在談003航母的電力系統時，我們回想當初網上流傳的常規動力不能電磁彈射，天頂星鍋爐才能帶動003的論調。時至今日這種人還在。那麽講述003電力和動力系統的文章就來了，上篇先講電力系統，順便解決下網上常有的幾個爭論，尼米茲和福特到底多少電力，003電力大約有多少功率等問題。
在開篇前我們先看這個文章，講電磁炮的，結果不出意外又遇到這類人。 @abbiat
當今發展電磁炮是否有意義？
又見這個美吹ID，只要美國下馬的東西就是沒實際意義的，吹牛的。中國能搞出來就是天頂星科技。這類人其實很喜歡把電力系統消耗的瞬間能耗說事，拿這個去套船用發電量。那麽今天討論的話題就是：
1、小鷹，尼米茲，福特的發電量考證
2、褲子，002，003的發電量
3、電磁彈射系統消耗論證
小鷹，尼米茲，福特的發電量考證
小鷹級航母有3個批次，發電機多少有點不同，但是大體是相同水平的。
星座號有8台1500kW的汽輪發電機組，加上後來安裝的2台750kW、400Hz的中頻發電機組，3台1000kW柴油發電機組。美國號有6台2500kW和4台300kW的汽輪發電機組，3台1000kW柴油發電機組。堅尼地號有6台2500kW 汽輪發電機組和2台1500kW的柴油發電機組。
因此60年代的小鷹級發電量維持在18MW左右。
最大的爭議來自尼米茲級，因為這關系到福特的發電量。在英文的資料裏面尼米茲級有32MW和64MW兩種說法。但是無論哪種說法，發電機都是8mw一台，區別在於到底是4台還是8台。而福特的發電量設計是尼米茲的3倍。所以當初那些核黨們最喜歡說福特是尼米茲64MW發電量的3倍。那麽看看下圖。
這圖講述福特級的電力需求評估。尼米茲級設計時評估電力需求只有24MW。建造時用8mw的發電機，上艦電力32MW。這裏很明確了尼米茲的設計值和實際值。再看右邊的福特需求評估。福特級的基本電力需求29MW，加上EMALs系統電力需求上升到56MW（也就是福特電磁彈射系統能耗是56-29=27MW），剩下的部份就是留給以後電力需求增加冗余儲備有48MW，總電力到104MW。
那些人不服氣會說這是福特早期設計，實際上福特早就改到8台發電機了。那麽我們看看福特級發電機裝哪裏？福特級使用尼米茲的艦體，機艙結構布局是完全相同的。這是福特級2號艦堅尼地，4台渦輪發電機就在下圖紅框處。美國的主機器材一般用圖上的綠色布蓋住。
尼米茲和福特相同都是在反應堆的兩側各放1台渦輪發電機。（尼米茲的是8mw的，到了福特則是26mw。我們國家最新搞出來的是20mw的渦輪發電機，估計一開始是核潛艇用）。換個角度再看看，其實老美是有福特建造影片，到機庫甲板蓋上前，福特依然只有4台渦輪發電機。
很多資料中說尼米茲有8台8mw的發電機，估計是把船尾那4台8mw用於推進備份用的柴油機算進去。不過這種柴油機並聯個發電機也不是難事。尼米茲和福特因為2堆原因，都有保留這種柴油機作為動力備份。小鷹，企業這些是不需要的。
從來沒有一份外網官方資料說福特是196MW電力。外國論壇倒是很多討論也是直接把尼米茲按64MW電力算來說福特有196MW。但是在美國海軍官方新聞網站明確寫了福特電力是104MW
Navy: Despite Cost Overruns Ford Carriers are Built for Affordability - USNI News
至於那些說福特208mw電力的，硬要說福特裝8台的，麻煩先在船上找出8台渦輪發電機的安裝位置出來。
褲子，002，003的發電量
蘇聯褲子的布局圖我發過很多次了。國內很多論文都有。6台1.5mw的渦輪發電機，9台1.5mw的柴油發電機，總共22.5mw的電力。這個應該就是001的水平了。
關於002的發電機以前CD紅鯊發過八股文，是表彰002發電機組研發主管的。明確說了是5mw的渦輪發電機。我們可以看看002的圖。前後4個發電艙，其中1號和4號裝柴油發電機組，2號和3號裝渦輪發電機組。
1號艙和4號艙因為使用柴油機組，不需要透過煙道，直接在船左側排煙。而且這種大功率的柴油發電機組並不是應急機組，而是參與日常發電用，所以船體左側前後有2個熏黑排煙口是常態。遼寧艦，山東艦，包括003現在試車也是這樣。機艙布局，這3條船都是一脈相承的。
