軍美:二戰後航母動力類型比較_風聞
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
二戰後航母動力類型比較
航空母艦,作為現代最大的水面主戰艦艇,核心作戰裝備,誕生於第一次世界大戰,其前身是水上飛機母艦。英國曾於1917年將建造中的暴怒號巡洋艦改裝為航母,並於1918年正式開工建造世界上第一艘“純正血統”的航空母艦,並將其命名為“競技神號”,因為1918年一戰結束,所以進展緩慢,到1923年才建成。而日本於1919年設計,1920年開工建造的鳳翔號,在1922年底建成。所以,到底誰是人類首艘航母,到現在,英國和日本還在打官司。
二戰中,航母取代戰列艦,一舉成為海上霸主,美日英等,都發展了大量的航母,誕生了圍殲俾斯麥,偷襲珍珠港,珊瑚海,中途島等精彩海戰。
二戰後,以美蘇為代表的霸權國家,大力發展航母,主要有如下類型。
一,二戰後航母主要類型
我們清點一下二戰後噴氣機時代的航母,發現有如下大略類型
1,蒸滑,蒸汽動力,滑越起飛。主要有蘇聯的明斯克級和庫茲涅佐夫級,我國的16艦和17艦。
2,蒸蒸彈,蒸汽動力,蒸汽彈射,主要有美國的小鷹級,法國的克列孟梭級。
3,核蒸彈,核動力,蒸汽彈射,主要有美國的企業號和尼米茲級,法國的戴高樂號。
4,核電彈,核動力,電磁彈射,目前只有美國最新的福特級。
5,燃電滑(垂),燃電動力,滑越或垂直起飛,目前只有英國的女王級(其實廣義範圍來講,美國的美國級兩棲攻擊艦也算)。
以上可以看出,在起飛方式上,彈射型航母取代滑越型航母,是大勢所趨。所以,未來主要的分歧集中在,是採用何種動力上。
目前,全球主要建造航母的國家,就是美國繼續建造核電彈的福特級,法國論證建造PANG級核電彈航母,英國目前的女王級兩艘已交付,下一代沒有説法。至於俄羅斯和印度,兩者目前的工業實力決定了,只有嘴炮,難以落實在行動上。俄羅斯現在連庫茲涅佐夫號都修不好,印度國產航母下水幾次了,還是個半成品的空殼子在水上漂,未來遙遙無期。其他國家,最多是用平甲板帶上垂直起降戰機,如日韓意大利等兩棲攻擊艦,實際上,英國女王級那麼大的航母,也是帶的F35B。
蒸汽,核,燃電,三種系統裏,蒸汽動力的缺點是技術落後,優點是結構成熟,風險低,經驗多。即使下一艘出於穩妥起見,和迅速形成戰鬥力,依然採取蒸汽動力,也最多是過渡,而不會成為未來的主流。
核動力和燃電動力,有各自的特點,都可能是未來的方向,所以本文主要對比核動力和燃點動力的優劣。
二,核動力航母的優勢:
1,減少煙囱,佔用甲板面積小(甲板空間才是航母的核心屬性),同時減少甲板上層建築體積,有利於隱身。
2,蒸汽彈射時代,核動力可以給蒸彈提供充足蒸汽。從本質上説,蒸汽輪機和核動力,都是燒鍋爐的,只不過一個是燒媒和重油,一個是燒鈾。然後都產生蒸汽,利用蒸汽來彈射,利用蒸汽帶動動力系統和發電系統。當然,現在電磁彈射時代,核動力航母也有足夠的功率用來發電。
3,功率大,除動力系統,彈射系統外,還可大量發電,為全艦的各系統供電,淨化充足的淡水。比如福特級將配備兩具A1B反應堆,總熱功率70萬千瓦,其產生的高壓熱蒸汽,一部分用於推動汽輪機發電,發電功率12.5萬千瓦,另一部分推動汽輪機—螺旋槳推進系統,推進功率26萬千瓦,其熱功率比尼米茲級增加25%。本來,福特級還打算用全部功率發電,用電力推動,但因為供10萬噸級艦艇使用的電力推進系統尚未發展成熟,因此前三艘福特級仍將以蒸汽渦輪直接驅動四軸螺旋槳推進。
4,持續高航速機動,尤其在戰時,持續高航速,有利於增加艦載機迎風起飛時的風速,增加起飛安全性。
5,政治宣傳性大,核動力電磁彈射航母,作為現在最頂尖的存在,處於海軍水面艦艇食物鏈的最高層,是振奮人心,威懾對手的利器。
三,核動力航母的缺陷辨析
同時,核動力也有劣勢:
1,費用太高。首先是核燃料費用遠高於非核燃料,其次,因為涉核,所有的安全等級,包括船廠船塢,人員檢測,維護保養,退役拆解等,都需要花費大量的經費,是常規動力航母(無論是蒸汽動力還是燃氣動力)的兩倍以上。不過對美國和法國來講,因為其有核動力航母的傳統,所以繼續造核動力,可能還會省點錢,畢竟有相關的經驗和體系,比另起爐灶搞燃電動力,要方便。
2,費時太長。尤其是中期維護和更換核燃料,都需要大量的時間,嚴重影響在航率和出動頻次,所以福特級航母A1B反應堆採用高濃度核燃料堆芯,使用壽命長達50年,減少維護和更換燃料時間,降低全壽命週期成本,值得學習。
