关于气弹和电弹的能耗,标题太短没人顶加点废话凑凑数。

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 17:46:38


其中最大的误解莫过于所谓“效率”
关于2种弹射器的能耗,共涉及3个主要“效率”和一个次要“效率”:
1是蒸汽轮机/柴油机/燃气轮机 燃烧的效率。
2是机械能转变成电能的效率以及相反过程。
3是机械能做功的效率。
次要效率为,电磁弹射储能装置的转换效率
------------------------------------------------
关于第1个效率
蒸汽轮机的效率一般在20%左右,燃气轮机的效率一般能达到35%,柴油机介于2者之间。。
需要注意的是,此处的效率指的是燃料的热值转变成机械能的效率。常见的如:
柴油:46.04MJ/kg。
液化石油气(气态):87.92~100.50MJ/kg。
液化石油气(液态):45.22~50.23MJ/kg。
煤油:46.11MJ/kg。
所以此处的所谓效率指的就是燃烧以上燃料按一定比例转换成机械能。
通常所说的蒸汽轮机,如051油耗大,原因就是此处的效率较低。

关于第2个效率
机械能和电能的转换其实就是靠电动机。目前大功率发电机/电动机效率已经达到95%甚至更高。

关于第3个效率
这里指的就是经常被用来比较电磁弹射和蒸汽弹射所用的那个效率 目前电磁弹射的效率已经达到70%左右,而蒸汽弹射在4%-6%之间。
这里主要使用的是老美的2个数据。
老美的蒸汽弹射作用到飞机上的能量为100MJ。电磁弹射消耗的能量是122MJ,作用在飞机上的为81.6MJ。
------------------------------------------
总结一下:
蒸汽弹射的过程是 1+3
首先是燃烧燃料烧蒸汽,蒸汽在加压后用于弹射器,弹射器最后在飞机上作用100MJ能量
为方便计算这里效率1以25%计,效率3以5%计。通过计算可得蒸汽弹射,作用在飞机上100MJ,为弹射器提供的能量为2000MJ,而蒸汽轮机燃烧的燃料热值为8000MJ。
以柴油的热值来计算为约170KG
-------------------------------------------
电磁弹射的过程是1+2正+2反+3
因电力来源分2种情况:
1,依托锅炉的汽轮机发电。
汽轮机的效率1,数据较少一般认为在20%以上,这里为方便计算,取25%。效率2取95%.关于效率3,目前已知福特所用弹射器,单次弹射消耗能量122MJ,作用于飞机81.6MJ,可以直接计算出准确的效率66.9%。通过计算可得,作用于飞机81.6MJ,为弹射器提供122MJ,汽轮机燃烧的燃料热值540MJ(122/0.95/0.95/0/25)。
换算成柴油约为11.75KG。考虑到储能机构转换的损耗(一说90%以上)。以90%计,最终油耗13KG

2,独立电站发电/以柴燃为动力的全电,如柴油机组,燃气轮机组等。
    (1)柴油机的效率1,这里为方便计算,取30%。效率2取95%.关于效率3,目前已知福特所用弹射器,单次弹射消耗能量122MJ,作用于飞机81.6MJ,可以直接计算出准确的效率66.9%。通过计算可得,作用于飞机81.6MJ,为弹射器提供122MJ,汽轮机燃烧的燃料热值540MJ(122/0.95/0.95/0.30)。
换算成柴油,计入储能机构转换的损耗,以90%计,最终油耗约10.88KG
    (2)燃气轮机的效率1,这里为方便计算,取35%。效率2取95%.关于效率3,目前已知福特所用弹射器,单次弹射消耗能量122MJ,作用于飞机81.6MJ,可以直接计算出准确的效率66.9%。通过计算可得,作用于飞机81.6MJ,为弹射器提供122MJ,汽轮机燃烧的燃料热值540MJ(122/0.95/0.95/0.35)。
换算成柴油,计入储能机构转换的损耗,以90%计,最终油耗约9.33KG

