福建号有多先进？电磁弹射只是一小部分，美国未攻克的难题，被中国拿下

世界上只有两艘采用电磁弹射器的航空母舰，一是我国刚刚下水的福建号，另一个是美国的最新航母福特号。

这两艘航空母舰的电磁弹射器，我国采用的是直流电，美国采用的是交流电，我国的电磁弹射器比美国的先进。

我们知道特斯拉发明了交流电，而且交流电发明出来以后迅速在全世界普及，基本上全世界主要的电气设备都采用了交流电。

特斯拉是一个非常优秀的科学家，他的名字还命名了磁场强度的单位，也正因为如此，大家感觉好像交流电比直流电要好。

▍电力供应市场为什么交流电占主流？

在19世纪末，爱迪生支持直流电，他的公司爱迪生通用电气公司大力推广直流供电系统。

当时通用电气的主要竞争对手是乔治·威斯汀豪斯 (George Westinghouse) 公司。这两家公司都试图垄断市场，因此必须决一高下。

爱迪生说交流电容易电死人，特斯拉说直流电容易电死人。实际上，能不能电死人跟电压有关系，跟直流交流没有关系。当时的老百姓又不知道这么多，就听他们两瞎掰。为了安全，这两家公司都不停 的 降低电压，最后降无可降，就固定在110伏，所以美国现在是110伏的电。

爱迪生离开了通用以后，通用电气和汤姆森公司合并，组成了一个新的公司，当然公司还叫做通用电气。由于特斯拉放弃了交流电的专利，所以通用电气也开始使用交流电。

20世纪初，威斯汀豪斯和通用电气都使用交流电，所以美国的大部分城市都开始使用交流电，只在东海岸的某些小城市还有直流供电网络。后来，这些直流供电网络也被交流供电网络所取代。

当然，在当时的情况下，交流电确实是有一定的优势。

因为当时面临的问题是，电厂刚刚建立，居民也刚刚开始使用电气设备，如何把电从电厂传送到居民手中，就面临着一个成本的问题，这个成本主要是由于线路的损耗。

交流电的最大优势，就是升压和降压非常方便，在电力传输的时候，把电压升高，这样就会大大减少线路中的电力损耗。因为当电阻一定的时候，线路损耗和电压的平方成正比，电压每升高一倍，线路中的功率损耗减少80%。

因为具有远距离传送功率的优势，而且通用电气等美国公司大量制造交流发电机、电动机等交流电设备，交流电就这样在全世界普及了。

所以，现在这个世界上通用交流电，是由于历史原因、习惯问题以及市场惯性造成的。

那么，现在到航空母舰的电磁弹射器问题上，电磁弹射器的本质可以看成一个直径无限大的电动机，弹射那一段只是转动弧长的一部分，可以看成是直线。

现在的问题就变成了，直流电机好还是交流电机好？

如果用电动机带动设备，并且进行精确控制，当然是直流电机好。

▍为什么美国福特号电磁弹射器故障很多？

直流电磁弹射器的优点就是直流电机对于交流电机的优点。

直流电机有以下优点：

第一，具有极其宽阔的速度调节范围，在低速情况下仍然可以非常有效 的 工作。

对应在电磁弹射器上，这就意味着不仅可以弹射重型飞机，而且还可以弹射轻型飞机。比如说无人机，无人机不能弹 的 太快，加速度太快会把机体扯碎。

第二，初始启动扭矩强大。

对应在弹射器上，就是说弹射动作没有滞后性。

第三，结构简单，工作可靠，维护方便。对应在电磁弹射器上，就是说中国的直流电磁弹射器结构更简单，维护更方便。

也正因为如此，福特号上的交流电磁弹射器故障很多。

福特号上的电磁弹射器的滑动部分是长6.7米的铝板，相当于电机的转子，沿轨道铺设的电路会产生顺序激活的波动磁场，推动转子向前运动。

弹射器的生产单位是美国通用电气，按照设计指标，可靠性为99%。

但是实际上，弹射器工作一天故障率为30%，连续工作4天，故障率会上升到76%。

所以，福特号自从服役以来，这个电磁弹射器就几乎没有连续正常工作过，每天都在维修。

前总统特朗普曾经指责海军采购不可靠装备，扬言要换回蒸汽弹射器。

我们上文说了，直流弹射器的结构简单，工作可靠，那么，为什么美国不生产简单和可靠的弹射器呢？

这个问题就在于甲板上这一个弹射器后面，是一大堆支持系统，这个支持系统的难度非常高。

▍电磁弹射器除了一根轨道以外，还有什么东西？

电磁弹射器包括以下4大部分：

第1部分，就是弹射 轨道 部分。

第2部分，能量储存部分，这一部分是直接向弹射轨道提供能量的。

第3部分，电压调节部分，这个部分控制弹射力的大小，可以根据飞机的重量分配弹射能量。直流电磁弹射器的最大优势，可以连续稳定线性调压。

第4部分，电源供给部分。

交流弹射器，第1部分复杂，2、3、4部分简单。

直流弹射器，第1部分简单，2、3、4部分复杂。

▍我国独家秘籍，舰用中压直流供电系统。

像电磁弹射器这种大国重器，目前只有中美在做，因为它必须建立在全舰综合电力系统的基础上。

所谓的全舰综合电力系统，就是说跟以往的舰船的系统是不一样的。

以往的舰船，它的系统分成两部分，带动螺旋桨推动的就是发动机的直接机械力，然后这一部分机械功率再传给电动机，产生一部分的电力，供给雷达以及各种用电器件。

综合电力系统，把发动机里面的机械功率通过发电机全部转换为电力，然后把电力分配给所有系统，包括螺旋桨，都是由电动机带动的。

这个系统是欧美国家首先提出来的，但是美国 在 搞的是中压交流系统，我们国家搞的是中压直流系统。

综合电力系统最大的好处就是功率分配很方便，就比如说美国最新的福特号核动力航空母舰，它就是全舰综合电力推进系统，它的螺旋桨是直接连接在电动机上的。

因为有很强大的供电能力，所以才可以驱动电磁弹射器。

但是交流系统和直流系统又不一样。

直流系统，简单的说就是我们常说的DC输出，也可以称为开关电源，就像我们手机上充电的那种东西就是。

这个技术看起来好像是一个很成熟的技术，但是一旦做到大功率的情况下，很多细节就会引起系统的不稳定。

我们国家的这个中压直流系统是处于保密状态的，所以很多细节不知道，但是通过和美国的对比，就可以发现这个东西确实比较难做。

这就是我国马伟明院士的一系列发明，构成的中国独门绝技。

有了这套系统以后，全部舰船产生的动力都集中在了电力系统上面，分配很方便。

所以，003福建号航空母舰应该是用电动机驱动螺旋桨。

福建号上面的直流电磁弹射器，只是直流综合电力系统的一部分，这个方面，福建号领先福特号一代。

因为中国的航空母舰上有电磁弹射系统，印度为了跟风，也搞了一个电磁弹射器的模型在那里展示。

但是光这么一块东西是搞不定的，就算把福建号上面的电磁弹射器挖出来，送给美国、印度，也用不起来。

福建号电磁弹射器只是冰山浮出水面的部分。