军美:二战后航母动力类型比较_风闻
鼎盛军美-鼎盛军事论坛管理员,军政史作家-鼎盛军事论坛管理员,军事,时政,历史写手。2021-05-28 14:44
二战后航母动力类型比较
航空母舰,作为现代最大的水面主战舰艇,核心作战装备,诞生于第一次世界大战,其前身是水上飞机母舰。英国曾于1917年将建造中的暴怒号巡洋舰改装为航母,并于1918年正式开工建造世界上第一艘“纯正血统”的航空母舰,并将其命名为“竞技神号”,因为1918年一战结束,所以进展缓慢,到1923年才建成。而日本于1919年设计,1920年开工建造的凤翔号,在1922年底建成。所以,到底谁是人类首艘航母,到现在,英国和日本还在打官司。
二战中,航母取代战列舰,一举成为海上霸主,美日英等,都发展了大量的航母,诞生了围歼俾斯麦,偷袭珍珠港,珊瑚海,中途岛等精彩海战。
二战后,以美苏为代表的霸权国家,大力发展航母,主要有如下类型。
一,二战后航母主要类型
我们清点一下二战后喷气机时代的航母,发现有如下大略类型
1,蒸滑,蒸汽动力,滑越起飞。主要有苏联的明斯克级和库兹涅佐夫级,我国的16舰和17舰。
2,蒸蒸弹,蒸汽动力,蒸汽弹射,主要有美国的小鹰级,法国的克列孟梭级。
3,核蒸弹,核动力,蒸汽弹射,主要有美国的企业号和尼米兹级,法国的戴高乐号。
4,核电弹,核动力,电磁弹射,目前只有美国最新的福特级。
5,燃电滑(垂),燃电动力,滑越或垂直起飞,目前只有英国的女王级(其实广义范围来讲,美国的美国级两栖攻击舰也算)。
以上可以看出,在起飞方式上,弹射型航母取代滑越型航母,是大势所趋。所以,未来主要的分歧集中在,是采用何种动力上。
目前,全球主要建造航母的国家,就是美国继续建造核电弹的福特级,法国论证建造PANG级核电弹航母,英国目前的女王级两艘已交付,下一代没有说法。至于俄罗斯和印度,两者目前的工业实力决定了,只有嘴炮,难以落实在行动上。俄罗斯现在连库兹涅佐夫号都修不好,印度国产航母下水几次了,还是个半成品的空壳子在水上漂,未来遥遥无期。其他国家,最多是用平甲板带上垂直起降战机,如日韩意大利等两栖攻击舰,实际上,英国女王级那么大的航母,也是带的F35B。
蒸汽,核,燃电,三种系统里,蒸汽动力的缺点是技术落后,优点是结构成熟,风险低,经验多。即使下一艘出于稳妥起见,和迅速形成战斗力,依然采取蒸汽动力,也最多是过渡,而不会成为未来的主流。
核动力和燃电动力,有各自的特点,都可能是未来的方向,所以本文主要对比核动力和燃点动力的优劣。
二,核动力航母的优势:
1,减少烟囱,占用甲板面积小(甲板空间才是航母的核心属性),同时减少甲板上层建筑体积,有利于隐身。
2,蒸汽弹射时代,核动力可以给蒸弹提供充足蒸汽。从本质上说,蒸汽轮机和核动力,都是烧锅炉的,只不过一个是烧媒和重油,一个是烧铀。然后都产生蒸汽,利用蒸汽来弹射,利用蒸汽带动动力系统和发电系统。当然,现在电磁弹射时代,核动力航母也有足够的功率用来发电。
3,功率大,除动力系统,弹射系统外,还可大量发电,为全舰的各系统供电,净化充足的淡水。比如福特级将配备两具A1B反应堆,总热功率70万千瓦,其产生的高压热蒸汽,一部分用于推动汽轮机发电,发电功率12.5万千瓦,另一部分推动汽轮机—螺旋桨推进系统,推进功率26万千瓦,其热功率比尼米兹级增加25%。本来,福特级还打算用全部功率发电,用电力推动,但因为供10万吨级舰艇使用的电力推进系统尚未发展成熟,因此前三艘福特级仍将以蒸汽涡轮直接驱动四轴螺旋桨推进。
4,持续高航速机动,尤其在战时,持续高航速,有利于增加舰载机迎风起飞时的风速,增加起飞安全性。
5,政治宣传性大,核动力电磁弹射航母,作为现在最顶尖的存在,处于海军水面舰艇食物链的最高层,是振奋人心,威慑对手的利器。
三,核动力航母的缺陷辨析
同时,核动力也有劣势:
1,费用太高。首先是核燃料费用远高于非核燃料,其次,因为涉核,所有的安全等级,包括船厂船坞,人员检测,维护保养,退役拆解等,都需要花费大量的经费,是常规动力航母(无论是蒸汽动力还是燃气动力)的两倍以上。不过对美国和法国来讲,因为其有核动力航母的传统,所以继续造核动力,可能还会省点钱,毕竟有相关的经验和体系,比另起炉灶搞燃电动力,要方便。
2,费时太长。尤其是中期维护和更换核燃料,都需要大量的时间,严重影响在航率和出动频次,所以福特级航母A1B反应堆采用高浓度核燃料堆芯,使用寿命长达50年,减少维护和更换燃料时间,降低全寿命周期成本,值得学习。
