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中国成第2航母大国和第一差在哪:功率比吨位更重要
www.wforum.com | 2018-06-05 18:52:16  观察者网 | 0条评论 | 查看/发表评论

中国成第2航母大国和第一差在哪:功率比吨位更重要

  我国现在已经有了两艘航空母舰,鉴于美国之外的海军最多也只有一艘现代化航空母舰,随着第二艘航母完成试航,中国立刻成了当之无愧的世界第二航母大国。建造第一艘国产航母只花了六年时间,第二艘不意外的话会更快。按这个速度,似乎中国航母数量赶上美国的十艘也不是很遥远的未来。

  航母的电力时代

  但数量甚至吨位并不代表一切。自古以来,从骑兵到坦克再到火箭,力量或者说功率都是武器系统的决定性指标,航母也不例外。

中国成第2航母大国和第一差在哪:功率比吨位更重要

  舰艇的主动力系统,功率一般包括推进功率和发电功率两个指标。航母用蒸汽轮机驱动,往往通过一个蒸汽发生器组来同时驱动推进主机和发电辅机,因此两个指标又可以叠加成一个总功率指标。

  而现代军舰有一个明显的发展趋势,就是发电需求越来越成为主要需求,正常航行状态下,往往近半的功率用于发电。

  比如说伯克级驱逐舰,最大功率7.5万千瓦,航速30节,但是日常航行只需要12节航速,这时候只需要区区4800千瓦功率就可以满足推进需求,而为了满足生活和设备需求,发电功率接近4000千瓦,至于细长的提康德罗加级巡洋舰更是推进功率比日常发电功率还小。

  航空母舰作为超大长度的军舰,航行阻力和吨位的比例更小。小鹰级吨位相当于伯克的10倍,航速34节,推进功率却只有伯克级的2.8倍,21万千瓦而已。正常的12节巡航状态只需要1万千瓦用于推进就可以了,同时舰上有5600多名船员,光是维持基本生活就需要上万千瓦功率,也就是大部分功率都用来支持舰内的电力系统了。

  电力是最可控的能源,所以现代舰艇的各系统都在从少电向多电,乃至全电发展,已经有很多军舰实现了综合电力化,把推进和舰内供电整合在了一起,主机发电,再用电动机推进。虽然航空母舰现在只有英国的伊丽莎白二世号实现了全电推进。但是美国最新的福特号也为舰内系统准备了19.2万千瓦的电网容量,比伊丽莎白二世的11.2万千瓦大得多,也超过了福特号自己的推进功率。

  用电大户

  这么巨大的舰内电力需求,来自于现代舰艇各个系统不断升级的技术设备。

  比如说造水,以前都是用主机的冷却水来加热真空锅炉,蒸发海水制水,现在往往都用电力反渗透膜制水。以前舰内用压缩空气往往是设置压缩空气总管道,用支管通到各个区域,现在也改成了各区域供应,比如鱼雷发射管需要压缩空气,就自带电动气泵,自己压缩,从而省掉了复杂的管路。类似地,大量蒸汽、热水管道也因此省下了,除了费电之外,其他指标全面改善。

  当然这些电力需求还不算大问题,美国航母的总功率从小鹰级的3.2万千瓦增加到尼米兹级的6.4万千瓦,已经基本覆盖了大多数系统电力化的需求。真正的用电大户是电磁弹射。

中国成第2航母大国和第一差在哪:功率比吨位更重要

  福特级电磁弹射槽

  电磁弹射出现之前,航母发射飞机,用的是蒸汽弹射。蒸汽弹射的管路维护很麻烦,弹射力量的精确控制也很难,电磁弹射完美的解决了这些问题,唯一的问题是供电量不足。在发射飞机的几秒内,电磁弹射器需要输出100万千瓦级别的功率,已经比一座中等城市的用电功率还大了,军舰内不可能常备这个级别的动力,更何况其他系统也不能因为飞机发射就停下来。所以目前的方案是设置飞轮发电机,平时用质量很大的飞轮高速旋转存储动能,发射飞机时忽然减速,输出百万千瓦的瞬时电流推动弹射器。

  这些飞轮发电机,空转时就需要消耗大量的能量,而为了保证随时都能放飞飞机,飞轮发动机在战时又不能停下,电力消耗一下子就上来了。像小鹰这样的常规航母,要用电磁弹射,主机输出功率就得从3.2万千瓦增加到5万千瓦以上,巡航状态的耗油量也得增加一半,用来支持飞轮发电机上。我国的003号航母目前看来也打算走电磁弹射路线,如果也采用这样的常规动力方案,一样面临油耗暴增的问题, 50天的巡航时间暴跌到30天左右也不奇怪。对上起动不动海上晃悠100来天的福特和尼米兹,三艘也只能勉强和一艘保持跟随。

  更要命的是,核动力航母有大量的冗余动力,只是平时不向轮机输出。需要高速作战的时候把蒸汽放出来能迅速加速,几分钟就可以从巡航加速到最大航速,制造甲板风帮助飞机重载起飞和着舰,期间还能给电磁弹射系统补动力。而常规动力航母平时为了省油,一般只开八个锅炉中的四个,还是怠速运行,需要加速的时候得重新点燃关闭的锅炉烧水,时间以小时计算,很可能是仗都已经打一半了,都还没烧到最大功率来提供高航速和快速弹射飞机,大部分飞机还得轻载起飞。

  任重道远

  说了这么多,总结下来一句话:电力就是战斗力,我们的新航母这方面还差很远。

  美国人最新的核动力航母,总输出功率超过38万千瓦,而我们现在的辽宁号,总输出功率只有17万千瓦,功率差距比吨位差距更大。未来的003号还是常规动力,可能也就达到小鹰的24万千瓦级别。美国人未来用福特级1:1替换尼米兹级,是用38万千瓦替换26万千瓦。我们新建一艘航母,目前算下来只是增加17-24万千瓦,可不是造一艘就和美国缩短一艘的差距。

  所以,目前的第一要务是尽早进入核动力航母时代,才能在新增舰艇功率上不输给美国。但在一艘船上集中一座城市的电力供应,还要大幅调整功率,瓶颈不仅仅是核反应堆。美国人在福特级上采用19.2万千瓦电网,靠的是民用工业还没有普及的碳化硅基IGCT芯片,才能承受13400V高压,调控超大功率电网。而英国的伊丽莎白二世虽然已是全电推进,却还是使用硅基IGBT芯片来进行变压、整流,承载能力只有6700V。2015年我国民用的大功率IGBT才投产使用,比美欧晚了10年,碳化硅IGCT的普及还得更久,航母的电力发展还有很长的路要走。

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