在谈003航母的电力系统时，我们回想当初网上流传的常规动力不能电磁弹射，天顶星锅炉才能带动003的论调。时至今日这种人还在。那么讲述003电力和动力系统的文章就来了，上篇先讲电力系统，顺便解决下网上常有的几个争论，尼米兹和福特到底多少电力，003电力大约有多少功率等问题。
在开篇前我们先看这个文章，讲电磁炮的，结果不出意外又遇到这类人。 @abbiat
当今发展电磁炮是否有意义？
又见这个美吹ID，只要美国下马的东西就是没实际意义的，吹牛的。中国能搞出来就是天顶星科技。这类人其实很喜欢把电力系统消耗的瞬间能耗说事，拿这个去套船用发电量。那么今天讨论的话题就是：
1、小鹰，尼米兹，福特的发电量考证
2、裤子，002，003的发电量
3、电磁弹射系统消耗论证
小鹰，尼米兹，福特的发电量考证
小鹰级航母有3个批次，发电机多少有点不同，但是大体是相同水平的。
星座号有8台1500kW的汽轮发电机组，加上后来安装的2台750kW、400Hz的中频发电机组，3台1000kW柴油发电机组。美国号有6台2500kW和4台300kW的汽轮发电机组，3台1000kW柴油发电机组。肯尼迪号有6台2500kW 汽轮发电机组和2台1500kW的柴油发电机组。
因此60年代的小鹰级发电量维持在18MW左右。
最大的争议来自尼米兹级，因为这关系到福特的发电量。在英文的资料里面尼米兹级有32MW和64MW两种说法。但是无论哪种说法，发电机都是8mw一台，区别在于到底是4台还是8台。而福特的发电量设计是尼米兹的3倍。所以当初那些核党们最喜欢说福特是尼米兹64MW发电量的3倍。那么看看下图。
这图讲述福特级的电力需求评估。尼米兹级设计时评估电力需求只有24MW。建造时用8mw的发电机，上舰电力32MW。这里很明确了尼米兹的设计值和实际值。再看右边的福特需求评估。福特级的基本电力需求29MW，加上EMALs系统电力需求上升到56MW（也就是福特电磁弹射系统能耗是56-29=27MW），剩下的部分就是留给以后电力需求增加冗余储备有48MW，总电力到104MW。
那些人不服气会说这是福特早期设计，实际上福特早就改到8台发电机了。那么我们看看福特级发电机装哪里？福特级使用尼米兹的舰体，机舱结构布局是完全相同的。这是福特级2号舰肯尼迪，4台涡轮发电机就在下图红框处。美国的主机设备一般用图上的绿色布盖住。
尼米兹和福特相同都是在反应堆的两侧各放1台涡轮发电机。（尼米兹的是8mw的，到了福特则是26mw。我们国家最新搞出来的是20mw的涡轮发电机，估计一开始是核潜艇用）。换个角度再看看，其实老美是有福特建造视频，到机库甲板盖上前，福特依然只有4台涡轮发电机。
很多资料中说尼米兹有8台8mw的发电机，估计是把船尾那4台8mw用于推进备份用的柴油机算进去。不过这种柴油机并联个发电机也不是难事。尼米兹和福特因为2堆原因，都有保留这种柴油机作为动力备份。小鹰，企业这些是不需要的。
从来没有一份外网官方资料说福特是196MW电力。外国论坛倒是很多讨论也是直接把尼米兹按64MW电力算来说福特有196MW。但是在美国海军官方新闻网站明确写了福特电力是104MW
Navy: Despite Cost Overruns Ford Carriers are Built for Affordability - USNI News
至于那些说福特208mw电力的，硬要说福特装8台的，麻烦先在船上找出8台涡轮发电机的安装位置出来。
裤子，002，003的发电量
苏联裤子的布局图我发过很多次了。国内很多论文都有。6台1.5mw的涡轮发电机，9台1.5mw的柴油发电机，总共22.5mw的电力。这个应该就是001的水平了。
关于002的发电机以前CD红鲨发过八股文，是表彰002发电机组研发主管的。明确说了是5mw的涡轮发电机。我们可以看看002的图。前后4个发电舱，其中1号和4号装柴油发电机组，2号和3号装涡轮发电机组。
1号舱和4号舱因为使用柴油机组，不需要通过烟道，直接在船左侧排烟。而且这种大功率的柴油发电机组并不是应急机组，而是参与日常发电用，所以船体左侧前后有2个熏黑排烟口是常态。辽宁舰，山东舰，包括003现在试车也是这样。机舱布局，这3条船都是一脉相承的。
