电磁弹射的大误区:电弹能耗太大,必须要核动力

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/24 13:08:08


刚看见了一篇文章,觉得说的很有道理。特此转发一下,大家一起来讨论一下。

电磁弹射误区:电弹能耗太大,必须要核动力

最近热炒国产航母,诸多渠道证实已经在建,我国一向保守和保密,这次不约而同集体证实,说明都已经快要下水了,估计明后年就能下水,18-19年就能入役。加上马将军说电磁弹射已经过关,很有可能国产航母直接上电磁弹射了。

这时候,很多人都说,第一批国产的航母肯定是常规动力的,怎么能用电磁弹射呢?必须要核动力才可以上电磁弹射啊。

其实,很多人都被老美误导了,以为上电磁弹射就必须要核动力,其实电磁弹射器和核动力没有必然联系,常规动力也是可以上电磁弹射的。电弹的能量需求没有很多人想象的那么大,并不需要核动力来支持。电弹只是对电力储备、瞬间高功率电能释放的要求比较高,而不是要求航母本身动力是核动力。

一般来说,一部电磁弹射器在弹射飞机时,将30多吨的飞机,在100米左右距离加速到220-300公里的起飞速度,大约需要3000-4000千瓦的电功率输出,弹射一架飞机大概需要在2-3秒钟内释放40-50千瓦时电量(即50度电),并且在45-60秒内再储备50度电,作为弹射下一架飞机的能量。相关的计算方法可以咨询初中的物理老师,可能初中成绩好点的物理学生也能算得出来。

这样的话,国产航母上电磁弹射技术,并不是很难实现。

国产航母可以用2部R0110燃气轮机作为主动力,再弄3-4部发电功率2-3万千瓦的柴油发电机,作为航母设备和电磁弹射器的电力需求就好了。美国尼米兹航母除了核动力作为主动力外,有8台蒸汽发电机提供6.4万千瓦电力;福特级航母的发电机升级到10万千瓦,满足航母设备和4部电磁弹射器需要。

虽然直接用发电机驱动电磁弹射器会影响发电机的安全稳定性,但是加上大容量储能电池就可以了。

至于弹射器的储能系统,也很容易实现,至少有“超级电容器”和“高功率锂电池”这2种方案。

假设我国国产航母装40-50架战斗机、预警机,我觉得不要完全取消滑跃起飞,可以保留1条滑跃起飞跑道,另加2条电磁弹射器,万一电磁弹射器发生故障,或者航母甲板被攻击,电磁弹射器不能用了,还是可以用滑跃起飞来自卫。

这样的话,2条电弹需要满足的性能:大概1万千瓦的电功率输出(电磁弹射器+辅助设备)、在45-60秒内充满100千瓦时电能(即100度电,也可以一次性储存2000度电满足50架次飞机连续弹射)。

这样的需求,可行的方案有:

1.超级电容器方案。已经可以满足城市快速公交系统使用,40秒之内充满电,满足快速公交车跑3公里,大概就是几度电),航母的电磁弹射器储能系统可以用放大的超级电容器就可以了,比如将20-50个这种城市快速公交系统的超级电容器并联起来,就可以达到瞬间释放1万千瓦电功率、储能100度电以上、40秒之内又能充满电的性能,足够满足2部电磁弹射器使用,也占不了多少空间,一间厨房那么大就足够了。

2.高功率锂电池方案。大家都知道,目前世界上最好的纯电动汽车特斯拉,电动机输出功率达到了280-500千瓦,电池储能60-85千瓦时(高配版储能85度电),设想一下,特斯拉汽车的电池模块不过几百公斤重,占的空间还不到0.2立方米,如果用40个特斯拉汽车的电池模块并联起来,不就可以达到1-2万千瓦的电功率、2400-3400千瓦时储存电力的性能吗?都足够3-4部电磁弹射器,连续弹射60架飞机了。估计40个特斯拉汽车电池模块加起来,也就不到20吨,占用空间还不到一个厨房那么大。

你可能会说,特斯拉是美国技术,人家怎么会跟你航母用?

