奇怪的印度“維克蘭特”號航母煙道設計_風聞
晨枫-军事撰稿人-古今多少事,都付笑谈中2022-09-13 07:13

印度“維克蘭特”號(R11)航母在N次下水後,終於服役了

與從“戈爾什科夫”號改裝的“維克拉馬提亞”號相比,艦島頂着右舷,外側的“瑜伽甲板”沒有了,增加了飛行甲板的有效面積

“維克拉馬提亞”號的艦島位置由“戈爾什科夫”號的原設計決定,動不了了。為了加寬飛行甲板、增加有效面積,必須在右舷也加寬,但艦島外側面積無法利用,被戲稱為“瑜伽甲板”

但“維克蘭特”號的煙道設計很特別,是艦島頂部的“埋頭”設計,排煙口與艦橋頂部結構齊平,而不是常見的突出

這對改善隱身和降低風阻有好處,但對排煙順暢可能有影響,除了海試,還沒有正式使用,已經能看到很嚴重的燻黑了

常規動力航母必須有煙道,“福建”號的煙道清晰可見

“遼寧”號也在艦島頂端的常規位置,不管是前行還是停航,排煙都不會影響桅杆上的電子設備

“山東”號也是一樣

煙道圍護結構的冷卻空氣進風口清晰可見

美國“肯尼迪”號(CV-67)的煙道向外偏斜
美國“肯尼迪”號(CV67)首創現代航母煙道外偏的先例,這樣可以儘量使得煙跡遠離艦載機的下滑航線,代價是增加排煙壓力損失。從熱力學角度來説,排煙背壓越小,熱機效率越高;排煙壓力大到一定程度,熱機就“死機”了。大雪天汽車滑到積雪的路溝裏,首先要檢查排氣管是否被雪堵住,就是這個道理;汽車改裝首先換裝更加粗短的排氣管,也是這個道理,並不只是為了聲音雄壯。
“維克蘭特”號採用外偏的煙道,只要設計上考慮到排煙壓力損失,這沒有什麼問題。問題在“埋頭”設計。煙道是古已有之的東西,最早是建築取暖或者烹飪排煙用的。煙道的基本原理是自然對流,利用高層空氣温度低、密度大和低層熱氣温度高、密度小的差別,熱氣上升,冷氣下降。煙囱越高越好,這是人人都明白的道理。在常規動力航母上,艦島是自然的煙道位置,艦島的高度在一定程度上是由煙道高度決定的。當然,艦島本體可以不一定那麼高,頂上延伸一定高度的煙道是常見做法,“遼寧”號、“福建”號都是這樣的,額外的煙道圍護結構還對熾熱的煙道有所遮蔽,降低紅外特徵,並通過百葉式通風窗對煙道進行冷卻。
“維克蘭特”號的煙道冷卻空氣進風口比“山東”號更大,這是因為燃氣輪機的進排氣量比鍋爐動力更大、排煙温度更高。但在基本艦島的頂上,有前後兩個子島,前排煙口的排煙可能掠過後子島,後排煙口直接在後子島側面,高温燃氣尤其在低速和停航時可能對後子島上的電子設備有影響,後子島也因此額外加高,減少影響。
前排煙口還受到最高層的航空艦橋右舷側的遮擋。難説這是好事還是壞事。遮擋一方面在前進時形成低壓的尾流區,有利於排煙暢通;另一方面紊流也造成排煙口流場的複雜化,可能影響排煙。後排煙口在停船的時候明顯會對後子島有影響。

“自古以來”,輪船煙囱都是“支楞”得很高大,另一個原因是迎風面有自然的上升氣流,有利於帶走煙氣,“泰坦尼克”號這樣的後傾只是加強了迎風面的上升氣流

工廠煙囱也是一樣,不管風從哪個方向吹過來,都有上升氣流可以借用

“維克蘭特”號這樣的埋頭設計就完全利用不到這個效應了,還可能因為艦橋上表面氣流的附面層堆積而影響排煙
一個辦法是不用自然對流,用強制對流。也就是説,用鼓風機排煙,或者説抽風機。這樣,排煙在出風口就有一定的速度和壓力,容易遠離子島結構,但要消耗功率。考慮到進排氣量,強制循環的功率要求不低。另一個問題是可靠性,萬一抽風機故障或者戰損,排煙效率極大降低,動力出力就要大受損失,這在戰鬥激烈的時候尤其要命。
“維克蘭特”號的煙道設計是沒有先例的,不管是船隻、工廠還是建築,沒有這樣埋頭設計的煙道。從煙道的一般原理來説,這是反常識的。不過怎麼説呢,印度軍工設計中反常識的事情不少。反常識不一定不好,可能是前人沒有意識到的突破。不幸的是,印度軍工的反常識都沒有成為突破,而是失敗,像“阿瓊”坦克的線膛炮、“閃光”戰鬥機的外雙三角機翼。“維克蘭特”號的煙道設計是否會是問題,還要時間來驗證。