美海军发布《动力与能源系统技术发展路线图》 ​

作者:张羽丰 张明月 来源 :美海军海上系统司令部 转自:国防科技要闻

6月26日,美海军海上系统司令部(NAVSEA)发布2019《海军动力与能源系统技术发展路线图》(NPES-TDR),提出满足海军未来武器和传感器系统动力需求的发展策略,要求将动力和能源系统开发与海军日益增长的动力需求相结合,加强动力和能源(P&E)作为杀伤链的基础,增强海军海上竞争优势。

1、作战动力和能源系统集成框架(CPES)
 

2007年,美海军研究办公室创建动力船舶办公室PMS320,负责提升海军未来动力系统的竞争力,使海军的动力系统与整个行业的动力发展、不断增长的船舶动力需求,以及未来更高功率武器和雷达的发展同步,确保跨所有海军平台的动力系统的集成。2014年,NAVSEA创建总体集成产品组,以促进利益攸关方之间的集成和协作,加强共享资源利用,支持发展先进武器和传感器。路线图指出,美海军必须降低建造和现代化海军能力所需的成本和时间,确保舰船达到或超过服役期限。未来的海军舰艇可以采用平台与有效载荷分开处理的方式,利用开放式标准接口、快速重新配置、预留现代化建设空间以及创新方法,采用支持有效载荷灵活性的综合动力与推进体系架构等方式,来实现更低成本的维护、现代化和任务重组,从而提高海军舰队的灵活性、适应性、可伸缩性和通用性。

2、未来的动力和能源需求

NPES-TDR将支持海军未来30年造舰计划,以及当前的舰队规划。NPES作为一种综合动力与能源系统实施时,必须充分集成船舶平台的所有动力能源,使其成为一种综合动力与能源系统适用于所有动力系统,包括高功率武器、先进传感器和电力推进系统。NPES-TDR提出的能力要求和驱动因素包括:先进的传感器和武器;先进的电力推进系统;可生存性;无人系统;通信和信息安全;灵活的舰船/模块化/标准化接口。NPES-TDR提出的动力和能源技术领域主要分为:能源存储、动力转换与原动力、动力分配、控制器以及旋转电机。

 

3、为满足未来海军作战所必需的开发活动

海军希望未来舰船将能够具备一系列功能,从基本的机动性到向目标投射动能或电磁能,且这些功能必须由舰船所携带的能源提供,包括:原动力或反应推进剂的燃料(用于传统动能武器)。综合能源系统涉及将能源转换成电子武器或传感器的需要,综合P&E系统的愿景进一步实现了这一点,其最终目标是在一个单一的电力网络中将所有能源消耗者与能源连接起来,以最大限度地灵活加强舰艇功能。为实现系统的完全集成,必须管理系统的复杂性;对可能的交互保持可控性;缓解强相互作用。路线图提出有效推进下一代动力系统的必要措施包括:

 

①系统集成计划:集成动力和能源(2019~2048)。综合动力与能源系统集成方法提出了一种战术能源管理策略,通过支持不断部署先进武器、传感器和其他作战能力来保持相关性。路线图推荐了一种双管齐下的方法构建全面建模能力:开发动力系统实时模拟能力;将此模拟能力与组件、系统及其相关控制器和测试设施集成,以实现大功率模拟和测试。

②技术发展战略(2019~2037)。将能量储存、动力转换、原动力、旋转电机、配电系统、控制器集成入动力系统,通过战术能源管理充分利用正在开发的技术能力。

③科技发展建议。为最大限度发挥基础研究和应用研究的效益,必须协调投资,作为从基础研究到作战试验与鉴定的统一方法的一部分。在有利于海军作战的关键技术领域保持稳定投资,这将最大限度地提高其中一项或部分技术成功的机会,并发展成供海军使用的成熟产品。

④规范与标准。系统开发过程必须获取相关知识,并通过规范、标准和其他相关文件向整个开发团体提供信息。

4、通过动力与能源现代化交付能力

海军必须采用一种新的P&E系统升级模式,在每艘舰艇的预期使用寿命内提供灵活的作战能力。路线图提出,通过在平台寿命周期内对P&E系统和相关控制器进行持续开发和定期升级,以更新作战能力。该方法允许软件升级,通过可管理的增量和必要的硬件升级为现有硬件提供额外能力,使海军作战系统进行经济可承受的升级,以应对不断演变的威胁环境。