那你觉得国产的比亚迪汽车会差很多吗?据我所知,比亚迪e6电动汽车,输出功率也达到90千瓦、电力储存57度电、电池模块约400公斤,设想就算弄100个比亚迪e6的电池模块并联起来,不就达到9000千瓦电功率、6000度电的储能性能吗?这样的电能,满足2部电磁弹射器同时使用,弹射150架次飞机也足够了,比亚迪快速充电技术也支持20分钟就充满80%电量。这样100个电池模块,总重量也不过40吨,估计一间房子那么大空间也足够了。

何况这些都还是民用的成熟技术,军用技术还要高一个级别,有消息说093、095、元级AIP潜艇已经装了大规模的电池组,推动几千吨的潜艇低速航行都没有问题,那么同样的电力技术,解决了电磁弹射器的技术障碍,用来弹射飞机自然也就不在话下了。

你们不要把电磁弹射技术想得很高不可攀,常规动力航母+专用发电机+超级电容器/锂电池就可以满足电磁弹射了。

我大胆预测,国产航母就是2部R0110重型燃汽轮机作为主动力,最大功率23万千瓦(30万匹马力,超过小鹰、尼米兹、福特级航母动力),使得国产航母最大航速超过33节;外有几部发电机组,可满足至少2部电磁弹射器,排水量6.5万吨(常规)-8.5万吨(满载),载机36架J-15、8架运7改的小盘子舰载预警机(JZY-01)、8-12架直8/18舰载反潜直升机等,搞不好还能上专用电子战机。有可能保留滑跃起飞,同时也有电弹,如果没有电弹就不能上固定翼预警机,战斗力大打折扣,不可能一直用卡28或直8这样鸡肋的预警直升机。


由于电磁弹射的能量损失率大大小于蒸汽弹射,因此电磁弹射其实比蒸汽弹射更节能!

换个说法就是,蒸汽弹射所用蒸汽如果用来发电,其发电量将大大超过电磁弹射所需的电量!

电磁弹射所用电源的发电模式,无论是核电,还是蒸汽轮机发电,燃气轮机发电,都无所谓,只要总发电功率够就行。

决定电磁弹射成败的关键是能否有一个能瞬间放出大电流的高效安全的超级储电能+放电能系统。


刚看见了一篇文章,觉得说的很有道理。特此转发一下,大家一起来讨论一下。

电磁弹射误区:电弹能耗太大,必须要核动力

最近热炒国产航母,诸多渠道证实已经在建,我国一向保守和保密,这次不约而同集体证实,说明都已经快要下水了,估计明后年就能下水,18-19年就能入役。加上马将军说电磁弹射已经过关,很有可能国产航母直接上电磁弹射了。

这时候,很多人都说,第一批国产的航母肯定是常规动力的,怎么能用电磁弹射呢?必须要核动力才可以上电磁弹射啊。

其实,很多人都被老美误导了,以为上电磁弹射就必须要核动力,其实电磁弹射器和核动力没有必然联系,常规动力也是可以上电磁弹射的。电弹的能量需求没有很多人想象的那么大,并不需要核动力来支持。电弹只是对电力储备、瞬间高功率电能释放的要求比较高,而不是要求航母本身动力是核动力。

一般来说,一部电磁弹射器在弹射飞机时,将30多吨的飞机,在100米左右距离加速到220-300公里的起飞速度,大约需要3000-4000千瓦的电功率输出,弹射一架飞机大概需要在2-3秒钟内释放40-50千瓦时电量(即50度电),并且在45-60秒内再储备50度电,作为弹射下一架飞机的能量。相关的计算方法可以咨询初中的物理老师,可能初中成绩好点的物理学生也能算得出来。

这样的话,国产航母上电磁弹射技术,并不是很难实现。

国产航母可以用2部R0110燃气轮机作为主动力,再弄3-4部发电功率2-3万千瓦的柴油发电机,作为航母设备和电磁弹射器的电力需求就好了。美国尼米兹航母除了核动力作为主动力外,有8台蒸汽发电机提供6.4万千瓦电力;福特级航母的发电机升级到10万千瓦,满足航母设备和4部电磁弹射器需要。

虽然直接用发电机驱动电磁弹射器会影响发电机的安全稳定性,但是加上大容量储能电池就可以了。

至于弹射器的储能系统,也很容易实现,至少有“超级电容器”和“高功率锂电池”这2种方案。

假设我国国产航母装40-50架战斗机、预警机,我觉得不要完全取消滑跃起飞,可以保留1条滑跃起飞跑道,另加2条电磁弹射器,万一电磁弹射器发生故障,或者航母甲板被攻击,电磁弹射器不能用了,还是可以用滑跃起飞来自卫。

