技术上没问题!055级驱逐舰就是采用领先美国的二代全电推进系统

科技解析站 2020-08-21 19:41:07

2017年6月28日,我国研制的055级万吨大型驱逐舰首舰在上海江南造船厂下水。采用中压直流综合电力系统的055级导弹驱逐舰全舰主要天线采用共形设计,具有很高的信息化水平及隐形性能,可组织远、中、近三层先期预警防御网,并有较强的防空、反导、反潜、反舰、攻陆和电子战能力。该舰拥有较高的续航力、自持力及适航性,可在除南北极地区外的其他地区执行作战任务。

马伟明团队研制的电磁炮上舰测试

055级驱逐舰让我国海军第一次获得远程攻防兼备的能力,是大潜力优秀平台,其改进型号可进一步加入电磁推进、电磁炮、激光近防技术及海基反导能力,可以成为维护中国国家安全和海外利益的保障。

简洁漂亮的055级隐身大型导弹驱逐舰

这款大型驱逐舰的装备和性能堪称顶级,其先进性有目共睹。但对于“是否采用全电推进系统”这一点,不少人持否定态度。本文就这个问题与各位网友共同探讨。

马伟明院士对记者说我国的全电推进系统领先美国

全电推进系统运作原理是:燃气轮机或者柴油机作为作为原动力,带动船用发电机组发电,再通过供电系统分配电力到各用电设备,包括用于驱动螺旋桨的电力推进系统,最终实现电力驱动的效果。根据美国的试验数据表明,船用全电推进系统的整体效率比传统船用机械动力高114%!

原理看似简单,但想要实现并不容易。若要装备055级万吨大型驱逐舰,首先要解决发电功率不够的问题,要发达42MW级发电功率;其次是要采用40MW电动机来驱动螺旋桨。可以说难度不小。

很多人认为055级万吨大型驱逐舰并没有采用“全电推进系统”的主要依据有以下两点:

1、我国的20MW级船用汽轮发电机组直到2018年12月4日才通过科技成果鉴定,而且近期才有报道说这款装备首次应用,因此055级并没有采用全电推进系统。

2018年通过技术鉴定的20MW级船用汽轮发电机组

2、截至目前,我国的20MW级船用电力推进系统都还没有研制成功的消息,055级没有电力推进电机可用,无法实现电力推进这个目标。

以上两点是客观事实,但却无法说明什么。原因有以下两点:

1、我国的5MW级船用汽轮发电机组很早就已经研制成功,可以通过并联方式达到40MW发电功率。

即使没有20MW级船用汽轮发电机组,也可以采用5MW级船用汽轮发电机组,无非就是多4倍数量,占用更多空间和重量而已,并不影响使用。而且,我国的电力行业早已称霸世界,我国的电力行业标准基本等同世界电力行业标准。区区42MW发电功率对我国来说不算什么,2013年,我国东方电力制造的第三代核能发电机组单机发电功率就已经达到惊人的1750MW!因此,对我国来说,解决符合要求的船用发电机没什么难度,无非就是要付出多大的体积和重量代价而已。但此型20MW级船用电力推进系统的研制成功,对我国大中型水面舰艇(驱逐舰)依然具有重要意义。对于国产航母,此型机组也可以大幅度减少电网中的并联机组数量,减小空间占用、减轻发电机组总重量、减小供电系统复杂度,提升可靠性。

2、早在2013年我国就完成20MW级船用电力推进系统的国产化。

2013年相关报道

2015年6月5日,有新闻报道我国自主研发的船用电力推进系统已经迈上10MW台阶。此后至今都没有报道20MW级别船用电力推进系统研制成功的消息。很多人据此认为,我国2017年下水的055级驱逐舰首舰没有合适的船用电力推进系统可以装备。但实际上,2013年我国就已经和美国的通用电力合作,完成20MW级单轴船用电力推进系统的国产化。即使美国通用电力并没有拿出最先进的技术和我国合作,但两具20MW级单轴船用电力推进系统也足以推动1.5万吨战舰。因此,我们可以猜测,055级万吨驱逐舰首舰已经采用这款船用电力推进系统。

马伟明院士解释综合全电力推进系统(简称全电推进系统)的目的

实际上“全电推进系统”的最大难点并非发电系统和电力推进系统,而是中压直流综合电力系统!

中压直流综合电力系统主要技术难点有这两方面:

1、直流电在大多数方面比交流电有一定优势,但无法灵活变换电压和电流不容易切断两个致命弱点直接导致了其远距离输电困难且难以组网。核心的断路器研发难度很大,断电困难。熟悉电力的网友应该很清楚原因,这里就不详细介绍。这也是美英法三国都一致决定研发并装备难度更小的中压交流综合电力系统。

2、舰用电力系统功率波动性远超民船,对稳定性和灵活性的要求远超过民船,如何研制出稳定性、灵活性都达标的中压直流综合电力系统,技术难度很大。举个例子,055级驱逐舰上面众多的用电设备,包括功率达到MW级的有源相控阵雷达在内的用电设备总功率能达到十几兆瓦的级别,若未来再装备激光炮、电磁炮,用电设备总功率将至少翻倍!但这些设备并非时刻开启,有需要才会开启。这就导致舰用电力系统功率波动幅度很大,电力调控难度很大,若调控不好,就容易烧毁用电设备!美英法三国装备的第一代全电推进系统战舰就因为采用调控难度更大的中压交流系统而导致可靠性不佳问题,导致时常趴窝。而中压交流的先天优势让我国的055级驱逐舰可靠性不亚于采用机械动力系统的战舰。

2016年,马伟明团队荣获国家科学技术进步奖创新团队奖

目前可以确定的是055级驱逐舰首舰原动力采用GT25000船用燃气轮机,原动力方面不存在技术问题。船用汽轮发电机组单机发电功率不足的问题可以通过并联解决。20MW级船用电力推进系统已经于2013年完成国产化,不存在技术方面的问题。最难的中压直流综合电力系统也由我国电力系统大牛、国宝专家马伟明院士带领团队攻克,圆满解决了所有环节的技术难题。因此,早在2017年以前,055级驱逐舰采用第二代全电推进系统在技术上已经没有任何障碍。

运用中压直流供电系统主要目的就是为了替代以前的机械传动系统,提升动力系统性能和效率,若055级驱逐舰还是采用机械传动系统,则完全没必要大费周章采用中压直流供电系统。因此,技术方面不存在问题的055级驱逐舰直接一步到位采用领先美国至少15年的第二代全电推进系统(中压直流全电推进系统)也是顺理成章的事!

目前,首批055级驱逐舰在动力系统方面还不完美,还要继续升级完善,主要有以下三个改进方向:

1、升级原动力:将055级驱逐舰目前装备的简单循环燃气轮机升级成间冷回热燃气轮机,有效提升原动力燃油效率,进而提升续航能力。

2、升级发电设备:从5MW级船用汽轮发电机组升级为20MW级船用汽轮发电机组,让发电系统更加紧凑、高效、稳定,节省宝贵的舰船空间。

3、升级电力推进系统:将目前的20MW级船用电力推进系统升级成20MW级无轴推进系统,噪音更小,效率更高,转向更灵活。

我国研制的无轴推进样机

得益于第二代全电推进系统的先天优势,目前的首批055级驱逐舰的改进潜力十分巨大。055级驱逐舰现在已经是同级别的王者,未来其改进型若装备电磁炮、激光炮、粒子炮,其战斗力将更加强大!
1 阅读:634

科技解析站

简介:关注军事、科技、经济,分享独特观点,欢迎评论转发收藏。