未来的中国航母会是什么样?其实看看外国航母就能猜出来
时值人民海军建军70周年,军武全新打造的短视频节目《军武速递》推出“中国超级航母”系列节目,第五集:未来之路
在拥有2艘6万吨级常规动力航母后,接下来中国航母进化之路的关键就是动力和弹射器。因为吨位、航速、载机数量这些零碎指标,归根到底都是由动力决定,动力越强航母才能造的越大;弹射器则是舰载机的力量倍增器。而关于这一点我们不妨把视角拉到国外,看看他国航母能给我们什么启示。
▲第二艘国产航母想象图
动力可谓衡量航母性能最基础的指标,目前除了美国和法国的核航母外,其余各国航母都采用蒸汽轮机或燃气轮机。一般大型常规动力航母的首选都是蒸汽轮机,不过在大型航母上使用燃气轮机,并做出革命性变革的只有英国的伊丽莎白女王级航母。
▲蒸汽弹射器原理
动力除了决定航母的吨位,更决定了航母能使用何种弹射器,目前弹射器分为蒸汽弹射器和电磁弹射器,蒸汽弹射器的基本原理是从主机锅炉导入部分蒸汽驱动弹射飞机,故只有蒸汽轮机航母才能使用,即使如美国的核航母,也是靠核反应堆烧水产生蒸汽驱动蒸汽轮机。
▲核动力航母原理
▲蒸汽弹射器
因而决定弹射器性能的关键就是蒸汽压力,美国尼米兹级航母2座A4W核反应堆的主机蒸汽压力为8.45Mpa,可以使33吨的F-14达到140节的离舰速度,而第一代核航母企业号蒸汽压力为6.1Mpa,导致F-14的起飞重量被限制在28吨左右。
▲尼米兹级核反应堆
如果中国航母要使用蒸汽弹射器,也不得不面临蒸汽压力的问题,目前辽宁舰的TB-12蒸汽轮机压力为6.1Mpa,如果用于弹射飞机,将使起飞重量限制在28吨左右,对于歼15这种最大起飞重量超过32吨的重型舰载机来说,这将大大限制其性能发挥。所以从中国的现实情况来看,使用蒸汽弹射器可能并不是合理的选择。
▲福特级航母的电磁弹射器
那么再看看电磁弹射器如何呢?电磁弹射器从原理上讲相当于大型直流电机,因此决定其性能的就是电力大小。美国福特级航母为了支撑4台总功率16兆瓦的电磁弹射器,将发电能力由尼米兹级的64MW提高到192MW,核反应堆加综合电力系统加电磁弹射器构成了福特级最重要的技术特征。不过核动力航母研制周期长、成本高、技术难度大,对于急需实现弹射起飞的中国航母来说短期内很难实现。既然核动力不现实,那么能否在常规航母上实现电磁弹射呢?
这一点英国航母或许能给我们启示,伊丽莎白女王级航母是世界上第一型采用燃气轮机加综合电力系统的航母,所谓舰船综合电力推进系统就是先把船上所有的机械能都用来发电,然后通过计算机把电能精确的分配给其他设备。不仅大大优化了航母空间,而且随着综合电力系统的完善,完全可以实现常规动力航母上电磁弹射。
▲国产20MW汽轮发动机组
而中国在这方面已经取得了可喜的成果:2018年12月中船重工704研究所成功研制出20MW级舰用汽轮发电机组;海军少将尹卓公开透露中国电磁弹射器要远远领先美国,马伟明教授团队在中压直流综合电力系统方面已取得突破性进展。在可预见的将来:中国航母使用电磁弹射或许并不遥远。
解决了动力系统和弹射装置,中国新航母的其他技术细节,如舰岛、机库、升降机,则可以大量借鉴首艘国产航母的设计。至于弹射型航母的甲板布局,这方面美国航母已经为我们提供了最好的样板:舰首和斜角甲板各2部弹射器已经被证明是最优设计。而这样一艘常规动力、电磁弹射的新航母,从设想变为现实,或许已经并不遥远了,这一天我们拭目以待。
《军武速递》的“中国超级航母”至此结束,我们用5集的篇幅系统梳理了中国航空母舰的发展脉络,这可能是国内第一次有节目用这么多的CG动画来介绍我们自己的航母。为了答谢大家的热情,我们决定追加一期介绍“中国航母战斗群”的视频节目,将于明晚在“军武速递”微信公众号上独家发布!感谢大家!
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