003如果有烟道就能锤常规动力了吗?关于国产航母003是核动力
按照某些人的说法,假设003后面平台是烟道,能锤是常规动力吗?俄罗斯1153核动力航母的舰岛上有烟道是的,你没看错!核动力航母也是有烟道
按照某些人的说法,假设003后面平台是烟道,能锤是常规动力吗?
是的,你没看错!核动力航母也是有烟道的,而且所有的核动力航母都有烟道。当然这个烟道不是给核动力系统用的,是给常规辅助动力用的。因为所有的核动力航母都是有常规动力辅助动力系统的。这本是个基本常识,但是很多人一看到舰岛上的烟囱就说是常规动力航母,所以就有必要专门谈一下这个问题。
前面是美国企业级和尼米兹级核动力航母的烟道,这两级核动力航母的烟道口径都比较小,在照片上不太好找。不过福特级航母的烟道口径比较大比较明显,我们就以福特级航母的烟道为例来说说核动力航母的烟道设计。
首先核动力航母上的烟道都是给常规辅助动力用的,以福特级航母为例,福特级航母上至少有8台柴油机。说至少是因为福特级航母的辅机配置官方是没有公布的,但是能找的烟道表明福特级航母的辅助动力柴油机配置至少是8台。而且在后续建造的CVN80和CVN81两艘舰上又增加了2台柴油机组。
福特号航母的电站配置功率是172兆瓦,这和福特号航母209兆瓦的推进功率已经不远了。但这仍然是不够用的,实际上福特级航母原计划的电站配置功率是179.2兆瓦,也就是原计划要达到尼米兹级的2.8倍。在福特号航母172兆瓦的配电功率中有104兆瓦是4台26兆瓦汽轮发电机组提供的。其余的发电配置功率来自那里官方没有公布资料,但在剩余的68兆瓦电力中至少是由四台柴油机提供的。也就是前面图片上右舷前方武器平台上的两个烟道管和左舷升降机后方的两个烟道管对应的柴油机提供的。
实际上在福特级航母的左舷靠近水线附近还有四个烟道,也就是说福特号上至少还有另外四台柴油机,这四台柴油机可能是应急柴油机。其主要任务是在核动力系统出现问题时提供应急动力。实际上尼米兹级核动力航母也配有四台柴油机作为应急动力。不过可能是应急动力平时很少用,所以其烟道管是可收缩到舰内的,并有盖子盖起来。在大多数照片上是看不到这些烟道管的。
至于福特号的应急柴油动力是机械传动直接并车到变速箱,还是先发电再以电力传输给电动机提供动力尚不确定。因为福特级航母并未实现综合电力系统,只是采用了全电辅助系统和区域配电。说到这个可能不得不提到所谓俄罗斯1153核动力航母采用核常混动动力系统的说法。但是实际在核动力航母上是没有所谓“核常混动”这种说法的 ,因为核常动力是不能“混”的。核动力航母上的常规辅助动力的作用要么是用于发电的,要么是作为应急动力使用的。当作为应急动力使用时和核动力系统是不能同时工作的,因为两者功率相差比较大,而且转速不同,这样并车在技术是很难实现的。
如果将来有核动力航母真正实现了全电综合电力系统,那才有可能真正实现核常混动。因为全电综合电力系统是把所有动力的输出全部转换为电力,然后再集中统一分配。在这种情况下核动力和常规动力是可能真正实现综合利用自由分配的,这才能实现真正意义上的核常混动。至于我国航母实现核动力这样的目标,最早可能是在003航母身上。不然中船重工2025年实现核动力航母的小目标可能是要泡汤了,这显然无法跟国家交代。因为003从上船台到现在差不多四年了还没下水,而下一艘航母的模块还没有出现在船台上,从现在到2025已经没有四年时间了,服役倒不一定但最起码你得先下水吧。
最后我们再来说说为什么有些常规辅助动力的烟道放在舰岛上,而有的放在舷侧。这个跟辅助动力的功率有关,像美弟的企业级、尼米兹级、福特级辅助动力的功率都不大,而且是分散在很多台柴油机上的,所以放在舷侧就可以。一则距离近,这样排气阻力小,二则排出的热废气不会对舰载机起降产生明显的影响。
如果003是常规动力航母,那么003的这个烟道显然是偏小了。因为其烟道口比山东舰的烟道口大不了多少,我们只要找来网上公开的卫星照片就很容易计算出来。在卫星照片上简单测量一下就知道,003的烟道口面积在95平方米左右,而山东舰的烟道口面积是82平方米左右。因为卫星照片分辨率和图像变形的问题,测量会有一定的误差。并且在不同时期拍摄的卫星照片,测量结果也可能存在一定的差异,但这并不影响定性判断。
要论动力系统的功率,003肯定要比山东舰大很多,绝不是95比82这样的对比,因为排水量大了很多,也多了电磁弹射器等耗电大户。以山东舰为参考,我们只要分析一下003的动力系统功率需求,就知道003可能会采用何种动力系统。
