電磁炮的裝艦說明我軍一種新的強(qiáng)力武器正在逐漸成熟，也標(biāo)志著海軍裝備發(fā)展開始進(jìn)入新時(shí)代。除了電磁炮，我國也正在加緊攻關(guān)其他難度更大、適用范圍更廣泛的艦用電力技術(shù)，每一項(xiàng)核心技術(shù)的突破，都意味著中國海軍距離使用具備綜合電力系統(tǒng)的“未來戰(zhàn)艦”更近一步，相關(guān)技術(shù)甚至還可以讓我國的“水下狼群”戰(zhàn)技性能發(fā)生蛻變。本篇文章主要談?wù)勗谂炗秒娏夹g(shù)中最為關(guān)鍵的高密度發(fā)電技術(shù)和電力推進(jìn)技術(shù)。

直流供電好在哪？

眾所周知，最先獲得“未來戰(zhàn)艦”稱號(hào)正是外形科幻的美國DDG-1000“朱姆沃爾特”級(jí)驅(qū)逐艦。“朱姆沃爾特”級(jí)是世界上第一款宣稱使用綜合電力系統(tǒng)(IPS)的戰(zhàn)艦，但這款戰(zhàn)艦正是在這個(gè)核心技術(shù)上產(chǎn)生了暫時(shí)難以逾越的障礙，導(dǎo)致該項(xiàng)目被砍到了三艘，原本草案中的電磁炮裝艦計(jì)劃也遙遙無期，極有可能被取消。

“朱姆沃爾特”級(jí)的一號(hào)艦和二號(hào)艦均存在交直流變流轉(zhuǎn)化問題。

“朱姆沃爾特”級(jí)已經(jīng)建成的一號(hào)艦和二號(hào)艦在海試期間，陸續(xù)產(chǎn)生了幾次全艦停車的事故，這在之前使用傳統(tǒng)動(dòng)力的“宙斯盾”艦上是不可想象的。經(jīng)過美國海軍專家的分析，其本質(zhì)原因是因?yàn)榕炆嫌糜隍?qū)動(dòng)輪軸的直流電供應(yīng)不足，最終導(dǎo)致了軍艦停車。

簡單來說，綜合電力系統(tǒng)所采用的電能都來源于原動(dòng)機(jī)（蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)）的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，美國“朱姆沃爾特”級(jí)在這一階段所產(chǎn)生的電屬于交流電，是非線性的，無法直接用于耗能巨大的各類裝置。如果想要轉(zhuǎn)化成可用的直流電，就必須經(jīng)歷較復(fù)雜的變流過程，系統(tǒng)穩(wěn)定性不佳。然而，美國人并沒有很好地解決將交流電轉(zhuǎn)化為直流電的變流轉(zhuǎn)化問題，主要是因?yàn)槿绻獙⒔涣麟娹D(zhuǎn)化為直流電，需要很多復(fù)雜的變流裝置。

在萬噸驅(qū)逐艦這種用電量極大的平臺(tái)上，將發(fā)電所產(chǎn)生的交流電集中在一起完成變流工作是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，相關(guān)設(shè)備既要完成一定程度的小型化使其不過度占用艦上空間，又要保證輸出足夠的直流功率，使得故障率大大增加。一旦其中一些重要節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，就有可能導(dǎo)致相關(guān)機(jī)組停止運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，“朱姆沃爾特”級(jí)實(shí)際上已經(jīng)不可能加裝電磁炮，電磁炮需要大量的直流電對(duì)電磁炮所配備的超級(jí)電容充電，并至多在幾秒內(nèi)完成一輪加速，快速發(fā)射就需要快速完成充電，因此安裝電磁炮實(shí)際上對(duì)軍艦連續(xù)供應(yīng)直流電的能力有著更高要求?！爸炷肺譅柼亍奔?jí)維持本身動(dòng)力的直流電供應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生問題，更別說再安裝一門電磁炮了。

