电磁炮革命（下）——先进电力技术点亮“未来战舰”

电磁炮的装舰说明我军一种新的强力武器正在逐渐成熟，也标志着海军装备发展开始进入新时代。除了电磁炮，我国也正在加紧攻关其他难度更大、适用范围更广泛的舰用电力技术，每一项核心技术的突破，都意味着中国海军距离使用具备综合电力系统的“未来战舰”更近一步，相关技术甚至还可以让我国的“水下狼群”战技性能发生蜕变。本篇文章主要谈谈在舰用电力技术中最为关键的高密度发电技术和电力推进技术。

直流供电好在哪？

众所周知，最先获得“未来战舰”称号正是外形科幻的美国DDG-1000“朱姆沃尔特”级驱逐舰。“朱姆沃尔特”级是世界上第一款宣称使用综合电力系统(IPS)的战舰，但这款战舰正是在这个核心技术上产生了暂时难以逾越的障碍，导致该项目被砍到了三艘，原本草案中的电磁炮装舰计划也遥遥无期，极有可能被取消。

“朱姆沃尔特”级的一号舰和二号舰均存在交直流变流转化问题。

“朱姆沃尔特”级已经建成的一号舰和二号舰在海试期间，陆续产生了几次全舰停车的事故，这在之前使用传统动力的“宙斯盾”舰上是不可想象的。经过美国海军专家的分析，其本质原因是因为舰上用于驱动轮轴的直流电供应不足，最终导致了军舰停车。

简单来说，综合电力系统所采用的电能都来源于原动机（蒸汽轮机或燃气轮机）的驱动，带动发动机发电，美国“朱姆沃尔特”级在这一阶段所产生的电属于交流电，是非线性的，无法直接用于耗能巨大的各类装置。如果想要转化成可用的直流电，就必须经历较复杂的变流过程，系统稳定性不佳。然而，美国人并没有很好地解决将交流电转化为直流电的变流转化问题，主要是因为如果要将交流电转化为直流电，需要很多复杂的变流装置。

在万吨驱逐舰这种用电量极大的平台上，将发电所产生的交流电集中在一起完成变流工作是一项非常复杂的工作，相关设备既要完成一定程度的小型化使其不过度占用舰上空间，又要保证输出足够的直流功率，使得故障率大大增加。一旦其中一些重要节点发生故障，就有可能导致相关机组停止运行。在此基础上，“朱姆沃尔特”级实际上已经不可能加装电磁炮，电磁炮需要大量的直流电对电磁炮所配备的超级电容充电，并至多在几秒内完成一轮加速，快速发射就需要快速完成充电，因此安装电磁炮实际上对军舰连续供应直流电的能力有着更高要求。“朱姆沃尔特”级维持本身动力的直流电供应都会产生问题，更别说再安装一门电磁炮了。

我国在舰用发电系统的相关技术上则从原理上完美地解决了这个问题，目前我国在研的中压集成供电系统（已使用于常规潜艇，计划使用于水面舰艇及核潜艇）可以同时供应交变电，并着重加强了直流电的发电能力，可以直接满足不同设备对于直流电或交流电的需要，且在工作时两个模块互相不产生干扰，对舰艇其他部分也基本不存在电磁兼容性问题。这款发电机还大幅度减少了变流工作，节省了宝贵的舰上空间。

央视曾报道了我国试验的中压集成供电系统。

根据相关资料，中压供电系统的最终目的就是要解决高能武器的上舰问题。考虑到舰上功率需求大的设备（推进模块、电磁炮等）基本上都需要使用直流电，我国未来的综合电力系统将直接采用直流电体制，功率将不再受到原动机转动频率的限制，有利于减少舰艇噪声，也可以根据需要调整发电功率。只有保障军舰上充足的直流电供应，才能让军舰各子系统发挥强大的战斗力，避免美国同类舰“趴窝”的事情发生。这一种综合电力系统的设计思路，实际上是依靠我国在发电技术上的高集成度，颠覆了传统思路，从源头上绕开了美国、英国综合电力系统面临的难关，走出了一条属于我们自己的技术路径。

