给大家算一下电磁辅助加速器（电弹）的功率消耗。。。。 ...

你看哪怕每小时60架次的弹射量，且不考虑飞机发动机所能提供的半数加速能量，也仅需要4.8MW的功率即可。

如果考虑到每天只进行3个小时的放飞（每日180架次的出击量），其余时间回收或待命，靠蓄能器平衡电能输出/调峰，则4.8×3/24=0.6MW的发电能力，就足够了。。。。。。。。。。


科技的魅力。。。。。。这才是真相。。。


可是，却有一群文盲在争论“是否只有核动力才能有效使用电弹”这么没技术含量的问题，还能盖出高楼来。。。。。。


我就无语了。。。。。

卿有何高见？？能帮帮大家呢？

拜托。

LFL 发表于 2015-8-3 21:41
电弹其实效率算高的了，蒸弹的效率远远不如。蒸弹的管线什么的更是头大。电弹的设备体积好像是蒸弹 ...

你看哪怕每小时60架次的弹射量，且不考虑飞机发动机所能提供的半数加速能量，也仅需要4.8MW的功率即可。

如果考虑到每天只进行3个小时的放飞（每日180架次的出击量），其余时间回收或待命，靠蓄能器平衡电能输出/调峰，则4.8×3/24=0.6MW的发电能力，就足够了。。。。。。。。。。


科技的魅力。。。。。。这才是真相。。。


可是，却有一群文盲在争论“是否只有核动力才能有效使用电弹”这么没技术含量的问题，还能盖出高楼来。。。。。。


我就无语了。。。。。

卿有何高见？？能帮帮大家呢？

拜托。

sk113s 发表于 2015-8-3 21:59
你看哪怕每小时60架次的弹射量，且不考虑飞机发动机所能提供的半数加速能量，也仅需要4.8MW的功率即可 ...
王驾千岁，如果考虑到24小时不停的保持60架次/H的出击规模，那么，0.6MW的发电量就不够了吧。还是4.8MW的发电量更稳妥。
如果考虑到超级电容、蓄电池、飞轮等蓄能器的有效储存/转化率只有30%-50%，那么，还是准备上9.6MW-15MW的发电量，比较稳妥，对吧？

放结论了：

只要蓄能器的快速充能与快速放能能攻克，给电弹提供能源是没有障碍的。

综合全电动力航母可以轻松提供8MW-15MW的电力供应；而非电动航母，装1-2台8MW的柴电机也能提供足够的电弹耗能；关键在于蓄能器。

美国预期电磁弹射器达到如下指标：起飞速度：28～103米/秒；最大牵引力和平均牵引力之比：1.07；最大弹射能量：122兆焦；最短起飞循环时间：45秒；重量：225吨；体积：425立方米；补充能源需求：6350千瓦。
线性电动机长95.36米，末段有7.6米的减速缓冲区，整个弹射器长103米。
电磁弹射系统的强迫储能系统要求在45秒内充满所需要的能量。最大的舰载机起飞一般需要消耗的能量不会超过120兆焦,而这强迫储能系统最大能储存140兆焦的能量,此时充电功率为3.1兆瓦,算上损失,4兆瓦左右（实际上达不到的），四部电磁弹射系统同时充电,充电总功率可达16兆瓦（1兆瓦=1000KW），可见没有强大的电源是无法满足电磁弹射需求的。当然，航母上耗电的又岂止是四部电磁弹射器，另外还有电磁轨道炮、升降机、激光（激光的功率都不算大）等其它用电加起来的话必须要航母总功率达60兆瓦以上,否则电磁弹射器充电时也会影响其它系统用电的。
****************************
下面为简化计算，取起飞速度：v=100米/秒；弹射器加速段长度：S=100米；在地面试验时飞机初速度为0。
弹射器的加速时间最小为
S=v·t／2
t=2S／v=2×100／100=2s

弹射飞机增加的动能为
E=m·v2／2=35×1000×100×100／2=175000000J=175000KJ=175MJ

假设忽略飞机发动机的作用，全靠电弹来提供加速能量。则每弹射一架飞机，需要耗能175MJ，假设，因发热、散热、及磁场的利用率有限，导致电弹的实际机械效率只有60%，则则每弹射一架飞机，需要耗能291.67MJ

