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香港輕新聞特邀軍事評論員
編按:福特級的EMALS電磁彈射裝置。儘管EMALS近一兩年的維護水平大幅提升,已可堪用,但特朗普仍然對電磁彈射經常攻擊。這究竟是他一貫貪口爽,還是看到實際的報告,才如此堅持?(網絡圖片)
魯迅在《無聲的中國》中有一段很經典的話:當你覺得這屋子太暗,須在這裏開一個窗,大家一定不允許的。但如果你主張拆掉屋頂他們就來調和,願意開窗了。這就是著名的「拆屋效應」,美國海軍現在也面臨開個窗戶還是拆屋頂的選擇。
無奈的「拆屋效應」
10月28日,在美國海軍駐日本橫須賀基地,特朗普發表了一番慷慨激昂的演講,再次表達了他長期以來對「福特」級航母採用的電磁彈射器和彈藥升降機系統的不滿,聲稱要重開蒸汽彈射。雖然特朗普講話的可信程度不斷探低,但此話也透著幾分無奈和失望。
編按:十年前特朗普第一次競選總統期間,曾在愛荷華號戰列艦(博物館艦)發表演說且表明要復活戰列艦。若果不是貪一時口爽,那似乎是代表他對現代軍事可沒有什麼研究,可能比希特勒更為不如?(YOUTUBE擷圖)
特朗普宣稱,「我將簽署一項行政令,當我們建造航母時,彈射器用回蒸汽彈射。他們(美國海軍)花了幾十億美元造愚蠢的電磁系統。問題是,一旦它壞了,你就得派人去麻省理工學院,把世界上最聰明的人請過來維修。至于蒸汽系統,他們說用錘子和噴燈就能修好。而且效果一樣好,甚至更好。我喜歡蒸汽從甲板上噴涌而出的美妙景象。用電磁彈射的話,就看不到這種效果了。」
這並非特朗普第一次對電磁彈射提出批評並威脅要取消它:早在他的第一個任期時,就多次對美國海軍航母的電磁彈射表達過不滿。2017 年接受美國《時代》雜志採訪時,他就批評這些系統過于複雜且成本高昂。2019年特朗普在視察兩栖攻擊艦「黃蜂號」時,再次批評電磁彈射器的不可靠,導致「福特號」的建造工作延誤和成本超支。
可現實是,無論美國電磁彈射的前景有多艱難,美國都不會放棄。哪怕放棄現在的中壓交流技術,另起爐灶走中國模式的中壓直流技術,也不會重回蒸汽彈射之路。
編按:Babcock & Wilcox雖然已停止了蒸氣彈射器部門的營運,但並未有停運或破產(事實上二十多年前就申請過破產保護並於十多年前正式重組完成),甚至也沒被收構,人家主力已轉營成電池及可再生能源,高熱壓力容器卻仍然存在,而且仍是美國境內重要的核堆芯容器的製造商。(網絡圖片)
原因很簡單:現在的美國早沒有了能建造蒸汽彈射的工廠、設備以及技術人員。當年為美國航母製造蒸汽彈射設備的是巴布科克·威爾科克斯(Babcock & Wilcox)公司, 該公司生産的最後一台蒸汽彈射器裝,用在2006年的「布什號」航母上,之後美軍全部改用電磁彈射系統,公司也就順勢關閉生産綫。美國現在連能够製造這種設備的工廠和工人都找不到,特朗普恢復蒸汽彈射的設想,或許是想營造一種老派軍工復興的氛圍,只是這種設備早就退出工業體系了。
美國若重啓蒸汽彈射器,等于重起爐灶另開張,所需的人力物力財力以及時間,並不比完善電磁彈射的投入少。而電磁彈射代表了航母技術的未來發展方向,所以無論有多難,美國都不可能在航母彈射技術上開歷史的倒車。
編按:就過去資料看來,福建艦的電彈至少可以彈射四種艦載機,而且應該可以彈射艦載教練機和至少一無類似MQ-4的大型長航程無人機,未來似乎也可彈射GJ-15。(網絡圖片)