3,安全性差,生存力弱。很多人可能会有疑惑,航母那么大,防护那么好,怎么还安全性差呢?事实其实也如此,二战后,随着各种远程打击武器的不断提高,纯粹靠装甲硬抗的战列舰思路,已经无法保障航母的安全,尽管航母从自身结构上,飞行甲板本身就需要面积庞大的强力甲板,为了结构强度,也设置了双层舰壁和防雷隔层,以其庞大的身躯,依然是现代战舰中防护力最好的。但是,常规动力舰艇遭到打击后,一般情况下,都有损管,及时抢救,只要不是无法弥补的贯通伤或者当场被炸成两半,都还有抢救的机会,哪怕部分动力系统被击中,也还有其他动力系统可以维持工作,争取撤离战场的时间,而核动力航母,一旦一个核堆被命中,整个航母就要被抛弃。而现代航母因为整体防御好,除了反舰弹道导弹这种大杀器,其他方式很难一次击沉,那么,瞄着对方的动力舱打,就是收益最大的。这一点,是核动力航母的软肋。只不过,因为美国在拥有核动力航母以后,没人敢真打,从没受过攻击,甚至都没遇到过威胁,所以,也就很少有人想到了。
但是,又要说但是,核航母的生存性,是一个双向的话题,是相对于进攻方的能力而言,毕竟航母本身,具有完整的预警体系,舰载机防御体系,编队体系,防空反导体系,各种电子对抗体系,乃至最后的自身装甲体系,能打破这一体系的国家,就要有极其强大的能力,二战后,也只有两个国家试图挑战和打击美国超级核航母,一个是苏联,发展了饱和攻击,包括核攻击,这种打击方式下,航母动力是否为核动力,已经没有区别了,相应的,美国发展出了宙斯盾相控阵防御体系。另一个是我国,发展处了弹道导弹打航母,其实苏联当年也有这方面的研究,但没发展出来,只有我国现在发展出来了,目前这个攻击模式,美国还没有有效防御的方式。这是核动力航母编队本身的防御能力。除此之外,超级核动力航母还有另外一个防御能力,那就是战略防御能力,就是,超级核动力航母本身,也是超级大国的门面,脸面,对超级核动力航母挑战本身,就是在对超级大国进行挑战,要打超级大国的脸面,而要挑战超级大国,那就要有超强的实力和勇气,这一点,对我们来讲,是必然的事,但除了我们,全世界其他国家,目前没有一个具有这种从战略到战术到技术的能力,谁要敢主动攻击核动力航母,会受到美国的全力打击,一般国家根本不是对手。而当作为挑战者的我国和作为被挑战者的美国,一旦出现纯粹的航母对决,技术打击,固然双方的核动力体系都面临对方的威胁,但我方还有弹道导弹的支持,而美国会更加困难。同时,即使挑战者和被挑战者都损失航母,那么,对挑战者而言,打平就是不输,不输就是赢,对被挑战一方而言,打平就是不赢,不赢就是输。所以在这一点上,核动力航母的生存力,不光是核动力航母本身,也是国家生存力的体现。
超级核动力航母,不是不可被击毁,但一如它的建造和产生,是一个国家综合国力和国家意志的集中体现一样,击毁超级核动力航母,也是一个国家综合国力和国家意志的集中体现。没有这个庞大的综合国力和坚强的国家意志,核动力航母,在目前世界,就是无敌的。
也就是我们有能力打了,也有打的勇气和决心了,核动力的脆弱性才是问题,而到这个时候,是弹道导弹打,还是巡航导弹打,也没区别了。燃电还有个能量密度功率密度,以及推进功率和航速,充足的舰上电力供应和淡水生产,等问题。目前,核燃料依然是能量密度最高的燃料,核动力依然是功率大的动力,大功率高航速本身又能增加生存力,尤其在摆脱对方核潜艇方面,有优势。而同样吨位的航母,燃电动力要达到核动力的速度,需要占用多大体积,包括被弹面积大的燃料舱,相关的各种防护,还要详细计算,很可能复杂程度远远超出核动力,核动力本身只需要集中防护就好。
4,结构复杂。核动力本身原理不复杂,从本质上说,蒸汽轮机和核动力,都是烧锅炉的,只不过一个是烧媒和重油,一个是烧铀。然后都产生蒸汽,利用蒸汽来弹射,利用蒸汽带动动力系统和发电系统。但是,因为涉核,在结构布局和安全防护上,就需要极其复杂庞大的保障系统,确保运行安全,造成大量空间占用。不过相对于蒸汽动力,这个,似乎也算不上是特别劣势了。
5,部署不灵活,很多国家的港口不支持核动力舰艇停泊,舆论上也有反核。
另外,相比常规动力航母,传统印象上,大家认为核动力航母不用补给燃料,可以持续部署,长时间大范围机动,减少补给次数,以及补给时的脆弱性,但事实上,因为航母本身还要补给航空燃料,弹药,生活用品,以及编队内其他舰艇需要补给,所以总补给次数,核动力航母并不比常规航母,有太多的优势。
总结一句话,超级核动力航母,除了贵,没毛病。两个字:真香!
