无货之人聊聊电磁弹射

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 11:49:45


无货之人聊聊电磁弹射。
1. 技术可行性
   电磁弹射包括的主要部件:
1)直线电机
   在轨道交通交通、机床、精密仪器方面应用极广,特别是在轨道交通上,国内北京机场线、广州四号线用的就是直线电机驱动,普遍是短定子感应电机,因此,国内轨道、机床厂家在此方面是有一定技术积累的,而且直线电机的发展未来对电磁炮的发展也有一定助力。
   直线电机优点很多,维护工作量小,适合高强度使用,但需要指出的是,其对轨道要求高,系统功率因数低(可能对储能元件要求提高,也可通过增加补偿装置弥补)都带来一系列工程难题,控制系统、变频器的设计可能也有些麻烦,这些对实际工程设计都是考验,但不是不可克服的。
2) 飞轮储能
    飞轮储能(超导储能)在电力系统应用极广,新能源、微网都需要它,国内中科院电工所等单位都有研究,有一定积累,但面临的问题还很多,性能上功率、寿命有些问题,工艺上还要解决如超导材料、碳纤维材料应用等方面。国外也刚起步,但考虑到几项关键指标包括:功率密度、容量密度、瞬时功率输出、响应时间,而且适应性方面优势巨大,这是必须突破的一关,其他储能方式:超级电容(可用于瞬时能量回收)、液流电池用在该领域都是不现实的。
3)整流/逆变器
   整流/逆变器(变频器)是飞轮储能、直线电机上共同需要的,国内在整流/逆变领域资料很多、就不赘述了,看看特高压直流、柔直、风电、静态补偿装置的发展就知道了,技术上肯定有难关,但不是不可克服的。
2.  经济可行性
1) 研发成本,电磁弹射的成本必然是高过蒸汽弹射的,但效益是全社会共享的,真正投资大,回报高的领域,但具体结算时候是按部门单位结算的,就看国家愿不愿意做这个冤大头了,但作为政治任务,研发生产单位要太高价也是不可能的,况且很有肯能几个单位竞争同一个项目。
2) 维护成本,电磁弹射和蒸汽弹射显然不是一个等级,蒸汽弹射的管路应该接近一个小火电机组(应该比超临界机组简单)、就算维护班组多出个80人,年均15万,一年就是1200万,50年6亿,还不算额外导致的占用舰体空间导致的费用增加。从美国航母的应用看,未来设备成本只会越来越低,而人力成本(尼米兹级占总成本48%)的增长则是不可避免的。
     额外提一句,电磁弹射除电机外(电机本身可靠性性极好)基本没有运动部件,如果都是新开发的弹射器,电磁弹射的设备完备率必然远剩蒸汽弹射,且多级串并联的变频器和储能部件即使一部分坏了,整体还是可以工作的。
3) 时间成本,这是蒸汽弹射最大的优点了,目前看,电磁弹射开发周期很有可能长于蒸汽弹射,主要是电磁弹射飞轮储能难度相对较大,而积累相对薄弱。
3.   适应性
1)  在下孤陋寡闻,不知电磁弹射的电磁干扰对其他无线电设备的干扰从何而来,至少在本专业范围内电磁弹射主要干扰源来源于变频器,但除了噪声、谐波外应该没对外部环境太大影响。
2)  变频器的噪声应该不是大问题,谐波是有可能影响到其他设备开关电源工作(最终导致额外纹波),但可以通过APF、滤波支路各种手段解决。
3)  额外说一句,电磁弹射和全电驱动配合是最理想选项,全舰电源统一管理,电能质量大大提高、配合储能设备经济性也有所改善,全寿命内降低维护成本,提高设备完备率。如果时间进度压力不大了话,用全电驱动从国内的产业积累看(和优质电力园区颇为接近),技术上也是没有问题的。
     总体而言,电磁弹射开发是真正军民两用技术,对国内相关领域的产业带动是蒸汽弹射不可替代的,且不存在根本性的技术问题。经济上看,电磁弹射的投资回报率、维护成本肯定是具有优势的,唯一的问题就是时间,陆上样机再到舰上实用基本得5~8年,赶进度只会给后期维护带来麻烦。如果非要2020年前见到完善可靠的产品,开发进度上压力巨大。个人意见,现阶段再造一膄滑跃过渡,等下一艘做电弹是比较合理的选择,再上蒸汽弹射,除非部门间利益分配问题,技术经济上都是不合理的,到时候第三艘国妈就该核电弹了,技术上都是可行的,经济上其实全寿命、全系统成本更低。
     在下知识面有限,欢迎讨论,不泄密的情况,最好大家能介绍各自领域内技术进展,虽然做好挨板砖心理准备,还是希望大家理性讨论。