---------------------------------------------------------
这里忽略了2点,1是蒸汽弹射所需淡水的净化所需耗能 2是电磁弹射散热装置也需要耗能。但考虑到前者比后者要高的多,在对比较结果影响不大的前提下故此忽略。

非专业解释,仅仅依靠10多年前中学物理所学,希望对CDER有帮助。专业人事也请不吝赐教。
PS:文中所列具体数据为搜素引擎搜得公开数据,仅作示意,请不必深究。

其中最大的误解莫过于所谓“效率”
关于2种弹射器的能耗,共涉及3个主要“效率”和一个次要“效率”:
1是蒸汽轮机/柴油机/燃气轮机 燃烧的效率。
2是机械能转变成电能的效率以及相反过程。
3是机械能做功的效率。
次要效率为,电磁弹射储能装置的转换效率
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关于第1个效率
蒸汽轮机的效率一般在20%左右,燃气轮机的效率一般能达到35%,柴油机介于2者之间。。
需要注意的是,此处的效率指的是燃料的热值转变成机械能的效率。常见的如:
柴油:46.04MJ/kg。
液化石油气(气态):87.92~100.50MJ/kg。
液化石油气(液态):45.22~50.23MJ/kg。
煤油:46.11MJ/kg。
所以此处的所谓效率指的就是燃烧以上燃料按一定比例转换成机械能。
通常所说的蒸汽轮机,如051油耗大,原因就是此处的效率较低。

关于第2个效率
机械能和电能的转换其实就是靠电动机。目前大功率发电机/电动机效率已经达到95%甚至更高。

关于第3个效率
这里指的就是经常被用来比较电磁弹射和蒸汽弹射所用的那个效率 目前电磁弹射的效率已经达到70%左右,而蒸汽弹射在4%-6%之间。
这里主要使用的是老美的2个数据。
老美的蒸汽弹射作用到飞机上的能量为100MJ。电磁弹射消耗的能量是122MJ,作用在飞机上的为81.6MJ。
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总结一下:
蒸汽弹射的过程是 1+3
首先是燃烧燃料烧蒸汽,蒸汽在加压后用于弹射器,弹射器最后在飞机上作用100MJ能量
为方便计算这里效率1以25%计,效率3以5%计。通过计算可得蒸汽弹射,作用在飞机上100MJ,为弹射器提供的能量为2000MJ,而蒸汽轮机燃烧的燃料热值为8000MJ。
以柴油的热值来计算为约170KG
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电磁弹射的过程是1+2正+2反+3
因电力来源分2种情况:
1,依托锅炉的汽轮机发电。
汽轮机的效率1,数据较少一般认为在20%以上,这里为方便计算,取25%。效率2取95%.关于效率3,目前已知福特所用弹射器,单次弹射消耗能量122MJ,作用于飞机81.6MJ,可以直接计算出准确的效率66.9%。通过计算可得,作用于飞机81.6MJ,为弹射器提供122MJ,汽轮机燃烧的燃料热值540MJ(122/0.95/0.95/0/25)。
换算成柴油约为11.75KG。考虑到储能机构转换的损耗(一说90%以上)。以90%计,最终油耗13KG

2,独立电站发电/以柴燃为动力的全电,如柴油机组,燃气轮机组等。
    (1)柴油机的效率1,这里为方便计算,取30%。效率2取95%.关于效率3,目前已知福特所用弹射器,单次弹射消耗能量122MJ,作用于飞机81.6MJ,可以直接计算出准确的效率66.9%。通过计算可得,作用于飞机81.6MJ,为弹射器提供122MJ,汽轮机燃烧的燃料热值540MJ(122/0.95/0.95/0.30)。
换算成柴油,计入储能机构转换的损耗,以90%计,最终油耗约10.88KG
    (2)燃气轮机的效率1,这里为方便计算,取35%。效率2取95%.关于效率3,目前已知福特所用弹射器,单次弹射消耗能量122MJ,作用于飞机81.6MJ,可以直接计算出准确的效率66.9%。通过计算可得,作用于飞机81.6MJ,为弹射器提供122MJ,汽轮机燃烧的燃料热值540MJ(122/0.95/0.95/0.35)。
换算成柴油,计入储能机构转换的损耗,以90%计,最终油耗约9.33KG