四,燃电航母动力系统分析
目前,全世界采用燃点动力的航空母舰只有英国的女王级,尽管女王级使用F35B短距垂直起降战斗机,但一来英国海军以前用海鹞,有使用短距垂直起降战斗机的传统,二来F35B对付小国也不是问题,三来使用F35B,会极大减少对起降系统的依赖,省很多钱,所以虽然在我们看来F35B不能算纯正的舰载机,但是对英国也够了。
女王级是世界上首型,也是目前唯一一型采取燃电系统的航母。主动力为2台单机功率36MW的MT-30燃气轮机,辅助动力为2台单机功率11MW级的16V38B柴油机,2台单机功率9MW级的12V38B柴油机,采用IFEP综合电力推进系统,推进总功率108MW,即10.8万千瓦。其中80MW(8万千瓦)用于驱动4台单机功率20MW的法国科孚德机电公司的先进感应电机,总推进功率10.8万马力,可以使6.5万吨的航母达到26节的最高航速。由于采用F-35B这种短距垂直起降性能优异的舰载机,26节的最大航速也完全够用。可以说,放弃了常规起降方式后,除了舰载机性能被严重削弱,其他的,无论是取消弹射助降系统,还是简化甲板构型,以及降低航速,减弱动力系统,都省了大钱。但同时,福特级以比女王级大了不到一倍的排水量,总热功率70万千瓦,动力系统功率以26万千瓦对女王级的10.8万马力,约合8万千瓦,足足多了3倍多,这也是核动力航母高航速的根本保障,和不可替代的优势。
相比昂贵复杂的核动力,燃电系统费用低,维护周期短,布置灵活,震动和噪音少,安全性高,无论是平时运行,还是战时的生存性,抗打击能力,只要不是所有动力系统都失效,就还能跑。
五,总结
蒸汽动力是成熟技术,可靠稳妥,但也是老旧技术,除非是某些后发国家出于应急,为快速服役,实现战斗力,应对当前日益严峻的国际形势,可以采用。否则,已经意义不大了。
核动力,优点和缺点都很明显,适合不差钱的国家。无论是技术层面,还是政治层面,军事层面,都有足够的对抗实力。
燃电动力,是另辟蹊径,在性能和价格之间,达到最优。但性能上要比核动力弱。
具体的量化分析和综合比较,还需要做大量的工作,尤其是核动力和燃电动力,在具体的体积,效率,功率,安全性,实现时间,等各个方面,都需要进一步研究。
同时,随着电磁弹射和无人机的发展,用比传统的超级核动力航母小一些的舰体,加上电磁弹射和无人机,除和美国核动力航母编队进行大洋对决对峙之外,在其他很多方面,面对世界上绝大多数国家,依然具有压倒性优势,而这个模式,则可以考虑用燃电系统,更便宜,更灵活,面对一般常规打击,也更有生存性。是一款介乎于超级核动力航母和传统的直升机航母/两栖攻击舰之间的一个新的舰种,即无人机航母。而从广义的角度,无论是柴油动力的两栖攻击舰,还是如果用燃电为动力的无人机航母,以及用核动力为基础的超级航母,只要是以搭载航空器为主要作战力量的海上平台,都可以称之为广义上的航空母舰。关于使用燃电为动力的无人机航母,将在后续继续猜测。
相信无论哪一种选择,都会是深思熟虑的结果,对航空母舰的发展,起到积极的作用。
军美
2021.5.28