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福建号电磁弹射器公开展,足够自信,储能方式引关注!

2024-09-13军情

近日,央视公开了福建号航空母舰实验电磁弹射器的画面。

关于我国尖端装备的视频和图片,过去很难被公开报道,通常只有在服役多年后才会解密,例如「歼-10战斗机、054型护卫舰、辽宁号航空母舰」。

如今,福建号航空母舰试验电磁弹射器的画面已经被公开,且以纪录片的形式呈现。

这充分表明,我国对福建号航空母舰上安装的电磁弹射器的性能相当满意,并且对保密工作充满信心。

总的来说,就是让人自由查看,反正无法获取相应的技术,反而能增强威慑力,实现不战而屈人之兵的目的!

目前全球只有中美两国在进行电磁弹射器的研究,且均已达到可投入使用的成熟水平。其他国家要么没有相关项目,要么进展极为缓慢。

我国采用的电磁弹射器基于中压直流综合电力,在舰艇装配前已进行了数以万计的试验。

几年前,在西北某地建造了一台蒸汽弹射器和一台电磁弹射器,旨在对这两种设备的弹射效果进行比较。

经过严格筛选,最终选择了电磁弹射器。

我国已经成功研发了两代中压综合电力系统。

第一代是中压交流综合电力系统,缺乏储能子系统。

第二代是中压直流综合电力系统,能够应用超级电容、飞轮储能和复合储能等多种储能设备。

也就是说,只有在实验结果相对令人满意的情况下,福建号航空母舰才得以安装。

美国采用的是基于中压交流电力系统的电磁弹射器,安装在福特号航母后很长一段时间都未能具备战斗能力,甚至曾让特朗普考虑拆除,更换为蒸汽弹射器。

经过多年,福特号航空母舰的电磁弹射器终于达到了可正常使用的状态,从而赋予了该航母战斗能力。

中压交流综合电力系统在交换电方面比较便捷,但储能却相对复杂,因此选择了飞轮储能设备。毕竟,电容器具备直流与交流的特性,那么在中压交流综合电力系统中,如何能够利用超级电容进行储能呢?

实际上,中美两国对于新型装备的看法就能很好地阐明这个问题:

我国在新装备试验结果良好且无故障的情况下,才会考虑将其入列部队,强调成熟和稳定。

美国在先进技术的应用方面比较迅速,常常在未经充分长时间测试的情况下就开始将其装备部队,注重保持技术领先。

如今,国产电磁弹射器的试验视频已被公开,这表明该设备具有相当高的稳定性和出色的性能。

由于电磁弹射器在运行过程中对电能的需求较高,因此必须配备一个功率较大的储能装置。

电磁弹射器的储能装置主要包括「飞轮储能器和超级电容」。

目前尚无确凿证据表明福建号航空母舰所配备的电磁弹射器采用了何种储能技术。

不过,我国在超级电容和飞轮储能方面进行了研究,并成功开发出了一些功率较大的产品。

在飞轮能量储存领域

根据公开的资料,我国科研人员在开发飞轮储能装置时,成功攻克了高能量密度、较长脉宽和高寿命的惯性储能技术难题。

同时还创新性地提出了将拖动机、励磁机、旋转整流器和主发电机进行共轴集成的方案;并且提出了将飞轮与转子合为一体的储能电机构想。

采用该方案的飞轮储能装置能够实现数十兆瓦的脉冲功率,且在秒级时间内所消耗的电能可达数十乃至近百兆焦。

此外,有数据显示早在2010年国内已经研制出一种功率达到50兆瓦、能量释放高达120兆焦的飞轮储能原型机。

接着,为了提升储能密度,进一步提高了转子的转速,并且开展了对高功率复合材料飞轮储能模块的研究。

经过十多年的发展,我国的飞轮储能设备的功率一定远超50兆瓦,能量释放也绝不仅限于120兆焦。

因此,在福建号航空母舰建造之前,我国已经具备了功率达到50兆瓦、能量释放高达120兆焦耳的飞轮储能装置。

我国在2022年才首次具备了自主知识产权的兆瓦级飞轮储能设备,当然,这仅限于民用储电装置。

民用设备上存在知识产权的壁垒,而在军用设备方面则完全没有。考虑到国内早在2010年就研发出了50兆瓦/120兆焦的飞轮储能样机,那么经历了十多年后,技术必定已经相当成熟。

仅需50兆瓦/120兆焦的飞轮储能系统,便能满足电磁弹射器的需求。

在超级电容领域

根据2014年的一项报道,中航工业航材院通过团队的共同努力,成功克服了石墨烯膜的四个主要挑战。

主要包括:「反应源气体与载气的分压比、CVD反应室内温度的一致性、转移介质与载体的匹配程度,以及目标物与石墨烯膜之间的兼容性。」

在克服这四个主要难题后,我们显著提升了石墨烯膜的完整性、纯度和产品性能。

能够实现对石墨烯膜的层数进行单层、多层或混合层结构的调控,从而实现大尺寸和高质量石墨烯膜的批量生产。

石墨烯膜是用于制造超级电容器的材料。在同一年,国内一些企业生产出了密度为1465200焦耳/千克,也就是1.46兆焦/千克,大约相当于0.3千瓦/千克。

当然,这款超级电容的能量密度极低,远不足以满足弹射器所需的能量释放需求。更重要的是,这是在2014年时,由民营企业开发的技术。因此,军用产品的能量密度究竟能够达到怎样的水平就不太好判断了。

在2015年,我国成功研发了3伏/12000法拉和2.8伏/30000法拉的超级电容,主要应用于动车组。

2016年,我国成功研发出静电容量为3224.1F、内阻仅为0.256mΩ的超级电容极片,标志着达到国际先进标准。

超级电容的极片是其关键组成部分,因此在这一领域,国内并没有特别难以解决的技术挑战。

唯一的方法就是逐步提升超级电容的能量密度,使其达到较高水平。

在2018年,我国首次成功制备出纯度达到99.9%,面密度为144克/平方米,强度范围可调在0.3兆帕至1.5兆帕的全铝泡沫集流体。

该集流体用于制造石墨烯-离子液体-铝基泡沫的超级电容器。

同时,这是国际上首次开发出体积能量密度达到23瓦时/升的双电层超级电容器,以及体积能量密度为16瓦时/升的双电层超级电容器。

国内超级电容的发展情况鲜有报道,尤其是军用型号方面的信息更为稀缺。

关于福建号航空母舰使用的储能设备,目前尚无确凿证据。

综上所述,储能设备主要有这两种。从理论角度来看,超级电容更适合于中压直流综合电力系统;然而,目前披露的信息有限,相比之下,飞轮储能装置则有更加确凿的证据支持。

不论怎样,只需了解福建号航母的电磁弹射器性能相对稳定即可。至于采用哪种储能方式,就不那么重要了。#深度好文计划#