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这里忽略了2点,1是蒸汽弹射所需淡水的净化所需耗能 2是电磁弹射散热装置也需要耗能。但考虑到前者比后者要高的多,在对比较结果影响不大的前提下故此忽略。

非专业解释,仅仅依靠10多年前中学物理所学,希望对CDER有帮助。专业人事也请不吝赐教。
PS:文中所列具体数据为搜素引擎搜得公开数据,仅作示意,请不必深究。
如果是中学的知识没必要普及了,中学知识解决不了这种东西。52弟出来时有人拿概率算发射成功率连基本的排列组合都不知道还自以为是,cder的悲哀啊
  电弹必须是核动力,气弹的话辽宁号动力可能不够淡水也是问题好像弹一次要消耗两吨水,新航母不论弹射方式都可能会用核动力。
发电不是问题,关键还是电弹瞬间的峰值功率很高吧。
单独电站的效率其实挺高的,而且我见过的GT25XXX汽轮机并不大。

如果正如街边大婶们说的那样电弹只比气弹慢几年,就算上单独电站也要上电弹。

可能到时候已经可以上全电了,
思想的幽灵 发表于 2012-12-1 07:42
电弹必须是核动力,气弹的话辽宁号动力可能不够淡水也是问题好像弹一次要消耗两吨水,新航母不论弹射方式 ...
常规都能支持蒸弹,更不用说转化效率更高的电弹。。。电弹跟核动力并非捆绑关系
思想的幽灵 发表于 2012-12-1 07:42
电弹必须是核动力,气弹的话辽宁号动力可能不够淡水也是问题好像弹一次要消耗两吨水,新航母不论弹射方式 ...
气弹能用在常规动力上,咋电弹就不能了? 还必须核电?
gohorse 发表于 2012-12-1 08:12
常规都能支持蒸弹,更不用说转化效率更高的电弹。。。电弹跟核动力并非捆绑关系
  一部电弹功率大概4兆瓦最少三部就是十二兆瓦。常规动力发电就是个问题。
kingcedar 发表于 2012-12-1 08:05
发电不是问题,关键还是电弹瞬间的峰值功率很高吧。
是啊,现在感觉蒸弹真是个鸡肋。。。如果电弹暂时上不了,个人宁愿滑越顶一段时间再说
kingcedar 发表于 2012-12-1 08:05
发电不是问题,关键还是电弹瞬间的峰值功率很高吧。
是啊,现在感觉蒸弹真是个鸡肋。。。如果电弹暂时上不了,个人宁愿滑越顶一段时间再说
看看火车的发展也能推算个差不多,从烧煤到用电,为什么?为了浪费能源?当然是节省能源了。
思想的幽灵 发表于 2012-12-1 08:19
一部电弹功率大概4兆瓦最少三部就是十二兆瓦。常规动力发电就是个问题。
单独上一个独立的发电模块就行了,12000kw不过是一台中小型的燃气轮机的功率而已,占用的空间并不大;相反,三台蒸弹起码上千吨,不包括十几公里的管道
一部电弹功率大概4兆瓦最少三部就是十二兆瓦。常规动力发电就是个问题。
仅仅从能量转化的角度来说。电磁弹射所用能量远远小于蒸气弹射。对于常规动力航母而言,燃料效率的提高很有必要,直接的效果就是自持力提高。
我认为单独供电问题不少。只要是需要一个单独的油舱来放柴油。还是综合电力驱动更好。
电弹和核动力不是捆绑关系,但电弹和全电推进的搭配是效率最高的。单独的发电模块不但要占用体积,关键是燃机的烟囱很难布置。女王搞两个舰岛的根本原因是为了烟囱。
如果上电弹,瞬间的峰值功率很高,发电机一般难以承受,需要借助大容量储能装置协助,储能装置重量大,寿命短,也是重要问题
playfish 发表于 2012-12-1 09:55
电弹和核动力不是捆绑关系,但电弹和全电推进的搭配是效率最高的。单独的发电模块不但要占用体积,关键是燃 ...
尼米兹有辅助柴油机,功率还挺大,人家核动力好布置,常规动力自然也能布置
思想的幽灵 发表于 2012-12-1 07:42
电弹必须是核动力,气弹的话辽宁号动力可能不够淡水也是问题好像弹一次要消耗两吨水,新航母不论弹射方式 ...
不考虑技术问题,如果辽宁号上蒸汽弹射器动力就不够的话,那美帝的福莱斯特级和小鹰级岂不是都会动力不够
gohorse 发表于 2012-12-1 11:26
尼米兹有辅助柴油机,功率还挺大,人家核动力好布置,常规动力自然也能布置
举个例子,一台狗腿25000重16吨,一台皮尔斯蒂克要150吨。而功率上柴油机只有4.7MW,而燃气轮机是30MW这个功重比差距是很显然的。
docliu 发表于 2012-12-1 09:35
仅仅从能量转化的角度来说。电磁弹射所用能量远远小于蒸气弹射。对于常规动力航母而言,燃料效率的提高很 ...
  如果是常规动力就要增加辅机功率为了保证可靠性还要有备份。储能装置体积会很大,常规动力本来动力部分体积就非常大了。
思想的幽灵 发表于 2012-12-1 12:00
如果是常规动力就要增加辅机功率为了保证可靠性还要有备份。储能装置体积会很大,常规动力本来动力部分 ...
哪来的奇思怪想?

