印尼首艘航母候选舰可能面临推进系统“大麻烦”。本系列将讨论印尼海军(TNI AL)在让即将到来的首艘航母“正常运作”上所面临的巨大挑战。
国防部和印尼海军总部已经确认,印尼即将接收首艘航母,这将成为印尼海上防卫历史上的第一艘航母。这艘航母是意大利海军的二手舰——前ITS Giuseppe Garibaldi(C551)。
收购这艘二手航母的计划,引发了许多支持与反对的声音。但近期出现了更令人担忧的问题:有人声称可以将Garibaldi原有的燃气轮机改装为更省油的柴油机。
为什么航母动力系统可能成为印尼政府和海军的“定时炸弹”?首先,我们要了解ITS Garibaldi的动力配置。这艘航母装备了4台通用电气(GE)LM2500燃气轮机,每台输出约20,250马力。
配备这4台早期LM2500燃气轮机,Garibaldi(加里波第)的总功率约81,000马力,最高航速可达30节(约55公里/小时)。请注意总功率与最大速度,这是航母运作中极为关键的因素。
意大利设计Garibaldi时,是为了搭载和发射战斗机Boeing AV-8 Harrier II。与一般飞机一样,Harrier II需要迎风(headwind)才能让机翼产生足够升力。
在飞行操作期间,Garibaldi能以最大30节的速度航行,从而提供约55~60公里/小时的迎风,有助于舰载战斗机从航母甲板起飞。
尽管AV-8 Harrier II是STOVL(短距起飞/垂直降落)战机,能从不到180米的甲板起飞,但没有30节迎风,Garibaldi仍然很难让飞机通过滑跑方式起飞。
未来,为了填补舰载战斗机的空缺,印尼海军可能会采购土耳其的Baykar Bayraktar TB-3无人战斗机,该机已在土耳其海军两栖攻击舰(LHD)TCG Anadolu上试飞。
虽然TB-3无人机比Harrier II更小、更轻,但起飞仍然需要航母高速迎风以提供足够升力。
这里就出现了一个潜在“定时炸弹”:有人提议用更省油的柴油机替换Garibaldi四台强大但耗油的燃气轮机。
表面上,换成柴油机听起来很诱人,但背后存在巨大挑战和问题。
最大问题是“功率重量比”(Power-to-Weight Ratio, PWR)——即发动机的重量和尺寸与其最大输出功率的比值。像LM2500这样的燃气轮机,重量不到20吨,却能输出约20,000马力。
若用柴油机,要达到相同功率,需要极大、极重的柴油机。一台输出20,000马力的柴油机,重量可能高达213吨,是燃气轮机的10倍!
不仅重量大,尺寸也更庞大。LM2500燃气轮机尺寸为8m×2.6m×2.4m;等功率柴油机可能达到11.7m×4.7m×5.5m。对所有舰艇,包括航母来说,机舱空间有限,通常为特定类型发动机设计,无法随意更换为尺寸、重量差异巨大的发动机而不改造整个机舱。Giuseppe Garibaldi采用COGAG(Combined Gas & Gas)推进方案——两台燃气轮机组合驱动一根螺旋桨,总共四台LM2500驱动两根螺旋桨,总功率约81,000马力。
若改为CODAD(Combined Diesel & Diesel),理论上可达到相同总功率,但柴油机体积大、重量十倍,并且需要更换变速箱等组件。
问题来了:Garibaldi的机舱空间是否足以容纳如此巨大的柴油机?机架安装如何?船体结构是否能承受新发动机和变速箱的重量?
柴油机及其变速箱比燃气轮机重数倍,不仅可能导致超载,还会改变重心(CoG)、浮心(CoB)和质心(CoM),影响航母稳定性。
那么是否可以使用较小柴油机,或采用柴油电动(IEP,Integrated Electric Propulsion)?从功率重量比来看,答案仍然是否定的——除非印尼海军愿意让航母慢如蜗牛。
IEP还需要非常重的电机。例如32,000马力等级电机,每台约90吨,比LM2500燃气轮机重4倍。
如果最后“改装方案”妥协,换入柴油机重量接近但功率远低于LM2500……
那么印尼首艘航母的最大速度肯定会下降,航母变慢,甚至可能影响船体稳定性。不要以为战舰换发动机就像换汽车发动机那么简单。
回到迎风问题。航母速度下降,会影响舰载无人机起飞。迎风减少,起降容错空间也减小,舰载无人机操作难度增加。
最坏情况:航母只能搭载直升机,更多作为灾害救援支援,而非实战作战。
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