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燃气轮机与全电推进:中国航母的心脏与战力之源  

2015-01-30 07:56:47|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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图为正在吊装的“伊丽莎白女王”级航母的动力机组,尽管该型航母在整体性能上存在诸多局限,但在动力装置设计上却很值得航母后发国家效仿、学习。(资料图)

凤凰军事 刘畅

中国海军舰艇的发展一直遵循小步快跑的策略,这一方面是为了能将不断获得的新技术应用在战舰之上,同时诸如动力装置这种关键设备的局限也使中国国产战舰的规模化生产难以进行。但随着052C、D型驱逐舰的大量建造,以及055型“万吨大驱”的呼之欲出,动力装置的局限似乎已不再能禁锢中国战舰进步的步伐。以QC280为代表的新一代国产燃气轮机动力的成熟与量产意味着,不仅中国大型驱护舰有了可靠“不限量”的强劲心脏,以QC280为基础研发的“航母心脏”也使中国航母具备了革命性的强大心脏与战力之源。

英国女王在中国的“异母同胞”

英美两国在电动战舰方面的研发一直领先世界,美国早在二战前建造的“列克星敦”级航母就已采用电力动力,但这种研发与应用在二战后似乎并未继续。相比之下,英国在燃气轮机革命之后就一直积极研发并实用化全电战舰,目前最可观的成果就是全电驱动的“伊丽莎白女王”级航空母舰。该级航母采用IFEP整合式电力推进系统以2具单机功率36兆瓦的MT-30燃气涡轮、1具单机功率11兆瓦的Wartsila 16V38B柴油机以及2具单机功率9兆瓦的Wartsila 12V38B柴油机作为发电机动力来源,总输出功率在108兆瓦以上,其中80兆瓦用于驱动4具先进感应电动机(单机功率20兆瓦),带动双轴螺旋桨;每轴由两个电动机驱动,两机可单独分割操作,需要高功率输出时则串联使用。

与之相比,中国未来的国产航母在动力模式上很可能采用与“伊丽莎白女王”级航母类似的动力模式。目前中国已在QC280燃气轮机基础上研发了30兆瓦级别的QD280燃气轮机,国产的16PA6V-280STC系列柴油机也已相当成熟,更为重要的是,中国是目前世界上首个实现中压直流综合电力系统的国家。相比目前在英国45型驱逐舰、“伊丽莎白女王”及航母以及美国DDG1000型驱逐舰上采用的中压交流综合电力系统更加先进,结构更简洁,动力转换率更高。有鉴于此,中国在大型航母这类巨型平台上实现全电推进式并不存在技术瓶颈。当中国国产的全电巨型航母航行在大洋之上时,英雄气短的“伊丽莎白女王”级航母看到自己在东方的这个异母同胞的妹妹,不知心里会有怎样的感觉。

电磁弹射与“人间大炮”

舰艇尤其是航母采用全电推进的另一大好处就是电力储备的极大增强为采用诸如电磁弹射器这种全新“力量倍增器”创造了条件。电磁弹射具有容积小、对舰上辅助系统要求低、效率高、重量轻、运行和维护费用低廉的好处。尽管类似电磁弹射器这种新概念设备对航母相关技术积累尚浅的中国而言似乎有些好高骛远,但发展电磁弹射器对中国而言却是相当现实的需求。原因在于中国航母在发展初期,无论是吨位还是舰载机数量都无法与美国现役航母相比,同时未来面对的东北亚国家的陆基空中力量的威胁也很严重,这就要求航母搭载的舰载机需要有更大的起飞重量与弹射效率,而电磁弹射器正是实现这些目标的最佳手段。而对于电磁弹射器而言,全电战舰无疑是其搭载的最佳平台。

除了电磁弹射器这种间接的“力量倍增器”,全电航母也有益于中国装备类似电磁轨道炮这类全新的攻击性武器,目前美国已计划未来在“福特”级航母上装备电磁轨道炮。如果中国航母采用全电模式,日后电磁轨道炮同样有可能成为标准配备,而一旦配备该型炮,在很大意义上,航母的现有应用将会被扩大。例如在面对敌方相对弱小的舰队骚扰或袭击时,航母可依仗自身火力解决威胁,特混编队中的其他舰艇则可专心防御更高等级的威胁。同时航母以极小的空间与吨位换来的这种自身打击能力的提升,也有益于航母编队规模的缩减,从而在保证战力的情况下使航母编队更加精干。

中国的航母相关技术似乎已为国产全电航母的诞生做好了准备,但子系统的成熟与整系统的诞生是有很大距离的。未来中国装备全电航母符合中国对航母的需求,但此前相关技术可以在驱护舰等级的平台上实现实用化,这样当国产全电航母成熟之后,等待她的就已是一支基本实现全电的新时代海军,而非一群上个时代的战舰,在这方面“伊丽莎白女王”级航母与45型驱逐舰之间的技术传承与作战搭配为我们提供了有益参考。

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