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足夠的自信!福建號的電磁彈射器公開展示,究竟用哪種儲能方式?

2024-09-14軍情
當「福建號」航母的電磁彈射器試驗畫面大大方方地出現在央視紀錄片中時,全世界都為之一震。這不是簡單的炫耀武力,而是中國向世界宣告:在電磁彈射技術領域,我們已經走在了前列。
同樣是「姓福」的航母,同樣是代表著未來海上霸主地位的象征,中國的「福建號」和美國的「福特號」卻在電磁彈射技術路線上選擇了截然不同的方向。一個選擇了更為成熟穩健的超級電容儲能,一個則押寶在尚未完全成熟的慣性飛輪儲能。這一看似細微的差別,背後隱藏的卻是中美兩國在科技發展理念和戰略選擇上的深刻差異。
電磁彈射技術,簡單來說就是利用電磁力將艦載機彈射升空的技術。相比傳統的蒸汽彈射,電磁彈射具有加速均勻、效率高、維護成本低等優勢,是未來航母艦載機起降技術的必然選擇。然而,電磁彈射技術對電力系統的要求極高,如何在短時間內釋放巨大的能量是其面臨的最大難題。
為了解決這一難題,中美兩國不約而同地選擇了「綜合電力系統+儲能裝置」的技術路線,但在具體的技術路線上卻出現了分歧:美國選擇了「中壓交流綜合電力系統+慣性飛輪儲能」,而中國則選擇了「中壓直流綜合電力系統+超級電容儲能」。
慣性飛輪儲能,顧名思義,就是利用高速旋轉的飛輪來儲存能量,需要的時候再將動能轉化為電能。美國「福特號」航母上就安裝了4台巨大的慣性飛輪儲能裝置,為電磁彈射系統提供能量。這種方式看似簡單粗暴,卻存在著難以克服的缺陷。
首先,慣性飛輪儲能的能量密度相對較低,這意味著需要更大的體積和重量來儲存相同的能量,這對於寸土寸金的航母來說是一個巨大的負擔。
其次,慣性飛輪儲能系統結構復雜,包含了電機、飛輪、軸承等多個部件,可靠性較低,維護保養也十分困難。根據美國官方的報告,「福特號」航母上的電磁彈射系統每彈射180次就會出現一次故障,每隔4500次就要進行大修,這無疑極大地影響了航母的作戰效能。
相比之下,中國選擇的超級電容儲能技術則展現出了明顯的優勢。超級電容是一種新型的儲能裝置,它利用電極和電解質之間的雙電層來儲存能量,具有充放電速度快、功率密度高、迴圈壽命長、工作溫度範圍寬等優點。
中國在超級電容技術領域起步較晚,但近年來發展迅速,已經取得了一系列突破性進展。早在2014年,中航工業航材院就突破了石墨烯膜制備的關鍵技術,實作了大尺寸、高質素石墨烯膜的批次化生產,為超級電容的效能提升奠定了堅實的基礎。
隨後幾年,中國又相繼研制出3伏/12000法拉、2.8伏/30000法拉等高效能超級電容,並將其套用於動車組等領域,積累了豐富的經驗。
根據公開資料顯示,中國科研人員在研究超級電容時,突破了高能量密度、長壽命等技術瓶頸,研制出了能量密度高達23瓦時/升的雙電層超級電容器件,達到了國際領先水平。這些技術積累為中國電磁彈射系統采用超級電容儲能提供了有力支撐。
中國選擇超級電容儲能,不僅是出於技術上的考慮,更是基於對未來發展趨勢的準確把握。超級電容作為一種新興的儲能技術,其效能還有巨大的提升空間,未來隨著材料科學的進步和工藝技術的突破,超級電容的能量密度、功率密度、迴圈壽命等指標將會進一步提升,套用範圍也將更加廣泛。
「福建號」航母公開亮相的電磁彈射器試驗畫面,無疑是對其技術成熟穩定最有力的證明。與美國「福特號」航母電磁彈射系統頻頻出現的故障相比,「福建號」航母的電磁彈射系統在試驗中表現穩定,沒有出現任何重大問題,這充分證明了中國超級電容儲能技術的可靠性。
事實上,中國在電磁彈射技術上的領先優勢,並不僅僅體現在超級電容儲能這一個方面。中國選擇的「中壓直流綜合電力系統」本身就比美國「中壓交流綜合電力系統」更具優勢。