假设4条电弹，每小时一共弹射60架次（一次完整弹射为储能45s，弹射作业时间15s，共需60s），则共耗能17500 MJ，每次弹射的功率输出时间为t1=2s，每小时的动力输出时间一共为H1=2×60=120s，动力输出时间比例120／3600=1:30；如果加上1s预输出时间，则每次弹射的功率输出时间为t2=3s，每小时的动力输出时间一共为H2=3×60=180s，动力输出时间比例180／3600=1:20。

则每小时功率平均消耗为 P=17500MJ /H=17500／3600=4.86MW
峰值功率P1为17500MJ /H1=17500／120=145.83MW
或P12=E/t1/η=175/2/0.6=145.83MW
峰值功率P2为17500MJ /H2=17500／180=97.22MW
或P2=E/t2/η=175/3/0.6=97.22MW


美国预期电磁弹射器达到如下指标：起飞速度：28～103米/秒；最大牵引力和平均牵引力之比：1.07；最大弹射能量：122兆焦；最短起飞循环时间：45秒；重量：225吨；体积：425立方米；补充能源需求：6350千瓦。
线性电动机长95.36米，末段有7.6米的减速缓冲区，整个弹射器长103米。
电磁弹射系统的强迫储能系统要求在45秒内充满所需要的能量。最大的舰载机起飞一般需要消耗的能量不会超过120兆焦,而这强迫储能系统最大能储存140兆焦的能量,此时充电功率为3.1兆瓦,算上损失,4兆瓦左右（实际上达不到的），四部电磁弹射系统同时充电,充电总功率可达16兆瓦（1兆瓦=1000KW），可见没有强大的电源是无法满足电磁弹射需求的。当然，航母上耗电的又岂止是四部电磁弹射器，另外还有电磁轨道炮、升降机、激光（激光的功率都不算大）等其它用电加起来的话必须要航母总功率达60兆瓦以上,否则电磁弹射器充电时也会影响其它系统用电的。
****************************
下面为简化计算，取起飞速度：v=100米/秒；弹射器加速段长度：S=100米；在地面试验时飞机初速度为0。
弹射器的加速时间最小为
S=v·t／2
t=2S／v=2×100／100=2s

弹射飞机增加的动能为
E=m·v2／2=35×1000×100×100／2=175000000J=175000KJ=175MJ

假设忽略飞机发动机的作用，全靠电弹来提供加速能量。则每弹射一架飞机，需要耗能175MJ，假设，因发热、散热、及磁场的利用率有限，导致电弹的实际机械效率只有60%，则则每弹射一架飞机，需要耗能291.67MJ

假设4条电弹，每小时一共弹射60架次（一次完整弹射为储能45s，弹射作业时间15s，共需60s），则共耗能17500 MJ，每次弹射的功率输出时间为t1=2s，每小时的动力输出时间一共为H1=2×60=120s，动力输出时间比例120／3600=1:30；如果加上1s预输出时间，则每次弹射的功率输出时间为t2=3s，每小时的动力输出时间一共为H2=3×60=180s，动力输出时间比例180／3600=1:20。

则每小时功率平均消耗为 P=17500MJ /H=17500／3600=4.86MW
峰值功率P1为17500MJ /H1=17500／120=145.83MW
或P12=E/t1/η=175/2/0.6=145.83MW
峰值功率P2为17500MJ /H2=17500／180=97.22MW
或P2=E/t2/η=175/3/0.6=97.22MW

按弹射一架飞机175MJ的标准，已经是很严苛的标准了。

相比而言，电磁轨道炮的能耗更大：

175MJ的单发耗能，即使以100%的效率计算，也仅仅能够将1颗87.5KG的炮弹（大约200毫米口径的弹托脱壳弹），以2000M/S的初速发射出去而已。。。。。。。每分钟1发的射速，也是醉了。。。。

