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畅想中国第一艘核动力航母的动力系统(一)

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秋高马肥 发表于 2018-10-10 09:27 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

畅想中国第一艘核动力航母的动力系统(一)





    “辽宁”号是由前苏联“瓦良格”号深度改装而来的,满载排水量约6万吨,采用滑跃起飞。二号舰是完全重新设计的,但无疑深受“辽宁”号的影响,吨位相似,也采用滑跃起飞。对滑跃起飞和弹射起飞的优缺点,以及蒸汽弹射和电磁弹射的优缺点,坊间已有很多论述,本文不再重复。一般认为,三号舰将采用弹射起飞,而且是电磁弹射。蒸汽弹射的技术成熟,但这是对已经制造和使用蒸汽弹射几十年的美国而言。对于中国而言,蒸汽弹射与电磁弹射一样,都是全新的技术,各有各的难关,而电磁弹射的发展潜力无疑更大。一般认为,马伟明院士的惊喜之一就是电磁弹射。电磁弹射技术不光包括电磁弹射系统本身,还牵涉到舰船综合电气系统。电磁弹射需要大量电力,但并不见得需要特大的持续功率,而是需要很高的峰值功率。这就要求能快速充放电的储能系统。快速充放电的储能系统还能从拦阻索助降中回收一部分能量,补充舰上的发电能力。但不管是采用超级电容,还是飞轮,特大功率快速充放电是世界级的难题,不知道马伟明能不能也一同惊喜一把。如果做不到快速充放电,就只有用特大的发电能力了,比较浪费。

    在吨位上,“辽宁”号和二号舰都在6万吨左右,三号舰可能达到8万吨级。航母越大,可搭载的舰载飞机越多,舰上携带的舰载飞机燃油和武器弹药越多,战斗力越强大。更重要的是,大型航母可携带的舰载飞机种类齐全,尤其是对舰队防空制空和信息化作战至关重要的预警机。大型航母也有更好的条件搭载专用或者兼用的加油机。较大的甲板不仅便于出击和回收飞机的调度,也增加出动率,增加维修设施,提高等效载机数量。因此,航母的战斗力不随吨位线性上升。换句话说,一艘10万吨级的航母的实际战斗力比两艘5万吨级的航母更大,两艘5万吨级的航母的实际战斗力比4艘2.5万吨级的航母更大,以此类推。但航母的吨位也不宜无限增大。甲板面积增加到一定程度后,运作效益的提高有递减趋势,而建造和运作成本继续提高,造成航母数量减少,带来目标过分击中、调动部署不便等问题。吨位太大的话,连可停靠的码头数量都有限。 据认为,10万吨是美国海军综合考虑下来的最优吨位,“企业”级(只有一艘“企业”号)、“尼米兹”级(已建成10艘)、“福特”级(已建成1艘,在建2艘,确认订购2艘,计划总数10艘)都定位于10万吨,不是偶然的。但对于经验尚且缺乏而且不以全球争霸为目标的中国来说,一步到位建造10万吨的航母或许技术风险太大,战术上也无必要,就三号舰而言,8万吨级是较好的折衷。

    按照兰德公司的分析,8万吨级航母在舰载飞机搭载数量和搭配方面与10万吨级航母相近,除了峰值出动率、携带武器弹药数量和抗打击力有所降低外,依然具有可观的战斗力,但建造成本和技术风险显著降低。在“企业”级之前,“福雷斯特”级、“小鹰”级、“肯尼迪”级都是8万吨级。吨位定下来了,动力依然是一个问题。航母动力通常采用蒸汽动力、核动力和燃气轮机动力。柴油机动力在理论上可行,但重量太大,单位功率不够,至今未见采用。蒸汽动力和核动力的差别在于热能的产生方式,前者用重油锅炉,后者用核反应堆。燃气轮机过去只用于小型航母,如英国的“无敌”级,现在也用于大型航母,如英国的“伊丽莎白女王”级。

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