近日,央視軍事發(fā)布的076型兩棲攻擊艦“四川艦”八一宣傳視頻中,其艦島設(shè)計(jì)的重大突破引發(fā)了廣泛關(guān)注。
這艘滿載排水量4萬余噸的巨艦,有著雙艦島式上層建筑與全縱通飛行甲板的獨(dú)特設(shè)計(jì),配備了電磁彈射和阻攔技術(shù)這兩項(xiàng)創(chuàng)新成果,正悄悄改變著全球兩棲作戰(zhàn)艦艇的發(fā)展方向。而它最核心的綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用,讓世界看到中國艦船動(dòng)力技術(shù)已邁入全球頂尖行列。
四川艦最顯眼的地方,要數(shù)前后艦島那1大3小的煙囪布局。大煙囪對(duì)應(yīng)著2臺(tái)大功率燃?xì)廨啓C(jī),小煙囪則搭配6臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組,形成了“2燃6柴”的動(dòng)力組合。
據(jù)業(yè)內(nèi)分析,燃?xì)廨啓C(jī)很可能是GT-25000的改進(jìn)型。這款曾幫助055型萬噸驅(qū)逐艦在遠(yuǎn)洋航行的動(dòng)力心臟,經(jīng)過升級(jí)后,單臺(tái)功率達(dá)到26至30兆瓦,發(fā)電功率超過21兆瓦,兩臺(tái)一起的總發(fā)電功率能達(dá)到42兆瓦。6臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組選用的是國產(chǎn)16PC2-6B改進(jìn)型,每臺(tái)能穩(wěn)定輸出7兆瓦的功率,讓整艘艦的總功率穩(wěn)定在78至80兆瓦之間,這個(gè)功率水平介于052D型驅(qū)逐艦與055型萬噸大驅(qū)之間。
燃?xì)廨啓C(jī)擅長(zhǎng)在需要高速前進(jìn)時(shí)提供強(qiáng)大動(dòng)力,柴油機(jī)則適合在低速巡航時(shí)保持節(jié)能,兩者結(jié)合,既能滿足艦艇高速機(jī)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力需求,又能在巡航時(shí)節(jié)省燃油。
不過076型真正的精妙之處,在于綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)的統(tǒng)籌調(diào)配作用。它把不同機(jī)組產(chǎn)生的電能集中到一個(gè)統(tǒng)一的電網(wǎng)里,再根據(jù)需要分配到全艦各個(gè)地方。這種設(shè)計(jì)徹底改變了傳統(tǒng)艦艇動(dòng)力和電力各自獨(dú)立工作的狀況,是艦船動(dòng)力領(lǐng)域的一次重要革新。
傳統(tǒng)用機(jī)械傳動(dòng)的艦艇,發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、螺旋槳必須按直線排列,龐大的齒輪箱和傳動(dòng)軸不僅占去很多空間,還會(huì)造成30%以上的能量浪費(fèi)。而四川艦去掉了傳動(dòng)軸和齒輪箱,動(dòng)力機(jī)組可以各自安放在合適的位置。燃?xì)廨啓C(jī)安裝在艦島下方較高的位置,柴油機(jī)整齊地排列在艙室里,只需要通過電纜就能把電力輸送到推進(jìn)電機(jī)。
這種不集中排列的布局,可節(jié)省出15%的艦體空間,相當(dāng)于能多搭載2架艦載機(jī)或者數(shù)十噸作戰(zhàn)物資,在艦艇設(shè)計(jì)這種處處講究空間利用的領(lǐng)域,此設(shè)計(jì)非常實(shí)用。
此外,076型在能源利用效率上的提升更讓人驚嘆。傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)中,推進(jìn)和發(fā)電系統(tǒng)各干各的,能量利用率只有30%至40%,很多燃油都在機(jī)械摩擦中白白浪費(fèi)了。而綜合電力系統(tǒng)把能量利用率提高到50%以上,這意味著在燃油儲(chǔ)備相同的情況下,四川艦?zāi)芎叫械酶h(yuǎn)。在遠(yuǎn)海執(zhí)行任務(wù)時(shí),這種省油的特點(diǎn)也能減少艦艇對(duì)補(bǔ)給的依賴。
不僅如此,076型的隱蔽性也得到了很大提升。傳動(dòng)軸和齒輪箱是傳統(tǒng)艦艇產(chǎn)生噪音的主要部件,機(jī)械振動(dòng)通過艦體傳到水下,很容易被敵方的聲吶發(fā)現(xiàn)。