首先我们分析一下山东舰的动力系统功率,并以此作为参考。我们知道山东舰的动力系统仿制的是辽宁舰的动力系统,而辽宁舰也就是前苏联的瓦良格号。我们只要参考一下同级别的库兹涅佐夫号的动力系统,大致就知道山东舰的动力系统有多大功率。库兹涅佐夫号采用燃油锅炉作为动力,其推进功率是20万马力,换算下来就是147兆瓦。再算上9台1500千瓦的汽轮发电机机组提供的电力。库兹涅佐夫号的燃油锅炉总共提供了160.5兆瓦的功率。当然库兹涅佐夫号上还有6台1500千瓦柴油发电机可以提供9兆瓦的电力。但是这是辅助动力系统提供的,不算在主动力系统里面。我们就把这个160.5兆瓦当做是山东舰的锅炉功率。库兹涅佐夫号的总发电功率是汽轮机发电机组的13.5兆瓦加上柴油发电机组的6兆瓦,总共19.5兆瓦。
然后我们再来推测一下003的动力系统功率。参照美国战略与国际问题研究中心也就是CSIS给出的数据,003的满载排水量是十万吨级的。CSIS可以接触到高精度军用卫星照片,如此判断当然是有充分依据的,并且CSIS也纠正了之前003是八万五千吨级航母的错误判断。十万吨这个排水量基本上和美国的福特级航母相当,我们就可以把福特级航母作为参照来分析003。
因为003和福特一样都是大甲板的电磁弹射型航母,其设计特点是类似的。福特级航母的核动力系统提供了209兆瓦的推进功率,使用反应堆蒸汽的还有四台26兆瓦的蒸汽轮机发电机组,这部分功率是104兆瓦。也就是说福特级航母的主动力系统提供了313兆瓦的功率。另外福特级航母的辅助动力提供了68兆瓦的电力,这个不算在主动力系统的功率里面。福特级航母总发电量是汽轮发电机组的104兆瓦加上辅助动力的68兆瓦,也就是172兆瓦。
以003和山东舰的烟道口面积计算,如果003采用的也是燃油锅炉作为动力,那么其动力系统能够提供的功率应该是186兆瓦,这和十万吨级电磁弹射型航母的动力需求显然是不匹配的。因为福特级航母的主动力系统提供的功率是313兆瓦。186兆瓦比313兆瓦,差距可是非常大,绝对不是82比95的比例。如果003只有186兆瓦的主动力系统,其航速能不能赶得上075两栖攻击舰都是个问题,这显然是不可能的。即使003的排水量只有8万5千吨,8万5千吨也比山东舰的6万5千大出31%,再加上电磁弹射器60兆瓦左右的功率,以及能量武器上舰的功率。186兆瓦的功率想满足003的动力需求也是不可能的。
即使003的排水量只有8万5千吨,参照小鹰号的推进功率也应该有206兆瓦左右。功率需求也小不到哪里去。实际上福特级航母主动力系统的313兆瓦功率仍然是不够用的。因为计划的配电功率不够,实际上在建造阶段福特号的发电功率已经提高到了192兆瓦,而后续的CVN80和CVN81号舰又增加了两台90吨重的柴油机。90吨重的柴油发电机组,以常用的高速柴油机来说,能提供的功率大概是8兆瓦左右。其实这些新增部分的电力需求应该有一半左右是核动力系统提供才对。也就是说福特级航母主动力系统合理的功率需求应该是331兆瓦左右,这已经比186兆瓦高出78%了。要知道燃油锅炉发展了几十年,效率已经达到85%左右,想再提高1%都是非常困难的。所以也别指望003能把锅炉的效率再提高一大截,如果能实现那就真的是天顶星锅炉了。
实际上003的动力需求比福特级航母还要高,因为003的出现要比福特级航母晚,003的用电设备会更多,功率需求可能更大。最起码003肯定会比福特级航母多出激光武器这样一个耗电大户。还有大功率氮化镓功率器件的相控阵雷达。因为我国早在2012年左右已经普及了氮化镓功率器件,就是珠海航展上一个四轮机动车上用的小型雷达都是氮化镓功率器件的。而福特号航母建造比较早,用得最多也只是砷化镓功率器件。要知道这两种功率器件,砷化镓是第二代半导体,氮化镓是第三代半导体,两者功率相差十倍。仅这两样东西多出个二三十兆瓦的功率需求都不是问题。未来的激光武器、电磁炮等都是耗电大户。
况且003服役后很快就会迎来六代机上舰。而六代机的最大起飞重量会达到45吨左右,比F35的30吨左右吨要高不少。所以003电磁弹射器的弹射能力应该要超过福特级航母的电磁弹射器。可能有人会说,003只有三条电磁弹射器,比福特级航母少了一条。但是要知道少一部电磁弹射器是为了提高弹射效率,既然效率更高,那供电功率也只能更高。所以003电磁弹射器的耗电量不会比福特级更低。综上所述,003主动力系统的功率需求至少应该在380兆瓦左右。这已经是186兆瓦的两倍以上了。以003的烟道口径,想要解决这个问题,用燃油锅炉显然是不可能的了。换句话说003采用常规动力的可能性根本就不存在。
003采用锅炉动力的可能事实上已经被枪毙了,科学常识告诉我们003烧锅炉这个可能性是不存在的。假设这个烟囱存在,那么这个烟囱是干什么的?这个烟囱实际上是辅助动力的烟囱,核动力航母上也是有常规辅助动力的,像福特级就用了柴油机辅助动力。只不过003需要的动力更加大,所以不得不另立一个(假设存在)烟囱,而不是像福特那样在舷侧开比较小的进排气管道。所以说到底有没有烟囱的出现,003都是核动力的。没有天顶星锅炉的事了!