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普惠提高发动机效率,电推进发动机都哪些

来源:整理 时间:2022-04-28 17:06:45 编辑:科技知识 手机版

霍尔推进器使用电能作为动力源,所以对于天和号核心舱而言,自身搭载的两个柔性太阳能帆板就能为其装备的四台霍尔推进器提供能源供应,也就不需要定期发射天舟货运飞船执行在轨燃料补加任务了,不光对于天宫空间站而言降低了后期运营发射成本,同时也使得天宫空间站在未来的运行期间可以源源不断的打开霍尔推进器以保证轨道运行精准,以提升轨道运行寿命。

当然在霍尔推进器领域,虽然我国已经率先在天和号核心舱这样的载人航天器上使用了霍尔推进器,但是我国在霍尔推进器领域的实力和国际先进水准还是有一定差距存在。回顾我国在霍尔推进器领域的技术研究其实还是很早的,在1959年霍尔推进器技术被提出后,我国在上世纪60年代末期就开始了相关技术的研究,但是上世纪七八十年代受外部因素影响下中断了近20年十佳,直到1999年我国才正式重启离子推进技术中的霍尔推进器再研发,到2004年首台200毫米氙离子推进器样机问世,才正式宣告我们重新回到了离子推进器这条路上来。

到后面实践系列卫星上多次搭载了我国不同时期研制的不同类型霍尔推进器,比如2012年实践九号上首次使用了推力只有40毫牛的离子推进器、再到2019年12月发射成功的实践20号装备了我国最新研制的300毫米的LIPS-3000离子推进器,其比冲达到了40km/s,推力达到了300毫牛,并实现了高低功率双模式后,才正式宣告我国在离子推进器领域的离子和霍尔推进器基本上走在了世界前列。

而此次天和号核心舱上装备的霍尔推进器就是在实践20号卫星上验证成功的LIPS-300型霍尔推进器,其虽然推力很小,但是用于轨道精准控制的天和号核心舱而言,推力小反而更适合轨道精准控制;而且对于在轨运行的航天器而言平时保持轨道精准运行的推力并不需要很大,反而对于比冲有很高的要求,而LIPS-300霍尔推进器的比冲高达40km/s,比传统的化学推进器最大不超过500S快得多,能够以更高的效率实现产期在轨精准运行,这就是天和号核心舱敢为先人采用霍尔推进器在载人航天器上的原因所在。

全电驱动的航母用的是什么发动机,原理是怎样的?

现在只有英国伊丽莎白女王级航母是采用全电推进系统,她是使用燃气轮机驱动发电机工作目前现役和在建航母中,只有英国伊丽莎白女王级航母是采用全电推进技术,她也是最早采用全电推进系统的航母。其采用2台罗尔斯·罗伊斯公司36MW功率的MT30燃气轮机作为主要动力,4台芬兰瓦锡兰总功率38MW的船用柴油发动机作为辅助动力,共同驱动总功率为108MW的发电机组进行发电,使用集成综合电力系统分配电力。

其推进系统为4台美国通用公司的20MW先进感应电动机,总推进功率为80MW。英国的伊丽莎白女王级航母是第一个在大型战舰上采用全电推进的“吃螃蟹者”,但这个螃蟹不好吃,他的最高航速只有26节,这个性能并不能让人满意。罗尔斯·罗伊斯公司的MT30燃气轮机是目前最先进的船用燃气轮机,他是基于给波音777使用的遄达800型航空发动机改进而成,其先进性能让美国都采购作为其DDG-1000朱姆沃尔特级驱逐舰和自由级滨海战斗舰的主发动机。

芬兰的瓦锡兰公司主营中速船用柴油发动机,该公司和德国的MAN是船用柴油机的两大巨头,英国选用其作为辅助动力。顺带一提的是,该公司的二冲程柴油发动机业务70%的股份已经在2015年被中国船舶工业集团公司 (CSSC)收购。除此之外,美国的福特级航母经常被以讹传讹称为全电推进驱动,是因为他也采用的朱姆沃尔特级驱逐舰的集成综合电力系统。

