“心脏病”攻关之路依旧艰险，中国要造巨型核动力航母还面临哪些难关_风闻

中国发展核动力航母，同样面临“心脏病”问题

从中国海军近期服役舰艇的情况来看，扣除神龙见首不见尾的新型核潜艇，国人最翘首以盼的恐怕就是003号航母了。早在山东舰基本成型后，国内就开始讨论003号航母，其中讨论焦点就是该舰到底是核动力还是常规动力。从近期的新闻来看，该舰无疑还是常规动力，体量规格与当年美军的小鹰级近似，这无疑让“核动力派”大失所望。

由于003号航母的大体情况基本尘埃落定，因此更多网友开始对其后续的新型航母产生遐想。从辽宁舰和山东舰，再到003号，中国航母的发展脉络也十分清楚，即朝向大型化发展，这无疑也对应未来中国海军的深蓝化远海战略。既然如此，那么中国未来发展核动力航母自然也是情理之中的计划。然而真正让本国航母迈入核动力之门，却是难上加难的。

纵观核技术诞生以来的70多年，尽管拥有核武器或能够制造核武器的国家不在少数，但拥有核潜艇的国家却只有六个。而核动力航母的技术门槛显然远比核潜艇更高，因此迄今为止，也只有美国真正建造并拥有合格的核动力航母，毫无疑问，在核动力航母及其发展上，中国还免不了要摸着美军过河。有人预测，核动力航母的技术攻关之路，甚至会超过高端芯片和高性能航空发动机的自主化。

▲003号依旧是常规动力，这难免让部分军迷感到有些失望

顶级强国，航母必须越大越好

航母的规格从吨位来看，大体可以分为小型、中型和大型。作为最吞金的武器之一，航母的建造、维护乃至战斗力形成，都让多数国家望而生畏，因此一些难以承受大型航母的体量有限的国家，只能选择建造中小型航母甚至以两栖攻击舰一类准航母作为替代，而它们的假想对手多半也是和自身体量差别不过分悬殊的国家。但对于真正的海军强国而言，规格太低的航母往往价廉物不美，难以满足其海权战略需求。

▲早在近百年前，列克星敦号就确立美国航母的大型化发展之路

早在上世纪30年代，当时的海上霸主之一、英国就曾思考少量大型航母或多艘中小型航母的取舍，一些将领认为当年世界顶级的大型航母例如美国的列克星敦号或日本的赤城号固然有其优点，但如果被击沉或重创，自身舰载航空兵的实力就会承受过大损失。然而实战证明，大型航母无论远海自持力、舰载机携带量还是生命力，都有着无可取代的优势。而在战争中充分证明大型快速航母价值的美国，更是在战后将航母大型化作为重要发展目标。

▲E-2D这样的固定翼舰载预警机将大幅提升航母战斗群的战区控制能力

曾在三艘不同航母服役，并指导福特级航母概念设计的美国海军上校兼海军技术资深工程师塔尔伯特曾专门撰文阐明了大型航母的作用。首先，中小型航母或大型两栖攻击舰无法起降E-2D这样的固定翼预警机，而此类预警机的雷达作用范围往往超过海基宙斯盾的数倍，而且预警机的移动速度更远超舰艇航行速度。这样一来，航母战斗群指挥官即可根据预警机的判断掌控战区内所有敌我单位的情况，进而最大程度避免可能带来严重隐患的战场迷雾。

▲即便是客串航母的大型两栖攻击舰，其内部容量也无法和大型航母相比

其次，大型航母往往可以携带的舰载机数量甚至堪比两艘中小型航母，即便搭载同型号战斗机，大型航母在总体运用上的优势也很突出。因为大型航母的战斗机停靠点和机库容量优势很大，就可以在多数时间段让舰队上空的防御战斗机和打击敌目标的空中编队都保持较大规模。而多艘小型航母就算战斗机之和与之接近，但不同航母的航空队在起降和飞行任务协同上却要面临大得多的难度，对特定任务区域的控制程度自然明显不如大型航母上单一编制的航空联队。