这样的话,2条电弹需要满足的性能:大概1万千瓦的电功率输出(电磁弹射器+辅助设备)、在45-60秒内充满100千瓦时电能(即100度电,也可以一次性储存2000度电满足50架次飞机连续弹射)。

这样的需求,可行的方案有:

1.超级电容器方案。已经可以满足城市快速公交系统使用,40秒之内充满电,满足快速公交车跑3公里,大概就是几度电),航母的电磁弹射器储能系统可以用放大的超级电容器就可以了,比如将20-50个这种城市快速公交系统的超级电容器并联起来,就可以达到瞬间释放1万千瓦电功率、储能100度电以上、40秒之内又能充满电的性能,足够满足2部电磁弹射器使用,也占不了多少空间,一间厨房那么大就足够了。

2.高功率锂电池方案。大家都知道,目前世界上最好的纯电动汽车特斯拉,电动机输出功率达到了280-500千瓦,电池储能60-85千瓦时(高配版储能85度电),设想一下,特斯拉汽车的电池模块不过几百公斤重,占的空间还不到0.2立方米,如果用40个特斯拉汽车的电池模块并联起来,不就可以达到1-2万千瓦的电功率、2400-3400千瓦时储存电力的性能吗?都足够3-4部电磁弹射器,连续弹射60架飞机了。估计40个特斯拉汽车电池模块加起来,也就不到20吨,占用空间还不到一个厨房那么大。

你可能会说,特斯拉是美国技术,人家怎么会跟你航母用?

那你觉得国产的比亚迪汽车会差很多吗?据我所知,比亚迪e6电动汽车,输出功率也达到90千瓦、电力储存57度电、电池模块约400公斤,设想就算弄100个比亚迪e6的电池模块并联起来,不就达到9000千瓦电功率、6000度电的储能性能吗?这样的电能,满足2部电磁弹射器同时使用,弹射150架次飞机也足够了,比亚迪快速充电技术也支持20分钟就充满80%电量。这样100个电池模块,总重量也不过40吨,估计一间房子那么大空间也足够了。

何况这些都还是民用的成熟技术,军用技术还要高一个级别,有消息说093、095、元级AIP潜艇已经装了大规模的电池组,推动几千吨的潜艇低速航行都没有问题,那么同样的电力技术,解决了电磁弹射器的技术障碍,用来弹射飞机自然也就不在话下了。

你们不要把电磁弹射技术想得很高不可攀,常规动力航母+专用发电机+超级电容器/锂电池就可以满足电磁弹射了。

我大胆预测,国产航母就是2部R0110重型燃汽轮机作为主动力,最大功率23万千瓦(30万匹马力,超过小鹰、尼米兹、福特级航母动力),使得国产航母最大航速超过33节;外有几部发电机组,可满足至少2部电磁弹射器,排水量6.5万吨(常规)-8.5万吨(满载),载机36架J-15、8架运7改的小盘子舰载预警机(JZY-01)、8-12架直8/18舰载反潜直升机等,搞不好还能上专用电子战机。有可能保留滑跃起飞,同时也有电弹,如果没有电弹就不能上固定翼预警机,战斗力大打折扣,不可能一直用卡28或直8这样鸡肋的预警直升机。


由于电磁弹射的能量损失率大大小于蒸汽弹射,因此电磁弹射其实比蒸汽弹射更节能!

换个说法就是,蒸汽弹射所用蒸汽如果用来发电,其发电量将大大超过电磁弹射所需的电量!