蒸汽弹射 和 电磁弹射 都是个能量转化过程。好比蒸汽机车和电力机车。

电磁弹射需要储能装置,蒸汽弹射同样需要。体积大小需要看电磁弹射储能的方案。但是可靠性而言,电磁的储能装置比蒸汽的高多了。
业余选手 发表于 2012-12-1 11:38
不考虑技术问题,如果辽宁号上蒸汽弹射器动力就不够的话,那美帝的福莱斯特级和小鹰级岂不是都会动力不够 ...
  辽宁好要是搞蒸汽弹射肯定要增加锅炉数量加大汽轮机功率。连续弹射时弹射器要消耗大约百分之二十的蒸汽航母航速受影响会影响舰载机起飞。
思想的幽灵 发表于 2012-12-1 07:42
电弹必须是核动力,气弹的话辽宁号动力可能不够淡水也是问题好像弹一次要消耗两吨水,新航母不论弹射方式 ...
CVF中枪了
docliu 发表于 2012-12-1 09:37
我认为单独供电问题不少。只要是需要一个单独的油舱来放柴油。还是综合电力驱动更好。
几十吨油就可以弹上数千次
航母的应急发电机组本来就是柴油机 油仓只需要小幅扩大

playfish 发表于 2012-12-1 09:55
电弹和核动力不是捆绑关系,但电弹和全电推进的搭配是效率最高的。单独的发电模块不但要占用体积,关键是燃 ...


个人不赞同使用燃气轮机
多台柴油机可以有效荣誉
比如对于20MW发电能力 6台5000KW柴油机 就可以有效冗余
烟囱也会很小
playfish 发表于 2012-12-1 09:55
电弹和核动力不是捆绑关系,但电弹和全电推进的搭配是效率最高的。单独的发电模块不但要占用体积,关键是燃 ...


个人不赞同使用燃气轮机
多台柴油机可以有效荣誉
比如对于20MW发电能力 6台5000KW柴油机 就可以有效冗余
烟囱也会很小

ktgbhuang 发表于 2012-12-1 10:22
如果上电弹,瞬间的峰值功率很高,发电机一般难以承受,需要借助大容量储能装置协助,储能装置重量大,寿命 ...


