4月30日,中华人民共和国海事局发布了沪航警414/24东海5月1日0700时至5月9日0900时的军事活动,禁止无关人员进入该水域!此前003航母福建舰刚在4月29日挪动巨大的身躯从舾装码头到了外港池,这个公告无疑就是宣布福建舰将在5月1日海试了!

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003航母福建舰:电磁弹射的动力到底是哪种发动机?

4月29日的动态还是让大家非常激动,社交媒体上也有很多网友“发明”了一个新词“核燃联合循环动力”,所以就有了核动力还是常规动力以及核常混合动力之争,笔者在4月30日发表了一篇标题为《核燃联合循环动力?003航母即将海试:真装上了核反应堆?》的文章,详细探讨了混合动力的可能性,答案是绝对不可能!

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但也有很多网友留言称核常混合动力可能性很大,比如这种模式的可能性就非常大,常规动力作为航母推进器动力,而小型反应堆则为电磁弹射器提供源源不断的动力!这部分网友的观点还得到了大量网友的点赞,认为电磁弹射需要强大的能量才能将重型战斗机弹射上天,只有小型核反应堆才能支撑如此大功率输出!

电磁弹射到底需要多大的功率?

电弹的功率是这个问题的关键,原因很简单,功率算出来了,发动机适配下就知道到底该用哪种发动机了,所以怎么查到电弹的功率?其实也不用查,算下就知道了,尽管我们不知道电磁弹射的具体数据,但按设定的比例测算下,估计也差不了太多,条件如下:

  • 战斗机起飞速度:240千米/小时,约合66.7米/秒;
  • 重型战斗机满载重量:40吨;
  • 起飞弹射时间:3秒;

有这几个数据,接下来我们就可以计算了,将40吨重的物体加速到66.7米/秒的能量为8.89778e+7焦耳,约合:24.7KW·h,也就是25度电左右,因为在3秒耗尽,这个功率将会达到29MW(兆瓦)。

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如果三台电弹一起工作,总功率将会达到90兆瓦以上,要是按电弹功率只有50%计算,这个电磁弹射器的总功率会超过航母推进器的功率达到180兆瓦,福建舰的总功率最多也在150兆瓦上下,这个功率还真需要核反应堆提供了,比如福特号电磁弹射航母就用了两台A1B反应堆,功率还不到180兆瓦呢。

然而事实上并非如此,原因其实一点都不复杂,因为电磁弹射器工作后弹射子需要复位,甲板调度需要将战斗机从准备起飞位调整到弹射位置,到位后战斗机还需要启动发动机、检查机载设备等等,间隔时间是比较长的,假如按尼米兹每条弹射器之间最短间隔1分钟计算,那么这个功率会变成多少呢?

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29兆瓦的功率按50%效率,需要58兆瓦的功率,间隔一分钟,功率将减少至弹射时间3秒的1/20,约合3兆瓦左右,但这里会有一个问题,时间增加并不会伴随功率减小,只有搭配电池组才能实现,所以才这个基础上必须要配置一组30KW·h的电池。不过这里还是有几个数据需要纠正:

  • 第一个是一分钟充满电的“超级快充”效率问题,假设按50%计算,这个3兆瓦立马会变成6兆瓦;
  • 第二个是30KW·h的电池组只有一组,没有冗余配置,按冗余配置至少2-3组同时充电,功率马上会飙升到12~18兆瓦。

到这里就需要做一个选择题了,一台18兆瓦的功率输出的发动机,目前的选择有几个,柴油机、燃气轮机、核反应堆,三个选择中,柴油机门槛是比较低的,船用18兆瓦的柴油机不多,但也不少,但柴油机船用柴油机启动还是比较慢的,体积也比较大,这点必须要了解。

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18兆瓦的燃气轮机,比如QC185的最大功率就为18MW,启动速度比较快,达到最大功率时间比较短,体积比柴油机要小得多,是一个不错的选择;

18MW的小型核反应堆其实体积是比较大的,因为核反应堆一个“蒸汽锅炉”烧出蒸汽推动蒸汽轮机带动发电机,结构也相当复杂,并且还有一个致命的缺点,启动和停堆非常麻烦,想开一时半会起不来,和锅炉一样得慢慢“烧起来”,另一个是想关一时半会还关不了,即使关了还有衰变功率;

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所以在这三种选择中,燃气轮机无疑是最合适的,按冗余备份配置,2台QC185燃气轮机即可,在电池组(可能是锂电池+超级电容)的搭配下,完全可以支撑起航母电磁弹射器的工作。

从福特号航母的配置参考:燃气轮机足够

据WIKI公开的资料,福特号电磁弹射航母的弹射数据为每次弹射耗能122兆焦,约合33.8KW·h,弹射时间也是在3秒内完成,按这个功率比例,最终的燃气轮机功率要求会达到大约24MW,与笔者纯计算相比只差了13.56%而已,差得不是很大,燃气轮机依然是不二选择!