電磁彈射的二選一
可現在,美國的電磁彈射研發確實遇到阻滯,最大的問題就是可靠性太低。一份2018年美國海軍的公開報告中透露,當時作為測試的「福特號」電磁彈射器,一共進行747次彈射試驗,其中出現了10次嚴重故障,遠超美國海軍規定的「平均4166次彈射出現1次嚴重故障」的標準。
編按:事實上,美軍的EMALS現時能彈射的,是F-18E/F戰鬥機、E-2D預警機、C-2運輸機和T-45教練機,然而由於EMALS定型時F-35C仍在發展中,尚未有可供參數給設計團隊融入設計中,所以要彈射F-35C不是不能,而是很困難且可能損害裝備。由於現時裝艦的8條EMALS都是F-35C完全定型時就已設計及建造,故需要福特及現在尚未入役的甘迺迪號回塢進行大修時,才能進行修改。(網絡圖片)
按照美軍作戰標準,福特級航母的電磁彈射是無法列裝實戰的,而這些問題到今日美海軍依然沒有解决,導致「福特號」至今無法安全地彈射和降落新型「F-35C」隱形艦載戰鬥機。根據美國海軍的報告顯示,福特級航母上的電磁彈射可能要到2027年的升級改造後,才能實現「F-35C」戰機的彈射,在這之前「福特號」和同級的「肯尼迪號」航母只能使用「F-18」戰機。
編按:F/A-18E型戰鬥機基於艦載機重量及強度需求限制,在加速性及超音速能力上一般較弱,但仍只是現時唯一能進行電磁彈射的艦載戰鬥機。監於資金問題,即使已大幅增加國防開支,戰爭部長黑格塞施仍然想削掉FA-XX項目,F-18系列恐怕要持續承擔美國海軍制空大旗相當長一段時間。(網絡圖片)
目前美國在電磁彈射技術上的阻滯,主要原因就是當初選擇的中壓交流技術。而中國「福建號」航母上表現優异的電磁彈射,則是選擇了跟美國完全不同的中壓直流技術。現在中美兩國航母電磁彈射的表現,似乎得出一個結論——只有中壓直流技術才適合電磁彈射,中壓交流技術不適合搞電磁彈射。
這就帶來問題:美國是真的沒有考慮過中壓直流技術嗎?航母上的中壓並不是我們家用的那種幾百伏特的中壓,航母使用的中壓是1.1萬伏特以上,具體到目前中美電磁彈射上使用的,都在1.2萬伏到1.25萬伏特左右的中壓。
編按:美國海軍在艦載蒸氣彈射器研發初期,其實已看出這種系統的問題,並於1959年投入資金研發新型內燃燃氣彈射器C-14,其優勝地方其實也和電彈相約,只是燃料燃氣的碳積較影響妥善率,而且燃氣可能造成一定危險,權衡輕重之下,美國唯有繼續研發C13蒸氣彈射器,C-14的網絡資料基本欠缺圖片,照部分資料顯示,這彈射器基本可使用C13的彈射氣缸,只需在起點位置換上JP5燃料與空氣混和後的燃燒室。連結中有講解這種彈射器的報告。(圖片來自連結1)
航母在飛機彈射的時候,用這麽大電流是沒問題。畢竟現在的艦載機基本都在20至30噸以上。只是船上別的地方用電,就完全不需要這麽大的電流,而交流系統能靈活調節電壓,便于適配艦載設備多樣化的電壓需求,美國選擇中壓交流可最大限度利用現有設備,降低研發與部署成本。
雖然中國的電磁彈射入列不久,但對比可見,確實中壓直流技術較適應電磁彈射。中壓直流技術高效率、低損耗、强穩定性,特別像航母電磁彈射需要瞬間放電,來彈射幾十噸重的飛機時,直流系統的優勢非常大。
