重量为125KG的发电机你感觉能发多少电?下图是某宝上的130KG发电机,最大功率(先认为是输出)3.5KW。
如果保持发电机在这个重量下,通过制造工艺到底能把输出功率提高到多少呢?5KW?10KW?下图是霍尼韦尔公司的1000KW发电机,重量为125KG,发电量是上面那货的近300倍,堪称精英级怪兽。
干什么用的? 通常为机载、舰载激光、微波等定向能武器提供能量输入。
F-35、J20作为有可能最先装备定向能武器的战斗机 ,其电源系统经改进后发电功率可达到400kW,加上一定的储能装置,可以满足小型固体激光武器的 电源需求。
然而,这种级别的激光武器只能拦截轻质材料导弹, 要实现攻击敌机或地面 目标 ,F一35的电源能力远远不够。
而这种1000KW发电机无疑能进一步提升机载定向能武器的威力,其功率密度达到了8KW/KG。
还有更高的吗? 麦格纳克斯公司(magnax)的新一代轴向能量发电机AXF225重量为16KG,峰值功率达到了200KW,能量密度达到了12.5KW/KG,最厉害的地方是它的定子采用的材料就是普通的铜。
若按125KG计算,输出功率达到了1562KW(不过是峰值输出)。
还有更更高的吗? 超导发电机!上图是NASA格伦研究中心的半超导发电机,转子为超导线圈绕制。
上图是其中的1个线圈的绕制过程。
按照16KW/KG能量密度,125KG重量能提供2000KW的输出功率。
超导发电机的优势 超导材料具有零电阻的特性,通电时几乎没有任何热损耗 ,而且能承受极高的电流密度。
超导材料可以在不使用铁芯的情况下产生极高的强磁场 ,因此用超导材料制成的发电机将具有结构简单、能量密度高、效率高等突出的技术优点。
超导发电机和常规发电机相比,重量将减轻80%~90%。
2004年美国空军研究实验室启动了MW级电源系统计划,旨在为机载大功率用电设备开发发电系统,验证了为8.8KW/KG高温超导发电机。
NASA估计到2030年机载涡轮电力设计将达到40kW/kg,也就是说125KG的重量,发电量将达到5000KW,也就是说可以2个人抬着走的一台小发电机,可以同时带动大约800台你家客厅的空调。
超导发电机的关键技术 1、耐交流损耗高温超导材料全超导发电机定子超导体处于旋转磁场而产生交流损耗,将超导体制成尽可能细的多股状,使用合金代替铁磁材料是有效的解决办法,其制造工艺还在不断改进中。
2、超导体的低温制冷技术超导发电机的定子冷却系统容易实现 ,对于高速旋转的转子,冷却系统要复杂得多 。
目前 ,高温超导发电机转子普遍采用基于 Giford.Mcmahon循环的GM制冷机 ,工质采用液氦、冷氦、液 氖、液氮和固氮 。
其难点在于如何保证低温介质的旋转密封问题 ,目前有的高温超导样机采用磁流体密封技术来解决这一问题。
超导发电机赋能与变革 英国研制的功率为50KW的“龙火”激光系统,对于1000KW的发电机来说就是小事一桩与F35类似,据外媒报道:中国的J20正在进行攻击型激光吊舱的项目招标超导发电机作为能源供应系统,与飞机的涡轮发动机配合,可以为激光武器充分赋能,可能使飞机的近距离格斗成为历史,并彻底改变空战的战斗模式。
one more thing.既然有超导发电机,就有超导电动机的。