可见，未来，若想实用化大口径的电磁炮，需要在蓄能器上，有更大的突破才行。。。。

当然，我也不太提倡短时间内太过重视电磁轨道炮。

长远看来，电磁轨道炮，也不太适合单极使用，而更适合作为电热化学炮的2级加速装置。

即复合电磁轨道加速式电热化学炮，电热化学炮的初级，将弹托脱壳弹（或整体脱壳弹）发射加速到1.6KM/S到2KM/S，然后，进入炮管里的2级电磁轨道加速器，再将炮弹加速到2.5-4KM/S的速度出膛。








按弹射一架飞机175MJ的标准，已经是很严苛的标准了。

相比而言，电磁轨道炮的能耗更大：

175MJ的单发耗能，即使以100%的效率计算，也仅仅能够将1颗87.5KG的炮弹（大约200毫米口径的弹托脱壳弹），以2000M/S的初速发射出去而已。。。。。。。每分钟1发的射速，也是醉了。。。。

可见，未来，若想实用化大口径的电磁炮，需要在蓄能器上，有更大的突破才行。。。。

当然，我也不太提倡短时间内太过重视电磁轨道炮。

长远看来，电磁轨道炮，也不太适合单极使用，而更适合作为电热化学炮的2级加速装置。

即复合电磁轨道加速式电热化学炮，电热化学炮的初级，将弹托脱壳弹（或整体脱壳弹）发射加速到1.6KM/S到2KM/S，然后，进入炮管里的2级电磁轨道加速器，再将炮弹加速到2.5-4KM/S的速度出膛。

惯性储能，俗称飞轮电池。。。。。。。

国内现在有1KWH  -  20KWH的相关产品。。。。。。

以10KWH为例，折合蓄能36MJ，只需要8组，即可储能1架舰载机的弹射能耗。。。。。。。。。

       电弹其实效率算高的了，蒸弹的效率远远不如。蒸弹的管线什么的更是头大。电弹的设备体积好像是蒸弹的三分之一。
        核动力+综合全电+电弹应该是未来航母的发展方向。如果核动力驱动蒸汽轮机只用来发电，这应该是核动力航母的又一个高度。

不可能，现在的充能设备不可能那么快满足1小时60次。
弹射不需要那么多的功率，还有飞机自己的发动机是开了加力后燃器的。
还有，你没有计算废热需要的冷却功率。
MD的蒸汽弹弓C13-1据传是95M焦耳的功率。

sk113s 发表于 2015-8-3 21:59
你看哪怕每小时60架次的弹射量，且不考虑飞机发动机所能提供的半数加速能量，也仅需要48MW的功率即可。
...
     哥何必呢！有时自己知道就可以了！一定要和他们争只有被喷的份。所以吗，听之任之随他去吧！

LFL 发表于 2015-8-3 22:18
哥何必呢！有时自己知道就可以了！一定要和他们争只有被喷的份。所以吗，听之任之随他去吧！
好吧，你说的对。。。。。。。。。。

你看哪怕每小时60架次的弹射量，且不考虑飞机发动机所能提供的半数加速能量，也仅需要48MW的功率即可。
...
还有些大神口口声声说电弹不成熟，不能跨过蒸弹，路要一步步走之类的。
然而我读书少，没文化实在看不懂，电弹和蒸弹有几毛钱的关系？大神又不科普要搞电弹必先搞蒸弹的理由

老兄能不能科普下电弹到底可以继承使用蒸弹的哪些技术？
还有要搞电弹得先搞蒸弹的原因？

编辑掉，，

编辑掉，，

你看哪怕每小时60架次的弹射量，且不考虑飞机发动机所能提供的半数加速能量，也仅需要48MW的功率即可。
...
这里有个致命的错误！所需功率不是由一小时弹多少飞机决定，而是弹一架飞机用多长时间决定！

maomaojt 发表于 2015-8-3 23:14
编辑掉，，
你先去学：发电机--蓄能器---直线电机，然后再发帖吧。。。。。。。

maomaojt 发表于 2015-8-3 23:16
这里有个致命的错误！所需功率不是由一小时弹多少飞机决定，而是弹一架飞机用多长时间决定！
你先去学：发电机--蓄能器---直线电机，然后再发帖吧。。。。。。。


