穆作栋|战场电气化

当前，以电气化为代表的新一轮能量系统技术革命正在重构全球航空与地面运输产业格局。电动汽车行业经过多年发展，已形成庞大的市场规模与成熟的产业格局；电动飞机技术目前获得了世界主要航空业强国的高度关注，美国、欧洲各国政府通过专项基金、研究计划等形式大力推动电动飞机技术发展。2019年7月的巴黎航展上，空客、波音、达索、通用电气、罗罗、赛峰、联合技术等7家航空制造商首席技术官发布联合声明，将电推进技术列为航空业“第三时代”的重要标志，承诺将加大电动飞机技术研发力度。根据我中心（中国航空工业发展研究中心）统计，目前全球有超过240个在研的电动飞机项目。

相比于燃油、液压等传统能源形式，电气化技术能够显著提高能源利用效率、改善维护性能、降低排放和噪声，因而不仅在民用交通运输行业具有广阔的应用空间，在武器装备及作战应用中也有巨大的潜在收益。电力系统具有典型的军民融合特征，在民用航空及汽车行业的巨大投资与市场驱动下，高能量密度电池、高功率密度发电机／电机、能量综合管理等关键技术的快速发展有力推进了战场电气化进程。据欧洲防务局（EDA）数据，德国、法国等22个成员国2017年防务电力消耗达到640，1587兆瓦时。

2019年英国国际防务展（DSEI 2019）上，“战场电气化”（Battlefield Electrification）概念获得了高度关注，美国及欧洲开展了多项武器装备电气化相关研究计划，并尝试在作战行动中采用新型电气化手段。与民用电动飞机类似，目前装备及武器体系距离有效电气化还有一定的距离，同时面临着诸如电池、发电及配电等相关技术挑战，但电气化为武器装备及后勤保障体系带来的种种收益正在吸引军方及工业界的关注。

一、战场电气化的收益

1．支撑先进任务与武器系统的应用

在现代武器装备发展过程中，先进任务系统与武器系统的应用对装备电能生成、存储和管理等提出了极高的要求。

以航空装备为例，四代机谋求更强的态势感知能力，以及隐身、超声速巡航、超常规机动等性能要求，推动了机载任务系统的快速发展，F－22采用了基于“宝石柱”计划的综合航电系统，F－35进一步开展射频综合，机上大量装备大功率电子设备。随着多电技术发展，航空装备电气化水平大幅提升，电网容量、能量转换效率、功率密度、综合控制能力得到了长足进步，有力保障了任务系统的效能。

以五代机为代表的下一代航空装备将具备大空域宽速域包线、大范围高机动敏捷飞行控制、先进电子攻击、高功率定向能武器等特征，以激光武器为例，美空军设想的机载激光武器功率达到3兆瓦，远超当前航空装备全机电网容量。美空军指出下一代战斗机所需的电网容量是当前的10倍以上。未来先进任务与武器系统的应用与效能发挥都需要电气化技术提供基础性保障。

英国“暴风”未来战斗机要求具备定向能武器、先进传感器与数据系统等，对电力系统提出了更高的要求（英国BAE系统公司图片）

2．提高能量效率，应对能源挑战

作战行动会消耗大量能源，随着全球能源供需矛盾日益突出，应对能源挑战是战场电气化的一大推力。

以世界上最大的化石燃料消费单位