无货之人聊聊电磁弹射。
1. 技术可行性
   电磁弹射包括的主要部件:
1)直线电机
   在轨道交通交通、机床、精密仪器方面应用极广,特别是在轨道交通上,国内北京机场线、广州四号线用的就是直线电机驱动,普遍是短定子感应电机,因此,国内轨道、机床厂家在此方面是有一定技术积累的,而且直线电机的发展未来对电磁炮的发展也有一定助力。
   直线电机优点很多,维护工作量小,适合高强度使用,但需要指出的是,其对轨道要求高,系统功率因数低(可能对储能元件要求提高,也可通过增加补偿装置弥补)都带来一系列工程难题,控制系统、变频器的设计可能也有些麻烦,这些对实际工程设计都是考验,但不是不可克服的。
2) 飞轮储能
    飞轮储能(超导储能)在电力系统应用极广,新能源、微网都需要它,国内中科院电工所等单位都有研究,有一定积累,但面临的问题还很多,性能上功率、寿命有些问题,工艺上还要解决如超导材料、碳纤维材料应用等方面。国外也刚起步,但考虑到几项关键指标包括:功率密度、容量密度、瞬时功率输出、响应时间,而且适应性方面优势巨大,这是必须突破的一关,其他储能方式:超级电容(可用于瞬时能量回收)、液流电池用在该领域都是不现实的。
3)整流/逆变器
   整流/逆变器(变频器)是飞轮储能、直线电机上共同需要的,国内在整流/逆变领域资料很多、就不赘述了,看看特高压直流、柔直、风电、静态补偿装置的发展就知道了,技术上肯定有难关,但不是不可克服的。
2.  经济可行性
1) 研发成本,电磁弹射的成本必然是高过蒸汽弹射的,但效益是全社会共享的,真正投资大,回报高的领域,但具体结算时候是按部门单位结算的,就看国家愿不愿意做这个冤大头了,但作为政治任务,研发生产单位要太高价也是不可能的,况且很有肯能几个单位竞争同一个项目。
2) 维护成本,电磁弹射和蒸汽弹射显然不是一个等级,蒸汽弹射的管路应该接近一个小火电机组(应该比超临界机组简单)、就算维护班组多出个80人,年均15万,一年就是1200万,50年6亿,还不算额外导致的占用舰体空间导致的费用增加。从美国航母的应用看,未来设备成本只会越来越低,而人力成本(尼米兹级占总成本48%)的增长则是不可避免的。
     额外提一句,电磁弹射除电机外(电机本身可靠性性极好)基本没有运动部件,如果都是新开发的弹射器,电磁弹射的设备完备率必然远剩蒸汽弹射,且多级串并联的变频器和储能部件即使一部分坏了,整体还是可以工作的。
3) 时间成本,这是蒸汽弹射最大的优点了,目前看,电磁弹射开发周期很有可能长于蒸汽弹射,主要是电磁弹射飞轮储能难度相对较大,而积累相对薄弱。
3.   适应性
1)  在下孤陋寡闻,不知电磁弹射的电磁干扰对其他无线电设备的干扰从何而来,至少在本专业范围内电磁弹射主要干扰源来源于变频器,但除了噪声、谐波外应该没对外部环境太大影响。
2)  变频器的噪声应该不是大问题,谐波是有可能影响到其他设备开关电源工作(最终导致额外纹波),但可以通过APF、滤波支路各种手段解决。
3)  额外说一句,电磁弹射和全电驱动配合是最理想选项,全舰电源统一管理,电能质量大大提高、配合储能设备经济性也有所改善,全寿命内降低维护成本,提高设备完备率。如果时间进度压力不大了话,用全电驱动从国内的产业积累看(和优质电力园区颇为接近),技术上也是没有问题的。
     总体而言,电磁弹射开发是真正军民两用技术,对国内相关领域的产业带动是蒸汽弹射不可替代的,且不存在根本性的技术问题。经济上看,电磁弹射的投资回报率、维护成本肯定是具有优势的,唯一的问题就是时间,陆上样机再到舰上实用基本得5~8年,赶进度只会给后期维护带来麻烦。如果非要2020年前见到完善可靠的产品,开发进度上压力巨大。个人意见,现阶段再造一膄滑跃过渡,等下一艘做电弹是比较合理的选择,再上蒸汽弹射,除非部门间利益分配问题,技术经济上都是不合理的,到时候第三艘国妈就该核电弹了,技术上都是可行的,经济上其实全寿命、全系统成本更低。
     在下知识面有限,欢迎讨论,不泄密的情况,最好大家能介绍各自领域内技术进展,虽然做好挨板砖心理准备,还是希望大家理性讨论。
好资料!谢谢楼主的科普!
虽然电磁弹射全是优点,但它有一个致命的弱点,美帝刚刚装备,国内决策层对此绝对是信心不足。
这意味着选蒸弹可以安稳升官,选电弹就得真要对人民,对祖国负责了。

