舰船电气化与信息化复合发展之思考

武器装备是在矛与盾的不断对抗中随着科学技术的发展而发展的，以海湾战争为转折点，世界新军事变革进入一个新的质变阶段，信息化成为世界军事变革的核心，战争形态已由机械化战争转变为信息化战争。

未来海上战争，将是由以高新技术武器、新概念武器等新型精确打击武器为主体的硬毁伤武器系统和以网络为平台、以信息化作战为核心的陆、海、空、天、电一体的信息系统共同完成的，作战形式将是软兵器和软硬一体化的形式。硬毁伤武器系统的对抗和信息系统的对抗都成为作战成败的决定因素，而硬毁伤武器系统的效能由信息系统的效能所决定的比例越来越大，战争由“平台中心战”转向“网络中心战”。高新技术武器、新概念武器的使用是信息作战时期的必然选择，现代战场上的信息流、能量流形成了有机的整体，实现了作战效能的整体聚集和有效释放，战争的胜负很大程度上取决于装备信息化程度的高低。

1综合电力系统的信息化

舰船综合电力系统(又称舰船的电气化或全电化)是通过电力网络将发电、日常用电、推进供电、高能武器发射供电、大功率探测供电综合为一体的电力系统。以下从两个方面将它与基于传统动力的舰船信息化作对比分析。

1．1先进性对比分析

1．1．1从系统效率和实现容易程度分析

传统舰船机械推进系统和电力系统是两个互相独立的系统，在对其进行信息化时，存在以下问题：

①由于机械推进系统的大部分物理量是非电量，在进行信息化时，需将非电量转化为电量，这就需要增加额外的处理设备才能满足信息化接口的要求，所以基于传统动力系统的舰船在实现信息化时需要使用更多的传感器(例如机械推进系统的转速信号必须通过增设转速传感器而获得)和转换处理设备，增加了信息系统硬件的规模和复杂性。

②在采用传统动力的舰船电力系统中，大量设备没有信息接口，在实现信息化时，需要增加设备的信息接口：对于数字量控制的设备，需要进行设备接口的改造，而对于采用模拟量控制的设备，则需要进行控制设备的更新，这样增加了系统信息化改造的规模和难度，降低了改造的效率。

③对传统舰船进行信息化时需要增加光纤和网络设备，实现复杂。

在舰船综合电力系统中，推进系统的机械能已转变为电能，各种机械量已转换为电量，所有设备表现的特征是电气量。电气量属于电磁信号，中间的采集、传输、处理、变换、运算等都是电气量，并以电磁特征表现出来。在对其进行信息化时：①可以直接使用现有的各种电量，省去了转换和处理环节，且控制更为灵活。②舰船综合电力系统中的设备都具有信息接口，在进行系统信息化时可以直接使用该接口，不需要再进行系统接口的改造。③舰船综合电力系统的自动化程度高，在遇到故障或事故时具备一定的自动纠错功能，相关信息可被信息化软件所共享；综合电力系统高度自动化赖以实现的网络，也可以为舰船的信息化网络所共享。

综上所述，基于舰船综合电力系统的信息化可以减少机械量的转换、减少系统设备的信息接口、减少系统的网络设备和数据处理量，相对传统舰船具有更高的效率和更容易实现等特点。

1．1．2从信息化复杂程度分析

综合电力系统将舰船主动力系统与供电系统合并，通过合理配置可以减少原动机的数量，提高系统的效率，简化动力系统结构，降低监控系统的规模，从而降低信息化的复杂程度。

1．2效能对比分析

1)以舰船综合电力系统为平台的信息化可以使用高能武器，而基于传统动力的舰船信息化无法使用高能武器，不能充分发挥现代舰船信息战的效能。未来信息化战争中将越来越多地使用新概念高能武器。传统舰船机械推进系统和电力系统相互独立，舰船的大部分能量以机械能的形式限制在推进系统中，少部分能量以电能的形式存在于电力系统中，机械能和电能不能相互调配。如果在传统舰船上使用高能武器，则电力系统的容量将很大，舰船在体积、重量上难以承受，机组的布置也十分困难，因此传统舰船不能满足高能武器的上舰需求。

综合电力系统可以对能量进行统一管理和动态分配，既能满足舰船高速航行时动力的需求，又能提供战斗状态下高能武器的用电需求，从而提高舰船作战能力和执行任务的灵活性。因此，舰船综合电力系统是高能武器上舰的必由之路，是舰船信息化的基础和保障。