最好再去学学能量理论。。。。

xgh00 发表于 2015-8-3 23:13
还有些大神口口声声说电弹不成熟，不能跨过蒸弹，路要一步步走之类的。
然而我读书少，没文化实在看不懂 ...
可以沿用 弹射器这三个字

忽略了航空母舰的航速。注意电能单位因为kw·h。

这个内容很多，现在暂时不想写。。。


简单回复一下吧：

蒸弹是靠耐压罐储藏高压水蒸汽储能——释放蒸汽——驱动蒸弹气缸里的活塞直线运动——带动飞机加速。

特点是：加速度可调范围小（因为驱动活塞的蒸汽的压强可调范围小），初段瞬间加速度太大，储能器位置限制较多，高温高压蒸汽的内能容易散失（导致能量利用效率极低）。


电弹实际上就是多级接力直线电机。发电机发电（产生能量）——蓄能器储能（储藏能量）——蓄能器放电——电能驱动直线电机（电能转化动能）——直线电机带飞机加速（将动能传递给飞机）。

特点是：加速度可调范围大（电压/电流强度易调），加速度在在整个加速（弹射）过程中可调（意味这可以全程保持比较平均的加速度），蓄能器位置限定不太死板，而且，能量散失不大（只是发热而已，且易于冷却，且淡水冷却换热装置还可以提供生活热水）。


蒸弹和电弹没有一点联系和继承关系。。。。。。类似蒸汽机与电动机的关系，不在一条科技树上。。。

xgh00 发表于 2015-8-3 23:13
还有些大神口口声声说电弹不成熟，不能跨过蒸弹，路要一步步走之类的。
然而我读书少，没文化实在看不懂 ...

这个内容很多，现在暂时不想写。。。


简单回复一下吧：

蒸弹是靠耐压罐储藏高压水蒸汽储能——释放蒸汽——驱动蒸弹气缸里的活塞直线运动——带动飞机加速。

特点是：加速度可调范围小（因为驱动活塞的蒸汽的压强可调范围小），初段瞬间加速度太大，储能器位置限制较多，高温高压蒸汽的内能容易散失（导致能量利用效率极低）。


电弹实际上就是多级接力直线电机。发电机发电（产生能量）——蓄能器储能（储藏能量）——蓄能器放电——电能驱动直线电机（电能转化动能）——直线电机带飞机加速（将动能传递给飞机）。

特点是：加速度可调范围大（电压/电流强度易调），加速度在在整个加速（弹射）过程中可调（意味这可以全程保持比较平均的加速度），蓄能器位置限定不太死板，而且，能量散失不大（只是发热而已，且易于冷却，且淡水冷却换热装置还可以提供生活热水）。


蒸弹和电弹没有一点联系和继承关系。。。。。。类似蒸汽机与电动机的关系，不在一条科技树上。。。

绝代佳人 发表于 2015-8-3 23:28
忽略了航空母舰的航速。注意电能单位因为kw·h。
电能的单位可以用KW·H，也可以用MW·H，KJ，MJ来做单位。。。。。。。。。

绝代佳人 发表于 2015-8-3 23:28
忽略了航空母舰的航速。注意电能单位因为kw·h。
假设航母处于低速（8节一下），且无风的环境状态。。。。。。当然，高速+逆风的话，电弹可以更省电。。。。。。。。

但设计的话，必须考虑足够的余量。所以，必须以如此严苛的标准来衡量。

弹射器的难点是短时间的能量输出。对于电磁弹射器还有绝缘、散热问题。

弹射器的难点是短时间的能量输出。对于电磁弹射器还有绝缘、散热问题。

sk113s 发表于 2015-8-3 23:38
假设航母处于低速（8节一下），且无风的环境状态。。。。。。当然，高速+逆风的话，电弹可以更省电。。。 ...
看美国透露的那些东西来看  对弹射器进行强制散热的消耗功率 远比弹射本身消耗的功率大得多 而且是多好几倍

