美国电磁弹射为什么要用交流电?
美国电磁弹射为什么要用交流电?
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因为全球只有中国有中压直流电综合电力系统,美国没有这个系统,所以他们只能用交流电系统。
在中压直流电系统技术上,中国领先世界。
如果把中压交流电系统看作成第一代电力系统技术,那么中压直流电系统就属于电力系统的第二代技术。
两种技术的区别是:中压直流技术要比中压交流电技术在电力供应上故障率更低、供电过程中耗能更小、供电能量更大、并且占用空间体积更小。
中压直流电系统最大的技术难点是如何让其断流,由于直流电系统电流没有自然过零点,电弧无法向交流电断路那样自然熄灭,所以直流电系统研发起来非常困难。
当前世界上提出了许多的直流电断流技术,有触弧分闸产生的电弧高压抵制技术,也有基于电流转移原理的快速断开技术等等,但是由于直流电的物理断开过程太复杂,很多技术只处于理论阶段。
我们中国能够在中压直流电系统领先全球,离不开我们的马伟明院士以及团队的努力。他在20年前就领衔开发中国的中压电力综合系统,经过10年的努力他攻克了中压直流系统,并且把这套系统装在我们舰船上,现在我们055大驱以及山东号航母上面的电力系统都是中压直流电系统。
中压直流弹射技术与中压交流弹射系技术的现状。
美国福特号航母上使用的是中压交流电弹射系统,该航母早在2017年的时候就下水交付美国海军,但至今仍然没有正式服役。其中最大的问题是中压交流电系统存在供电不稳定产生的过载问题,导致中压交流弹射系统非常容易出现短路以及电机烧坏的情况,从而让美国福特号至今没有交付使用。
据相关测试关数据显示,美国福特号电磁弹射系统在相关的720次测试中,系统故障率高达3%。而且一天工作的正常率为70%,连续工作四天的概率只有9%。
美国的交流电弹射系统从理论上讲是每弹射4000次就会出现一次故障,但在现实测试中几乎每181次弹射就会出现一次故障。
对于美国福特号航母弹射系统的糟糕表现,美国的前任总统特朗普曾经隐晦地表示说“福特号航母上的电磁弹射太费钱,要求改回蒸汽弹射”。其实特朗普的这种怨言就是暗示福特号上的电磁弹射太糟糕。
看完美国的中压交流电弹射技术,很多人都想知道中国的中压直流电弹射技术如何,对比我只能很遗憾地告诉大家我没有相关的数据。但是我可以告诉大家的是中国的中压直流电弹射技术在马伟明院士的带领下早已在陆地上完成了相关技术验证。
据说由于山东号航母上没有安装中压直流电弹射系统,马伟明院士还为此发过骂道:“有好的技术不用”。由此说明我们中国的中压直流电弹射技术早在很多年前就已经成熟了。
(完)
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直流电的电弹装置老美没研制出来,直流更稳定领先交流的。中国应感谢象马伟民这样的科技人才,他们才是明星。
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直流和交流肯定是各有利弊,中美不同的选择各有不同的取舍。电磁弹射短时间功耗巨大,发电机提供不了如此巨大的峰值功率,都必须储能再释放。现在储能的主要有三个方法,第一蓄电池,但是做不到把储存的电能在弹射的三到五秒内全部释放出来,也就是内阻还不够小。第二超级电容储能,这个应该是最有前途的,但是目前是否能进入实用,我不知道。第三飞轮储能,只要飞轮质量够大,速度够快,就能储存足够的能量,这个也是目前相比最稳定可靠的。
前二种方法储存的都只能是直流电,直接输出的也是直流电,第三种飞轮储存的是机械能,可以直流也可以交流,也可以转换成直流或交流输出。
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答案简单:军备研发采购制度造成。主要原因是成本因素和交付时间点因素。再就是后期维护成本。
电弹要求的是瞬间爆发功率,并且可调,这一点交直流都可以达到,没有高下之分。
但是交流系统少了整流环节,系统简单,造价便宜,工期短。同时,后期维护成本低。由于美军工企业都是私企,研发采购体系投标过程导致低价中标的可能性大。
但是,技术上也正因此,交流系统供电耦合性更高,使用时对全舰造成影响更大。
其实美军研发,抛弃更高性能系统或者采购后发现节约成本造成隐患事例很多,比如当年YF23输给F22,F35制氧系统能力不足,还有F14被更便宜的F18替代。
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在回答问题前先说一下“福建”号的电磁弹射系统:
这是跨过蒸汽和交流电磁两代弹射技术,直接来到中压直流电磁弹射的最先进技术。
好,回答问题,因为美国没有直流的电磁弹射系统,它也想要、想用直流的,但美国研制不出来。而且,美国现在用的中压交流电磁弹射系统也不稳定,总出问题,一入列,福特号就是个半残。