楼主技术帝,多谢科普。小白就不发言了
实际上按我国目前和未来的实际情况,对蒸弹根本不应该做任何投入。只研制电弹就够了。
原因很简单:辽宁号和第二艘都是滑跃起飞。以制空为主的战略战术需求,滑跃也都满足。重载荷出动效率是低,但我们还有一大堆二炮。而且目前来看只要设计合理,弹射滑跃兼容的航空器并不需要付出多大代价。航母必须快速解决有无问题,但弹射晚些却没什么关系。
如果做蒸弹,那么航母布局势必要对蒸弹优化,蒸弹设备几千吨的载重量和巨大的安装空间,会劣化弹射航母的设计,浪费航母上宝贵的空间,以后换电弹搞不好还得加配重。还不如一开始就考虑电弹。



坐等小白说电弹必须核动力
顶楼主!也顶三楼。
另外能否详细介绍一下超级电容的劣势和优点?
hycomp 发表于 2013-12-1 13:58
顶楼主!也顶三楼。
另外能否详细介绍一下超级电容的劣势和优点?
好象是超级电容储能量不如飞轮,有的设计危险性大。
我认为一个大国对于关键性军事装备技术路线的选择,不会从单纯的军事目标来考虑,而是会通盘考虑这个军事装备对于国家在关键技术,还有军事经济及其对一般工业的技术扩散潜力来考虑。

所以,宏观上来看,我认为国家应该会同时在蒸汽弹射与电磁弹射两个技术方向上投资,最后采用哪一种技术,对比着来看。即便是竞标失败的一方,最终的产品也会出现在实际的装备之中,用来出口或者转化为其他用途。

蒸汽弹射技术,我记得关键好像是对我们国家的整个锅炉压力标准提出来的挑战,倘若开发成功的话,也意味着整个动力工业的一次很大的进步。

电磁弹射,则意味着对高性能储能,高性能电机,高性能控制系统,高性能材料等若干个领域具有极大的推动作用。

所以,无论最后实际采用哪一种技术,在这个开发的过程中,国家应该都做了相当的投资,都不会偏废。这两种弹射器,实际都对应了目前全世界最尖端的技术与技术综合,恐怕,也只有我们国家现在还能够这么玩,愿意这样玩。这个产品的开发过程与竞标过程,也实际对应着国家的产业升级过程。
目前的电磁弹射并没有实现真正的革命性意义。依然需要工作间隔,并不能“随时弹”。

真正的革命要看未来,全电动力+超级电容+超导电弹,这才能“随时弹”。
电磁弹射器对其他无线电设备的干扰,是不是说的强磁场泄露造成的危害啊?