单其采用该系统并非作为全电推进使用,他是为了电磁弹射器等次系统服务,其总供电能力为20MW,是尼米兹级航母的三倍,因而福特级航母除了供应电磁弹射等外,还有足够的电力供应给每个船员居住舱都配备空调系统,大大改善船员生活环境。然而这点电力供应远不足以驱动航母前进,福特级航母的推进系统依旧是核反应堆驱动蒸汽轮机,带动螺旋桨以传统方式推进,其推进总功率为108MW,略高于尼米兹级航母。

说白了,福特级航母采用集成综合电力管理系统(IEPC),并不是来进行全电推进的,而是为保障电磁弹射器工作的。目前技术上,对于大型船舶采用全电推进效率较低,远没有成熟。伊丽莎白女王级航母采用全电推进实际上非常勉强,运行效率较低。虽然他使用世界上最先进的美国通用公司的20MW先进感应电动机,使用背靠背的排列方式,将两台电动机绑在一起,共同驱动一个螺旋桨,提供将近40MW的动力,但是排水量6.5万吨伊丽莎白女王级航母最大航速只有26节。

对比下福特级航母以传统方式驱动,布置108MW的动力功率就可以驱动10万吨航母跑出30节的航速,多出的28MW就可以有如此大增幅,可见全电推进对于航母这种大型船舶来说,效率比较低。美国通用公司的20MW先进感应电动机,DDG-1000朱姆沃尔特级驱逐舰也是采用该电动机提供驱动力,伊丽莎白女王级航母强行把两台电动机绑在一起,变成40MW电机,这个思路感觉是毛子才会干的思路。

055大型导弹驱逐舰为什么没有采用全电推进呢?

055导弹驱逐舰作为我国自行设计建造的一款大型导弹驱逐舰,采用了四台我国自行制造的大型舰用燃气轮机,也使得055万吨大驱成为了我国自行设计建造的第一款全燃动力军舰,可以轻松推动上万吨的055大型导弹驱逐舰高速航行。 目前现阶段全球军舰动力已经开始朝着全电推进发展,那全电推进在军舰上应用会有什么好处呢?首先一直以来军舰上的动力系统都是依靠发动机输出动力经过减速器降速后,再经过传动轴将动力传递给螺旋桨推动军舰航行,所以在这个过程中首先因为动力从发动机输出到螺旋桨需要经过好几个步骤,不免动力损失比较大,而且因为都是机械传动,所以动力设备也都存在机械结构复杂和噪音、震动比较大的缺点。

全电推进系统的出现能够很好的解决这个问题,首先全电推进系统中发动机只需要带动发电机发出电能即可,然后通过舰上的综合电力管理系统将电能输送至直接连接螺旋桨的推进电机推动军舰航行,或者将大量的电能用于舰上一些耗电大户,比如已经开始在军舰上开始试验的电磁炮、激光炮等高能耗电武器。 在全电系统用于军舰航行时,由于发电机发出的电能通过电缆直接传递到推进电机上,推进电机只需要通过改变转速即可调节军舰的航速大小,在这个过程中由于没有机械传动,所以基本没有什么损失,而且没有传动的传动轴,所以在军舰的水密舱结构和防护密封舱设计上也更为安全可靠,所以全电推进也被大家普遍称为下一代推进技术和舰用动力推进系统的技术革命。

目前全球采用全电推进的军舰也就只有英国的45型驱逐舰和美国的DDG-1000驱逐舰使用了全电推进系统,但是从这两款军舰的动力系统可靠性来说,率先使用全电推进的45型驱逐舰由于使用的WR-21燃气轮机在高温环境下使用会产生过热停机问题,后者DDG1000驱逐舰首舰在首次离开船厂试航时就因为动力系统而抛锚被拖回船厂。

所以,从目前全电推进技术在军舰上的发展来看,虽然全电推进已经足够先进,是未来军舰的一种新的推进方式,但目前来看,这项技术还不是很成熟,可以用在民用/军用辅助舰船上。但很明显,将其用在主力战舰上保家卫国的时机还不成熟。所以看起来先进的武器装备并不具备很强的战斗力,而中国对055的需求是能够尽快下水,批量服役,形成战斗力。所以这也是中国在设计建造055型导弹驱逐舰时,没有采用全电推进系统的原因。

文章TAG:发动机普惠效率

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