当然具体如何散热造成的功率消耗应该怎么算 恐怕差别也挺大的

蒸汽动力配电磁弹射肯定是够的，当然最好是配核动力，有充足的电力供应能力以防不测。

思考得人 发表于 2015-8-3 23:48
看美国透露的那些东西来看  对弹射器进行强制散热的消耗功率 远比弹射本身消耗的功率大得多 而且是多好几 ...
蒸弹确实有很大的发热，因为蒸汽温度高。。。。。水蒸汽比热容大。。。。。蒸汽在活塞上做功100MJ的话，对气缸等部件的热能传递可能要超过400MJ。。。。。所以蒸弹的效率很低，散热也很麻烦。。。。。



但电弹不一样，100MJ的电能放到直线电机上，发热不会超过30MJ。。。。




同理，使用外燃气缸的蒸汽机的散热也很麻烦，效率很低；但电动机的散热就相对容易，且机械效率很高；其实就是因为热力学第二公式的原因，靠高温蒸汽传递和驱动能量，则能量散失和消耗比线阻消耗的多得多。

sk113s 发表于 2015-8-3 23:36
电能的单位可以用KW·H，也可以用MW·H，KJ，MJ来做单位。。。。。。。。。
我的意思是您打错字符了。

绝代佳人 发表于 2015-8-3 23:57
我的意思是您打错字符了。
多谢亲。。。。

麻烦再帮我检查一下，尤其看看我数据有没有写错或算错。。。。。多谢。。

sk113s 发表于 2015-8-3 21:59
你看哪怕每小时60架次的弹射量，且不考虑飞机发动机所能提供的半数加速能量，也仅需要4.8MW的功率即可 ...
没仔细看，感觉基本是对的。但是有一个漏洞，能量是这样的，但是，弹射时的功率还是很大的，可能需要储能元件。弹射间隔期间需要以较大的电流给这些储能元件充电，因此，发电机的功率可能还是不小。

xgh00 发表于 2015-8-3 23:13
还有些大神口口声声说电弹不成熟，不能跨过蒸弹，路要一步步走之类的。
然而我读书少，没文化实在看不懂 ...
一个生产液晶电视的工厂一定要先生产显像管电视机，否则是不对滴~~

弹射器的难点是短时间的能量输出。对于电磁弹射器还有绝缘、散热问题。
还有一个可能相对麻烦，电磁兼容性问题，这个蒸弹没有。

看美国透露的那些东西来看  对弹射器进行强制散热的消耗功率 远比弹射本身消耗的功率大得多 而且是多好几 ...
正常思路，一般都是淡水冷却，航母上本来就应该有套液冷系统，挡焰板其实后面也有水冷系统。相控阵应该也是液冷系统。

蒸弹需要把航母加速到将近30节，这个功耗很大。电弹不必，因此理论上可以直接用主动力做动力源。

其实由于电弹非常节能，未来的航母都不一定非要上昂贵的核动力了。

还有些大神口口声声说电弹不成熟，不能跨过蒸弹，路要一步步走之类的。
然而我读书少，没文化实在看不懂 ...
理论上没半毛钱关系，蒸弹开发的早成熟度高，基本堪用。电弹一共也没搞多少年，只是我们有老马开挂了，才会碰到这个问题，工程应用成熟度看的很重。电弹还有一些路要走。

曼哈顿工程 发表于 2015-8-4 00:34
没仔细看，感觉基本是对的。但是有一个漏洞，能量是这样的，但是，弹射时的功率还是很大的，可能需要储能 ...
呃，这个是看储能啦

LFL 发表于 2015-8-4 01:20
正常思路，一般都是淡水冷却，航母上本来就应该有套液冷系统，挡焰板其实后面也有水冷系统。相控阵应该也 ...

液冷好像很高端，其实就是水冷啦，就像锅炉，叫蒸汽发生器就很高端了{:soso_e113:}

液冷好像很高端，其实就是水冷啦，就像锅炉，叫蒸汽发生器就很高端了
      船上水冷用到的地方多的是，核动力不缺淡水，冷完，给舰员，生活用水应该没太大问题。

如果电弹能弹射出35吨的飞机，改一下弹射出几吨的导弾(防空,反潜,廵航)，应该可以办到。

以后每艘5000吨以上大舰都装上"电磁助射"，增加射程、增加弹头炸葯，开啓新武器。

痲烦你再算一下弹射器弹射时所需的瞬时功率是多少。

xgh00 发表于 2015-8-3 23:13
还有些大神口口声声说电弹不成熟，不能跨过蒸弹，路要一步步走之类的。
然而我读书少，没文化实在看不懂 ...
兄弟啊，我一直想说的就是这句话，蒸汽弹射和电磁弹射本无技术继承关系，为什么有的人就是固执地认为先用蒸汽弹射才是成熟的呢？

