四大技术突破:让中国071舰激光炮领先美国“波特兰”号

我是空天龙传人 2024-08-29 02:45:17

戍天九思原创第777期

据美国8月19日《战区》网站发表文章,文章称解放军在071型船坞登陆舰“四明山”号的B炮位安装了一套大型激光武器。文章推测,解放军安装的这套武器,很可能和美军“波特兰”号上安装的LWSD相当,都是150KW级别的大功率激光炮,而用途也都是用于拦截掠海反舰导弹和无人机。这是中国电磁炮上舰之后又一新的重大创举——2018年2月,美媒报道我国072型坦克登陆舰“海洋山”号安装电磁炮,进行测试。

那么,071舰上的激光炮到底性能如何?会不会超过美国“波特兰”号的呢?

众所周知,激光武器本质上是把电能转变成光能烧毁目标,这就需要发电机效率非常高、激光器功率非常大、充电储能非常快、设备散热非常好。与此对应的激光武器有四大技术瓶颈:发电机效率问题、激光器功率问题、储能问题和散热问题。目前,中国在激光武器四大核心技术均全球领先。毫无疑问,071激光炮一定超过美国的“波特兰”号。况且,中国已经有了 1130 近防炮后,如果换装成激光炮,其性能一定超过1130近防炮。

一、民用激光器突破160kW,军用激光武器功率更大。

☆据“中关村丰台园”官方头条号报道,今年3月20日, 在2024慕尼黑上海光博会上,凯普林正式发布全球首台150kW工业级光纤激光器,刷新全球工业切割领域高功率纪录,并支持200kW超高功率激光产生与传输的超高功率输出头。

☆据《南方日报》报道,2024年7月17日,“独角兽”企业深圳市创鑫激光股份有限公司在深圳正式发布全球首台160kW超高功率工业光纤激光器,刷新了全球光纤激光器的最高功率纪录,标志着我国在超高功率工业光纤激光器领域具备全球领先的研发与量产实力。

▲创鑫激光2024年7月17日发布的全球首台160kW超高功率工业光纤激光器。

其实,激光器功率关键取决于激光晶体,中国激光晶体技术长期遥遥领先。陈创天院士研发的BBO、LBO 、KBBF激光晶体性能优异、应用广泛,他在国际上被誉为“中国牌晶体之父”,其中KBBF激光晶体限制出口15年后美国才突破该技术。总之,中国有先进的激光晶体,又有160kW工业级激光器,我们有理由相信,071舰上的激光炮功率一定会大于美国的“波特兰”号的150kW。

二、发明超级电容,让中国高功率储能技术领先世界。

激光炮对储能系统的输出功率、能量密度、充放电速度等指标要求很高,目前比较理想的储能产品是超级电容。而我国在这方面恰恰是世界领先水平。上海市政协官号“政协联线”在2024年5月24日曾发布消息称,目前,奥威已实现商业化超级电容器产品技术路线全覆盖,UCK系列产品能量密度大于130Wh/kg,已达国际领先水平。

▲奥威科技超级电容产品规格书

目前,多模连续光纤激光器的光电转换效率可达35%以上,说明大部分能量变成热量浪费掉了。如果按照30%计算,输出功率为150kW的激光炮需要500kW输入功率,输出功率450kW就需要1500kW输入功率。报道称,满足输出功率达MW级的YAL-1机载激光系统的能源需求,使用常规储能技术,仅能源部分就重达10吨;而新型超级电容器只有40千克。也就是说,即便输出功率达到1500kW,也只需要安装几十公斤的超级电容就能满足储能需求,中国储能设备实现了超级小型化。

▲超级电容是中国激光武器超过美国的重要技术支撑

三、中国“中压直流综合电力系统″,比美国的发电效率高30个百分点。

071与“波特兰”号的满载排水量均为2.5万吨,“波特兰”号用的是4台皮尔斯蒂克2.5STC中速涡轮增压柴油机,总功率29840千瓦,也就是4万马力。

071装的是4台SEMT 皮尔斯蒂克16PC2.6柴油机,单机功率1.1万马力,总功率4.4万马力,比“波特兰“号多出4000马力。

中国采用的中压直流综合电力系统优势明显,其平均转化效率高达90%以上,最高的能达到99%。福建舰上采用的中压直流综合电力系统,其能量转化效率高达90%以上。相比之下,美国福特号采用的中压交流电力系统效率为60%。

激光武器是电老虎,舰载激光炮功率上限关键看发电功率。如果中国中压直流综合电力系统能量转化效率按90%、美国中压交流综合电力系统能量转化效率按60%计算,那么,中国071最大发电功率为4.4×90%=3.96万马力,即29106千瓦;而美国“波特兰”号最大发电功率为4×60%=2.4万马力,即17640千瓦。也就是说,美国“波特兰”号最大发电功率只有中国071最大发电功率的60%。因此,中国的071激光炮功率远大于“波特兰”号的150千瓦,可能达到 200 千瓦到 300 千瓦。

四、发明全新冷却系统,让激光炮可连续发射激光。

据香港南华早报2023年8月12日报道,长沙国防科技大学科学家在激光武器技术的重大突破,他们开发出一种新的冷却系统,可以让高能激光器“无限”运行,而不会产生任何过热。该论文发表在8月4日《光学学报》上。论文称:“高质量的光束不仅可以在第一秒内产生,而且可以无限期地保持。”新的冷却系统完全消除了高能激光器运行过程中产生的有害热量。这个问题一直是激光武器发展的主要技术挑战。借助新技术,激光武器现在可以长时间大功率地连续发射激光束,而不会中断或降低性能。这是高能激光武器的重大突破。

中国出口给沙特的沉默猎手激光武器系统功率 30 千瓦,具有 4 公里射程,打掉一架无人机的费用仅需要 6 元人民币。功率 150 千瓦的激光炮能攻击普通的亚音速非航式导弹, 200 千瓦到 300 千瓦级的激光炮能摧毁反舰导弹,300千瓦以上激光炮能实现对150公里之内所有空中目标的瞬间烧穿性破坏。

随着激光武器等定向等武器技术的不断成熟,未来的海战更加注重打击速度、精度和成本效应,无疑将对各国海军的战略思维和战术运用带来全新冲击。当解放军发起对台两栖登陆作战时,“台独”武装发射的无人机、反舰导弹、火箭弹纷纷被激光武器击落之后,一切都将尘埃落定。

如果中国的高功率激光武器成熟并普及,美军援助的反舰导弹也将被彻底废掉武功,不会对我们构成任何威胁,中美海军力量的对比也将由此而发生根本性的逆转,美军甚至因此面临被单方面碾压和吊打的局面。

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