3,安全性差,生存力弱。很多人可能會有疑惑,航母那麼大,防護那麼好,怎麼還安全性差呢?事實其實也如此,二戰後,隨着各種遠程打擊武器的不斷提高,純粹靠裝甲硬抗的戰列艦思路,已經無法保障航母的安全,儘管航母從自身結構上,飛行甲板本身就需要面積龐大的強力甲板,為了結構強度,也設置了雙層艦壁和防雷隔層,以其龐大的身軀,依然是現代戰艦中防護力最好的。但是,常規動力艦艇遭到打擊後,一般情況下,都有損管,及時搶救,只要不是無法彌補的貫通傷或者當場被炸成兩半,都還有搶救的機會,哪怕部分動力系統被擊中,也還有其他動力系統可以維持工作,爭取撤離戰場的時間,而核動力航母,一旦一個核堆被命中,整個航母就要被拋棄。而現代航母因為整體防禦好,除了反艦彈道導彈這種大殺器,其他方式很難一次擊沉,那麼,瞄着對方的動力艙打,就是收益最大的。這一點,是核動力航母的軟肋。只不過,因為美國在擁有核動力航母以後,沒人敢真打,從沒受過攻擊,甚至都沒遇到過威脅,所以,也就很少有人想到了。
但是,又要説但是,核航母的生存性,是一個雙向的話題,是相對於進攻方的能力而言,畢竟航母本身,具有完整的預警體系,艦載機防禦體系,編隊體系,防空反導體系,各種電子對抗體系,乃至最後的自身裝甲體系,能打破這一體系的國家,就要有極其強大的能力,二戰後,也只有兩個國家試圖挑戰和打擊美國超級核航母,一個是蘇聯,發展了飽和攻擊,包括核攻擊,這種打擊方式下,航母動力是否為核動力,已經沒有區別了,相應的,美國發展出了宙斯盾相控陣防禦體系。另一個是我國,發展處了彈道導彈打航母,其實蘇聯當年也有這方面的研究,但沒發展出來,只有我國現在發展出來了,目前這個攻擊模式,美國還沒有有效防禦的方式。這是核動力航母編隊本身的防禦能力。除此之外,超級核動力航母還有另外一個防禦能力,那就是戰略防禦能力,就是,超級核動力航母本身,也是超級大國的門面,臉面,對超級核動力航母挑戰本身,就是在對超級大國進行挑戰,要打超級大國的臉面,而要挑戰超級大國,那就要有超強的實力和勇氣,這一點,對我們來講,是必然的事,但除了我們,全世界其他國家,目前沒有一個具有這種從戰略到戰術到技術的能力,誰要敢主動攻擊核動力航母,會受到美國的全力打擊,一般國家根本不是對手。而當作為挑戰者的我國和作為被挑戰者的美國,一旦出現純粹的航母對決,技術打擊,固然雙方的核動力體系都面臨對方的威脅,但我方還有彈道導彈的支持,而美國會更加困難。同時,即使挑戰者和被挑戰者都損失航母,那麼,對挑戰者而言,打平就是不輸,不輸就是贏,對被挑戰一方而言,打平就是不贏,不贏就是輸。所以在這一點上,核動力航母的生存力,不光是核動力航母本身,也是國家生存力的體現。
超級核動力航母,不是不可被擊毀,但一如它的建造和產生,是一個國家綜合國力和國家意志的集中體現一樣,擊毀超級核動力航母,也是一個國家綜合國力和國家意志的集中體現。沒有這個龐大的綜合國力和堅強的國家意志,核動力航母,在目前世界,就是無敵的。
也就是我們有能力打了,也有打的勇氣和決心了,核動力的脆弱性才是問題,而到這個時候,是彈道導彈打,還是巡航導彈打,也沒區別了。燃電還有個能量密度功率密度,以及推進功率和航速,充足的艦上電力供應和淡水生產,等問題。目前,核燃料依然是能量密度最高的燃料,核動力依然是功率大的動力,大功率高航速本身又能增加生存力,尤其在擺脱對方核潛艇方面,有優勢。而同樣噸位的航母,燃電動力要達到核動力的速度,需要佔用多大體積,包括被彈面積大的燃料艙,相關的各種防護,還要詳細計算,很可能複雜程度遠遠超出核動力,核動力本身只需要集中防護就好。
4,結構複雜。核動力本身原理不復雜,從本質上説,蒸汽輪機和核動力,都是燒鍋爐的,只不過一個是燒媒和重油,一個是燒鈾。然後都產生蒸汽,利用蒸汽來彈射,利用蒸汽帶動動力系統和發電系統。但是,因為涉核,在結構佈局和安全防護上,就需要極其複雜龐大的保障系統,確保運行安全,造成大量空間佔用。不過相對於蒸汽動力,這個,似乎也算不上是特別劣勢了。
5,部署不靈活,很多國家的港口不支持核動力艦艇停泊,輿論上也有反核。
另外,相比常規動力航母,傳統印象上,大家認為核動力航母不用補給燃料,可以持續部署,長時間大範圍機動,減少補給次數,以及補給時的脆弱性,但事實上,因為航母本身還要補給航空燃料,彈藥,生活用品,以及編隊內其他艦艇需要補給,所以總補給次數,核動力航母並不比常規航母,有太多的優勢。
總結一句話,超級核動力航母,除了貴,沒毛病。兩個字:真香!