▲大型航母在航空队攻击协调方面也有不可取代的优势

第三，大型航母余量很大，可以在紧急情况下容纳其他航母的人员和飞机，对各类军用航空器也有了更多的选择余地。例如在打击得到新型防空武器的极端组织时，美军临时为舰载航空兵快速增设了更多的电子战机，而这是中小型航母难以完成的。大型航母在弹药库容量上，同样优势明显，例如一艘尼米兹级可携带的各类弹药超过一艘两栖攻击舰的23倍！在海湾战争这样的实战检测环境中，美军大型核动力航母的舰载机联队出动率几乎超过中型航母的一倍。因此也正是有以上技术对比和实战报告，美国海军才最终彻底否决了发展中小型航母的提案。

核动力航母有什么优势？

早在1958年，世界第一艘核动力航母企业号就动工建造，自上世纪70年代开始，美国航母在巨型化的同时又真正实现了核动力化，这种趋势也一直维持到今天。早在尼米兹级定型前，美军就曾通过比例仿真模型和计算机对比了核动力和常规动力航母，并从中发现常规动力航母的发展瓶颈很难突破。一般而言，航母要想有效进行作战，速度不能低于30节。随着吨位的提升，航母动力装置也必须跟着发展，但在常规航母上，这种发展的结果往往就是动力装置所占面积飙升，而且航母还要规划出相当区域用于储备自身所需燃料。

▲尽管不够完善，但企业号核动力航母还是开启了航母发展的新篇章

在一般人看来，航母无疑是海上巨无霸。但相比于陆地机场和军事基地，航母却要狭小得多，必然要将每一个舱室的作用都发挥到极限。当时美国的测试表明，吨位飙升后的常规动力航母也要面临燃料库和动力系统所占面积同时提升的问题，进而直接影响到机库和弹药库的面积，这样一来，吨位的增长就几乎没有从本质上提升航母的战斗力。非但如此，常规动力航母大量的燃料消耗也会导致频繁的海上补给，而此类作业往往需要补给舰和航母都同时降低速度，这在战时无疑会让自身的防御力大大降低。

▲核动力航母在补给方面的压力也相对更低

反观核动力航母，它的动力来源为原子反应堆，可以提供理论上无限的续航力。这样一来，航母就不用考虑自身燃料补给，内部空间也由此大大得到解放，即便在和补给舰对接时，补给的种类也大大降低（主要集中在舰载机使用的航空煤油上）。由于不再需要烟囱，核动力航母的舰岛位置自然也无需迁就推进装置的布局，并且可以大大降低体积，以便让升降机位于舰岛前方，并在甲板下增设新的弹药准备区域。从设计上看，这也利于降低弹药爆炸的可能性。

▲巨型核动力航母的建造，也会带动社会其他产业的快速发展

冷战时，美国迫切追求全球制海权，而核动力航母的这一特点自然也迎合了美军的需求。计算表明，尼米兹级这样的核动力航母几乎可以相隔20多年才进行一次包括更换核燃料在内的大修，理论上可以长期保持战备。然而如果是大型常规动力航母，在同样的半个世纪服役寿命中，其动力装置就要接受更多次大修和维护，而且消耗的舰用重油也会十分可观。从这个角度来看，核动力航母无疑更划算。此外，核动力航母作为超级金字塔工程，本身也带动国家的整体发展，例如美国的调查显示，常规动力航母的建造研发涉及214个专业的发展，而核动力航母则涉及到2700多个，并大大增加社会就业岗位。

核反应堆技术是核动力航母发展的难关

舰艇核动力装置的原理，就是反应堆输出热能，将锅炉内的液态水烧开，产生蒸汽，最终驱动蒸汽轮机，进而带动传动轴螺旋桨，使得舰艇在海中前进。从本质上看，这就好比一个采用反应堆炉子的蒸汽轮机动力系统。但这看似简单的原理，却成为很多国家根本无法战胜的技术高峰，哪怕它们中有的曾经搞定了核潜艇反应堆技术。在这些国家中，法国就是一个十分典型的案例，因为外人看来似乎让法国大大增色的戴高乐号却被法国海军吐槽不已。