电磁弹射所用电源的发电模式,无论是核电,还是蒸汽轮机发电,燃气轮机发电,都无所谓,只要总发电功率够就行。

决定电磁弹射成败的关键是能否有一个能瞬间放出大电流的高效安全的超级储电能+放电能系统。
数据基本没有对的,只有标题正确。
超级电容现在的体积预估需要几百标准机柜,可不是一个厨房能放下的。
锂电池可没法瞬间大电流放电。
更有可能是飞轮储能
既然上电弹肯定会上综合全电系统,楼主不用担心电不够
核动力只是炉子~烧水用~关键是蒸汽出来推动发电机能发出多少电~
这与是不是核动力没什么关系。但锂电池完全不行,必须是飞轮贮能,超级电容器只是有点希望
锂电池并不能直接无限并联,那样有风险,特别是在瞬间大电流释放的情况下。
声波 发表于 2016-1-22 06:36
超级电容现在的体积预估需要几百标准机柜,可不是一个厨房能放下的。
锂电池可没法瞬间大电流放电。
北大刚出的那个超级电容,比能量已经达到铅酸电池水平,比功率就不用说了,足够的。驱动四个弹射器只需要五十吨的电容。
数据错误,弹射一架用50度电?现在民用电一度不到6角钱,弹射一架重30吨的飞机不到30块钱?
xiejun111 发表于 2016-1-22 10:15
数据错误,弹射一架用50度电?现在民用电一度不到6角钱,弹射一架重30吨的飞机不到30块钱?
我就没想明白:楼主是怎么从弹射一架飞机要3000~4000kw功率,推导出(这意味着)2~3秒释放40~50度电能量来的。楼主说这事儿找个物理学得明白的初中生就可以搞定,可是我这物理学得还行的本科生死活算不明白。
数据错误,弹射一架用50度电?现在民用电一度不到6角钱,弹射一架重30吨的飞机不到30块钱?
一度电是3.6mj的能量,50度是180mj的能量,假设效率是10%,飞机获得的动能是18mj,对于一架30吨的飞机来说,用动能公式算得速度是约33米每秒,是有一点不太够,加多一点或效率高点到60米每秒就够了,也就说最多不到200度电
北大刚出的那个超级电容,比能量已经达到铅酸电池水平,比功率就不用说了,足够的。驱动四个弹射器只需要 ...
那电池耐压不到三伏,要达到足够的耐压和容量是需要很多电容串并联才行。
我就问一个问题,为毛所有有雄心的海军都会选择核动力?
以后的中国海军必然是全球活动的海军,因为我们的利益遍及全球。
常规动力是错误道路,建立海军必须有50年以上的视野,下一轮的海军装备升级,常规动力还能hold住?
一度电是3.6mj的能量,50度是180mj的能量,假设效率是10%,飞机获得的动能是18mj,对于一架30吨的飞机来说 ...
美国的弹射器数据,弹射耗能是122mj,效率有60%+
我就问一个问题,为毛所有有雄心的海军都会选择核动力?
以后的中国海军必然是全球活动的海军,因为我们的 ...
前提是必须有靠谱的核动力,像戴高乐那种坑人的核动力,还不如常规动力。
就这么说,戴高乐就是用上老克莱蒙梭的动力,航速基本可以跑到30节,而且蒸汽压力高不少,弹射器不会像现在戴高乐只能弹22吨,出勤率也会提高,整体战斗力提高很多。
现实派 发表于 2016-1-22 10:56
我就问一个问题,为毛所有有雄心的海军都会选择核动力?
以后的中国海军必然是全球活动的海军,因为我们的 ...
核动力主要考虑的是持续能力。要不带多少燃料够?还要自己用还要给各种设备用。
xiejun111 发表于 2016-1-22 10:15
数据错误,弹射一架用50度电?现在民用电一度不到6角钱,弹射一架重30吨的飞机不到30块钱?
你到底在问什么?
电磁弹射要的是功率输出 至于从哪里输出关发动机P事。
我就不信有人会把弹射器直接接到发电机上 要不要打个赌?
弹射一架飞机的能量是固定的 那方式很多 跟发动机功率可以说没有半毛钱关系 你能听懂吗?
声波 发表于 2016-1-22 10:55
那电池耐压不到三伏,要达到足够的耐压和容量是需要很多电容串并联才行。
这不是什么高精尖啊 我国电气化火车线路的变电站的电池貌似是1V的
这不是什么高精尖啊 我国电气化火车线路的变电站的电池貌似是1V的
变电站用电池?你看到那是通讯设备的后备电池吧2V的。
这不是什么高精尖啊 我国电气化火车线路的变电站的电池貌似是1V的
现在超级电容最大的问题就是体积太大。
声波 发表于 2016-1-26 16:27