单纯就无线电干扰来说,最主要的干扰源必定是变频器

不过,由于磁路漏磁所造成的危害,还是需要重视的吧,好比在MRI机房做检查,一定会强制要求不能携带金属物体进场,尤其是铁磁性物体进场,以防金属物体乱飞。电磁弹射器在防止强磁场泄露这块,还是要有所考虑的,尤其是要考虑战损状况。
超级电容恐怕在安全性上存在巨大的隐患,尤其考虑战损因素的时候,作为主动力来源,需要格外慎重

飞轮储能相对更加稳妥一些,而且在机电设备制作水平达标的条件下,应该能很好地兼顾高性能与可靠性
很好的文章,可惜耐心看和思考的人不多
慢慢来,把航母发展过程再走一边
楼主是潜水艇啊。电弹相比蒸弹还有一个重要优点,就是可以弹射无人机。现在电弹最大的问题是进度,这和国家决策也有关系,当初可能对电弹信心不足所以全力发展蒸弹,电弹直到近些年才得到足够重视
感觉兰州市干货二道贩子的马甲,顺便说一句你说的8月航母上船台呢?
连WUNDER都是用飞轮的……
我个人的观点还是倾向于支持直接上电磁弹射,这也是现实条件素偶决定的。首先,无论是蒸汽还电弹,兔子以前都是空白,那么既然都是空白,为何不跨过蒸汽呢?电弹是还不成熟,但是不成熟并不意味着就不能搞。你不去研制,那么就永远不成熟,永远纸上谈兵。有人要说了,人家MD都还没搞定了,你就搞的定?这TM废话,谁说的MD搞不定的,兔子就一定搞不定?中国人比美国人笨嘛? 从技术上讲,蒸汽弹射的难度对于兔子这样的零起点也不低,说蒸汽应用成熟了,那是相对MD,牛牛而言。而且就如LZ说的,电磁弹射相关技术,除了军事上,在民用上也有很大的运用价值。蒸汽弹射除了军事上,民用上有多少运用?有人肯定又要说,搞出了蒸汽弹射,对兔子的工业制造能力是一个提升,搞电磁弹射就不是提升了?还有相较于蒸汽弹射那复杂的结构和很高的维护成本,电磁弹射在这方面的优势也是蒸汽无法比拟的。
第二,根据兔子一向谨慎、扎实的作风,第1 艘甚至第2艘国产航母还是会采用滑跃起飞,这样算下来,至少还有10年的时间才会开建第3艘核动力航母,10年的时间,我就不信老马的团队搞不定电磁弹射。所以时间上也不是问题。况且10年后,兔子的工业实力绝对比现在又上了一个台阶,搞电磁弹射更不是问题了。
当然,以兔子现在的财力和技术能力,同时发展蒸汽和电磁也不是不可能,就像空军同时搞J-20和J31一样。
flz 发表于 2013-12-1 14:14
我认为一个大国对于关键性军事装备技术路线的选择,不会从单纯的军事目标来考虑,而是会通盘考虑这个军事装 ...

“蒸汽弹射技术,我记得关键好像是对我们国家的整个锅炉压力标准提出来的挑战,倘若开发成功的话,也意味着整个动力工业的一次很大的进步”
蒸汽弹射技术对民用没有一点用。民用锅炉压力标准比军用锅炉压力标准要高的多。
flz 发表于 2013-12-1 14:14
我认为一个大国对于关键性军事装备技术路线的选择,不会从单纯的军事目标来考虑,而是会通盘考虑这个军事装 ...
蒸汽弹射技术,对国民经济什么用处也没有,和锅炉更没关系,属于纯军事技术。研发出来不用,就是钱打水漂。中国迫切需要建立科学的装备发展组织架构和相关程序。不干那些让有常识的人都觉得匪夷所思的事是第一步。你以为领导们的决策就肯定建立在科学基础上?如果领导决策真能做到这样,我们早布武银河,这个地球早不放在眼里了。
所谓装备发展,涉及到很多东西。这东西军队和社会是一样的。比如争项目,虽然某项目对提高军事效益毫无益处,但很多人要指望这个吃饭和蹲屁股,往往把大领导一忽悠,就上了,结果怎么样,国库浪费点儿钱呗。有的项目,明明是战略上急需的,但没人负责这个事儿,国内也没有相关机构,结果就一直没人理,有心做的人,一分钱也没有,结果就一直落后下来了。不光我国这样,还有很多国家都这样。这是一种软能力,和硬能力一样,和发达国家还有差距。
不知道国防科工委被灭之后, 是谁来统筹规划未来战略武器的发展。如果是各个部门各行其是,那还不如以前。
我国在根据需求迅速调整组织架构和办事程序,迅速调整工作内容的软能力方面,比其发达国家来差距之大,远超过硬的技术方面。
乐观点说,总算是一直在进步。

