說福建艦比福特號更先進估計很多人說又是只會意淫，那咱們閑話少說，福特號（CVN78）航母固然先進，其比18艦更先進的是：
- 更大的甲板面積更大的載機量 ；艦載機聯隊正常編制75架，極限可載90架。包含2個F-35中隊20架、2個F-18E/F中隊24架、1個E-2D預警機中隊4架、1個EA-18G電子戰中隊5架、以及MV-22魚鷹運輸機、MH-60R/S 搜救直升機、MH-60R 反潛直升機等。18艦載機數量未知，應該是少於福特號，但這方面福特號已經不是壓倒性的優勢了。
- 核動力 ；核動力幾乎無限續航，但是自持力可不是，核動力航母更先進的原因是無需船用主機燃料，有更大空間裝載艦載機的航空煤油和食物等，不過部署一兩個月也得進港補給。對比山東艦編隊每次出海1個月多點就得回港還是有很大優勢，但是常規動力便宜啊。
- 彈射器數量 ；4台彈射器只是表面數量上占優，航母最核心指標-單日艦載機出動次數或者20分鐘起飛架數這些除了跟彈射器數量有關，還跟故障率有關。
而18艦更先進的有：
1、3條更先進的彈射器，其實也就是超級電容比飛輪儲能更先進。
2、中壓直流綜合電力系統比中壓交流更先進。
3、雙波段四面相控陣雷達比三面相控陣雷達先進。
第3條不多說，美國人為了省錢嘛，相控陣太貴了能省一點是一點，至於我軍誰讓咱們稀土多相控陣白菜化。一面雷達天線也就覆蓋+/-60度的範圍，3面相控陣理論上剛剛能覆蓋360度，但在探測邊緣精確度等方面差點意思，而且天線尺寸也比18艦小一點。不過美國人認為戰鬥群外面有伯克級驅逐艦防空搜尋問題不大，有這錢還不如把伯克3的雷達強化一下。
前面2條其實就是1條，交直流的特點決定了在艦艇上直流就是比交流更好用。接下來我們從 電磁彈射器 、 儲能、輸電綜合電力系統 等方面學習一下，這一切都是交直流的特性決定的。
首先，電磁彈射器的原理很簡單，高中物理就學過，其實也就是直線電機的原理。
根據 右手定則 ，通電導線周圍產生電磁場（直流電產生穩定的磁場，交流電產生變化的磁場），軌域中磁場方向為垂直軌域平面向上。然後根據勞侖茲力的 左手定則 ，通電滑楔（由160塊永磁體組成）受力向左加速運動。在這裏F=BIL，B是磁場強度，I是通電導線中的電流，L是通電導線切割磁感線的長度。
在寸土寸金的航母和電磁炮上，彈射器的滑楔、電磁炮的彈頭尺寸都有限，無法做到成百上千倍的增大。電流越大磁場越強，，在這個公式中有2個因素都是電流，控制電流大小就可以控制彈射推力，而且可以產生均勻的推力，而不用像蒸汽彈射器推力固定，前半程氣壓大推力大，末端推力幾乎為0了。而超導體是電阻無限接近於0，電流可以做到很大， 常溫 超導這又是目前人類還未攻克的研究課題。
由於18艦是用的直流電，電流方向不變，加速很均衡。而福特號采用的交流電，每半個周期，電流方向改變一次，電磁場的方向也相反。為獲得同一方向的推力，通電滑楔的電流也得反向，那就得是交流電，而且還得同頻率同相位，要不就會出現某個點推力為0或者短時反向推力，這就非常容易出錯。2020年特朗普要把福特號的電磁彈射器換回蒸汽彈射器雖說是氣話，也是很無奈，並不光是因為上述原理的缺點，而是因為最根本的交直流的原理導致的缺陷沒法解決。
正弦交流電的3個要素決定了，不僅要控制功率和電壓，還要控制頻率和相位。
接著看儲能的區別。
將最大起飛重量33噸的艦載機在2-3秒內加速到約200節(約102.9m/s)的起飛速度，根據動能公式/2總共需要做工約175MJ，其中大部份需要由彈射器提供，3秒的做功時間加上考慮冗余的話也就是彈射器的功率得幾十MW（福特號的單條彈射器功率為30MW，三峽電站安裝了32台700MW的水輪發電機）。而這麽大的能量，發電機不可能立馬生產出來，這就需要儲能，就像是大號電池。
