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晨楓:暢想中國第一艘核動力航母的動力系統(tǒng)
關(guān)鍵字: 中國核航母國產(chǎn)航母航空母艦動力【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 晨楓】
“遼寧”號的戰(zhàn)斗訓(xùn)練遠航已成例行行動,完全中國獨立建造的第一艘航母已經(jīng)下水,海試在即。完全中國獨立設(shè)計、建造的第一艘航母也時有所聞。為方便討論起見,姑且稱其為三號艦,“遼寧”號為一號艦,已經(jīng)下水的為二號艦。就像所有還在保密階段的重大軍工項目一樣,不到已經(jīng)成形而無法保密,外界對三號艦的設(shè)計、建造狀態(tài)甚至是否存在都只能猜測,更不用說噸位、特點和關(guān)鍵技術(shù)了。但這不妨礙外界的合理推測。
噸位與動力
“遼寧”號是由前蘇聯(lián)“瓦良格”號深度改裝而來的,滿載排水量約6萬噸,采用滑躍起飛。二號艦是完全重新設(shè)計的,但無疑深受“遼寧”號的影響,噸位相似,也采用滑躍起飛。對滑躍起飛和彈射起飛的優(yōu)缺點,以及蒸汽彈射和電磁彈射的優(yōu)缺點,坊間已有很多論述,本文不再重復(fù)。一般認為,三號艦將采用彈射起飛,而且是電磁彈射。
蒸汽彈射的技術(shù)成熟,但這是對已經(jīng)制造和使用蒸汽彈射幾十年的美國而言。對于中國而言,蒸汽彈射與電磁彈射一樣,都是全新的技術(shù),各有各的難關(guān),而電磁彈射的發(fā)展?jié)摿o疑更大。一般認為,馬偉明院士的驚喜之一就是電磁彈射。
電磁彈射技術(shù)不光包括電磁彈射系統(tǒng)本身,還牽涉到艦船綜合電氣系統(tǒng)。電磁彈射需要大量電力,但并不見得需要特大的持續(xù)功率,而是需要很高的峰值功率。這就要求能快速充放電的儲能系統(tǒng)??焖俪浞烹姷膬δ芟到y(tǒng)還能從攔阻索助降中回收一部分能量,補充艦上的發(fā)電能力。但不管是采用超級電容,還是飛輪,特大功率快速充放電是世界級的難題,不知道馬偉明能不能也一同驚喜一把。如果做不到快速充放電,就只有用特大的發(fā)電能力了,比較浪費。
在噸位上,“遼寧”號和二號艦都在6萬噸左右,三號艦可能達到8萬噸級。航母越大,可搭載的艦載飛機越多,艦上攜帶的艦載飛機燃油和武器彈藥越多,戰(zhàn)斗力越強大。更重要的是,大型航母可攜帶的艦載飛機種類齊全,尤其是對艦隊防空制空和信息化作戰(zhàn)至關(guān)重要的預(yù)警機。大型航母也有更好的條件搭載專用或者兼用的加油機。
較大的甲板不僅便于出擊和回收飛機的調(diào)度,也增加出動率,增加維修設(shè)施,提高等效載機數(shù)量。因此,航母的戰(zhàn)斗力不隨噸位線性上升。換句話說,一艘10萬噸級的航母的實際戰(zhàn)斗力比兩艘5萬噸級的航母更大,兩艘5萬噸級的航母的實際戰(zhàn)斗力比4艘2.5萬噸級的航母更大,以此類推。
各國載機戰(zhàn)艦尺寸比較
但航母的噸位也不宜無限增大。甲板面積增加到一定程度后,運作效益的提高有遞減趨勢,而建造和運作成本繼續(xù)提高,造成航母數(shù)量減少,帶來目標(biāo)過分擊中、調(diào)動部署不便等問題。噸位太大的話,連可??康拇a頭數(shù)量都有限。
據(jù)認為,10萬噸是美國海軍綜合考慮下來的最優(yōu)噸位,“企業(yè)”級(只有一艘“企業(yè)”號)、“尼米茲”級(已建成10艘)、“福特”級(已建成1艘,在建2艘,確認訂購2艘,計劃總數(shù)10艘)都定位于10萬噸,不是偶然的。但對于經(jīng)驗尚且缺乏而且不以全球爭霸為目標(biāo)的中國來說,一步到位建造10萬噸的航母或許技術(shù)風(fēng)險太大,戰(zhàn)術(shù)上也無必要,就三號艦而言,8萬噸級是較好的折衷。
按照蘭德公司的分析,8萬噸級航母在艦載飛機搭載數(shù)量和搭配方面與10萬噸級航母相近,除了峰值出動率、攜帶武器彈藥數(shù)量和抗打擊力有所降低外,依然具有可觀的戰(zhàn)斗力,但建造成本和技術(shù)風(fēng)險顯著降低。在“企業(yè)”級之前,“福雷斯特”級、“小鷹”級、“肯尼迪”級都是8萬噸級。
噸位定下來了,動力依然是一個問題。航母動力通常采用蒸汽動力、核動力和燃氣輪機動力。柴油機動力在理論上可行,但重量太大,單位功率不夠,至今未見采用。
蒸汽動力和核動力的差別在于熱能的產(chǎn)生方式,前者用重油鍋爐,后者用核反應(yīng)堆。燃氣輪機過去只用于小型航母,如英國的“無敵”級,現(xiàn)在也用于大型航母,如英國的“伊麗莎白女王”級。
“伊麗莎白女王”號航母
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