直流電的傳輸效率更高,損耗更小,而且更容易實作大功率輸出,這對於需要在短時間內釋放巨大能量的電磁彈射系統來說至關重要。此外,直流電可以直接用於驅動電機,而交流電需要先轉換為直流電才能使用,這無疑增加了系統的復雜性和成本。
中國在直流綜合電力系統領域深耕多年,已經掌握了從發電、變電、輸電到配電的全套技術,並將其成功套用於艦船、航空航天等領域。相比之下,美國在直流綜合電力系統領域起步較晚,技術積累相對薄弱,這也是「福特號」航母電磁彈射系統問題頻出的重要原因之一。
中國「福建號」航母電磁彈射系統的成功,是中美兩國在科技發展理念和戰略選擇上差異的體現。美國追求技術上的領先,往往不惜代價地采用最新技術,即使這些技術還不夠成熟;而中國則更註重技術的成熟穩定,在確保技術可靠性的基礎上,再逐步進行技術升級和改進。
這種穩紮穩打的做法,雖然在短期內可能無法取得像美國那樣耀眼的成績,但從長遠來看,更有利於技術的持續發展和套用。中國電磁彈射技術的成功,正是這種發展理念的最好證明。
「福建號」航母的電磁彈射技術,不僅僅是中國海軍走向深藍的利器,更預示著中國在未來科技競爭中占據了制高點。 這項技術的突破,將帶來一系列的連鎖反應,其套用前景遠不止於航母艦載機起降。
電磁炮利用電磁力將炮彈加速到極高的速度發射出去,其威力遠超傳統火炮。電磁炮的關鍵技術之一就是大功率脈沖電源,而這正是電磁彈射技術的強項。中國在超級電容儲能和直流綜合電力系統方面的優勢,為電磁炮的發展奠定了堅實的基礎。
激光武器是利用高能激光束摧毀目標的武器,其殺傷力大、精度高、反應速度快,是未來武器發展的重要方向。高能激光器的研制需要強大的瞬時電力供應,而超級電容儲能系統恰好能夠滿足這一需求。中國電磁彈射技術的突破,為激光武器的發展掃清了技術障礙。
電磁發射衛星是利用地面上的電磁發射系統將衛星發射到太空的技術,相比傳統的火箭發射,電磁發射衛星具有成本低、安全性高、發射頻率高等優點。電磁發射衛星的關鍵技術之一就是大功率電磁發射系統,而這與電磁彈射技術的原理基本相同。
中國「福建號」航母電磁彈射系統的成功,為電磁發射衛星的發展提供了技術驗證和經驗積累,未來中國在這方面將會大有可為。
電磁彈射技術可以用於軌域交通領域,例如研制高速磁懸浮列車。傳統的磁懸浮列車采用電磁力將列車懸浮起來,然後利用直線電機驅動列車前進,其速度已經非常快。而如果采用電磁彈射技術,將列車加速到一定速度後再進入懸浮狀態,則可以進一步提高列車的速度和效率。
此外,電磁彈射技術還可以用於能源儲存領域。超級電容儲能系統具有充放電速度快、功率密度高、迴圈壽命長等優點,是未來儲能技術的重要發展方向。電磁彈射技術的發展,將推動超級電容儲能技術的進步,並加速其在電力系統、新能源汽車等領域的套用。
中國作為一個負責任的大國,始終堅持和平發展道路,致力於推動構建人類命運共同體。中國電磁彈射技術的突破,不僅是中國科技實力的體現,也是中國為世界科技進步做出的貢獻。
「福建號」航母電磁彈射技術的成功,是中國科技工作者多年來辛勤耕耘的結果,也是中國科技實力不斷提升的縮影。這項技術的突破,打破了西方的技術封鎖,使中國在未來科技競爭中占據了主動權。
中國電磁彈射技術的發展,並非一帆風順。在技術封鎖,缺乏經驗,以及外部壓力下,中國科技工作者不畏艱難,勇攀高峰,最終取得了舉世矚目的成就。
「福建號」航母電磁彈射系統的成功,僅僅是一個開始,未來中國將會繼續加大在電磁技術領域的投入,推動電磁技術在軍事和民用領域的廣泛套用,為人類文明進步做出更大的貢獻。
中國電磁彈射技術,正在以不可阻擋的勢頭,引領著未來科技發展的方向。