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DDG1000驅逐艦上這項技術,讓別國艷羨不已!中國已掌握!

美國推出的DDG1000「朱姆沃爾特」級驅逐艦,是一艘從外形到所用技術,都很科幻的戰艦。美國人將眾多超前的技術與裝備,集成到該戰艦上。該戰艦採用的「全艦綜合電力系統技術」,就是一項曾讓別國海軍艷羨不已的技術。如今,也掌握了這一技術。

作者:楚人陳奇雄

美國海軍研究所於2017年2月15日發播消息,稱「朱姆沃爾特級」驅逐艦首艦DDG1000號,於2016年12月初到達美海軍聖迭戈港后,已開始接受其服役后的首次海試,以測試其作戰系統組件。整個測試將持續幾個月。

DDG1000級驅逐艦,是以美國海軍前作戰部長朱姆沃爾特上將命名的新一代驅逐艦。

2016年10月15日,DDG1000號驅逐艦正式服役,被編入美國海軍作戰艦隊。未來,該艦將被部署到亞太地區。

DDG1000級驅逐艦艦長183米,寬24米,吃水8.1米,滿載排水量14500噸,配一部SPY-3有源多功能相控陣雷達,安裝有80個垂直導彈發射管、兩門AGS先進155毫米口徑艦炮,能攜帶兩架直升機,具有強大的防空反導、對艦對陸打擊、反潛反水雷能力。

按美國海軍的宣傳,DDG1000級驅逐艦集美國海軍多年來開發與積累的眾多先進技術於一身,其火力、生存能力、網路戰能力、機動能力都超強。它是一款隱身戰艦,在敵方雷達看來,它只是小漁船大小的目標;它能悄無聲地航行,其向外輻射的噪音,比安靜性潛艇還小,敵方的聲吶,無法有效偵測到它的存在;它配有的那兩門62倍口徑長身管艦炮,可以發射制導炮彈,以精準射擊300公里遠的點狀目標,未來,這兩門艦炮,還可能被電磁炮或激光炮所取代;它的80個導彈垂直發射管中,可混合裝載改進型「海麻雀」、「標準」、「阿斯洛克」、「魚叉」、「戰斧」等種類繁多的防空、反潛反艦及對陸攻擊巡航導彈。

(下為悄無聲息航行的美製DDG1000驅逐艦)

也許,美製DDG1000級驅逐艦,並沒有美國海軍宣稱的那麼牛逼與厲害,但美國海軍在它身上綜合應用了一系列先進技術,確實是不爭的事實。應用到它身上的全艦綜合電力系統技術、穿浪逆船舷艦體技術、艦體周邊垂直發射系統技術、艦船綜合隱身技術、一體化水下作戰系統技術、先進艦炮技術、網路化控制技術、損害管制技術等中的每一項技術,單獨拿出來,都不是什麼黑科技,其它國家海軍,也或多或少掌握了其中一種或幾種技術。但將這些單項技術,全部集成到一艘軍艦上,截至目前,只有美國做到了。其他國家海軍,尚沒有能力建造類似級別戰艦的能力。

DDG1000級驅逐艦採用的各種先進技術中,最令其他國家海軍關注的關鍵技術,是「全艦綜合電力系統」技術,這是一種可廣泛應用于軍用民用艦舶的通用技術。

武漢海軍工程大學電力專家、工程院士馬偉明少將,在他撰寫的《電力電子在艦船電力系統中的典型應用》論文中指出,艦船電力推進技術,並不是一種全新的技術。在第二次世界大戰前後,美國「薩拉托加號」航空母艦等大型艦船上,曾廣泛使用傳統的電力推進技術,即這些戰艦所用發動機產生的動力,不是直接用來推動螺旋槳等推進器,而是先轉變成電力,再驅動電機來帶動螺旋槳。但隨著大功率減速齒輪箱技術的發展,軍艦上採用的傳統電力推進方式,逐漸被機械推進方式取代。在很長一段時間裡,傳統電力推進技術,僅在核潛艇、豪華游輪、破冰船等部分特種船舶上使用。

20世紀80年代,隨著大功率電力電子器件、電力電子拓撲結構和變頻調速技術的飛速發展,艦船電力推進系統的性能逐步提高,艦船採用電力推進的優勢得以重新凸現,艦船上的傳統電力推進系統,也進化為「艦船綜合電力系統」。

(下為美製DDG1000驅逐艦上的先進艦炮開火場面)

現代艦船所用的綜合電力系統,是一種將艦船發電、艦船日常用電、艦船推進裝置供電、艦載電磁炮、激光炮、微波束能等高能武器發射供電、艦載相控陣雷達等大功率探測裝置供電等,綜合為一體的電力系統,它由發電模塊、供配電網路及保護模塊、變配電模塊、推進模塊、儲能及能量管理模塊等組成。