四,燃電航母動力系統分析
目前,全世界採用燃點動力的航空母艦隻有英國的女王級,儘管女王級使用F35B短距垂直起降戰鬥機,但一來英國海軍以前用海鷂,有使用短距垂直起降戰鬥機的傳統,二來F35B對付小國也不是問題,三來使用F35B,會極大減少對起降系統的依賴,省很多錢,所以雖然在我們看來F35B不能算純正的艦載機,但是對英國也夠了。
女王級是世界上首型,也是目前唯一一型採取燃電系統的航母。主動力為2台單機功率36MW的MT-30燃氣輪機,輔助動力為2台單機功率11MW級的16V38B柴油機,2台單機功率9MW級的12V38B柴油機,採用IFEP綜合電力推進系統,推進總功率108MW,即10.8萬千瓦。其中80MW(8萬千瓦)用於驅動4台單機功率20MW的法國科孚德機電公司的先進感應電機,總推進功率10.8萬馬力,可以使6.5萬噸的航母達到26節的最高航速。由於採用F-35B這種短距垂直起降性能優異的艦載機,26節的最大航速也完全夠用。可以説,放棄了常規起降方式後,除了艦載機性能被嚴重削弱,其他的,無論是取消彈射助降系統,還是簡化甲板構型,以及降低航速,減弱動力系統,都省了大錢。但同時,福特級以比女王級大了不到一倍的排水量,總熱功率70萬千瓦,動力系統功率以26萬千瓦對女王級的10.8萬馬力,約合8萬千瓦,足足多了3倍多,這也是核動力航母高航速的根本保障,和不可替代的優勢。
相比昂貴複雜的核動力,燃電系統費用低,維護週期短,佈置靈活,震動和噪音少,安全性高,無論是平時運行,還是戰時的生存性,抗打擊能力,只要不是所有動力系統都失效,就還能跑。
五,總結
蒸汽動力是成熟技術,可靠穩妥,但也是老舊技術,除非是某些後發國家出於應急,為快速服役,實現戰鬥力,應對當前日益嚴峻的國際形勢,可以採用。否則,已經意義不大了。
核動力,優點和缺點都很明顯,適合不差錢的國家。無論是技術層面,還是政治層面,軍事層面,都有足夠的對抗實力。
燃電動力,是另闢蹊徑,在性能和價格之間,達到最優。但性能上要比核動力弱。
具體的量化分析和綜合比較,還需要做大量的工作,尤其是核動力和燃電動力,在具體的體積,效率,功率,安全性,實現時間,等各個方面,都需要進一步研究。
同時,隨着電磁彈射和無人機的發展,用比傳統的超級核動力航母小一些的艦體,加上電磁彈射和無人機,除和美國核動力航母編隊進行大洋對決對峙之外,在其他很多方面,面對世界上絕大多數國家,依然具有壓倒性優勢,而這個模式,則可以考慮用燃電系統,更便宜,更靈活,面對一般常規打擊,也更有生存性。是一款介乎於超級核動力航母和傳統的直升機航母/兩棲攻擊艦之間的一個新的艦種,即無人機航母。而從廣義的角度,無論是柴油動力的兩棲攻擊艦,還是如果用燃電為動力的無人機航母,以及用核動力為基礎的超級航母,只要是以搭載航空器為主要作戰力量的海上平台,都可以稱之為廣義上的航空母艦。關於使用燃電為動力的無人機航母,將在後續繼續猜測。
相信無論哪一種選擇,都會是深思熟慮的結果,對航空母艦的發展,起到積極的作用。
軍美
2021.5.28