再看003的发电舱，以前发示意图现在拿建造图说明更直观，因为可以看到发电机，锅炉这些数量和位置。看下图，003和002其实机舱结构也是相同的，有4个发电舱。当然里面装的机组型号就未必相同了。
上面是2张不同时期图，可以看到1号舱还没安装机组，随后的照片这里应该是2台柴油发电机。2号和3号发电舱已经安装好涡轮发电机了，各3台。4号发电舱安装了柴油发电机，也是3台。这样003的大型发电机应该是6台涡轮发电机，5台柴油发电机。接下来评估下发电能力。
假设003依然用002的5MW涡轮发电机（设定这些年涡轮发电机没进步过），那么6台涡轮发电机能产生30MW电力。而5台柴油机可能型号会有差异（1号发电舱比较长），这里默认按5台相同。国内最柴油机型号有几款，成熟的像054A用的发电功率16PA6V功率5MW（电力输出3.75MW）那种，大点的46吨重的20PA6B是推进功率8.1MW，用于发电输出功率大约是6M左右。这款上003机会大些。
如果按最保守的计算，002的涡轮发电机+054A的柴油发电机版：5MWx6+3.75MWx5= 48.75MW
如果按20PA6B计算，则是：5MWx6+6MWx5= 60MW
至于054B上传闻的4台 CS16V270（推进功率7.2MW，发电功率6.4MW），从时间看003应该来不及用了。
上面的前提还是这几年涡轮发电机没进步用002那套，至于003的电量够不够用。是否网上那些传闻那样常规不能电弹，看看官方的资料怎样说。
电磁弹射系统消耗论证
对比网上那些喜欢信口开河的人，我还是用官方开源资料说话。一个是来自马伟明的论文，一个是来自003设计单位武汉701所论证锅炉带动电荷负载论文。
我们从上面知道了福特的电磁弹射系统耗能是27MW，这个是4条弹射器能耗。那么看看中国701所论文。
先看系统图，锅炉带动推进用的涡轮蒸汽轮机，还有电力负载模块。而这个模块需要在120秒时间内实现一个充放电循环。文中清楚说明了，这个是模拟是由单台涡轮发电机组进行的负载测试。可惜文中并没说明这个涡轮发电机的功率。只是明确说明是增压锅炉带动的。
大家还记得网上传的最多的小鹰，尼米兹这些弹射24架后蒸汽压力不足航速要减速这种论调吧。其实这个论文就是说明003用弹射器，是否会对航速进行影响。文中有大量图表说明锅炉压力，燃料流量，发电量这些数据在120秒内变化。这里我们直接看论文结果：
电磁弹射能量转化率高，实际能耗需求比蒸汽弹射器还小。单台涡轮发电机就可以带起电磁弹射器。而且整个系统运作对航速的影响很小。论文虽然没说明是用多少功率的单台涡轮发电机带动。但是毫无疑，3台这样的涡轮发电机就能满足3条弹射器同时运作的电量需求。我们只能把上面的设定，5MW这个功率套入。
ok，算算电力需求。003比福特小些，没那么多电力升降机，但是雷达比福特多，所以基本用电这块也按福特水平29MW进行计算。弹射器3条总共消耗15MW电力。（美国4条弹射器用27MW）
003总共电力消耗：29MW+5MWX3= 44MW
小于按最保守判断的48.75MW。当然大家肯定要说要预留电力冗余。那么不装054的那种3.75MW，换6MW柴油机就好了。这样003有总共60MW的电力，仍保留了16MW的冗余。当然余量不会有福特多就是了，人家毕竟是核动力。当然作为常规动力反而容易在以后改造中提升，这个留到下篇说。
又有人会说常规动力电磁弹射油耗大，弹射不了几次就没油。要多傻才能想出这样的理由。看看马伟明的论文。
美国交流电电磁弹射最大做功122MJ，按论文中说明，弹射一次的耗能仅仅是83度电(83kw/h)。比锅炉烧614kg蒸汽用的能耗小多了。这些人非要把电磁弹射能耗低的优点硬说成能耗高，非核动力玩不转。呵呵～～
那么看看一次弹射用83度电要多少油。以民用柴油发电机为例子：
舰用的大功率发电机1度电用多少油我没找到这个数据。就拿普通的民用柴油机说明。1度电消耗柴油约200克-250克柴油，这里按250克估算，83度电弹射一次就是用掉20.75千克。按尼米兹的极限，航空作业4天1000架次。消耗柴油也就是20.75吨。
谁家的航母连20.75吨柴油都装不下，消耗不起？很多人没搞清楚电磁弹射难点在哪以为是能耗大。实际是快速充放电蓄能难。光看100MW就以为常规玩不起。结果设计003航母的单位说了一台涡轮发电机就能玩。
下篇讲003的动力，就看看那些整天喊003要天顶星锅炉才能带动的ID敢不敢出现了。