與艦船使用的傳統機械推進系統相比,採用綜合電力系統的艦船,可對全船電能進行綜合利用和實時分配、重構,有效增強艦船的生命力;可隔斷主要機械振動雜訊傳遞途徑,從源頭上降低艦船的雜訊,以增強艦船隱蔽性;可大幅降低燃油裝載量和燃油補給需求,提高艦船續航力;同時能為電磁炮、激光炮、微波束定向能武器等高能武器上艦提供平台,增強了艦船戰鬥力;也能為用電大戶如艦載飛機用電磁彈射器上艦,提供條件。

在傳統的機械推進艦舶中,艦用柴油機、燃氣輪機、核反應堆產生的動力,都要經過複雜變速、減速裝置與機械軸系,或將往複運動轉化為旋轉運動,或將高速旋轉運動轉變為低速旋轉運動后,才能用於帶動螺旋槳或泵噴推進器,進而驅運艦船航行。為給艦船上推進裝置以外的雷達、空調、照明等等設備提供電力,還得配備專用的發電機組。

(下為美製DDG1000驅逐艦發射導彈場景)

而在採用艦船綜合電力系統的艦船上,艦上所配裝的蒸汽輪機、核動力裝置、燃氣輪機、柴油機等種種原動力裝置產生的動力,都是先統一轉化為電力,然後電力被按需分配使用。這些原動機與螺旋槳、泵噴推進器等之間,不存在機械軸系聯繫;也無須為艦船另外配裝發電機組。

目前,世界海軍強國的新一代主戰艦隊上,已配裝了綜合電力系統,如英國45型驅逐艦與伊麗莎白級新一代航母、美國「福特級」航母與DDG1000大型驅逐艦、法國「西北風級」兩棲攻擊艦等戰艦上,均採用了綜合電力系統技術。

我們知道,艦船動力系統,曾長期落後於世界先進水平。直到上世紀九十年代,仍沒掌握艦用大功率燃氣輪機的製造技術。但在艦船綜合電力技術的研發上,與美歐的差距不大,相反,在該種技術的工程化應用方面,已走在好多國家前面,如的新型常規潛艇、新一代核潛艇上,已用上了自主研發的綜合電力系統,其安靜航速大大提高,其隱身性也大大增強。

山東海事局的陳家金與天津海事局的王和平兩位專家,在他們合寫的《船舶電力推進系統的發展》論文中指出,在艦船上採用綜合電力系統,其優勢明顯。在艦船綜合電力系統的關鍵技術開發上,進步很快,並不比歐美同行落後。

在全船電力系統總體技術研究、 推進電機技術研究、船舶電力系統適裝性技術研究方面,已可與歐美同行比肩。

在艦船綜合電力系統的某些單項技術上,還領先於歐美同行,比如武漢海軍工程大學馬偉明院士團隊的某些研究成果,就已超過歐美同行。適用於大型艦船的交流電力推進系統包括兩大核心技術:交流推進電機技術和交流推進變頻調速器技術。其中交流推進變頻調速器作為推進電機的動力源泉,其性能好壞直接關係到推進電機的工作性能。馬偉明院士團隊研製成功的大容量十五相感應推進變頻調速裝置,填補了在這一領域的空白,達到了國際先進水平。

(下為海試中的美製DDG1000驅逐艦)

總之,在船舶綜合電力推進系統研究及應用方面,雖然起步較晚,但進步神速,科學家苦幹加巧幹,實現了對同行的「彎道超車」。在原動機、發電機、配電、變頻調速等關鍵技術方面,科學家已取得不亞於歐美同行的成果。但瑕不掩瑜的是,目前在船用大功率永磁電機、高壓大容量電力電子器件、吊艙推進器等設計與製造方面,與歐美髮達國家尚存在較大差距。

在結束本文前,我要特彆強調的是,某種意義上,廣大軍迷異常關注的航母艦載機用電磁彈射器,其實只是艦船綜合電力系統研究中的一個副產品。理論上,能搞出先進艦船綜合電力系統的國家,都有能力搞出航母用艦載機電磁彈射器。美國的「福特級」航母,就配裝了艦載機電磁彈射器。

航母用電磁彈射器,據說也是由馬偉明院士團隊開發,已經過多次陸上測試,其性能完全滿足裝艦使用要求。國外媒體猜測,第一艘國產航母001A型航母,仍使用與「遼寧艦」一樣的滑躍起飛甲板;第二艘國產航母,則將上蒸汽彈射器;從第三艘國產航母開始,將統一配裝電磁彈射器。

(本文為原創作品。本文作者「楚人陳奇雄」先生,是武漢某報資深記者、軍事版編輯、科技史愛好者。)

特別聲明與鳴謝:本文所有配圖,都來自網路,特在此向這些圖片的提供商與拍攝者,表示最真誠的感謝;本文所有數據,均來自知網、《兵器知識》、新華網、人民網、央視網、龍源期刊網等地方,特向這些數據提供者表示最誠摯的謝意。

(下為停在碼頭邊的美製DDG1000驅逐艦)





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