这怎么算的，老美EMLS才110-130MJ，你这多了一个数量级啊。
弹射过程是2-3秒，能量来自惯性储能放电。而惯性储能来自5MW级的拖动电机，充电时间小于一分钟。这是小功率蓄电大功率放电的基本原理。
也就是说一台EMLS基本输入端只需要5MW级电力。

另外，电弹能量利用效率比蒸弹这个开缝汽缸高得多，全系统的体积重量更小，而且，自成模块独立性更强。能上蒸弹的航母，换成电弹只会更方便更省油。

从动力选型来说，电弹不依赖蒸汽，如果核电不成熟，冒死谏言，可以考虑全燃全电。6-8台30-40MW燃电机组，八万吨电弹航母足矣。

这怎么算的，老美EMLS才110-130MJ，你这多了一个数量级啊。
弹射过程是2-3秒，能量来自惯性储能放电。而惯性储能来自5MW级的拖动电机，充电时间小于一分钟。这是小功率蓄电大功率放电的基本原理。
也就是说一台EMLS基本输入端只需要5MW级电力。

另外，电弹能量利用效率比蒸弹这个开缝汽缸高得多，全系统的体积重量更小，而且，自成模块独立性更强。能上蒸弹的航母，换成电弹只会更方便更省油。

从动力选型来说，电弹不依赖蒸汽，如果核电不成熟，冒死谏言，可以考虑全燃全电。6-8台30-40MW燃电机组，八万吨电弹航母足矣。

这怎么算的，老美EMLS才110-130MJ，你这多了一个数量级啊。
弹射过程是2-3秒，能量来自惯性储能放电。而惯 ...
主要的难度是储能和直线电机，而不是楼主引导的发电功率！

phenixw 发表于 2015-8-4 02:04
痲烦你再算一下弹射器弹射时所需的瞬时功率是多少。
以飞机起飞重量35吨计算，动能：0.5× V×V×35×1000=175000000 J =175000KJ=175MJ

以末端速度100M/S，加速行程80米计算，需要1.6秒，

则瞬时功率为：175MJ / 1.6S =109.375 MW

但是，以每小时60架次的出击量计算，每分钟，仅弹射1架，

也就是说，发电机发电给蓄能器，充能上1分钟，仅需要175MJ。

175MJ/60S=2.92MW

则要求蓄能器有109.375 MW的瞬时放电功率输出能力，要求发电机有2.92MW的发电能力。

实际上，考虑到线阻、发热、磁场利用率、蓄能器转化效率等因素。各个数值还需要稍作调整，但整体上的区别，不会差距很大。

mm1977 发表于 2015-8-4 08:52
王驾千岁，如果考虑到24小时不停的保持60架次/H的出击规模，那么，0.6MW的发电量就不够了吧。还是4.8MW的 ...
是这样的。亲，你算的对，给你顶上去。。。。。。。。。。。。。。。。

么么哒。

是这样的，亲，我考虑的是极其严苛的环境。。。

假设航母处于低速（8节一下），且无风的环境状态。。。。。。当然，高速+逆风的话，电弹可以更省电。。。。。。。。

所以，暂且以弹射能力175MJ，备用发电能力8MW的标准来应对吧。。。。

全金属鲨鱼 发表于 2015-8-4 07:09
这怎么算的，老美EMLS才110-130MJ，你这多了一个数量级啊。
弹射过程是2-3秒，能量来自惯性储能放电。而惯 ...

是这样的，亲，我考虑的是极其严苛的环境。。。

假设航母处于低速（8节一下），且无风的环境状态。。。。。。当然，高速+逆风的话，电弹可以更省电。。。。。。。。

所以，暂且以弹射能力175MJ，备用发电能力8MW的标准来应对吧。。。。