讓電磁炮有電可用

青鸞

電磁炮上艦，帶來了對艦船供電能力的巨大需求。同時，激光武器、雷達、光電、指揮控制、通信等系統的耗電量也越來越大。未來的海軍水面戰斗艦艇必須采用艦船綜合電力推進系統，才能保證高能武器和艦船上其它用電設備的正常運作。

綜合電推的優勢

傳統的艦船電力系統中，動力電站和電力電站是分開的。它們分別為艦船的推進分系統和用電設備供電。采用這種設計，在某些工作情況下會出現能源分配差別較大的現象。當艦船在低速狀態下航行時，動力電站低負荷運轉；但此時用電設備還是需要大功率運作，電力電站要工作在大負荷之下。同時，由于電力電站往往較小，在高能武器工作時，可能會影響其它設備的運轉。這時艦船綜合電力推進系統的運用就能夠化解這些情況中的負面作用。

艦船綜合電力推進系統就是將所有發電機合并成一個總電站，將電力輸送至配電系統，再用一張電網將配電系統和各用電設備聯系起來，組成供電系統。為了實現不同工作情況下電力的合理分配，還需將電站、配電系統及各用電設備分別與智能化模塊用信號電纜相連。

如果將艦船綜合電力推進系統看作是人體的話，那電站和配電系統就是心臟，其中電站由發動機帶動發電機發電；電網是血管，將電力輸送至各個用電設備；用電設備是四肢，包括推進系統、日常用電設備、探測儀器、通訊導航儀器、以及高能武器；智能化模塊是大腦，它能接收并處理全艦電力系統發出的信號，并向配電系統發出指令合理布置電力分配；信號電纜是神經，負責信號和指令的傳輸。

如果艦船綜合電力推進系統可以成功投入，將使艦船電站的工況更加理想。通過智能化模塊的控制，適應不同航速、用電設備開關的要求，電站內特定的部分發電機開啟，并運轉在效率最高的工況下，如此在燃料不變的情況下艦船的航程大大增加。同時由于采用智能化信號傳輸，系統的響應速度高。電磁炮發射時功率達到20～30兆瓦，如果沒有良好的控制模塊，對于艦上電網來說會是一個巨大的沖擊。如果能夠快速完成電力調配、確保電磁炮的發射，就能抓住寶貴的戰機。

綜合電力推進系統還可以提高艦船生存能力，傳統艦船如果某一臺發電機出現故障，供電就要大受影響。但在綜合電力系統中，一般情況下隨時有其他發電機來填補這一空缺，至少能在一定時間內使整艦供電保持平穩，繼續作戰。另外，綜合電力推進系統可以支撐更多電氣設備的使用，取代以往的機械設備，占用艦船的空間和發出的噪聲都大大降低，不但能在有限的噸位下部署更多的武器，也能降低本艦的噪聲信號，改善艦員的工作環境。

國外綜合電力推進系統的發展

歐美國家對于艦船綜合電力推進系統的研究早在上世紀后半葉就開始了。當時第二次工業革命已經完成，第三次工業革命正在蓬勃進行。依托這兩場革命在電氣和信息控制技術方面所取得的成就，綜合電力推進系統的概念也在探索中不斷地成型。

1986年，美國海軍提出“海上革命”計劃，旨在讓電力全面取代機械作為推動艦船前進的傳動方式。僅僅兩年之后，綜合電力推動項目（以下簡稱IED）就宣告啟動。這個項目就是艦船綜合電力推進系統的雛形，但在當時人們對它究竟會向何方發展還不得而知。

時間進入90年代，美國海軍又將艦船內的其他用電設備納入到這個電力系統中，在IED項目的基礎上又提出了綜合電力系統的概念，最終這一概念也最終在朱姆沃爾特級驅逐艦上得到體現。

2007年，美國海軍預見到未來大功率的高能武器可能將被部署到艦船上，又提出了新一代綜合電力系統（簡稱NGIPS）發展計劃。NGIPS為美國海軍的綜合電力系統的發展描繪了一幅非常宏偉的藍圖，主要分為三大階段：

第一階段。頻率為60赫茲、電壓在4～13.8千伏的中壓交流電力系統，它與目前朱姆沃爾特級所采用的技術在本質上區別不大，主要的改進都集中在技術穩定性和降低開發成本上。

第二階段。同樣是電壓4～13.8千伏的交流電力系統，但頻率驟增至 200～400赫茲，因此名為高頻交流電力系統，這一系統可以盡可能地提高自身相關發電設備的功率密度（功率/質量），有效提高了全艦的供電量。當然，能量的提高也意味著它變得難以被控制，這一階段也對電力控制技術提出了更高的要求。

第三階段。此時電力在產生過程中的潛力已經被充分挖掘，想要進一步地提高全艦的電力供應，就要在電力的傳輸上做出改進。在交流電力系統中，推進系統和其他用電系統都需要用交流/直流（AC/DC）電能變換模塊將電網中的交流電轉換為直流電。

為了適應未來艦載高能武器功率越來越大的發展趨勢，需要為整個綜合電力系統各模塊進一步地優化設計，于是中壓直流系統（簡稱MVDC）應運而生。MVDC實際上就是在電站后使用一個AC/DC大功率模塊將交流電轉換成直流電，流入電網，省去了原先大量分布在電網中的變壓器及AC/DC電能變化模塊。

相較于美國，英國的起步較晚，后者于1994年與法國共同提出綜合全電力推進系統項目。它強調推進系統和其他用電設備由同一發電系統供電。在1996年成立的電船計劃管理局的協調下，英國海軍在該項目的研發和應用中創造了多個世界第一：第一個在護衛艦、軍輔船、試驗船、現代驅逐艦和常規動力航母上采用綜合電力系統。之所以能創造如此多的第一，還是因為英國艦船本身以及艦載武器、設備的體量沒有美國那么大，因此研發時需要考慮的因素沒有那么多。

在艦船綜合電力推進系統出現伊始，一切還是歐美的天下，但最近幾年一匹黑馬橫空出世——那就是中國。基礎工業和相關行業在電源技術上的進步，與船舶綜合電力推進系統的開發相輔相成。根據公開報道，在2013年，中船重工武漢712研究所在船舶綜合電力推進系統的自主創新中取得了重大進展，實現了單軸推進功率20兆瓦以下船舶電力推進系統的全部國產化。而近期電磁炮的出世，也意味著中國能用于更大功率艦船的綜合電力系統正在加速研發。