哪些动力装置能够驱动庞大的航母?

2019-10-30 17:19来源:科普中国-军事科技前沿

  出品:科普中国

  作者:岳江锋

  策划:宋雅娟

  监制:光明网科普事业部

  网友提问:哪些动力装置能够驱动庞大的航母?

  专家解答:

  众所周知,航母是当之无愧的“海上巨无霸”,为了推动排水量达数万吨甚至数十万吨的庞大躯体,必须有特制的动力系统。总的来讲,目前航空母舰所能采取的动力装置有三种类型:常规蒸汽动力装置、核动力装置、燃气动力装置。

  常规蒸汽动力装置

  20世纪60年代以前建造的航母大多采用常规蒸汽动力装置,这种动力装置的优点是单机功率大,工作可靠,寿命长,技术成熟,转速调节方便,不需要增添特殊装置就可以实施倒车,对燃料也没有很高的要求,可以使用低质重油。航空母舰采用蒸汽动力装置还具有可以方便地向弹射器提供蒸汽等种种优势,因而在建造的航空母舰均采用这种动力装置。美国的“弗莱斯彻”级、“小鹰”级,俄罗斯的“库兹涅佐夫”号航母都是蒸汽轮机。

  但是基于安全的原因,蒸汽压力较低(60~80千克/平方厘米),整个装置热效率很低,一般只有25%左右,而且动力装置体积庞大,需要较多的操作岗位和值班人员。可见,常规蒸汽动力装置是一种指标不先进,却是容易实现的航母动力装置。

哪些动力装置能够驱动庞大的航母?

  蒸汽轮机内部结构图(图片来自网络)

  核动力装置

  进入20世纪60年代以后,随着美国“企业”号航母的服役,核动力航母正式走入历史舞台。核动力是一种很具发展潜力的动力源。其主要优点是:续航能力强,几年才更换一次核燃料棒;常规动力航母远洋航行需要有油船提供燃料,而核动力不需要补给油船,同时还能提供持续的电能。美国“尼米兹”级核动力航空母舰装有2座反应堆,每个反应堆输出功率10000马力,热效率为25.6%,足供一个中小城市用。每个反应堆驱动2部主蒸汽轮机,与2桨2轴组成一个单元,总功率260000马力,最大航速30节。“尼米兹”级航空母舰的动力装置的反应堆可使用13年。

  话分两头说,尽管核动力是当今大国制造航母的首选,但也有其自身的缺陷:由于核动力装置中的二次回路的本质仍然是低压饱和蒸汽,故仍有效率低的缺点;且核辐射危害大,其安全性属于人们普遍担忧的问题。随着核技术的发展和长期运行积累的经验,核动力装置一般都采取了多重有效的安全措施,近年来,这种动力正逐渐为更多的人所理解和接受。

哪些动力装置能够驱动庞大的航母?

核动力航母反应堆核心部分结构图(图片来自网络)

  燃气动力装置

  燃气轮机动力装置是当今世界技术水平最为先进的军舰发动机,和航空燃气轮机类似。这种发动机的主要优点是功率大、尺寸小、重量轻、效率高和机动性好。英国是目前造舰用燃气轮机最强的国家,“伊丽莎白女王”级航空母舰的IFEP综合全电推进系统用的就是英国自行研制生产的MT30燃气轮机。这款燃气轮机是英国为“伊丽莎白女王”级航空母舰研制的配套燃气轮机,目前世界上直面数据最强的燃气轮机。

  俗话说,“金无足赤”,尽管燃气轮机具有诸多的优点,但缺陷也不少。由于传统的航空母舰弹射看需要大量的高温高压蒸汽,如采用燃气轮机就不能像蒸汽轮机和核动力装置那样提供理想的蒸汽源,而锅炉装置还要增大容量,这在布置上很不方便。

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