核动力费钱、蒸汽轮机落后,燃气轮机加综合全电动力才是未来航母的最佳选择。
俄罗斯库兹涅佐夫号航母冒黑烟,成为军迷冷嘲热讽的对象!与之同源的辽宁号和国产航母会不会也冒黑烟,成为军迷最关心的问题,毕竟它们用的都是蒸汽轮机。好在我们有完善的维护、保养措施,两舰的动力系统可靠且不会冒黑烟!需要说明的是,军舰冒黑烟尤其是在海试的时候,并不是什么大事,此前嘲笑库兹涅佐夫号冒黑烟的英国,在自己的伊丽莎白女王级航母海试中,也出现了黑烟滚滚的现象!它使用的是目前公认的最佳动力系统“MT30燃气轮机”。
当然,这样说不是嘲笑别人,我们的福建舰在海试回来后,舰岛上的雷达罩也都给熏黑了!
燃气轮机比蒸汽轮机少了一个能量转化过程,它不需要加热锅炉产生蒸汽再去推动涡轮,而是直接把燃料和空气混合燃烧,形成高温度高压力燃气直接推动涡轮旋转,进而减少了能量耗损、提高燃料利用效率,而且体积也会大幅减小,对航母来说都是优势所在!动力系统的体积较小能节省舰体空间,增加舰载机数量和生活空间,燃料能充分的利用不仅能减少油箱体积,还能扩大巡航范围,这是所有军舰的共同追求。
苏联时代设计的航母,使用蒸汽轮机也有自己的考量,这种动力对油料的品质选择没那么苛刻,辽宁号使用的就是重油,价格实惠公道是公认的事实!购买一吨重油只需要3000元左右,成本是柴油的一半左右(当然,汽柴油油价中有一半是税费),辽宁号和国产航母的具体载油量不好说,但是参考俄罗斯的库兹涅佐夫号载油量可知,不会少于6000吨,填装一次燃料只需不到2千万元,在航母的整个寿命期内也用不了几个钱。
而美国的尼米兹级航母在50年的寿命周期内,要换掉一次核燃料,这种更换需要的资金数额难以查找,但是根据纽波特纽斯造船厂给出的消息,美国海军“斯坦尼兹号”航母的核燃料更换工作,将在2021年开始的中期大修中进行,而这个大修总投资约55亿美元,耗时长达4年之久!几乎能造一艘英国的伊丽莎白女王级航母了。这55亿美元有多少花在购买核燃料、燃料棒更换等工作上不得而知,但肯定比买重油贵的多。
核动力航母究竟有多费钱?10艘尼米兹级航母每一艘都要经历一次中期大修,斯坦尼兹号航母只是其中一艘,每次维修都要烧掉建造一艘伊丽莎白女王级航母的钱,这期间的费用绝不是一般国家可承受的!虽说福特级航母的A1B核反应堆不需要二次填装核燃料,但它的造价本身就不低,一样是个烧钱的东西。据说退役后的核动力航母的拆解费至少15亿美元。所以航母动力的首选并不是核动力。
最后,蒸汽轮机除了体积大、燃油效率低之外,还有一个致命的缺陷,就是启动过程很麻烦,设法把一锅水烧开产生足够的蒸汽,再凝聚蒸汽达到足够的气压推动涡轮,需要漫长的时间,像福建号这样几万吨的战舰,至少需要一天一夜的时间才能启动!这还没考虑重油燃点高难以点燃的因素。因此,最佳的航母动力应该是燃气轮机,而且我国在这样的领域已经积累了一定的经验了,比如052D、055型驱逐舰就使用了燃气轮机。
那么,为什么世界上使用燃气轮机作为航母动力的怎么那么少呢?首先是能造航母的国家就没几个,能独立建造的就更少了。法国的戴高乐号的蒸汽弹射器还是买美国的,动力是照搬核潜艇的,最快只能飙到25节,相当拉垮。还有印度那个,舰体钢材、零件东拼西凑都靠尽口,首航被我们战忽局局长,张召忠精准预料,锅炉都爆炸了。所以说,真正能自己造的只有中美英。美国的航母最牛,都是核动力,两套重53000吨,排水量十万吨级。只有英国的伊丽莎白女王级65000吨排水量,用的燃气轮机,用了两台,全电推进,航速最快27节。一前一后,布置在舰体右侧。造就了世界上唯一的双舰岛航母,我看这设计水平,也就是我这个级别的水平(军迷级)。那么他为何需要双舰岛呢?最主要的原因,主要是因为这个燃气轮机的进排气筒,需要尽可能直,通风量非常大。他的舰岛烟筒的下边正对着燃气轮机的尾部。