航母比的是啥,就比弹射系统,谁的弹射系统好谁就厉害,全世界军迷都懂的。与之相比,是不是核动力的至少要退到第二位。
现在咱们的“福建”号用的是中压直流电磁弹射系统,这是世界独一份的,是领先美国一代以上的先进技术,世界最强。
直流电磁弹射系统具有体积小、稳定、节省能源等优点。
再强调一遍,美国用交流的是因为它只有交流的,没有直流的;它不用直流的不是美国不用、不想用,相反,美国太想用直流的,但是,(现阶段)它就是研制不出来。
可以肯定的是,看到装备着比自己交流更先进的中压直流电磁弹射系统的“福建”号下水,现在美国人一定羡慕死了、馋死了。
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美国电磁弹射为什么要用交流电,因为交流电简单,成本相对较低,它是由三相交流直接产生就用交磁电磁块来弹射,交磁是由互感效应所产生的互磁效应,同样有磁感,但都是互磁的,效果较好,但在能量转换时,容易产生互抵效应,使得电磁容易发热,最好是加个散热设备,一边弹射,一边降温,并且弹一段时间,要歇一段时间,并且不加其他设备,直流电弹,就必须是直流定向磁感效应,弹射磁块也必须是定向磁感磁块,他的效能不易产生互低,而是互补,并且不易发热,正如一个交流电机与直流电机一样的原理,有了直流弹射模块,就必须要用直流电,用交流电,不但效果不好,容易烧磁块,因它没有交感效应,只有直感效应,所以为了把交流电转换成直流电,就必须要加设备,半导体整流桥堆器,从而也增加了存本,使得必须是定向电流,从而效果才能显著,也易控制,直流的特点是,刹车很准,不像交流有惯性流,速度也易掌握,但电路比较复杂,美国其实也是实验品,先弄个交流看看效果,如果不行,当中国直流用得顺手时,以美国的科技,能力,在不久的将来,也会改装成直流弹射器
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个人推测,不一定靠谱。
首先明确两点:
1.任何复杂技术都不是独立的,而是必须有大量前置技术。
2.复杂技术开发周期往往非常长,而且很难中途做整体性变更。
然后我们看一些基本事实:
1.美国电磁弹射项目比我们早上马很多年。
2.当前我国民用领域输变电等技术比美国先进,而且直流领先程度更大。
因此,合理的推论是:
在电磁弹射项目上马时,我国有比当时的美国更为先进和充足的前置技术,进而可以选择更为合理的技术路线。
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在超高压技术领域,中国碾压美国,这种瞬间功率释放,关键不是电流就是电压。所以,不管是交流电或直流电,玩电磁弹射,老美没有可能赢中国。
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交流电的转换过程更简单。
不管是电容储能,还是飞轮储能,输出的都是交流电。
用交流电直接弹射,不需要中间转换过程,省了一个环节。
但交流电通过线圈时是有
感抗
的,电流越大了影响越大,会对整个弹射系统的控制电路都有影响。
省了一个环节,实际上对整个系统的
精密度要求更高。
电磁弹射,一是需要用电流制造稳定的磁场,二是要让电流稳定地通过
运动的导体,
这个导体通过绝缘的挂钩连接到
飞机的前起落架,
给飞机一个拉力。
交流电省了
整流桥,
但让整个系统之间变得耦合了,更容易出故障。
整流桥的
那4个二极管(三相电是6个)
加上
稳压电容,
把发电端与
负载电路
隔离开了,降低了对负载的影响。
而且
直流电机
比交流电机要复杂,三相交流电就是一个
旋转磁场
,可以通过电磁感应直接让转子旋转起来。
把这个旋转通过
变速器
转化为直线运动,就可以拉着飞机在航母甲板上跑了。
交流电的
调节
也简单,因为变压器只对交流有效,升降压都简单。
直流的话就需要先通过一个
振荡电路
变成交流,变压之后再整流回来。
但是,工作电路的简单,必然对应着
控制电路的复杂
。
控制系统
太难搞了,容易出BUG。
当然美国人在这方面一向
头铁,
只要能省掉一个大零件的钱,宁可在控制代码上多写两行[捂脸]
你看看波音的飞机在埃塞和印尼出的事,就是飞控代码的问题。
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开始时设计思路就错了!他们认为直流的路难走,就选了交流,没想到更难走!
中国有后发优势,不走人家的失败老路,毅然选择直流电,当然也不容易,但我们的马伟明团队绝对优异,攻克了难关!中华之幸!
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直接答案就是美国人智力比中国人低一级,看看世界上的奥数比赛就知道了。美国拿冠军的时候美国队也都是华裔人。
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