編按:中國在大型LGBT直流交流電轉換器研究方面較成功,其實得益於電能車的高速發展及研發國家超大型電網的資金和技術需要,相比之下迪斯拉的電能車同樣成功,但國家政策因政治不斷改變,對於LGBT完件發展的關注度似乎相當不足,加上去工業化令大量電力相關製造業外移,研發能力也相應大幅下降(能買的話,自己造來幹嘛?)……(圖片來自連結)
制約發展的三個難題
美國並非不知道直流系統的好處,當初美軍也是經過反復論證後,才選擇的中壓交流技術。因為中壓交流也有優點,相比而言它能靈活調節電壓,便于適配艦載設備多樣化的電壓需求,且交流電向直流電的轉換技術成熟。相比之下中壓直流雖效率更高,但需配套專用變壓器和複雜控制設備,而美國在中壓直流技術上一直都沒有儲備發展,各方面技術相當落後。
如果美國選擇直流系統,那就意味著美國至少要在三項技術方面投入更大的人力和物力:一是需要超大功率的直流變交流的IGBT器件,這個元件用于將艦載直流電網的直流電逆變為交流電,供船上其他使用交流電的設備使用。逆變器不稀奇,但是生産超大功率的逆變器就有難度,而美國缺乏這方面的技術儲備。
編按:必須指出,現時福建艦彈射器的主要儲能技術,仍然是大型飛輪,超級電容是作為補充技術兼協調各部分穩定供電的。若單單因為飛輪這件事而否定美國的技術,這是不合邏輯的。(網絡圖片)
二是直流電網的超大電流直流斷路器,這類技術雖然最早是美國提出的,但是美國僅停留在理論層面,也是沒發展起來。是中國在特高壓直流輸電系統中摸索、積累,最後在運用中解决了技術難題。
三就是儲能技術,這裏涉及到鋰電池,超級電容等技術,特別是超級電容的超大電流的瞬間充放電技術,它能以秒級的速度提供超大功率電流的充放電,充電速度非常快,放電速度也非常快,完全滿足電磁彈射瞬間超大功率滿負荷負載的需要。
編按:山東濟南的電磁滑橇加速測試基地,其大型機房由強制冷廠房及大量電磁控制模組組成、每組都有1米多高,而且都有獨立控制系統與監察系統判斷,這是一個大型超級電容設備,每一個都是大型儲電池。(網絡圖片及微博影片截圖)
這三點都是研發直流系統電磁彈射技術的關鍵,可惜都是當下美國欠缺的。正是因為如此,美國從自己的實際情况出發選擇了交流系統這條道路。特朗普和美軍都明白再重開蒸汽彈射的難度,但現階段美軍在電磁彈射這條路上,走得太不知所謂。特別是隨著中國海軍力量不斷加强,一直在太平洋上為所欲為的美軍,如果不能保持航母上的優勢,美軍將面臨失去太平洋的危險。
讓美軍的技術人員加快電磁彈射的研發,就是現在美國高層的當務之急。在處理這種事上,美國有個說法叫「藍柏格定律」,即主張通過為員工製造必要的危機感,激發工作動力,强調壓力轉化為動力的前提,是承受者具備相應能力。美海軍的耐心,已經被研製電磁彈射的這群人折磨的差不多了。
編按:需要指出的是,相比於其他技術,美國的電力技術研究似乎並沒有處於領先地位,反而要靠歐洲、日韓甚至中國的電力技術/電力產品,要重新成為電力技術強國,恐怕比更換電彈裝置的供電系統更費時間。(網絡圖片)
五角大樓和美國海軍,對特朗普高調提出重回蒸汽彈射之路一事上全都在裝聾作啞,作沒一個敢站出來指出特朗普說錯。甚至當有媒體就此事詢問美國軍方的看法時,五角大樓乾脆建議媒體直接聯繫海軍方面的人士。而習慣了在商場上爾虞我詐的特朗普,此時無非就是要給美國軍工部門增加壓力:若不想拆屋,就快點搞掂開窗的事。
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