让电磁炮有电可用

青鸾

电磁炮上舰，带来了对舰船供电能力的巨大需求。同时，激光武器、雷达、光电、指挥控制、通信等系统的耗电量也越来越大。未来的海军水面战斗舰艇必须采用舰船综合电力推进系统，才能保证高能武器和舰船上其它用电设备的正常运作。

综合电推的优势

传统的舰船电力系统中，动力电站和电力电站是分开的。它们分别为舰船的推进分系统和用电设备供电。采用这种设计，在某些工作情况下会出现能源分配差别较大的现象。当舰船在低速状态下航行时，动力电站低负荷运转；但此时用电设备还是需要大功率运作，电力电站要工作在大负荷之下。同时，由于电力电站往往较小，在高能武器工作时，可能会影响其它设备的运转。这时舰船综合电力推进系统的运用就能够化解这些情况中的负面作用。

舰船综合电力推进系统就是将所有发电机合并成一个总电站，将电力输送至配电系统，再用一张电网将配电系统和各用电设备联系起来，组成供电系统。为了实现不同工作情况下电力的合理分配，还需将电站、配电系统及各用电设备分别与智能化模块用信号电缆相连。

如果将舰船综合电力推进系统看作是人体的话，那电站和配电系统就是心脏，其中电站由发动机带动发电机发电；电网是血管，将电力输送至各个用电设备；用电设备是四肢，包括推进系统、日常用电设备、探测仪器、通讯导航仪器、以及高能武器；智能化模块是大脑，它能接收并处理全舰电力系统发出的信号，并向配电系统发出指令合理布置电力分配；信号电缆是神经，负责信号和指令的传输。

如果舰船综合电力推进系统可以成功投入，将使舰船电站的工况更加理想。通过智能化模块的控制，适应不同航速、用电设备开关的要求，电站内特定的部分发电机开启，并运转在效率最高的工况下，如此在燃料不变的情况下舰船的航程大大增加。同时由于采用智能化信号传输，系统的响应速度高。电磁炮发射时功率达到20～30兆瓦，如果没有良好的控制模块，对于舰上电网来说会是一个巨大的冲击。如果能够快速完成电力调配、确保电磁炮的发射，就能抓住宝贵的战机。

综合电力推进系统还可以提高舰船生存能力，传统舰船如果某一台发电机出现故障，供电就要大受影响。但在综合电力系统中，一般情况下随时有其他发电机来填补这一空缺，至少能在一定时间内使整舰供电保持平稳，继续作战。另外，综合电力推进系统可以支撑更多电气设备的使用，取代以往的机械设备，占用舰船的空间和发出的噪声都大大降低，不但能在有限的吨位下部署更多的武器，也能降低本舰的噪声信号，改善舰员的工作环境。

国外综合电力推进系统的发展

欧美国家对于舰船综合电力推进系统的研究早在上世纪后半叶就开始了。当时第二次工业革命已经完成，第三次工业革命正在蓬勃进行。依托这两场革命在电气和信息控制技术方面所取得的成就，综合电力推进系统的概念也在探索中不断地成型。

1986年，美国海军提出“海上革命”计划，旨在让电力全面取代机械作为推动舰船前进的传动方式。仅仅两年之后，综合电力推动项目（以下简称IED）就宣告启动。这个项目就是舰船综合电力推进系统的雏形，但在当时人们对它究竟会向何方发展还不得而知。

时间进入90年代，美国海军又将舰船内的其他用电设备纳入到这个电力系统中，在IED项目的基础上又提出了综合电力系统的概念，最终这一概念也最终在朱姆沃尔特级驱逐舰上得到体现。

2007年，美国海军预见到未来大功率的高能武器可能将被部署到舰船上，又提出了新一代综合电力系统（简称NGIPS）发展计划。NGIPS为美国海军的综合电力系统的发展描绘了一幅非常宏伟的蓝图，主要分为三大阶段：

第一阶段。频率为60赫兹、电压在4～13.8千伏的中压交流电力系统，它与目前朱姆沃尔特级所采用的技术在本质上区别不大，主要的改进都集中在技术稳定性和降低开发成本上。

第二阶段。同样是电压4～13.8千伏的交流电力系统，但频率骤增至 200～400赫兹，因此名为高频交流电力系统，这一系统可以尽可能地提高自身相关发电设备的功率密度（功率/质量），有效提高了全舰的供电量。当然，能量的提高也意味着它变得难以被控制，这一阶段也对电力控制技术提出了更高的要求。

第三阶段。此时电力在产生过程中的潜力已经被充分挖掘，想要进一步地提高全舰的电力供应，就要在电力的传输上做出改进。在交流电力系统中，推进系统和其他用电系统都需要用交流/直流（AC/DC）电能变换模块将电网中的交流电转换为直流电。

为了适应未来舰载高能武器功率越来越大的发展趋势，需要为整个综合电力系统各模块进一步地优化设计，于是中压直流系统（简称MVDC）应运而生。MVDC实际上就是在电站后使用一个AC/DC大功率模块将交流电转换成直流电，流入电网，省去了原先大量分布在电网中的变压器及AC/DC电能变化模块。

相较于美国，英国的起步较晚，后者于1994年与法国共同提出综合全电力推进系统项目。它强调推进系统和其他用电设备由同一发电系统供电。在1996年成立的电船计划管理局的协调下，英国海军在该项目的研发和应用中创造了多个世界第一：第一个在护卫舰、军辅船、试验船、现代驱逐舰和常规动力航母上采用综合电力系统。之所以能创造如此多的第一，还是因为英国舰船本身以及舰载武器、设备的体量没有美国那么大，因此研发时需要考虑的因素没有那么多。

在舰船综合电力推进系统出现伊始，一切还是欧美的天下，但最近几年一匹黑马横空出世——那就是中國。基础工业和相关行业在电源技术上的进步，与船舶综合电力推进系统的开发相辅相成。根据公开报道，在2013年，中船重工武汉712研究所在船舶综合电力推进系统的自主创新中取得了重大进展，实现了单轴推进功率20兆瓦以下船舶电力推进系统的全部国产化。而近期电磁炮的出世，也意味着中国能用于更大功率舰船的综合电力系统正在加速研发。