2)舰船采用综合电力系统后，由于取消了传统舰船的推进轴和减速齿轮箱，舰船的噪声小，具有更好的隐身性。在现代海军信息战的对抗中，能够增加我方舰船被敌方舰船感知的距离，推迟敌方舰船对我方舰船如位置、航速等信息的获得，降低敌方舰船信息战的威力。同时，由于综合电力系统取消了推进轴，原动机和发电机的布置更加灵活，例如原动机可以采用分布式布置方案，而采用分布式布置的系统使信息化条件下现代舰船具备更高的生命力。

3)采用综合电力系统的舰船，推进系统由于采用变频调速，推进螺旋桨在调速、制动和反转时更为灵活，调节时间更短，对舰船航速、前进、倒车的控制更容易，有利于信息战效能的发挥。

2新一代舰船平台

支撑海军高新技术武器、新概念武器和信息化作战的舰船平台是指为适应海军高新技术的发展、新概念高能武器(激光武器、电磁炮、电热化学炮等)的应用以及现代海战对信息化的高度依赖等新形势下出现的新一代舰船平台。

舰船采用综合电力系统后，电站容量、电力系统网络结构等形式都发生了变化，尤其是电力推进、高能武器、直流区域配电系统的出现使电力的产生、分配、管理变得异常复杂，必须采用智能的能量管理系统。此外，舰船的航行控制、管理、指挥、训练等也发生了相应变化，采用综合舰桥技术、综合保障系统和综合平台模拟训练系统也成为必然。

因此，对于支撑海军信息化作战的舰船平台，核心是要发展以综合电力系统为基础的包括舰船能量管理系统、综合舰桥系统、综合保障系统和综合平台模拟训练系统为一体的综合平台管理系统。

3舰船综合电力系统及管理平台国内外发展现状分析

3．1国外发展现状

3．1．1国外舰船综合电力系统发展现状

20世纪80年代末，美、英、法等国海军投入巨资开展综合电力系统关键技术预先研究；90年代中期，综合电力系统在军辅船上成功应用后，各国都加快了在水面战斗舰船上的工程应用研究，并先后确定在各自新一代舰船上逐步采用综合电力系统。

2008年12月，世界上首艘采用综合电力系统的战斗舰艇“果敢”号45型驱逐舰交付英国皇家海军，标志着综合电力系统正式走向了实际装备。目前，海军强国舰船综合电力系统已进入工程推广应用阶段。

3．1．2国外舰船综合平台管理系统发展现状

美国、英国、法国、德国和荷兰等国先后在相关型号舰船上装备了综合平台管理系统。例如，美国海军在“提康德罗加”级巡洋舰、“阿利·伯克”级驱逐舰、“拉什莫尔”号两栖船坞登陆舰等舰船上应用了综合平台管理系统；英国皇家海军45型驱逐舰在基于全电化的基础上，使用了综合平台管理系统；法国、德国、荷兰等国海军也广泛使用了该系统。

3．2国内发展现状

3．2．1国内舰船综合电力系统发展现状

我国对舰船综合电力系统的研究从“九五”预研开始起步，经过“十五”和“十一五”的刻苦攻关，取得了一系列科研成果，在大功率燃气轮机、高速柴油机、高功率密度集成化发电、中压交流发电机、高转矩密度先进感应推进电机、中压大容量变频调速装置、中压配电装置、中压交流和直流断路器以及系统监控与能量管理等方面均实现了关键技术的突破。从技术层面上讲，与美、英、法等发达国家海军基本保持同步，在集成化发电领域还处于国际领先地位，这些都为综合电力系统整体集成技术的发展奠定了良好基础。

3．2．2国内舰船综合平台管理系统发展现状

舰艇平台管理系统如动力监控系统、电力监控系统、损管监控系统、全舰装备保障管理系统、驾控系统等已实现了集中管理。民用船舶已有通过工业以太网和现场总线将各自独立的动力、电力监控系统和其他监控系统综合成一个系统的应用，但智能化水平较低，还不是真正意义上的“信息化”综合平台管理系统。因此，需建立舰船综合平台的辅助决策专家系统，提高其智能化水平。同时，实现控制设备的

通用化、模块化、系列化，建立分系统间统一互联的通信规程，提高集中管理能力。

4结束语

舰船电气化是实现舰船信息化的基础和保障，是世界舰船动力平台的第三次革命，世界先进国家在未来信息化的舰船上无一不把“电气化”作为首选方案。为适应未来高技术战争的需要，舰船应采用综合电力系统作为动力平台，并充分考虑舰船信息化的要求，在实现舰船全电化的同时实现舰船的信息化。开展舰船综合电力系统和综合平台管理系统的演示验证，用以检验各分系统和系统集成的相关技术，从而释放风险，为信息化舰船提供成熟可靠的动力平台和综合管理平台，实现舰船“信息化”的跨越式发展。