再看003的發電艙，以前發示意圖現在拿建造圖說明更直觀，因為可以看到發電機，鍋爐這些數量和位置。看下圖，003和002其實機艙結構也是相同的，有4個發電艙。當然裏面裝的機組型號就未必相同了。
上面是2張不同時期圖，可以看到1號艙還沒安裝機組，隨後的照片這裏應該是2台柴油發電機。2號和3號發電艙已經安裝好渦輪發電機了，各3台。4號發電艙安裝了柴油發電機，也是3台。這樣003的大型發電機應該是6台渦輪發電機，5台柴油發電機。接下來評估下發電能力。
假設003依然用002的5MW渦輪發電機（設定這些年渦輪發電機沒進步過），那麽6台渦輪發電機能產生30MW電力。而5台柴油機可能型號會有差異（1號發電艙比較長），這裏預設按5台相同。國內最柴油機型號有幾款，成熟的像054A用的發電功率16PA6V功率5MW（電力輸出3.75MW）那種，大點的46噸重的20PA6B是推進功率8.1MW，用於發電輸出功率大約是6M左右。這款上003機會大些。
如果按最保守的計算，002的渦輪發電機+054A的柴油發電機版：5MWx6+3.75MWx5= 48.75MW
如果按20PA6B計算，則是：5MWx6+6MWx5= 60MW
至於054B上傳聞的4台 CS16V270（推進功率7.2MW，發電功率6.4MW），從時間看003應該來不及用了。
上面的前提還是這幾年渦輪發電機沒進步用002那套，至於003的電量夠不夠用。是否網上那些傳聞那樣常規不能電彈，看看官方的資料怎樣說。
電磁彈射系統消耗論證
對比網上那些喜歡信口開河的人，我還是用官方開源資料說話。一個是來自馬偉明的論文，一個是來自003設計單位武漢701所論證鍋爐帶動電荷負載論文。
我們從上面知道了福特的電磁彈射系統耗能是27MW，這個是4條彈射器能耗。那麽看看中國701所論文。
先看系統圖，鍋爐帶動推進用的渦輪蒸汽輪機，還有電力負載模組。而這個模組需要在120秒時間內實作一個充放電迴圈。文中清楚說明了，這個是模擬是由單台渦輪發電機組進行的負載測試。可惜文中並沒說明這個渦輪發電機的功率。只是明確說明是增壓鍋爐帶動的。
大家還記得網上傳的最多的小鷹，尼米茲這些彈射24架後蒸汽壓力不足航速要減速這種論調吧。其實這個論文就是說明003用彈射器，是否會對航速進行影響。文中有大量圖表說明鍋爐壓力，燃料流量，發電量這些數據在120秒內變化。這裏我們直接看論文結果：
電磁彈射能量轉化率高，實際能耗需求比蒸汽彈射器還小。單台渦輪發電機就可以帶起電磁彈射器。而且整個系統運作對航速的影響很小。論文雖然沒說明是用多少功率的單台渦輪發電機帶動。但是毫無疑，3台這樣的渦輪發電機就能滿足3條彈射器同時運作的電量需求。我們只能把上面的設定，5MW這個功率套入。
ok，算算電力需求。003比福特小些，沒那麽多電力升降機，但是雷達比福特多，所以基本用電這塊也按福特水平29MW進行計算。彈射器3條總共消耗15MW電力。（美國4條彈射器用27MW）
003總共電力消耗：29MW+5MWX3= 44MW
小於按最保守判斷的48.75MW。當然大家肯定要說要預留電力冗余。那麽不裝054的那種3.75MW，換6MW柴油機就好了。這樣003有總共60MW的電力，仍保留了16MW的冗余。當然余量不會有福特多就是了，人家畢竟是核動力。當然作為常規動力反而容易在以後改造中提升，這個留到下篇說。
又有人會說常規動力電磁彈射油耗大，彈射不了幾次就沒油。要多傻才能想出這樣的理由。看看馬偉明的論文。
美國交流電電磁彈射最大做功122MJ，按論文中說明，彈射一次的耗能僅僅是83度電(83kw/h)。比鍋爐燒614kg蒸汽用的能耗小多了。這些人非要把電磁彈射能耗低的優點硬說成能耗高，非核動力玩不轉。呵呵～～
那麽看看一次彈射用83度電要多少油。以民用柴油發電機為例子：
艦用的大功率發電機1度電用多少油我沒找到這個數據。就拿普通的民用柴油機說明。1度電消耗柴油約200克-250克柴油，這裏按250克估算，83度電彈射一次就是用掉20.75千克。按尼米茲的極限，航空作業4天1000架次。消耗柴油也就是20.75噸。
誰家的航母連20.75噸柴油都裝不下，消耗不起？很多人沒搞清楚電磁彈射難點在哪以為是能耗大。實際是快速充放電蓄能難。光看100MW就以為常規玩不起。結果設計003航母的單位說了一台渦輪發電機就能玩。
下篇講003的動力，就看看那些整天喊003要天頂星鍋爐才能帶動的ID敢不敢出現了。