▲尽管不少国家完成了民用核电站反应堆甚至核弹，但却无法完成航母用反应堆

戴高乐号采用了两台凯旋级战略核潜艇使用的K-15D反应堆，其输出功率却仅为150兆瓦，这几乎还不足8万马力。因此尽管戴高乐号的吨位远低于美国核动力航母，但其最大速度也很难超过27节，更让法国头疼的是，这艘航母还经常以频繁的动力系统故障而闻名于世。根据数字化模型显示，核潜艇的反应堆如果用于吨位大得多的航母，就至少需要4-5个，这无疑要占据航母上大片宝贵的空间，进而让核动力航母失去原本的先天优势，然而这还只是麻烦的开始。

▲由于戴高乐号毛病百出，因此法国被戏称为半个核动力航母国家

反应堆数量增加后，辐射量必然会增加，因此辐射屏蔽措施就必须到位，但这就意味着其他相关设备也要迅速跟进，进而再度占据航母上的空间。而且多台反应堆之间的协调也难免会存在很大的操纵难度，一旦配合不到位，就很可能发生事故。即便是单台核潜艇用反应堆功率提升后再配备到航母上，也必然要在散热、安全、热交换等方面再度设计，难度几乎超过彻底设计新的航母专用反应堆。毫无疑问，这种先天就存在严重问题的设计完全弊大于利，而中国也应当引以为戒。

要发展核动力航母，中国有什么成就？

中国海军目前的航母力量发展还处于起步阶段，但美国这个航母发展的先行者早已用自己数十年甚至百年的技术和运用经验无意间为中国指明了道路。另一方面，中国海军要想最终确保自己的海上交通要道和航运绝对安全，并维持自身海外利益，就必须做好和强大对手航母编队单独接触的准备。在这种情况下，无论是航母本身乃至战斗群的自持力，还是航母体量，都必须实现质的飞跃。因此，巨型核动力航母对中国同样至关重要。

▲疑似003号航母夜间建造施工的照片

能够独立建造航母这一门槛，中国已经跨了过去。以长兴造船厂为例，此地四年就完成了17个舾装码头、四个大型民用船坞，厂区面积近600万平方米，并开辟了三条大型生产线。这里的船台能够满足常见的数十万吨超大型货轮建造，自然也可以满足航母建造。自2018年开始，这里又出现了轨道长上千米、总重量达1600吨的超大型龙门吊，其作业范围几乎可以覆盖总装场地。因此有人对比美国建造航母的情况后借此推算，中国在硬件上完全可以建造福特级这样的十万吨级超级航母。

▲超大型国产龙门吊也说明中国足以建造十万吨级航母

然而建造核动力航母的第二道门槛，中国却很难如不少人所想的那样快速跨过去，这就是高性能反应堆。此前已经提到过，大型航母吨位巨大，但内部空间依旧要绝对优化，所以理想的航母专用反应堆就要同时做到能量强、体积小、可靠性高。然而让人欣慰的是，玲龙一号这种小型反应堆给出了一个相对理想的答案。早在2017年，中核集团就首次展示了当时还未处于初步设计阶段的玲龙一号。到了2020年的第十六届国际核工业展览会上，中核集团再度展示了玲龙一号，并且给出了其不少具体参数，这也说明该反应堆已基本成型。