四川艦用電力直接驅(qū)動(dòng)代替機(jī)械傳動(dòng)后,水下噪音降低了15至20分貝,被敵方聲吶探測(cè)到的可能性大大下降。當(dāng)它悄悄接近登陸區(qū)域時(shí),這種安靜的特點(diǎn),能讓作戰(zhàn)行動(dòng)更具突然性,這正是兩棲作戰(zhàn)所追求的效果。
另外,傳統(tǒng)機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)的油、液、氣管路縱橫交錯(cuò),維護(hù)時(shí)需要一段一段檢查,既費(fèi)時(shí)間又費(fèi)力。而電力系統(tǒng)用電纜代替了復(fù)雜的管路,電機(jī)部件體積小、可靠性高,再加上自動(dòng)化監(jiān)控,維護(hù)需求直接減少了30%。
更重要的是,統(tǒng)一的電網(wǎng)為未來升級(jí)留下了足夠的空間。不管是加裝激光武器還是升級(jí)雷達(dá)系統(tǒng),只需要接入電網(wǎng)就行,不用對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行大的改動(dòng)。這種即插即用的靈活性,讓四川艦具備了跨越多個(gè)技術(shù)代際的升級(jí)潛力。
作為全球第一款同時(shí)具備電磁彈射和綜合電力推進(jìn)的兩棲攻擊艦,四川艦的作戰(zhàn)能力已經(jīng)超越了傳統(tǒng)兩棲艦的水平。電磁彈射需要穩(wěn)定的大功率電力支持,傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)很難滿足它瞬間的能量需求,而綜合電力系統(tǒng)通過飛輪、超級(jí)電容等儲(chǔ)能設(shè)備,能輕松應(yīng)對(duì)彈射時(shí)的瞬間電力負(fù)荷。
這意味著,四川艦搭載的固定翼無人機(jī)、預(yù)警機(jī)甚至輕型戰(zhàn)斗機(jī),能像航母上的艦載機(jī)一樣高效起飛,徹底改變了傳統(tǒng)兩棲艦只能依賴直升機(jī)的局限。
這種航空能力的提升,讓四川艦既能搭載兩棲裝甲車、登陸艇執(zhí)行搶灘任務(wù),又能依靠電磁彈射的艦載機(jī)掌握制空權(quán);既能用艦載雷達(dá)構(gòu)建防空網(wǎng)絡(luò),又能指揮無人艦艇、無人機(jī)群進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)。
更值得期待的是,四川艦充足的電力,為高能武器上艦創(chuàng)造了條件。未來,激光武器可以攔截來襲的導(dǎo)彈,電磁軌道炮能進(jìn)行遠(yuǎn)程精確打擊,這些都有可能在四川艦上成為現(xiàn)實(shí)。當(dāng)艦艇的作戰(zhàn)能力不再受彈藥儲(chǔ)備的限制,而是取決于電力供應(yīng)時(shí),海戰(zhàn)的模式將會(huì)發(fā)生根本性的改變。
和英美采用的中壓交流技術(shù)相比,我國自主研發(fā)的中壓直流系統(tǒng),解決了交流系統(tǒng)存在的穩(wěn)定性問題,能更高效地實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換和分配,是領(lǐng)先一代的技術(shù)。
從馬偉明院士團(tuán)隊(duì)攻克核心技術(shù),到四川艦實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用,中國只用了短短十幾年時(shí)間,就走完了西方幾十年的技術(shù)發(fā)展路程,這背后是無數(shù)科研人員的不懈努力。
如今,四川艦的成功,不僅證明了中壓直流技術(shù)在大中型艦艇上的成熟可靠,還為10萬噸級(jí)航母采用全電推進(jìn)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)其他國家還在為綜合電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題發(fā)愁時(shí),中國已經(jīng)把技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化成了裝備優(yōu)勢(shì),讓世界對(duì)中國海軍的高速發(fā)展刮目相看。
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