航母为什么不用柴油机或者汽油机?
这个问题其实很简单,那就是舰船功率需求相当大,性能要求高,安装空间小。n 水面舰艇动辄几千上万吨,要推动这样巨大的庞然大物
这个问题其实很简单,那就是舰船功率需求相当大,性能要求高,安装空间小。n
水面舰艇动辄几千上万吨,要推动这样巨大的庞然大物需要相当大功率,同时航空母舰这类战斗舰艇,航速要求较高,都要达到二十多节甚至三十节的航速。大家都知道水这类高密度流体产生得阻力随速度呈指数级增长。随之功率需求也是呈指数增长。要达到设计时速都是需要十几万马力以上。nn这里举几个例子,尼米兹 10万吨左右,动力功率约200兆瓦(约28万马力)。库兹涅佐夫 6万吨左右,总功率147兆瓦(约20万马力)。戴高乐 满排40600吨,总功率为76200马力。克莱蒙梭 3.2万吨 动力功率约12.6万马力。基辅 4万吨 动力约14万马力。无敌 20300吨 总功率112000马力。阿斯图里亚斯亲王 满排16900吨,总功率46400马力。加里波第 满排13370吨 ,总功率80000马力。小鹰 8万吨左右,总功率280000万马力。差克里·纳吕贝特 满排11485吨,功率11780马力。而中国辽宁舰主机功率也在15万千瓦左右。这样大的功率都足够满足一座小型城市用电了。由此可见航空母舰是需要相当大推进功率的。
目前世界上最大的柴油机是瓦锡兰柴油机公司推出的14缸RT-flex96C船用柴油机(可能不准确,但功率再大也就是这个级别了),该机持续输出最大功率为80080kW(108.920bhp),两台柴油机可以勉强满足辽宁号这样中型航空母舰,但该机长27.3m,高13.5m,整机重达2300t,这对于需要安装大量装备系统,空间寸土寸金的军用舰艇来说,显然是不可取的。而舰用柴油机方面,前两个月新闻,世界最大的我国新一代超大功率舰用柴油机首台样机整机试验才顺利启动,功率65000马力,但离装备舰艇还有较长距离。有的人会讲可以用多台较小柴油机串联起来,但这会使动力系统变得无比复杂,可靠性极大降低,也是不行的。而汽油机单机功率更小,据我了解最大汽油机也就1000多千瓦而已,远远满足不了船舶动力需求。n
那什么发动机才能满足航母需求呢。答案就是汽轮机。汽轮机分为燃气轮机和蒸汽轮机。中国辽宁号和美国航母都是蒸汽轮机,只是辽宁号是烧燃油加热锅炉产生蒸汽,而核动力航母是核裂变释放的能量加热锅炉产生蒸汽而已。这种蒸汽轮机轻轻松松就能输出数十万马力,而且占用空间也相对可以接受,目前中国40兆瓦级船用燃气轮机已研制成功,这样四台就基本满足辽宁号的需求(当今世界功率最大的舰用燃气轮机,超过英国“伊丽莎白女王”级航母所用的MT30燃气轮机36兆瓦的功率)。而目前世界最大燃气轮机:西门子SGT5-8000H超级燃气轮机重390吨(相当于一架加满油的空客A380),长13.1米,宽4.9米,高4.9米 ,功率为375MW(相当于13架空客A380引擎功率的总和,或者尼迷兹号航母总功率194MW的近两倍),相比于最大柴油机功率和体积相比结果不言而喻,功率相等的情况下柴油机组重量是燃机的百倍左右。体积小、重量轻意味着船只结构强度高,发动机推重比大,机动性好。当然这类燃气轮机是陆上发电站用,无法舰用,但也充分显示了燃气轮机潜力无比巨大。
因此对于重型航母来讲目前只有蒸汽轮机满足要求,燃气轮机和蒸汽轮机能中型航母需求,而目前舰用柴油机无法满足航母需求。nn那最后再简单对比一下船用蒸汽轮机、燃气轮机和柴油机优缺点。蒸汽轮机单机功率大,维护简单,油品要求低,可以燃烧重油,但是体积较大,启动慢,热效率低。燃气轮机功率较大,体积小,启动快,加速性好,维护简单,但技术复杂,空气消耗量大,红外特征明显,在非额定工况下油耗较高。柴油机功率最小,热效率高,启动较为迅速,可靠性高,重量体积较大,热效率高。n
以上纯手机码字,可能有很多不准确之处,请大家手下留情,多多指教。