电力推进将成未来战舰的重要特征

除了美国的“朱姆沃尔特”级驱逐舰，英国的45型驱逐舰也使用电力推进技术。不过，这种电力推进技术在推进原理上并无太大突破，还是依靠原动机运动所产生的电能，输送给感应电动机来带动螺旋桨轴系。虽然从技术的成熟度上来看，这一路线较为稳妥，但实际上这种做法有点像“为了电动而电动”，不仅没有结余任何传统螺旋桨轴系，还在其中增加了变电环节，降低了系统的稳定性和效率。45型驱逐舰在执行任务时的数次停车，就有电力推进系统过热的原因（也有消息称45型驱逐舰不适宜在热带海域作战）。

我国舰用电磁领域专家马伟明院士在接受央视采访时表示，我国已经成功研发了实际运用于核潜艇的无轴泵推系统。作为对比，美国计划在“弗吉尼亚”级的后期型号运用该项技术，但目前还未完成研发。可以说，在这一项技术方面，我国已经领先了世界其他国家。

央视报道的画面中出现了潜艇用无轴推进系统。

与45型的电力推进系统不同，所谓“无轴推进系统”是更彻底、更模块化的先进电力技术，在保障充足稳定电力供应的前提下，将推进模块外挂在舰船外部，利用船体内的变频器来实现转速的控制，两者之间没有任何直接的接触，而传统的螺旋桨、轴系和舵都被完全取消。此外，人们还可以根据舰船任务的需要增减推进模块的数量和方向，完全不用考虑轴系的安排。如今这个设想在核潜艇上已经被实现，安装于水面舰艇上的无轴推进器也指日可待。

众所周知，此前我国核潜艇在控制噪声方面做得并不算很好，而核潜艇的噪声主要有三个来源——齿轮减速箱的噪声、传动轴的震动声以及螺旋桨的噪声，这些问题在使用无轴泵推系统的我国新一代核潜艇面前迎刃而解，使得其噪声水平可以降到海洋噪声水平之下。技术指标的进步必然会带来战术上的革新，在中国海军得到核潜艇的“目标艇”后，核潜艇战力的增长也将大幅增强。

现在看来，相比于重达万吨的水面战舰，我国下一代核潜艇也许将更快地实现综合电力系统的使用。根据相关的论文和官方报道，我国已经成功研发并在常规潜艇上使用了高功率密度发电技术和智能化配电系统，该技术也将同样运用于新一代主力核潜艇上，让未来我国“水下狼群”如虎添翼。

无轴推进器取消了所有传动轴系。

在水面舰艇方面，综合电力系统的几大技术难点分别是高功率发电技术、先进电力推进系统、智能化配电系统以及相应的高能武器系统，目前，我国工程人员正在不断地公关突破这些技术。相比于核潜艇，水面舰艇的主动探测手段更多，并且考虑到需要安装先进电磁武器，其对综合电力系统的要求更高。因此， “未来战舰”距离实装部队仍需要等待一段时间。可见，与电磁炮背后的技术革命相比，电磁炮本身的难度实在是微不足道。

何时装备055型驱逐舰？

055型驱逐舰是我国近年来为实现海军装备现代化的重要成果之一。其排水量、火力通道数量和探测性能等关键指标均处于世界领先水平。055的下水标志着人民海军装备制造水平达到世界先进水平，也意味着人民海军战略转型发展又迈出了坚实而有力的一步。

现在的055型并非终极形态，它还有很大的提升空间。我国最新研发的综合电力系统的诸多子系统已经领先水平，部分技术更是在原理上起到了颠覆性的作用。新款的055外形不会有太大变化，但内部的大部分传统管线将被取消，更换成大容量电缆，军舰的“神经”和“血管”得到了升级。综合电力系统和电磁炮出现在 “未来战舰”上只是时间问题。

英国45型驱逐舰。

综上所述，电磁炮的上舰试验拉开了我军先进电力技术发展井喷期的序幕。九层之塔，起于垒土，经过科研人员不懈的努力，我国一些武器装备的研发上已经从学习对手、跟上对手逐渐过渡到了超越对手的阶段。相信随着时间的推移，大家将目睹这款“未来战舰”的诞生。