我國首臺潛艇永磁電機試驗成功

本報特約記者　張亦馳　本報記者　劉揚

“我國首臺艇用永磁推進電機動車成功，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。”適逢十九大召開之際，中國造船工業(yè)傳出重磅消息。據(jù)“中船重工”微信公眾號23日報道，10月18日上午，由中船重工七一二所首套實艇安裝的永磁推進電機動車成功，各項性能指標均滿足技術(shù)要求。據(jù)軍事專家介紹，永磁電機將對潛艇特別是核潛艇的靜音性能帶來很大提高，這標志著中國核潛艇將有望成為世界上最安靜的潛艇之一。

中國首臺艇用永磁推進電機

中船重工微信公眾號報道稱，為滿足時間節(jié)點要求，七一二所于9月29日趕赴三亞，開始連續(xù)20天夜以繼日的調(diào)試工作。相繼完成設(shè)備單機恢復、設(shè)備通電檢查、設(shè)備間通信等工作后，10月8日，整個分系統(tǒng)功能基本恢復。10月16日晚，完成靜態(tài)報檢，永磁推進電機具備了動車條件。10月18日上午11時，螺旋槳緩緩運轉(zhuǎn)，逐漸達到規(guī)定轉(zhuǎn)速，永磁推進電機動車成功。至此，我國首臺擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的艇用永磁推進電機動車成功，為后期試驗奠定了基礎(chǔ)，向十九大獻上了一份厚禮。

中船重工并未透露永磁電機安裝的潛艇型號以及其基本性能。但專家認為，一般是按照功率由小到大，安裝對象由簡單到復雜的原則進行試驗，盡管三亞部署有核潛艇和引進自俄羅斯的636型潛艇，但作為首臺艇用永磁推進電機，應(yīng)該是安裝在常規(guī)動力潛艇上，而且相對來說，改裝國產(chǎn)潛艇要比改裝進口潛艇更順手一些。通常而言，常規(guī)潛艇使用的永磁推進電機功率有幾兆瓦，但尚不能確定此次裝機試驗型號的確切功率。

永磁電機優(yōu)勢巨大

常規(guī)潛艇是軍用艦船中首先開始全電力推進的。早期的潛艇受限于蓄電池容量，為節(jié)省電能，在水面或者通氣管狀態(tài)航行時，采用柴油機直接推進。隨著技術(shù)進步，上世紀60年代以后設(shè)計的常規(guī)潛艇幾乎全都采用全電力推進，即水下水面都用電動機推進。不過，最初各國常規(guī)潛艇的全電力推進以交-直流推進為主，也就是在水面或者通氣管狀態(tài)時，柴油機帶動交流發(fā)電機發(fā)電，經(jīng)整流器整流后直接驅(qū)動直流推進電機。直流推進電機易于制造、堅固耐用，但體積大、重量大、控制響應(yīng)慢而且極限功率小、維護費用高、機械換向噪聲大，可靠性低，這促使人們把目光轉(zhuǎn)向總體性能更為優(yōu)越的交流電機。

上世紀70年代，帶橋控整流和含空氣-海水熱交換器的閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)的自激式同步交流電機開始裝艇。后來這類同步電機經(jīng)過優(yōu)化，成為由海水直接冷卻電機機殼。但這些交流電機需要由銅線繞組的疊片鐵芯、集電器或滑環(huán)等，結(jié)構(gòu)復雜，能量損失較大。而永磁技術(shù)將消除可能的故障源和能量損失。通過程序設(shè)備的匹配，經(jīng)過電子、電氣設(shè)備的控制可很容易地優(yōu)化能量輸出，更利于提高艦艇航程?？傮w上看，永磁同步電機體積小、重量輕、噪聲低、效率高，特別是在低速工況下，效率比常規(guī)直流電機高出很多，而且結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、維護簡便。更重要的是，其轉(zhuǎn)子比普通電機輕，結(jié)構(gòu)振動??；永磁電機轉(zhuǎn)子不發(fā)熱，定子可用水冷，因此消除了通風噪聲，也減少了熱信號。

大幅提高核潛艇靜音性

正是由于永磁電機的優(yōu)勢巨大，上世紀80年代以來，德美英法等國積極研制永磁電機，并已裝艇使用。

專家表示，由于永磁電機及其控制系統(tǒng)具有優(yōu)良性能，尤其是電機重量下降，輕載時效率高等對于潛艇用電力推進系統(tǒng)非常重要。一項研究顯示，在轉(zhuǎn)速、功率相同情況下，永磁電機的體積、重量比常規(guī)電機分別減少約60%和40%。德國212級潛艇的永磁電機功率達到6.5兆瓦，體積和重量與209級3.6兆瓦電機相差不多。永磁推進電機對核潛艇的靜音效果提高更顯著。傳統(tǒng)核潛艇通過核反應(yīng)堆驅(qū)動汽輪機，汽輪機又通過減速箱向螺旋槳輸出動力，機械振動噪音較大，能量損失也較大。永磁電機技術(shù)將有助于核潛艇的全電力推進，取消減速齒輪這個主要噪聲源，使得核潛艇的噪聲降低一個級別。

一位中國軍事專家表示，我國上世紀90年代開始推進永磁電機的研制工作，中船重工公布的消息表明，我國在艇用永磁電機研制方面取得突破性進展。從世界范圍來看，永磁電機未來將向大功率方向發(fā)展，以滿足核潛艇全電推進的需求?！?/p>