搶占太空空間、爭奪“制天權(quán)”,已成為打贏將來信息化戰(zhàn)爭的重要一環(huán)。要成立強有力的防天系統(tǒng),離不開精準高能的空間兵器,如以高功率脈沖激光兵器為代表的定向能兵器等。這些兵器具有驚人的威力,對打贏將來“天戰(zhàn)”不行或缺。
超等電容器,作為高功率脈沖激光兵器中最重要的供能部件,是一種新型儲能裝置,可在很短時間內(nèi)發(fā)作出龐大能量。在裝甲車輛、艦艇、航天航行器等需要較大脈沖放電功率的兵器裝備及設備上,它均有遍及的應用,在將來疆場上的浸染不能小覷。
與第二代化學電池構(gòu)成“黃金搭檔”
打贏將來信息化戰(zhàn)爭,新一代兵器裝備的疆場電力供給必不行少,這就對儲能裝置的成果提出了新要求。今朝獲得遍及應用的儲能裝置是鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰電池等級二代化學電池,這些電池為單兵裝備供電系統(tǒng)、戰(zhàn)車殽雜電傳動系統(tǒng)提供能量??墒?,它們有自身的“短板”,如輸出功率密度較小、充電速度慢、輪回壽命較短,等等。這些“短板”,在冰天雪地(溫渡過低,低功率電池無法有效“叫醒”裝備)、平原開闊地帶(無掩體,兵器裝備一旦“拋錨”,需要盡快完成充電)以及重度濕潤地段(電池易受腐化而失效)等特定疆場情況下,會讓裝備“掉鏈子”,從而使作戰(zhàn)結(jié)果大打折扣。
為了制止因電池的“短板”導致裝備在巨大多變的疆場上“掉鏈子”,超等電容器在研究人員的攻關(guān)下應運而生。
它是一種與電池相似但又有必然水平不同的第三代物理式儲能裝置。差異于電池,其在充電、放電時不產(chǎn)生化學回響,電能的儲存或釋放是通過靜電場成立的快速物理進程,沒有受到像電池一樣巨大耗時的化學回響限制。因此,超等電容器的比功率可達化學電池的數(shù)百倍,能在很短時間內(nèi)形成幾百安到幾千安的電流,從而在極低的溫度下瞬間“激活”裝備。
同時,由于超等電容器充電、放電是物理進程,可以用大電流充電,在幾十秒鐘到幾分鐘內(nèi)即可完成,能節(jié)減名貴的疆場時間,制止戰(zhàn)車等裝備成為“活靶子”。
超等電容器除了具有高比功率和充電速度快的特性外,在輪回利用壽命上也跨越化學電池至少百倍,能充電、放電上百萬次,可大大節(jié)減開支。
按照以上特性,超等電容器可與化學電池形成有效互補,通過適當?shù)膯挝辉O計,使它們成果多樣化,成為信息化疆場的“黃金搭檔”。
一些極度條件下的引擎啟動,就是這對黃金搭檔“相助共贏”的活躍典型:它們分工明晰、共同默契,堪稱疆場裝備的“能量雙雄”。為什么這樣講?本來,超等電容器共同蓄電池應用于內(nèi)燃動員機電啟動系統(tǒng),能有效掩護蓄電池,耽誤其壽命,減小其配備容量。尤其是在低溫和虧電的環(huán)境下,蓄電池的放電本領(lǐng)明明下降,會造成裝甲車輛啟動遲鈍甚至無法啟動,大大低落了疆場靈活本領(lǐng)和回響速度。而超等電容器的事情溫度范疇大,-40℃以上氣溫條件下放電特性根基穩(wěn)定,仍可保持大電放逐電特性,從而擔保了電啟動系統(tǒng)的正常供電,使戰(zhàn)車一次性“激活”樂成。
堪稱浩瀚軍用裝備的“能量焦點”
假如說超等電容器共同化學電池在陸地戰(zhàn)車殽雜電啟動系統(tǒng)中的利用僅僅算是“打助攻”,那么應用在潛艇、艦用電磁炮、高功率束能兵器電源等運行功率較大的兵器裝備系統(tǒng)上,其表示堪稱“一枝獨秀”。
潛艇電力綜合推進涉及發(fā)電、輸電、變電、推進和儲能等要害步調(diào),是一個復雜的系統(tǒng)工程。以前的電傳動中,為推進系統(tǒng)供電的動力電站和為潛艇設備供電的電力電站,是分隔的兩套系統(tǒng)。假設是低速巡航,用不了那么大的功率,動力電站只能低速運行,很不劃算。電力綜合推進系統(tǒng)則把動力電站和電力電站作為一個整體,低速巡航可以讓大功率的動力電站滿負荷運轉(zhuǎn),同時為推進電機和潛艇設備供電,關(guān)掉電力電站,以到達“物盡其用”、低落本錢的結(jié)果。因為潛艇對綜合電力推進的要求很高,超等電容器模組可以作為電力綜合推進系統(tǒng)的應急電源增補,在系統(tǒng)平時正常運轉(zhuǎn)進程中,收集電能儲存起來,起到蓄電池的浸染。在應急狀態(tài)下,當電力供給不敷無法發(fā)動整個電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)時,可以操作超等電容器瞬間充電、放電的特點,將儲存的電能瞬間釋放出來,為電力系統(tǒng)提供大功率增補電源,使整個系統(tǒng)迅速規(guī)復進入正常運行狀態(tài),大大加強戰(zhàn)時回響本領(lǐng),晉升戰(zhàn)斗力。
在作戰(zhàn)兵器系統(tǒng)方面,超等電容器也常帶“主角光環(huán)”,在一些高精尖兵器裝備中職位重要。電磁炮也叫脈沖電源電磁炮,是應用電磁加快技能發(fā)射彈丸的一種純電能兵器。軌道式電磁炮發(fā)射原型由兩條平行的導軌構(gòu)成,彈丸夾在接入電源的導軌之間。電流經(jīng)一導軌流向彈丸,再流向另一導軌發(fā)生強磁場,磁場與電流彼此浸染,會形成強大的洛侖茲力敦促彈丸,使其到達很高的速度。在此基本上,將上千個電容器并接在軌道上,形成超等電容器,瞬間釋放電容器儲存的電能,即可得到龐大電流和驚人的電磁推力。假如將電磁炮作為直接火力支援兵器,配備超等電容器配合安裝在作戰(zhàn)艦艇上,將大大晉升艦艇的毀傷本領(lǐng),有助于提前“鎖定勝局”。
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