说到这里,大家明白为什么航母很少用燃气轮机了吧。第一,要有足够强大燃气轮机,功率40兆瓦左右的。第二呢,要有综合全电动力推进技术。要不然你的燃气轮机只能像驱逐舰一样,布置在舰体中部。那样的话,排气烟道怎么布置?总不能在甲板中间吧。而综合全电推进系统,就是用燃气轮机来发电的,而不是像以前驱逐舰那样直接推动螺旋桨。所以它布置起来就灵活很多。说到这里我们要感谢伟大的马伟明教授和团队,为我们的祖国研发出了世界上最先进的综合全电推进系统,和电磁弹射器。为我们生产超级航母铺平道路。
如今我们已掌握的这些技术,可完全建造柴燃综合全电推进动力航母。动力选择,可以用型号CS16V27中高速柴油机,每台6.4兆瓦,四台共25.6兆瓦。燃气轮机可以用四台CGT40型。每台额定功率42兆瓦。另外,再加两台7兆瓦蒸汽轮机。利用燃气轮机600℃尾气余热锅炉,产生蒸汽推动。这样的热效率可以由39%提高至48%左右。这样算下来,总功率能够达到约208兆瓦,推动一艘十万吨级航母飙至31节,绰绰有余了。平时低速巡航启动四台柴油机,大约能达到12节的经济速度,再启动一台燃气轮机可以20节的较快速度巡航。非常灵活,随意调整。唯一缺点在于舰岛会比福建舰岛大一些,其实就等于多占用甲板上一架舰载机的停放空间罢了。可能有网友要问了,为何需要大舰岛呢?烟道,还是这样的一个问题,四个燃气轮机的烟道,是很占地方的,从动力仓,一般在水线以下部位,一直延伸至舰岛上方,估计直径大约在3.5米以上,俩前俩后并列四个。燃气轮机每台大概25吨,只能安放在动力仓,也得是俩前俩后,尾部相对,正对舰岛,当然得留出来余热锅炉的位置。四台柴油机每台大概32吨,放置在动力仓左侧。一共大概230吨,加上锅炉,也就300多吨。相对于美国的核动力两台5300吨的体量,简直是轻便多了,节省大量空间,和费用,全周期费用下来,估计省出的钱都能建造两艘航母了。
以上都是我一个老军迷的臆想,不存在泄密问题,都是些公开的信息,网上可查,好比印度军工,东拼西凑。我只是负责摘要,加臆想。愿跟广大网友一起探讨交流!
冒黑烟的是锅炉,不是蒸汽轮机,美国的核动力航母用的也是蒸汽轮机,就目前的燃气轮机功率还支撑不了超级航母。
是的,锅炉燃烧不充分,才会冒黑烟。十万吨级航母需要的动力没有想象中那么大,比12000吨级055舰大一倍动力就够了
把核动力和蒸汽轮机说成是两个动力那是不对的,不管是重油锅炉还是核动力,都是烧开水,都会用蒸汽轮机驱动,其次以目前的技术,燃气轮机还不适合作为10万吨大型航母的主动力,因为油耗太大了,比重油锅炉耗油大的多,对于大型航母就是个鸡肋,不要说英国怎么用,英国的航母才多点大?极速都没超过30
是的,核动力也是烧开水,用蒸汽轮机。至于油耗,比055用四台燃气轮机也相差不了多少。平时巡航用柴油机就可以了
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