▲玲龙一号的尺寸控制以及能量输出均十分出色

作为一种模块化设计的小型反应堆，玲龙一号的尺寸得到了最大限度的压缩，其高度约为14米，宽度约为10米，与美国航母使用的反应堆一样，所占面积远低于常规动力航母使用的柴油机、燃气涡轮机、蒸汽轮机等常规主机。非但如此，玲龙一号的能量也很强悍，其额定热功率可达385兆瓦，电功率则为127兆瓦，单台换算功率约为14-17万马力。作为对比，美国尼米兹级使用的A4W反应堆虽然额定热功率高达550兆瓦，但电功率仅为100兆瓦，单台换算功率约为13万马力，福特级使用的最新型A1B反应堆的电功率也只有125兆瓦。因此从能量上看，玲龙一号甚至反超了美国的两大同类对手，理论上也可以节省出更多电能，并反过来用于电磁弹射作业。

▲玲龙一号在安全系数上同样有明显优势

更重要的是，作为第三代小型反应堆，玲龙一号的安全系数很高。玲龙一号依靠空气对流将热量从堆芯导入钢制安全壳，再通过安全壳导入大气，进而实现自然冷却，即便在最坏的情况下也不会发生融堆事故。借助五道纵深防御措施，玲龙一号不需要能动的安全壳喷淋和再循环系统，即便在事故后长期不手动干预，堆芯也能得到保护，其安全蓄电池还能提供72小时不间断供电。因此，玲龙一号发生核事故的概率，已经大大低于美国和法国的同类反应堆，甚至由此成为世界首个通过国际原子能机构通用反应堆安全审查的先进小型反应堆。

为什么国产反应堆不能用于航母？

玲龙一号的致命缺陷，就是其核燃料丰度太低。核燃料丰度，就是其中的核物质浓度，目前国内外常见的民用核燃料的丰度一般低于20%，即低浓度铀，它们在任何情况下都不会发生核爆炸。而如果浓度超过20%，辐射量和不稳定性都会大大提升，进而纳入军用核燃料的范畴，如果丰度超过90%，即可用于制造核弹。美国尼米兹级使用的A4W反应堆丰度可达66%左右，而福特级的A1B反应堆丰度更是高达97%，几乎可以直接用于制造核武器！相比之下，玲龙一号的丰度居然只有3%-5%左右，基本和一些民用核电站近似。

▲种种迹象表明，中国航母必然要朝向核动力化迈进

如果一艘核动力航母的反应堆丰度不足，必然会导致其释放的能量不足，进而严重影响到航母本身的动力甚至出勤率。反之，反应堆丰度较高固然有其危险性，但也可以让航母的动力得到更大能量，而且例如福特级这样的航母理论上甚至无需专门更换燃料。美国第一艘核动力航母企业号的A2W反应堆丰度仅为6%，这就导致企业号不得不频繁大修以更换燃料，有时两次大修之间间隔仅为五年，而一次大修耗时却长达2-3年，这也严重影响了该舰的出勤状况。而戴高乐号的反应堆丰度也只有20%，这就使其每隔数年就同样要更换核燃料。

▲美国研发航母用反应堆的历史已长达半个世纪以上

核动力航母如果要更换燃料，就要把舰体结构小心翼翼地分层切割开，才能更换内部的反应堆燃料，更换后同样要缜密地一层层将其缝合焊接起来，工程量之大工期之长自不消说。而且谁也无法保证绝对不会出现安全问题，因此此类工程自然越少越好。所以，如果贸然将现阶段的玲龙一号用于航母，就只能重演当年老企业号和法国戴高乐号的窘境，甚至由此严重影响中国海军航母力量的战备执勤。而如果将玲龙一号这样的小型反应堆丰度提升到福特级的水平，甚至需要耗费一个中等城市的用电量！所以，只有早日解决反应堆丰度问题，国产巨型核动力航母才真正有希望。

▲如果中国拥有核动力航母，将极大提升自身海上实力

通过对核动力大型航母意义以及我国现阶段技术的水平进行总结，可以看出科学分析，客观论证和对比，才是国防技术发展所需要的正确态度。美国第一代数艘核动力航母即将退役，而我们还没有建造出类似规格的核动力航母时，所以我们就更应当冷静下来看待不容忽视的差距，才会有助于脚踏实地的稳步追赶。

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