五一海試!003航母福建艦:電磁彈射動力究竟是核動力還是常規動力?

星辰大海路上的種花家 2024-05-05 18:39:38

4月30日,中華人民共和國海事局發布了滬航警414/24東海5月1日0700時至5月9日0900時的軍事活動,禁止無關人員進入該水域!此前003航母福建艦剛在4月29日挪動巨大的身軀從舾裝碼頭到了外港池,這個公告無疑就是宣布福建艦將在5月1日海試了!

003航母福建艦:電磁彈射的動力到底是哪種發動機?

4月29日的動態還是讓大家非常激動,社交媒體上也有很多網友“發明”了一個新詞“核燃聯合循環動力”,所以就有了核動力還是常規動力以及核常混合動力之爭,筆者在4月30日發表了一篇標題爲《核燃聯合循環動力?003航母即將海試:真裝上了核反應堆?》的文章,詳細探討了混合動力的可能性,答案是絕對不可能!

但也有很多網友留言稱核常混合動力可能性很大,比如這種模式的可能性就非常大,常規動力作爲航母推進器動力,而小型反應堆則爲電磁彈射器提供源源不斷的動力!這部分網友的觀點還得到了大量網友的點贊,認爲電磁彈射需要強大的能量才能將重型戰鬥機彈射上天,只有小型核反應堆才能支撐如此大功率輸出!

電磁彈射到底需要多大的功率?

電彈的功率是這個問題的關鍵,原因很簡單,功率算出來了,發動機適配下就知道到底該用哪種發動機了,所以怎麽查到電彈的功率?其實也不用查,算下就知道了,盡管我們不知道電磁彈射的具體數據,但按設定的比例測算下,估計也差不了太多,條件如下:

戰鬥機起飛速度:240千米/小時,約合66.7米/秒;

重型戰鬥機滿載重量:40噸;

起飛彈射時間:3秒;

有這幾個數據,接下來我們就可以計算了,將40噸重的物體加速到66.7米/秒的能量爲8.89778e+7焦耳,約合:24.7KW·h,也就是25度電左右,因爲在3秒耗盡,這個功率將會達到29MW(兆瓦)。

如果三台電彈一起工作,總功率將會達到90兆瓦以上,要是按電彈功率只有50%計算,這個電磁彈射器的總功率會超過航母推進器的功率達到180兆瓦,福建艦的總功率最多也在150兆瓦上下,這個功率還真需要核反應堆提供了,比如福特號電磁彈射航母就用了兩台A1B反應堆,功率還不到180兆瓦呢。

然而事實上並非如此,原因其實一點都不複雜,因爲電磁彈射器工作後彈射子需要複位,甲板調度需要將戰鬥機從准備起飛位調整到彈射位置,到位後戰鬥機還需要啓動發動機、檢查機載設備等等,間隔時間是比較長的,假如按尼米茲每條彈射器之間最短間隔1分鍾計算,那麽這個功率會變成多少呢?

29兆瓦的功率按50%效率,需要58兆瓦的功率,間隔一分鍾,功率將減少至彈射時間3秒的1/20,約合3兆瓦左右,但這裏會有一個問題,時間增加並不會伴隨功率減小,只有搭配電池組才能實現,所以才這個基礎上必須要配置一組30KW·h的電池。不過這裏還是有幾個數據需要糾正:

第一個是一分鍾充滿電的“超級快充”效率問題,假設按50%計算,這個3兆瓦立馬會變成6兆瓦;

第二個是30KW·h的電池組只有一組,沒有冗余配置,按冗余配置至少2-3組同時充電,功率馬上會飙升到12~18兆瓦。

到這裏就需要做一個選擇題了,一台18兆瓦的功率輸出的發動機,目前的選擇有幾個,柴油機、燃氣輪機、核反應堆,三個選擇中,柴油機門檻是比較低的,船用18兆瓦的柴油機不多,但也不少,但柴油機船用柴油機啓動還是比較慢的,體積也比較大,這點必須要了解。

18兆瓦的燃氣輪機,比如QC185的最大功率就爲18MW,啓動速度比較快,達到最大功率時間比較短,體積比柴油機要小得多,是一個不錯的選擇;

18MW的小型核反應堆其實體積是比較大的,因爲核反應堆一個“蒸汽鍋爐”燒出蒸汽推動蒸汽輪機帶動發電機,結構也相當複雜,並且還有一個致命的缺點,啓動和停堆非常麻煩,想開一時半會起不來,和鍋爐一樣得慢慢“燒起來”,另一個是想關一時半會還關不了,即使關了還有衰變功率;

所以在這三種選擇中,燃氣輪機無疑是最合適的,按冗余備份配置,2台QC185燃氣輪機即可,在電池組(可能是锂電池+超級電容)的搭配下,完全可以支撐起航母電磁彈射器的工作。

從福特號航母的配置參考:燃氣輪機足夠

據WIKI公開的資料,福特號電磁彈射航母的彈射數據爲每次彈射耗能122兆焦,約合33.8KW·h,彈射時間也是在3秒內完成,按這個功率比例,最終的燃氣輪機功率要求會達到大約24MW,與筆者純計算相比只差了13.56%而已,差得不是很大,燃氣輪機依然是不二選擇!