儲能分為化學儲能（各種電池，鉛酸電池、鋰電池、鈉電池、全釩液流電池）和物理儲能（超級電容、飛輪儲能、壓縮空氣儲能，抽水蓄能電站也是物理儲能吧）。在這方面福特號因為是交流電的緣故采用的是飛輪儲能，並不能像18艦一樣用超級電容。電容其實就是電阻值極大的電阻器，具有「通交流阻直流」的特性，交流電反復充放電相當於通電狀態了，而直流電卻可以儲存在電容中。
電容串聯，等效電容的倒數等於單個電容的倒數之和，相當於分散了儲能；電容並聯，等效電容等於單個電容相加。
福特號4條彈射器4個飛輪儲能器，但其工作並不是一個飛輪供應一條彈射器，而是4個飛輪同時供應1條彈射器，彈射一架艦載機4個飛輪轉速同時從6400轉/分（每個飛輪轉子儲存121MJ的能量，能量密度18.1kJ/kg，光轉子就大概6.7噸總重據說8.7噸）下降到5500轉/分，再同時充電轉速增加到6400轉，這中間彈射周期也就是充能時間為45秒。而我們用的超級電容，充放電更快，安全性更高。
飛輪儲能器結構如上所示為民用，除了飛輪轉子還需要有電動/發電機、真空泵、散熱風機等。福特號是六相的盤式交流發電機，散熱是透過定子外面的冷卻板，裏面迴圈冷卻劑。國內民企的飛輪儲能轉換效率做到了95%，福特號的盤式交流發電機效率是89.3%（老數據），再加上輸電損耗對比肯定是18艦更節能，雖然軍艦上不在乎節省的那麽點能量/money，但是節能意味著能延長續航，減小與核動力在這方面的差距。
飛輪相對於鋰電池是更加安全，但是也是很危險的。更別說在軍艦上，轉子的重量越大對其支撐結構的要求也更高。民用的飛輪小一些，轉速更高，通常超過1萬轉/分，部份型號達到2萬轉-5萬轉。而飛輪儲能都是由磁懸浮軸承來固定位置，看似接觸其實並未接觸，再加上內部真空環境，這能將阻力損耗降到極低。不過也使飛輪很容易處於不穩定狀態。想象一下轉速這麽快的飛輪在軍艦內失控就相當於挨了一發大號電磁炮彈，在開放空間旋轉跳躍也很可怕，2021年北京順義有一家民用的飛輪儲能公司在院內做實驗發生事故造成3死4重傷。
超級電容呢，查了一下超級電容的功率密度可達40kW/kg，實作40MW的功率的話僅需要1噸的重量。而且充放電次數可達100萬次，工作溫度在-40度到85度（鋰電池工作溫度在-20到40度），比飛輪更安全的同時維護也簡單了不知多少個量級。另外最重要的是，因為超級電容是自放電，不需要發電/電動機，能達到10秒-10分鐘達到額定功率的95%的充/放電速度。當然這些都是民用數據，軍用跟民用的不能等同視之，航母這種國之重器據說是幾秒內就可以完成充/放電。不過18艦使用超級電容也沒見過官媒的實錘報道吧，有點不自信了，即使服役了估計也不會報道。
最後說說輸電系統。航母包括電磁彈射器、雷達等電子器材在內很多器材都是電力驅動，電力的傳輸分配就至為關鍵，而且還得儲存起來做短時大功率放電使用，這也就是綜合電力系統。
根據公式P=UI電網中輸入功率固定，電壓越高，電流越小。而電網的電阻是固定的，根據P=電流越小損耗的功率也越小。這就涉及交流電跟直流電的區別，還是高中物理，交流電因為電勢是一直變化，變化的電場產生變化的磁場，變化的磁場再產生電流（穩定的磁場不生電），交流變壓器的原理就很簡單，只需要改變線圈匝數。
本來因為電壓越高，電阻損耗越小，而交流電的特性決定了交流電升降壓更方便，成本更低，從而交流電的套用更廣。100多年前以來，以愛迪生跟特斯拉為代表的的交直流之爭結束，特斯拉的交流電暫時獲勝，那為啥軍用電力系統選擇了直流呢？美軍又為啥點錯科技樹選擇了交流呢？
前面說過通電導線周圍產生磁場，直流電產生穩定的磁場，交流電產生變化的磁場，而變化的磁場會產生電，這就是感應電流。根據 楞次定理 ，感應電流的效果總是會反抗引起感應電流的原因，感應電流總是阻礙電流的流動。
導線周圍產生周向的電磁場，磁場變化再產生旋渦電場，電場線呈一個個同心圓。
根據感應電場強度E的公式：E=rK/2得知，在導線中心感應電流最強幾乎為0，電流都是沿著導線表層，其中K是磁場變化率，r是磁場區域的半徑。
