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航母笔记001:航空母舰的动力系统
发布时间: 2022-08-03 03:14:41 来源:AOA体育登录app 作者:AOA体育登录注册

  目前,世界上航空母舰采用的动力系统主要有三种:燃气轮机动力系统、蒸汽动力系统和核动力系统。

  燃气轮机的主要优势是功率密度大、机动性好、自动化程度高、安装维修方便,主要用于轻型航空母舰,比如英国的“无敌”号和印度的“维克兰特”号。

  由于燃气轮机动力系统无法提供舰用蒸汽源,如果需要安装蒸汽弹射装置,还需另外配置大容量的锅炉装置。同时,由于燃气轮机进排气道的尺寸较大,需占用较大的甲板面积,布置比较困难,对上层建筑、飞机起降产生不利的影响,所以不太适用于大、中型航母。

  唯一例外的是英国的“伊丽莎白”级中型航母采用了燃气轮机动力系统,配备了2台单机功率为36兆瓦的MT30燃气轮机和2台单机功率11.6兆瓦的16V38柴油发动机,以及2台单机功率9兆瓦的12V38柴油发电机,由于动力不足,“伊丽莎白”级航母最大速度只能达到25节,不过对短距滑跃式起飞的F-35倒是问题不大。

  同时,为了让燃气轮机的布置更加合理,“伊丽莎白”级航母采用了双舰岛设计。双舰岛对气流场影响较大,不利于固定翼飞机的降落。所以,“伊丽莎白”级航母选择了F-35B战斗机,采用短距起飞,垂直降落的方式,实际上也是因为动力系统问题导致的妥协。

  除此之外,世界上其他的航母主要还是采用的蒸汽动力系统和核动力系统。中国的“辽宁”号、“山东”号以及最近下水的“福建”号航母采用的就是蒸汽动力系统。而法国唯一一艘“戴高乐”号航母采用了核动力,法国下一代航母也计划采用核动力。美国更是在“小鹰”号常规动力航母退役后,进入了全核动力航母时代。

  蒸汽动力系统并不是很多人认为的就是落后的技术,作为历史最悠久的动力系统,存在肯定是有道理的。蒸汽动力系统的单机功率大,这是燃气轮机和柴油机难以达到的。其技术比较成熟,工作可靠性高,运行比较平稳,噪音较小寿命长,对燃油品质的要求也较低。

  但是,蒸汽动力系统缺点也不少,整个系统比较复杂,发动机启动到正常功率输出的时间比较长,燃油消耗比较大,同燃气轮机相比经济性不高。同燃气轮机动力系统一样,蒸汽轮机也需要进排气系统。也导致舰岛尺寸比较大,同时烟囱的红外特征也比较明显。

  核动力系统顾名思义是以大功率核反应堆作为能源,核燃料具有极高的能量密度,是常规燃料的几百万倍,燃料重量占全舰重量的比例很小,节省了大量的空间和重量,同时也不需要频繁的补给燃料,提高了航母的自持力和战斗力。

  美国“尼米兹”级航母配备的是2台单机功率194兆瓦的A4W反应堆,平均20-25年才需要更换核燃料。“福特”级航母配备的是2台单机容量300兆瓦的A1B反应堆,更是可以全寿命周期不需要更换燃料。这种动力系统使得美国航母可以随时启航,进行全球部署,也难怪美国海军偏爱核动力航母。

  除了能够提供几乎无限的续航力之外,核动力系统不需要氧气,所以不需要像常规动力航母那样设置庞大的烟囱,简化了舰体设计,降低了航母的红外特征,也有利于提高航母的隐蔽性。同时,由于舰岛缩小,也扩大了航母甲板的作业面积,在舰岛的布置上也更加灵活。

  而核动力系统的缺点在于系统更加复杂,特别是考虑到核反应会产生放射性,其运行和管理的要求更高。同时,核动力航母的设计难度大、建造周期较长、造价也更高,从国外经验来看,全寿命周期的费用要比常规动力航母高50%。

  从各国未来航母的发展看,无论是英国、中国、法国还是美国,新型航母的排水量都有较大的增加。由于大中型航母能够配备弹射器、携带固定翼预警机并可以携带数量更多的舰载机,其作战能力较轻型航母有质的飞跃,同时,大型航母同中型航母的成本相比增加不多,但是作战效能却要高得多。因此,大中型航母将是未来发展的方向。

  燃气轮机动力系统由于其最大功率受限,难以满足大型航母上电力系统的要求,注定不能成为航母发展的主流。核动力同蒸汽动力航母来说,在费用大幅增加的情况下,其战斗力的增长并没有那么明显。但是,考虑到未来航母系统更加复杂,对电力系统的要求更高,核动力航母将更具发展潜力。打个不恰当的比方,如果同等级别的核动力航母战斗力为100%的话,蒸汽动力可能只能达到80%,虽然价格便宜了,但是天花板决定了高度。所以,对于有追求的大国来说,大型核动力航母才是终极目标。

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