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既不是常规动力,也不是核动力?中国003型航空母舰是“混动”的可能性有多大?

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来源:军武速递官方


目前是北京时间6月28日,俄乌军事冲突已开始124天。


昨天:俄军近坦90师和卢甘斯克人民军哥萨克摩步6团,在基本清理了泽勒特、戈尔斯科耶筑垒地域之后,正式向上卡米扬卡发起大规模进攻。战至日终时分,据称俄军部队已经占领上卡米扬卡以东的两个居民点,战斗已经发生在上卡米扬卡炼油厂厂区内,这使得乌军从利西昌斯克逃跑的通道几乎被关闭。

在俄军炮火中一路狂奔的乌克兰部队

根据BBC、法新社等记者跟踪拍摄的视频显示,一支乌军部队从利西昌斯克、试图通过上卡米扬卡逃往塞弗尔斯克的时候,就遭到了俄军炮兵的猛轰。横飞的弹片给已经几乎没有装甲装备的乌军造成了惨烈杀伤,剩下的乌军来不及抢救伤员,只能自顾自地分散逃命。这意味着,乌军部署在北顿涅茨克城市群的重兵集团,已经到了最后关头。


003“福建舰”的各种传言

简单介绍完了尚在进行中的利西昌斯克围歼战,咱们的目光还是要回到国内。最近一段时间,伴随着003型航空母舰的下水,不少军迷们的眼光“刁”了不少。


毕竟一方面: 003型航空母舰,大概是东亚地区自主建造的性能最先进、战斗力最强的大型水面舰艇,说它是亚洲人的骄傲这都不为过;

“福建”号与“福特”号舰岛对比


另一方面,003型航空母舰,它的外形实在是太漂亮了,尤其是它的舰岛设计和综合射频系统。大伊万自我感觉,“福建”号航母完全可以和美国的“福特”号相提并论。

法国媒体分析认为,中国海军“福建”舰完成舾装后满载排水量接近10万吨,舰载机数量最多可达85架。


总之无论怎么说,最近关于“福建”舰性能的各种传言,在网上甚嚣尘上,而且越传越有点玄乎的感觉:

比如在“福建”舰的常规排水量上,央视频道公布是“八万余吨”,网上很快给发挥到了“接近九万吨”,然后一路扶摇直上,从九万吨变成十万吨,最新数据也变成了十二万吨,认为是咱们在“有意隐瞒了部分吨位”(IJN的既视感);

山东舰、福建舰与福特号的对比


又比如在“福建”舰的舰载机搭载能力和航空作业能力上,也从一开始的“好于‘山东’舰”,变成了后来的“逼平‘尼米兹’”,现在的最新说法,说是“福建”舰舰载机搭载性能和综合航空作业能力已经逼平了“福特”号航母。


除了诸如舰艇吨位和舰载机作业能力这样的传言,目前传得最广、或者说从003型航母刚刚亮相就开始流传的,是关于“福建”舰动力组的传言。据说,“福建”号航空母舰之所以在公开亮相的时候没有说明它的动力组,是因为该舰采用了一套非常特殊的动力组,也即所谓的“核燃联合动力组”。


持这种观点的人认为,“福建”号航母安装有两套主机,其中一套是核反应堆,另外一套则是燃气轮机,两套系统综合作用共同驱动航母,一些网络大V也选择采信了这种说法。还有一些非主流的观点认为,“福建”舰采用的是核蒸联合动力,或者核燃蒸联合动力,反正是万变不离其宗,重点在于“福建”号上肯定安装有核反应堆动力系统。


“混动”003的说法靠谱吗?


那么,所谓的“福建”号航母使用了“核燃联合动力组”,或者“核蒸联合动力组”甚至“核燃蒸联合动力组”,这种说法是否靠谱呢?

“核蒸联合动力组”

嗯,要是靠谱就怪了,咱们先说可能性最低的所谓“核蒸联合动力组”,要大伊万来说:这种“核蒸联合动力组”就是四个字,没事找事!

科学的尽头离不开烧开水


很简单,目前的核动力舰艇,它的推进方式全部都是反应堆堆芯核裂变产生的核能,进入蒸汽发生器产生过热蒸汽,然后再通过一回路给二回路加热,使得二回路产生蒸汽,进入汽轮机进行机械做功,称为机械能。



这种做功方式,其实跟常规动力的蒸汽轮机是有异曲同工之处的,都是使用蒸汽驱动汽轮机,产生机械能,带动舰艇的传动大轴。既然如此,这么两套“有点类似”的系统,除了徒增舰艇动力组的复杂性,有啥好处?反正大伊万是看不出来。


从历史上研制的战斗舰艇来看,只有苏联红海军在1144型核动力巡洋舰上,实际运用了这套核动力和蒸汽轮机动力综合的动力组。但是,1144的动力组也并不是核动力和蒸汽动力联合,根据相关大佬的权威研究,1144型核动力巡洋舰的主机,采用的是两台КН-3型压水反应堆和配套的蒸汽发生器,此外还配备了两台КВГ-2型备用燃油锅炉。