003航母福建艦:將搭載那些飛機?無人機或是其中選擇

福建艦與此前的遼甯艦和山東艦都不一樣,平頂甲板+電磁彈射,相差非常大,所以搭配的艦載機也會有很大的差別,到目前爲止,我們基本上也可以了解到,福建艦大概率會搭載如下幾種艦載機:

1、J-35中型隱身艦載機

這是全球第二種隱身艦載機,相當湊巧的是,這種戰鬥機的座艙蓋開啓方式與機頭形狀等與F-35相似度還挺高,經常被冠以“山寨”的惡名,不過了解中美戰鬥機特征以及研發過程的朋友來說,兩者相去甚遠。

J-35屬于常規中單翼布局,雙垂尾,隱形設計,擁有機腹彈艙,據WIKI給出的數據,J-35的尺寸爲長17.3米,翼展11.5米,高4.8米,載彈量8噸,正常起飛重量17.5噸,最大起飛重量28噸,使用兩台WS-13作爲動力,最高速度1.8馬赫,作戰半徑1200千米。

未來在艦載機中的定位應該是空優以及多用途作戰,隱身性能應該不錯,制空任務與反艦作戰都能勝任,相比之下的F-35倒是有點不上不下,空優作戰麽機動性差點,反艦作戰麽航程又不夠遠,所以說J-35山寨F-35卻又比它性能更好,哪有這種山寨的,充其量也就借鑒了部分優秀設計而已。

2、J-15重型艦載機

J-15是我國30噸級的重型艦載型第四代戰鬥機,是在J-11B的基礎上研發而來,到目前爲止已經有S(夥伴加油)、D(電子戰防空壓制)、T(雷達升級以及機身新技術減重後的重大變更版本)等變體。戰鬥機基礎數據:機身長22.28米,翼展15米;高5.92米;空重17.5噸,正常起飛27噸,最大起飛32.5噸;最高速度2551千米/小時;轉場航程:3500千米

這是一架典型的四代重型戰鬥機數據,其搭載的武器包括鷹擊-62反艦巡航導彈、鷹擊-85反艦導彈、鷹擊-91反艦導彈、雷電-10反輻射導彈、霹雳-9空空導彈,這種重型戰鬥機的挂載能力是很強的。

這種艦載機早就搭載在了遼甯艦和山東艦上,不過這是滑躍起飛版,盡管降落時沖擊得到了加強,但前起落架還是有些問題的,因爲彈射需要更高強度的前起落架與機身結構,所以未來在003航母上看到的J-15一定是增強過起落架與機身結構的。

3、KJ-600

這是艦載固定翼預警機,在遼甯艦和山東艦上是無法使用的,因爲KJ-600在航母上起飛必須依靠彈射器!固定翼預警機對航母來說特別重要,因爲遼甯艦和山東艦上的直升機預警機飛行高度低,滯空時間也不夠久,雷達功率也不夠大,只能解決有無的問題,而KJ-600則是解決好不好的問題。

KJ-600的特征與美軍的E-2D很相似,筆者仔細分析過KJ-600的氣動布局,比如機頭部分、預警雷達支撐結構部分,垂直尾翼部分,與E-2D的相似度確實很高,E-2D的氣動布局很經典,要不然從1960年代首飛到目前,氣動布局沒有大改就是最好的證明,參考一個經過60年考驗的設計,需要上馬就能使用的中國海軍來說,肯定是速度與效率更爲重要一些。

4、直升機、無人機、還會有什麽飛機?

直升機的配置可以參考遼甯艦和山東艦,肯定會配置直-9和直-18,經過多年服役的直升機肯定是適合福建艦使用的。

另一個是到底會上哪種無人機?筆者認爲類似翼龍的這種無人機會配置幾架,作爲巡邏使用,另一個很有可能會配置隱身攻擊無人機,比如GJ-11,這種隱身無人機搭配J-35作戰還是非常有優勢的,一個是可以減小J-35的帶彈壓力,當炸彈卡車使用,另一個是可以作爲J-35類似忠誠僚機的模式出現,比如執行偵察或者電子戰任務等,隱身無人機都是能勝任的。

另一個比較有可能的是004航母上很有可能會出現J-15D的電子戰版本,類似于EA-18G“咆哮者”電子戰飛機,這個是非常有可能的,未來的電子戰要求越來越高,J-15D擔任電子戰任務順便擔任攻擊任務,對美軍來說也是個無解的難題。

還有一個可能搭載的飛機是外媒猜測的,以前有外媒表示,中國很有可能會設計一款KJ-600的“母機”的變體,擔任運輸機任務,比如人員與陸地應急來往、物資應急運送等任務,類似與美軍航母艦載機“灰狗”的角色。

灰狗艦載運輸機

以上幾款艦載機估計就差不離了,要是有不同意見的話可以在留言區探討下,看看004上還能塞進去什麽艦載機?

0 阅读:197

星辰大海路上的種花家

簡介:種花家的征途在于星辰大海,偶將上下求索.........