003航母福建舰:将搭载那些飞机?无人机或是其中选择

福建舰与此前的辽宁舰和山东舰都不一样,平顶甲板+电磁弹射,相差非常大,所以搭配的舰载机也会有很大的差别,到目前为止,我们基本上也可以了解到,福建舰大概率会搭载如下几种舰载机

1、J-35中型隐身舰载机

这是全球第二种隐身舰载机,相当凑巧的是,这种战斗机的座舱盖开启方式与机头形状等与F-35相似度还挺高,经常被冠以“山寨”的恶名,不过了解中美战斗机特征以及研发过程的朋友来说,两者相去甚远。

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J-35属于常规中单翼布局,双垂尾,隐形设计,拥有机腹弹舱,据WIKI给出的数据,J-35的尺寸为长17.3米,翼展11.5米,高4.8米,载弹量8吨,正常起飞重量17.5吨,最大起飞重量28吨,使用两台WS-13作为动力,最高速度1.8马赫,作战半径1200千米。

未来在舰载机中的定位应该是空优以及多用途作战,隐身性能应该不错,制空任务与反舰作战都能胜任,相比之下的F-35倒是有点不上不下,空优作战么机动性差点,反舰作战么航程又不够远,所以说J-35山寨F-35却又比它性能更好,哪有这种山寨的,充其量也就借鉴了部分优秀设计而已。

2、J-15重型舰载机

J-15是我国30吨级的重型舰载型第四代战斗机,是在J-11B的基础上研发而来,到目前为止已经有S(伙伴加油)、D(电子战防空压制)、T(雷达升级以及机身新技术减重后的重大变更版本)等变体。战斗机基础数据:机身长22.28米,翼展15米;高5.92米;空重17.5吨,正常起飞27吨,最大起飞32.5吨;最高速度2551千米/小时;转场航程:3500千米

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这是一架典型的四代重型战斗机数据,其搭载的武器包括鹰击-62反舰巡航导弹、鹰击-85反舰导弹、鹰击-91反舰导弹、雷电-10反辐射导弹、霹雳-9空空导弹,这种重型战斗机的挂载能力是很强的。

这种舰载机早就搭载在了辽宁舰和山东舰上,不过这是滑跃起飞版,尽管降落时冲击得到了加强,但前起落架还是有些问题的,因为弹射需要更高强度的前起落架与机身结构,所以未来在003航母上看到的J-15一定是增强过起落架与机身结构的。

3、KJ-600

这是舰载固定翼预警机,在辽宁舰和山东舰上是无法使用的,因为KJ-600在航母上起飞必须依靠弹射器!固定翼预警机对航母来说特别重要,因为辽宁舰和山东舰上的直升机预警机飞行高度低,滞空时间也不够久,雷达功率也不够大,只能解决有无的问题,而KJ-600则是解决好不好的问题。

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KJ-600的特征与美军的E-2D很相似,笔者仔细分析过KJ-600的气动布局,比如机头部分、预警雷达支撑结构部分,垂直尾翼部分,与E-2D的相似度确实很高,E-2D的气动布局很经典,要不然从1960年代首飞到目前,气动布局没有大改就是最好的证明,参考一个经过60年考验的设计,需要上马就能使用的中国海军来说,肯定是速度与效率更为重要一些。

4、直升机、无人机、还会有什么飞机

直升机的配置可以参考辽宁舰和山东舰,肯定会配置直-9和直-18,经过多年服役的直升机肯定是适合福建舰使用的。

另一个是到底会上哪种无人机?笔者认为类似翼龙的这种无人机会配置几架,作为巡逻使用,另一个很有可能会配置隐身攻击无人机,比如GJ-11,这种隐身无人机搭配J-35作战还是非常有优势的,一个是可以减小J-35的带弹压力,当炸弹卡车使用,另一个是可以作为J-35类似忠诚僚机的模式出现,比如执行侦察或者电子战任务等,隐身无人机都是能胜任的。

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另一个比较有可能的是004航母上很有可能会出现J-15D的电子战版本,类似于EA-18G“咆哮者”电子战飞机,这个是非常有可能的,未来的电子战要求越来越高,J-15D担任电子战任务顺便担任攻击任务,对美军来说也是个无解的难题。

还有一个可能搭载的飞机是外媒猜测的,以前有外媒表示,中国很有可能会设计一款KJ-600的“母机”的变体,担任运输机任务,比如人员与陆地应急来往、物资应急运送等任务,类似与美军航母舰载机“灰狗”的角色。

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灰狗舰载运输机

以上几款舰载机估计就差不离了,要是有不同意见的话可以在留言区探讨下,看看004上还能塞进去什么舰载机?