科普:解密國產001A航母背後的「超級心臟」

空格4月26日，第二艘航空母艦下水儀式在船舶重工集團公司大連造船廠舉行。

新聞背後

該艘航空母艦由自行研製，2013年11月開工，2015年3月開始塢內建造。目前，航空母艦主船體完成建造，動力、電力等主要系統設備安裝到位。出塢下水是航空母艦建設的重大節點之一，標誌著自主設計建造航空母艦取得重大階段性成果。

航母動力

自航空母艦誕生以來，如何解決動力問題一直是各國必須要邁過的坎。目前，世界各國海軍航母採用的推進動力主要有三種類型，分別是蒸汽動力、核動力和燃氣輪機動力。

蒸汽動力

上世紀60年代以前建造的航母幾乎都採用蒸汽動力。蒸汽動力裝置由主鍋爐、主汽輪機、後傳動、配套輔機等主輔設備，以及蒸汽系統、給水系統、配風系統等組成，一般由兩台主鍋爐、一台主汽輪機以及配套輔機組成一個動力單元，帶動一根螺旋槳軸。

大、中型航母動力系統一般由4根推進軸組成，即有8台主鍋爐、4台主汽輪機，總功率為14至30萬馬力。

蒸汽動力技術比較成熟，工作安全可靠，維護保養簡單，機件工作壽命長，一次性投入費用較低，但燃油消耗量較多，運營費用相對較高。

核動力

美國、法國的航母採用了核動力裝置，核動力裝置一般由核島（一迴路）、常規島（二迴路）組成。

一迴路主要包括反應堆、主泵、蒸汽加壓器、精華離子交換器、蒸汽發生器、驅動機構及其各系統；二迴路主要包括主汽輪機、主冷凝器、後傳動、配套輔機及諸系統。

核動力裝置的最大優點是不受燃料限制，能長時間持續高速航行，一次裝載核燃料可使用10年以上，最長可達25年。此外，沒有進排氣道，也就沒有排煙產生甲板上空紊流、腐蝕氣體和紅外等問題。因此，核動力裝置特別適合全球航行無限續航要求的大型航母。

核動力裝置的不足之處在於初始投資費用巨大，核燃料價格昂貴，對操作人員素質要求高，安全防護措施要求嚴格，需要建造供安裝、試驗、駐泊、維護等需要的專門條件，還要有核設施共有的三廢排放和廢料處理問題。

燃氣輪機動力

燃氣輪機作為輕型航母的推進動力始創於英國，1980年首先安裝於「無敵」號航母上，順利通過了試航並交付海軍服役。

燃氣輪機動力裝置由燃氣發生器、動力渦輪、後傳動以及燃油系統、滑油系統、冷卻系統、調控系統等組成。其主要工作原理為空氣經過濾清後由壓氣機吸入，經增壓後進入燃燒室與燃油混合燃燒，高溫燃氣首先進入高壓渦輪做功，做功后的燃氣通過消音裝置排入大氣，高速旋轉的的動力渦輪通過傳動減速帶動螺旋槳軸。

燃氣輪機的優點是高功率體積比和功率重量比，結構緊湊、系統簡單，裝置的熱效率比蒸汽動力先進，機動性更好，從冷態啟動至全速工況僅需兩分鐘。

由於燃氣輪機部分負荷時效率較低，為了保持航母在巡航航速下8000海里的續航力，一般採用燃-燃結合，即在巡航工況下啟動巡航燃氣輪機，在全速工況下啟動全速燃氣輪機，它們之間通過自動同步聯合器實施離合、並機或脫開。

暢談

從目前世界各國的發展趨勢來看，核動力將成為航空母艦主流選擇，而從戰略需要、作戰需求以及本國的經濟技術情況等方面考慮，燃氣輪機和蒸汽動力技術也將在相當長一段時間內成為航母動力的重要選擇。

世界各國航母動力一覽

美國

目前美國最先進、也是在役數量最多的航母是「尼米茲」級。「尼米茲」級航母裝備的核動力裝置包括2座A4W/A1G型水-水反應堆、4台主渦輪齒輪機組（總功率28萬馬力），更換一次核燃料可使用13至15年，航行80至100萬海里。主動力裝置能確保航速超過30節（螺旋槳旋轉頻率150周/分鐘）。在試驗中速度達到31.5節。五葉螺旋槳直徑6.4米，重2980公斤。

正在進行海試的美國新一級航空母艦「傑拉德•福特」級首艦「傑拉德•福特」號，採用了造船領域的最新科技成果，包括採用了2座A1B型新型原子反應堆。

俄羅斯

俄羅斯「庫茲涅佐夫號」航母的主動力裝置是四軸鍋爐渦輪動力裝置，總功率20萬馬力。燃油儲備增加使其續航力達到8000海里（航速18節時）。8台КВГ-4鍋爐每小時可產生115噸蒸汽，集汽管內過熱蒸汽溫度為470度，壓力為66公斤/ 平方厘米。非戰艦航行所需的蒸汽也來自主鍋爐，因而不再需要輔助鍋爐裝置。標準排水量為53050噸，經濟航速為14節（140轉/分鐘），作戰經濟航速18節（180轉/分鐘）。戰艦推進裝置為4副低雜訊五葉定距螺旋槳。

法國

法國是第二個擁有核動力航母的國家。目前在役的「戴高樂」號航母於2000年9月30日服役，其動力裝置是一台雙軸核主動力裝置，包括2座К15型核反應堆。主動力裝置總功率為76200馬力，反應堆活性區壽命為5年。使用不變槳距的五葉螺旋槳作為推進器。該艦可以長時間保持27節的最大航速。電力動力裝置包括4台功率各為250千瓦的渦輪發電機、4台功率各為1100馬力的柴油發電機。這樣，電力動力裝置總功率為21400馬力。航母有特種設備可以在海上補充儲備，自持力為45晝夜。

英國

英國即將服役的「伊麗莎白女王」號航母主動力裝置為MT30燃氣輪機，由羅爾斯·羅伊斯公司研製，是世界上最強大的現役艦船燃氣輪機。MT30燃氣輪機總重120噸，單機功率36兆瓦，可驅動該航母以25節以上的速度航行。MT30燃氣輪機發出的高壓電能夠直接提供給四台主推進器，同時還能通過艦船上的13台變壓器降壓，從而驅動武器系統、任務系統、導航系統以及艦上所需的其它生活服務系統等。

義大利

義大利目前唯一在役航母「加里波第」號裝備雙軸燃氣渦輪主動力裝置，共4台渦輪機，總功率8萬馬力。2台GE-Fiat LM-2500燃氣渦輪發動機通過三級減速器、自動同步聯軸節和可逆液力轉換器作用於一個定距螺旋槳。選擇可逆液力轉換器是考慮到其經濟性和一些國家海軍戰艦的使用經驗。渦輪機成對位於兩個相互分開的機艙中。推進裝置為五葉定距螺旋槳，因為其有效係數比可調槳距螺旋槳高2-4%。

印度

由俄羅斯「戈爾什科夫海軍上將」號改裝而來的「維克拉瑪蒂亞」號，是印度的第二艘航母。「維克拉瑪蒂亞」號動力裝置為8台鍋爐和4台蒸汽輪機，總功率18萬馬力，最高速度可達30節。

（綜合新華社、新華網、網、《艦船知識》雜誌報道）