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畅想中国第一艘核动力航母的动力系统

发布时间:2018-03-04  原作者:晨枫   点击数:

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  但电磁弹射不同。只要快速放电系统能够维持,电磁弹射的弹射力不随行程增加而降低,这使得舰载飞机在弹射起飞中加速更均匀,离舰速度更高,有利于提高起飞重量。“伊丽莎白女王”级的最大航速只有26级,或许就有电磁弹射可以补足航母速度不足的考虑。“伊丽莎白女王”级最初是按照电磁弹射设计的,滑跃起飞只是退而求其次的后备选项。最后建成时果然退而求其次,但这是题外话了。兰德8万吨航母方案也采用电磁弹射。

  兰德8万吨航母的最大航速为28节,因此动力只需要单一的A1B反应堆,这是与“福特”级共用的,从两个反应堆降低到一个是相对于“福特”级成本显著降低的一大原因。A1B的额定功率是保密的,一般认为比“尼米兹”级的A4W要高25%,热功率可能达到700兆瓦,主要用于更大的发电量,推进功率也有所增加。兰德8万吨级航母的推进功率要求不明,但按照三次方规律估算,应该在15.6万马力左右。这高于单一的A4W能提供的推进功率,但与增加功率的A1B是一致的。

中国094核潜艇“只有”11000吨,传说在建的096有可能达到18000吨
中国094核潜艇“只有”11000吨,传说在建的096有可能达到18000吨

  假定中国航母三号舰与核潜艇共用反应堆,正在研制的096的反应堆是最合理的选择。094的潜航吨位为11000吨,096的吨位更大,据说可携带24枚“巨浪2”潜射洲际导弹。参照相同载弹量的“俄亥俄”级,096很难小于18000吨,需要6万马力(约45兆瓦)的推进功率才能维持25节左右的航速。“俄亥俄”级的通用电气S8G反应堆可提供220兆瓦的热功率。在没有进一步消息的情况下,假定096的反应堆具有相同的热功率和推进功率。一般来说,由于系统效率的缘故,反应堆的热功率与推进功率的比率在5:1上下。“尼米兹”级的A4W除了提供推进功率,还需要提供大量弹射和发电用的蒸汽,所以达到5.5:1;“俄亥俄”级核潜艇没有蒸汽弹射需求,发电量的要求也较低,为4.9:1。

  这样看来,三号舰即使把最大航速降低到28节,两个096的反应堆也只能提供12万马力,也难以像“尼米兹”级或者“福特”级那样,由两个反应堆提供足够的主要动力。3-4个反应堆当然能达到功率要求,“企业”号就用了8个反应堆。但反应堆不仅制造和运作成本高,还体积大、重量大。S8G的直径为13米,长度为17米,重达2750吨。4个这样的反应堆就达到1.1万吨,这显然太重了。除非万不得已,简单地增加反应堆数量显然不是个办法。另一方面,两个反应堆还是需要的,万一一个反应堆故障或者受到战损,舰船还能保持动力。在兰德报告中,8万吨级方案的单一A1B反应堆万一故障或者受到战损就会丧失动力是一大弱点。

俄罗斯的“基洛夫”级采用独特的核蒸联合动力
俄罗斯的“基洛夫”级采用独特的核蒸联合动力

  但除了全核动力外,还有核蒸联合动力,现在只有俄罗斯的“基洛夫”级战列巡洋舰使用这样的方式。这是在常规的核动力基础上,另外增加常规的重油锅炉,像喷气发动机的加力燃烧一样,对核动力产生的高温高压蒸汽进一步加温加压,提高出力。在反应堆故障的情况下,锅炉也提供备用动力;在港内机动时,则提供辅助动力。这样既能得到核动力无限航程的好处,又不至于过度增加制造和运作成本。

  但锅炉毕竟升火慢,使用复杂,体积和重量较大。用燃气轮机补充核动力更加合理。燃气轮机启动快,功率大,体积小,重量轻,运转平稳、安静,尤其适合用于峰值载荷。在电推进的情况下,核动力与燃气轮机的整合更加容易。

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