变电站用电池?你看到那是通讯设备的后备电池吧2V的。
不是 那是带负载的 不是什么通信后备 那负载还挺大
声波 发表于 2016-1-26 16:29
现在超级电容最大的问题就是体积太大。
一点都不大 你要感兴趣 可以自己算算
zhuhao112 发表于 2016-1-22 11:12
前提是必须有靠谱的核动力,像戴高乐那种坑人的核动力,还不如常规动力。
就这么说,戴高乐就是用上老克 ...
戴高乐的问题是法国人没钱怂了,砍了一半动力这你怪谁?按照原计划上4个堆根本就不会有问题。
依然心晴 发表于 2016-1-26 16:35
一点都不大 你要感兴趣 可以自己算算
你弹射一架飞机需要多大电能,电磁转换大约只有5%左右用于做功。电压约4KV,一节超级电容是2.8V的电压,要达到单节超级电容的容量,耐压又要到4KV你算算需要多少节电容串并联。
我在设计超级电容后备电源时一台100KW 供电一小时的机器,需要一百多面标准机柜的电容。你说超级电容的体积大不大?
依然心晴 发表于 2016-1-26 16:35
不是 那是带负载的 不是什么通信后备 那负载还挺大
变电站用铅酸电池就两种规格2V和12V。
你弹射一架飞机需要多大电能,电磁转换大约只有5%左右用于做功。电压约4KV,一节超级电容是2.8V的电压, ...
电磁转换大约只有5%左右用于做功。??怎么讲?
你弹射一架飞机需要多大电能,电磁转换大约只有5%左右用于做功。电压约4KV,一节超级电容是2.8V的电压, ...
电弹效率没那么低,美国人的数据是60%以上。
所谓蒸弹派好多都是毫无常识只会yy的
这不是什么高精尖啊 我国电气化火车线路的变电站的电池貌似是1V的
变电站有电池?
好像也没有哪个电池放电平台只有1v。
戴高乐的问题是法国人没钱怂了,砍了一半动力这你怪谁?按照原计划上4个堆根本就不会有问题。
真没钱,其实法国人不如用克莱蒙梭的动力,小改一下,13w马力推进功率没问题,至少可以跑28节,而且肯定比核动力靠谱还便宜很多。
瞎说八道的真是太多了,电弹的转化效率百分之五都能出来啊。现有技术条件下,你是怎么做到让直线电机的效率骤降到百分之五的。
还有,电容如果串联之后,储能是急剧下降的。这是基本原理啊,所以超级电容在提高电压和增加电容直接很难调和的,不是简单的蓄电池。
zhuhao112 发表于 2016-1-26 16:48
真没钱,其实法国人不如用克莱蒙梭的动力,小改一下,13w马力推进功率没问题,至少可以跑28节,而且肯定 ...
又要面子又没钱呗
依然心晴 发表于 2016-1-26 16:35
一点都不大 你要感兴趣 可以自己算算
2.7V  3000F 的电容如果需要将耐压提升到4000V需要 4000/2.7=1482节进行串联,但容量就变为3000/1482=2F,要达到3000F的容量又需要1482组这样的电容组并联成3000F。
3000F的电容尺寸为60*140mm,1482*1482*60*60*140=1107立方米,大约就是一个11米*10米*10米的一个立方体,这还没包含外包装,接线柱等尺寸。
坑定会装3部R0110重型燃汽轮机全电推进,驱动和弹射两不误。
xgh00 发表于 2016-1-26 16:43
电磁转换大约只有5%左右用于做功。??怎么讲?
这个做电磁枪时算的,因为弹射器咱也没接触过。数值可能不准,不过这个转化率不影响计算超级电容的体积。
100mm 发表于 2016-1-26 16:49
瞎说八道的真是太多了,电弹的转化效率百分之五都能出来啊。现有技术条件下,你是怎么做到让直线电机的效率 ...
这是自己玩的时候算出来的,不准,电弹也没接触过,具体效率就不知道了。在这里只是为了说明超级电容在当前的体积比较大。
这个做电磁枪时算的,因为弹射器咱也没接触过。数值可能不准,不过这个转化率不影响计算超级电容的体积。
电器设备一般功率越大效率越高。
电磁枪我也做过,不过我那个可以说效率是0,根本发射不出去,我只搞了100个1000uf耐压6.3的电容,能量太小,线圈也不合理。
你弹射一架飞机需要多大电能,电磁转换大约只有5%左右用于做功。电压约4KV,一节超级电容是2.8V的电压, ...
超级电容的能量密度是硬伤。电弹弹射一次的能量算上效率差不多120mj。