得这些武器真正服役,那就必须解决能源问题,而能为高能武器提供能量的方案,第一个是核动力,第二个就是采取IEP整合式电力推进系统,用发动机所产生的庞大能量产生电力,然后再供应给这些高耗能模块。

图为美国LAWS激光武器系统

不过,IEP整合式电力推进系统还是有自己的问题。第一点是因为发动机-电容-推进系统的模式会导致最后的航速不足。例如英国伊丽莎白女王号航空母舰,其就采用了IEP整合式电力推进系统,最终航速仅有27节。

图为使用IEP整合电力系统的英国伊丽莎白女王号航空母舰

另一方面则是因为整合式电力系统的储能系统目前尚不完善,目前主流业界把希望放在飞轮电池或超级化学电容器的发展上,以期望储能系统的科技进步来带动IEP系统的发展。

总体而言,在电子设备耗能日益增加的今天,采取IEP整合式电力推进系统可以说是大势所趋了。目前,中国舰船综合电力系统已十分成熟,可以说彻底解决了军舰电力不足的世界级难题。(利刃/TO)

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