值得注意的是,1144型巡洋舰的反应堆和锅炉,并不是如西方猜测的那样,可以用锅炉补充高压蒸汽量的不足,只是单纯地作为后备动力,在两台核反应堆全部出现故障的情况下使用蒸汽轮机确保舰艇处于自航状态。据称,仅仅这两台КВГ-2锅炉就足够1144型巡洋舰以14节的航速航行1000海里左右了。


因此,通过以上分析,我们可以发现,目前暂时没有任何一种水面战斗舰艇,使用过奇葩的“核蒸联合动力组”。几乎所有的使用核反应堆或者蒸汽轮机作为主机的战斗舰艇,都只是使用了这两种动力组的一种作为主机,不存在同时使用的情况。

“核燃联合动力组”

那么,“福建”舰使用“核蒸联合动力组”的可能性非常低,“核燃联合动力组”的可能性又如何呢?

采用“柴燃交替”的052D


大伊万认为这可能性同样几乎没有!毕竟,只要是联合动力组,那么就会面临着哪种类型的动力组作为主机,哪种类型的动力组作为辅机的问题。比如常见的柴燃联合或者柴燃交替动力组:两台功率较小的柴油机作为巡航主机,在舰艇处于慢车状态下时启动;等到舰艇需要加速或处于高速冲刺状态下时,则两动力组并车或者离合,使用高功率的动力组加速。

福特级使用的A1B反应堆


而如果航母的动力组使用燃气轮机和核动力作为联合动力组,动力组以哪个类型为主就是个非常麻烦的事情:如果使用核动力作为加速主机,燃气轮机作为巡航主机,也就是燃气轮机巡航,核动力加速,这在技术上等于是本末倒置。燃气轮机的加速性是要比核动力好一些的,但是燃气轮机的耗油量大概是蒸汽轮机的两倍以上,这种性能使得燃气轮机,几乎天然不适合作为巡航主机使用,否则这航母的耗油量就亏到姥姥家去了。


而以核动力动力组的技术性能来看,核动力的功率调节性能又很好,可以从较低的功率到较高的功率实现无缝转换。也就是说单靠一台核动力蒸汽发生器加上汽轮机主机,其实就足以应付从低速巡航到高速冲刺的所有舰艇工况了。在这种情况下,还有什么必要专门增加一套用于低速巡航的燃气轮机主机?因此,核动力加速、燃气轮机巡航,在技术原理上就说不通。


要是核动力作为巡航主机、燃气轮机作为加速主机呢?那更说不通了,这意味着“福建”号航母,实际上主要的动力系统是以燃气轮机为主的,燃气轮机动力组的功率要高于核动力组,这简直是贻笑大方。燃气轮机动力组虽然有加速性能好、启动速度快等优点,但是,燃气轮机对于进气量、排气量的要求是非常高的。


在燃气轮机组的进气量上,由于燃气轮机实际上使用的是喷气式发动机的核心机,对于空气流量的需求巨大。因此,在安装有燃气轮机的舰船上,都配备有巨大的进气窗,这导致使用燃气轮机的航母,舰岛不可能小。同时,由于燃气轮机的排气压力比较小,因此在设计燃气轮机排烟道时,往往必须确保垂直或者尽量倾斜向上。

印度海军新下水的“维克兰特”号航母,拥有着一座硕大的舰岛。


而航母的主机舱位于舰体底部,要确保燃气轮机能够顺利排烟,本身就是个巨大的难题。要是“维克兰特”号那种小航母也就算了,你一艘舰体总宽度70多米的大型航母,燃气轮机排烟道就要在水平方向延伸三十米,简直如同开玩笑。


003动力组猜想

因此,从航母动力组设计的经验来看,无论是美国还是苏联,在航母动力组的设计上,都会尽量偏向于保守和可靠,不会把航母的动力组搞到极端复杂、多套动力组同时上舰的程度。


比如美国,美国在常规动力航母的动力组设计上,就始终坚持使用常压锅炉作为主机,而在核动力航母上,也没有说增加几套燃气轮机作为辅机、搞一个核常兼备的航母出来。苏联也是如此,在所有的航母设计上,都采用了高度可靠的增压锅炉和蒸汽轮机设计,只在1144型巡洋舰上,使用了一个不靠谱的核反应堆和备用锅炉的设计。

从“库兹涅佐夫” 号航母上拆下来的增压锅炉


但是,正如我们前面说的那样,这种非主流的设计,本质上是苏联对自己的核反应堆设计不放心,所以加了一套蒸汽轮机作为备份,并不是核反应堆和蒸汽联合动力。这种“主动力组性能不可靠,靠备用动力组来凑”的做法,和航母动力组的总体设计思想是相悖的。作为在航母设计上已经有了较为充分的经验的国家,我国绝对不会采用这种“将就”的策略展开设计。

003动力系统猜想


因此,大伊万的观点是很明确的:“福建”号航母,它的动力组和“辽宁”舰、“山东”舰不会有太大的区别,同样是增压锅炉和蒸汽轮机动力。中国海军的核动力航母,目前还在路上,还没有到来。


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