taludas 发表于 2013-12-1 18:32
蒸汽弹射技术,对国民经济什么用处也没有,和锅炉更没关系,属于纯军事技术。研发出来不用,就是钱打水漂 ...
呵呵

你怎么能低估领导们的智商
dhfaaa 发表于 2013-12-1 14:17
目前的电磁弹射并没有实现真正的革命性意义。依然需要工作间隔,并不能“随时弹”。

真正的革命要看未来 ...
,全电动力+超级电容+超导
这仨都有了
主要担心电弹以后万一遇到啥风险,MD可以退回蒸弹,TG只退回滑跃。
piranha 发表于 2013-12-1 17:11
连WUNDER都是用飞轮的……
庵野痞子整的那个飞轮看上去真是太烂了,纯粹是为了视觉效果弄的,以他们的技术层次根本用不着飞轮,换句话说是用不着那么低端的飞轮
只要一段磁悬浮铁轨,加上磁悬浮列车的底板就可以作为航母的弹射器了,把底板尽量简化然后把它和飞机一起弹射,不需要回收,系统可以超级简单,这才是山寨的精髓。
至于储能器,肯定是超级电容,本来变频器就需要中间电容。

chendawei1 发表于 2013-12-3 23:04
至于储能器,肯定是超级电容,本来变频器就需要中间电容。


发错了,编辑掉
chendawei1 发表于 2013-12-3 23:04
至于储能器,肯定是超级电容,本来变频器就需要中间电容。


发错了,编辑掉
楼主是潜水艇啊。电弹相比蒸弹还有一个重要优点,就是可以弹射无人机。现在电弹最大的问题是进度,这和国家 ...
谁说蒸弹不能弹射无人机?x47b现在难道是用电弹从航母上弹射起飞的吗?不要听砖家乱讲!电弹只是能弹射小型无人机!
2013-12-4 17:39 上传


这些都是关键指标,尤其是比功率、比容量、功率上限、容量上限,
需要指出的是,电容可以多级串联实现大容量,但功率输出是有限的,
再提高需要提高电压等级。
因此,超级电容特别适合短时能量回收,但作为主能源是不合适的。
超级电容的成本也很高,相比之下,飞轮储能是便宜的,图中的超导
储能指的是磁储能。
航母上飞轮储能、超级电容、电池应该都有,用途各不相同,超级电容用于大功率电机启动、DVR还是有价值的,但作为弹射器主能源应该还是飞轮。个人只见,不是具体做的,只根据几种储能方式的特点判断。
祈祷的螳螂 发表于 2013-12-4 17:47
谁说蒸弹不能弹射无人机?x47b现在难道是用电弹从航母上弹射起飞的吗?不要听砖家乱讲!电弹只是能弹射小 ...
能用不代表好用,电弹的功率调节能力根本不是蒸汽弹射能相提并论的,电弹应该可以做到0~1.5/1.7(电机短时过载)额定输出,想不出其他弹射方式能比的上。
taludas 发表于 2013-12-1 13:38
虽然电磁弹射全是优点,但它有一个致命的弱点,美帝刚刚装备,国内决策层对此绝对是信心不足。
这意味着选 ...
对于我们,冒得风险是一样的。不能因为美国人用的好就能肯定我们用的也不错,也不能因为电弹是新的都没用过就说我们也用不好。毕竟别人的永远是别人的,经验也一样。
菜鸟飞 发表于 2013-12-4 18:12
能用不代表好用,电弹的功率调节能力根本不是蒸汽弹射能相提并论的,电弹应该可以做到0~1.5/1.7(电机短 ...
谁说不好用啦,20吨的机机还调什么呀,弹射起来妥妥的爽。