這就是交流電的「趨膚效應」，這時候交直流的特點就又凸顯出來了。也就是說因為交流電的「趨膚效應」，輸電過程中交流電的損耗天然比直流更高。雖然跟導線的電阻發熱相比，這部份的損耗其實很小，但在長距離的輸電上交流電的劣勢就明顯了。
在交流電大行其道的這100多年以來，發電器材、電線電網、用電器材都是基於交流電開發設計。直到21世紀在中國這樣一個能源嚴重分布不平衡的國家，我們需要大量的超遠距離輸電。工程師發現，交流電因為「趨膚效應」遠距離傳輸上不如特高壓直流，而且直流電網不需要像三相交流的三根線，而只需要2跟輸電線，這樣成本立降本1/3。
於是超遠距離的電力輸送都采用了特高壓直流輸電，這一技術國家電網全球領先，國家電網上顯示特高壓直流都是1000公裏以上，600公裏以下都是交流，說明600公裏以內還是交流輸電更劃算，當然軍艦上省錢肯定不是首要考慮因素，還有很多技術因素。但是我們積累了很多直流電的技術，在直流特高壓輸電技術這方面我們的專利占比多少大家可以自行搜尋，而且這方面的工程器材國產化率在90%以上，甚至達到95%。沒達到100%是因為PLC（可編程邏輯控制器）還是離不開德國西門子、瑞士ABB電氣吧，電氣工程及其自動化和電子資訊工程專業的同學得加把勁呀。
而美國沒有中國這樣嚴重不均衡的能源市場，不用長距離的西電東送，美國企業都是資本投資民企，為了節省那麽點能源損耗，自然沒有動力去做直流電技術方面的開發。等通用電氣、洛克希德·馬丁這些軍工企業想去研究對比交直流電力系統，或者交直流彈射器的區別時，技術儲備都傾向交流。美國在艦艇綜合電力系統方便的研究很早就開始了，那時候交流技術很成熟，而直流的很多問題還難以解決，於是美軍為了避免朱姆禾特級那樣的技術風險，從而選擇了交流電。
這裏梳理一下。
美軍的中壓交流系統，首先原動機也就是蒸汽輪機除了需要帶動螺旋槳大軸（福特號和18艦都不是電力推進，大軸轉速慢扭矩大，本身就需要減速齒輪箱），還需要帶動交流發電機，因為電力系統的頻率限制得經過減速齒輪箱減速，然後輸出的交流電因為用電器材的電壓/頻率不同（至少電磁升降機跟彈射器的用電肯定不一樣），得經過變壓器和調頻器處理。
然後很多電子器材必須得用直流電，又必須得經過整流器輸出直流電，你說這個流程亂嗎。手機、筆記本這些半導體器材用的是直流電還是交流電呢？想想手機充電器又叫電源介面卡你就想起來了。手機、雷達這些半導體器材都是二極管的原理來控制訊號，輸出0或者1，也就是透過/不透過，而直流電不會像交流電在1個周期內有2個0電勢的點導致沒有訊號，所有也就只能用直流電。
直流轉交流叫逆變，交流轉直流叫整流，整流器這麽個原理。無論交流電勢怎麽變化，從a點通電還是b點通電，透過負載電阻的電流都是一個方向。
18艦的中壓直流系統，沒有頻率限制，設計的直流發電機只要負載原動機帶得動就行，所以18艦的減速齒輪箱簡單一些。如果說全電推進的話那直流就可以省去減速齒輪箱了，交流電全電推進也只是減小了齒輪箱。然後原先用交流電的動力器材統統設計使用直流電動機，這樣就整合到一個電力系統了。雖然直流電需要比交流變壓器更復雜更貴的直流變壓器，但是省了變頻器等諸多器材。
上圖為交流電動機/發電機原理，下圖為直流電動機原理，當然這是最簡單的加了一個換向器（commutator）也就是電刷/電樞，現在都是無刷電機了。
這兩套系統器材成本我不知道啊，但是哪套系統器材更多更復雜，不就很清楚嗎。 還有交流電產生變化的電磁場，在軍艦這種各種雷達、電子器材成堆的地方，電磁幹涉（EMC）分析這方面多難做啊 ，這是不是美海軍搞不定綜合射頻一體化桅桿的原因呢。
總結一下：18艦的中壓直流電力系統比福特號更節能，更簡單高效，彈射器的彈射效率更高，天然故障率更低。福特號也就只能說比18艦更大一點，等到采用核動力的19艦做到真正跟福特號差不多大的時候，不考慮艦載機效能因素，福特號也就全面落後了。
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