我國在艦用發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)上則從原理上完美地解決了這個(gè)問題，目前我國在研的中壓集成供電系統(tǒng)（已使用于常規(guī)潛艇，計(jì)劃使用于水面艦艇及核潛艇）可以同時(shí)供應(yīng)交變電，并著重加強(qiáng)了直流電的發(fā)電能力，可以直接滿足不同設(shè)備對(duì)于直流電或交流電的需要，且在工作時(shí)兩個(gè)模塊互相不產(chǎn)生干擾，對(duì)艦艇其他部分也基本不存在電磁兼容性問題。這款發(fā)電機(jī)還大幅度減少了變流工作，節(jié)省了寶貴的艦上空間。

央視曾報(bào)道了我國試驗(yàn)的中壓集成供電系統(tǒng)。

根據(jù)相關(guān)資料，中壓供電系統(tǒng)的最終目的就是要解決高能武器的上艦問題?？紤]到艦上功率需求大的設(shè)備（推進(jìn)模塊、電磁炮等）基本上都需要使用直流電，我國未來的綜合電力系統(tǒng)將直接采用直流電體制，功率將不再受到原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的限制，有利于減少艦艇噪聲，也可以根據(jù)需要調(diào)整發(fā)電功率。只有保障軍艦上充足的直流電供應(yīng)，才能讓軍艦各子系統(tǒng)發(fā)揮強(qiáng)大的戰(zhàn)斗力，避免美國同類艦“趴窩”的事情發(fā)生。這一種綜合電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，實(shí)際上是依靠我國在發(fā)電技術(shù)上的高集成度，顛覆了傳統(tǒng)思路，從源頭上繞開了美國、英國綜合電力系統(tǒng)面臨的難關(guān)，走出了一條屬于我們自己的技術(shù)路徑。

電力推進(jìn)將成未來戰(zhàn)艦的重要特征

除了美國的“朱姆沃爾特”級(jí)驅(qū)逐艦，英國的45型驅(qū)逐艦也使用電力推進(jìn)技術(shù)。不過，這種電力推進(jìn)技術(shù)在推進(jìn)原理上并無太大突破，還是依靠原動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的電能，輸送給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)螺旋槳軸系。雖然從技術(shù)的成熟度上來看，這一路線較為穩(wěn)妥，但實(shí)際上這種做法有點(diǎn)像“為了電動(dòng)而電動(dòng)”，不僅沒有結(jié)余任何傳統(tǒng)螺旋槳軸系，還在其中增加了變電環(huán)節(jié)，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。45型驅(qū)逐艦在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的數(shù)次停車，就有電力推進(jìn)系統(tǒng)過熱的原因（也有消息稱45型驅(qū)逐艦不適宜在熱帶海域作戰(zhàn)）。

我國艦用電磁領(lǐng)域?qū)＜荫R偉明院士在接受央視采訪時(shí)表示，我國已經(jīng)成功研發(fā)了實(shí)際運(yùn)用于核潛艇的無軸泵推系統(tǒng)。作為對(duì)比，美國計(jì)劃在“弗吉尼亞”級(jí)的后期型號(hào)運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，但目前還未完成研發(fā)?？梢哉f，在這一項(xiàng)技術(shù)方面，我國已經(jīng)領(lǐng)先了世界其他國家。

央視報(bào)道的畫面中出現(xiàn)了潛艇用無軸推進(jìn)系統(tǒng)。

與45型的電力推進(jìn)系統(tǒng)不同，所謂“無軸推進(jìn)系統(tǒng)”是更徹底、更模塊化的先進(jìn)電力技術(shù)，在保障充足穩(wěn)定電力供應(yīng)的前提下，將推進(jìn)模塊外掛在艦船外部，利用船體內(nèi)的變頻器來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，兩者之間沒有任何直接的接觸，而傳統(tǒng)的螺旋槳、軸系和舵都被完全取消。此外，人們還可以根據(jù)艦船任務(wù)的需要增減推進(jìn)模塊的數(shù)量和方向，完全不用考慮軸系的安排。如今這個(gè)設(shè)想在核潛艇上已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)，安裝于水面艦艇上的無軸推進(jìn)器也指日可待。