参考福特每套飞轮发电机的总重量约8.7吨,如果不计入外壳、安全设施等硬体,则飞轮系统本身重量只有6.9吨
ktgbhuang 发表于 2012-12-1 10:22
如果上电弹,瞬间的峰值功率很高,发电机一般难以承受,需要借助大容量储能装置协助,储能装置重量大,寿命 ...


参考福特每套飞轮发电机的总重量约8.7吨,如果不计入外壳、安全设施等硬体,则飞轮系统本身重量只有6.9吨
playfish 发表于 2012-12-1 11:47
举个例子,一台狗腿25000重16吨,一台皮尔斯蒂克要150吨。而功率上柴油机只有4.7MW,而燃气轮机是30MW这个 ...
PA6没有这么重
思想的幽灵 发表于 2012-12-1 12:12
辽宁好要是搞蒸汽弹射肯定要增加锅炉数量加大汽轮机功率。连续弹射时弹射器要消耗大约百分之二十的蒸汽 ...
辽宁号这个大小的航母 就算上弹射器也只能上2部 只有小鹰一半
而主机功率超过小鹰的75%

思想的幽灵 发表于 2012-12-1 12:00
如果是常规动力就要增加辅机功率为了保证可靠性还要有备份。储能装置体积会很大,常规动力本来动力部分 ...


参考福特每套飞轮发电机的总重量约8.7吨,如果不计入外壳、安全设施等硬体,则飞轮系统本身重量只有6.9吨
思想的幽灵 发表于 2012-12-1 12:00
如果是常规动力就要增加辅机功率为了保证可靠性还要有备份。储能装置体积会很大,常规动力本来动力部分 ...


参考福特每套飞轮发电机的总重量约8.7吨,如果不计入外壳、安全设施等硬体,则飞轮系统本身重量只有6.9吨
很有见地


{:soso_e113:}其实啊,根本原因在于很多筒子认为电磁弹射耗电是个天文数字。

不过说起来,核动力配电磁弹射确实是最优方案。

{:soso_e113:}其实啊,根本原因在于很多筒子认为电磁弹射耗电是个天文数字。

不过说起来,核动力配电磁弹射确实是最优方案。
guoxing1987 发表于 2012-12-1 15:27
参考福特每套飞轮发电机的总重量约8.7吨,如果不计入外壳、安全设施等硬体,则飞轮系统本身重量只有6.9 ...

  电弹的储能装置应该是电容一类的东西 光靠发电机无发提供足够的电流吧。
思想的幽灵 发表于 2012-12-1 18:47
电弹的储能装置应该是电容一类的东西 光靠发电机无发提供足够的电流吧。
飞轮是储能机构 连接一个电动机
增加转速就是储能 减少转速就是输出
而连接它的电动机 在这个过程中即时电动机 又是发电机
guoxing1987 发表于 2012-12-1 15:25
几十吨油就可以弹上数千次
航母的应急发电机组本来就是柴油机 油仓只需要小幅扩大
应急发电机组的油在航行过程中基本不用,所以不需要补给,设计时候也不需要考虑海上补给的问题。如果弹射用柴油的话,那么还需要海上补给,设计可能需要大幅更改。

当然,这只是我的猜测。
docliu 发表于 2012-12-1 18:55
应急发电机组的油在航行过程中基本不用,所以不需要补给,设计时候也不需要考虑海上补给的问题。如果弹射 ...
更改?改什么?
这么点油相对于航母上万吨的载油 毛都不算
docliu 发表于 2012-12-1 18:55
应急发电机组的油在航行过程中基本不用,所以不需要补给,设计时候也不需要考虑海上补给的问题。如果弹射 ...
使用柴油的热值 只是做参考 用来示意
船用柴油机可以用重油 和蒸汽轮机共用燃料
guoxing1987 发表于 2012-12-1 18:54
飞轮是储能机构 连接一个电动机
增加转速就是储能 减少转速就是输出
而连接它的电动机 在这个过程中即 ...
所言极是
大家要记住,热力学除了有第一定律以外还有第二定律