眾所周知，此前我國核潛艇在控制噪聲方面做得并不算很好，而核潛艇的噪聲主要有三個(gè)來源——齒輪減速箱的噪聲、傳動(dòng)軸的震動(dòng)聲以及螺旋槳的噪聲，這些問題在使用無軸泵推系統(tǒng)的我國新一代核潛艇面前迎刃而解，使得其噪聲水平可以降到海洋噪聲水平之下。技術(shù)指標(biāo)的進(jìn)步必然會(huì)帶來戰(zhàn)術(shù)上的革新，在中國海軍得到核潛艇的“目標(biāo)艇”后，核潛艇戰(zhàn)力的增長也將大幅增強(qiáng)。

現(xiàn)在看來，相比于重達(dá)萬噸的水面戰(zhàn)艦，我國下一代核潛艇也許將更快地實(shí)現(xiàn)綜合電力系統(tǒng)的使用。根據(jù)相關(guān)的論文和官方報(bào)道，我國已經(jīng)成功研發(fā)并在常規(guī)潛艇上使用了高功率密度發(fā)電技術(shù)和智能化配電系統(tǒng)，該技術(shù)也將同樣運(yùn)用于新一代主力核潛艇上，讓未來我國“水下狼群”如虎添翼。

無軸推進(jìn)器取消了所有傳動(dòng)軸系。

在水面艦艇方面，綜合電力系統(tǒng)的幾大技術(shù)難點(diǎn)分別是高功率發(fā)電技術(shù)、先進(jìn)電力推進(jìn)系統(tǒng)、智能化配電系統(tǒng)以及相應(yīng)的高能武器系統(tǒng)，目前，我國工程人員正在不斷地公關(guān)突破這些技術(shù)。相比于核潛艇，水面艦艇的主動(dòng)探測(cè)手段更多，并且考慮到需要安裝先進(jìn)電磁武器，其對(duì)綜合電力系統(tǒng)的要求更高。因此， “未來戰(zhàn)艦”距離實(shí)裝部隊(duì)仍需要等待一段時(shí)間?？梢?，與電磁炮背后的技術(shù)革命相比，電磁炮本身的難度實(shí)在是微不足道。

何時(shí)裝備055型驅(qū)逐艦？

055型驅(qū)逐艦是我國近年來為實(shí)現(xiàn)海軍裝備現(xiàn)代化的重要成果之一。其排水量、火力通道數(shù)量和探測(cè)性能等關(guān)鍵指標(biāo)均處于世界領(lǐng)先水平。055的下水標(biāo)志著人民海軍裝備制造水平達(dá)到世界先進(jìn)水平，也意味著人民海軍戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型發(fā)展又邁出了堅(jiān)實(shí)而有力的一步。

現(xiàn)在的055型并非終極形態(tài)，它還有很大的提升空間。我國最新研發(fā)的綜合電力系統(tǒng)的諸多子系統(tǒng)已經(jīng)領(lǐng)先水平，部分技術(shù)更是在原理上起到了顛覆性的作用。新款的055外形不會(huì)有太大變化，但內(nèi)部的大部分傳統(tǒng)管線將被取消，更換成大容量電纜，軍艦的“神經(jīng)”和“血管”得到了升級(jí)。綜合電力系統(tǒng)和電磁炮出現(xiàn)在 “未來戰(zhàn)艦”上只是時(shí)間問題。

英國45型驅(qū)逐艦。

綜上所述，電磁炮的上艦試驗(yàn)拉開了我軍先進(jìn)電力技術(shù)發(fā)展井噴期的序幕。九層之塔，起于壘土，經(jīng)過科研人員不懈的努力，我國一些武器裝備的研發(fā)上已經(jīng)從學(xué)習(xí)對(duì)手、跟上對(duì)手逐漸過渡到了超越對(duì)手的階段。相信隨著時(shí)間的推移，大家將目睹這款“未來戰(zhàn)艦”的誕生。