辽宁舰启动至少要先烧60吨开水,总耗时48小时,而055大驱仅需1分钟,为何差距这么大,中国何时才能克服动力问题,造出核航母?

前言:海军大型舰艇每一次启动、行进以及战斗准备,都有着十分严格的流程,航母作为体积庞大的舰船,操作复杂程度自然也是首屈一指,就拿辽宁舰来说,其启动一共分为三步骤,分别是燃料点火-加热水至沸腾-蒸汽轮机运转,整个流程下来,光启动就要耗费48小时。之所以会产生这样的现象,与其动力有着巨大关系。本文将结合辽宁舰性能,分析其被称为“动力全球最落后”的原因,而后通过福建舰、004以及005号航母的现状,推断中国何时才能突破动力问题,建造出核航母。

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(图解:蒸汽机结构,航母在启动之前都要烧开水)

1、不用钥匙不用点火,航母如何启动的?

众所周知,大型舰艇每一次启动都有着严格的流程,航母作为体型最为庞大且技术含量极高的舰种,复杂程度自然不用多说,重要的是,目前全球有能力研制航母的国家并不多,因此其一举一动都受到各方关注。

在众多关于航母的讨论中,其启动方式热度不减,那么,航母是否会像汽车一样需插钥匙点火?其实不然,通常情况下,汽车只需要转动点火钥匙以及脚踩离合器便能轻松启动,但航母不一样,其复杂程度极高。

一般来说,航母启动会分为三个阶段:第一阶段是燃料点火,第二阶段是加热,第三阶段才是提升功率,轮机运转。

前两个步骤本质上可以概括为“烧开水”,当然,其烧的主要是重油,热值高、能量密度大,可通过加热快速推动功率上升,只有功率达到一定程度后,汽轮机才能运作,启动整个航母。

或许这一过程也能简单地用“烧水启动”四个字来形容,而事实上,其背后蕴藏了大量先进技术以及耗时耗力的工作。据悉,有些核动力航母甚至在整个服役生涯中只会启动两次。

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(图解:辽宁舰在渤海某海域执行巡航任务,当时甲板上停满了24架歼-15舰载机)

航母又分为核动力航母与常规动力航母,相比于核动力航母来说,常规动力航母每一次运作都会耗费大量时间,由于汽轮机不同,所以其必须要生产出大量蒸汽,等蒸汽温度和浓度达到标准值之后,航母才可以正式启动,整个过程下来,光烧开水就要花费数小时,比核动力航母更加麻烦。

也正因如此,不少人心生担忧:一旦发生冲突,常规动力岂不是还没赶到战场,战争就已经结束了?又或者是,在其烧开水时,敌人突然发起攻击怎么办?

2、24架满编战力十足,动力却是全球最落后

就拿我国辽宁舰为例,其前身是苏联海军瓦良格号,经过后续一系列更改制造成为了我国第一艘服役的航母,其排水量达到6万多吨,仅次于美国尼米兹级航母,虽然主要用途是训练舰,但辽宁舰的出现,对我国海军建设而言仍起到重要作用,毕竟没有它,我国也不可能这么快造出第一艘国产航母山东舰。

不仅如此,辽宁舰的服役,也标志着我国就此拥有远洋纵深打击的能力,通过后续航母编队的组建以及相关远洋训练,我国远洋作战能力就此得到大幅提升,在某次海军宣传片中,辽宁舰甲板上一次停放了24架歼-15舰载机,高调展示出满编作战能力。

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(图解:辽宁舰启动前要先烧60吨400℃开水,耗时10小时)

正因如此,辽宁舰受到外界极大关注,只是,随着一组数据的公开,导致辽宁舰被称为全球动力最落后的航母,这到底是怎么回事?

前文我们提到过,辽宁舰属于常规动力航母,其每一次启动前,就必须先“烧开水”,其中“烧”指的便是重油,重油又被称为燃料油,说白了其实就是从原油中提取汽油、柴油后剩下来的油,通体呈暗黑色、粘稠状,与柴油这类液体油比起来,更加不容易泄露,不过,其最大优点在于性比价高,价格仅有柴油的三分之一,基本上加满一艘辽宁舰只需要耗费1000多万元,反观美国尼米兹号航母,燃料费几乎达到8亿美元。此外,相同体积下,其燃烧时间超过汽油与柴油。基于以上因素考虑,重油成为了辽宁舰最常用的燃油。

说完燃油再说烧锅炉的事,当重油被点燃后,锅炉中的水经过加热会生成水蒸气,只是,辽宁舰需要的水蒸气温度绝非简单的100摄氏度,而是400度,只有这种高温水蒸气,才能够推动蒸汽轮机运转。辽宁舰排水量达到6万多吨,意味着其需要源源不断的水蒸气,数据显示,航母每一次启动前,至少要先花费10个小时烧60吨400摄氏度的开水,由于重油燃点高,每一次都需要先点燃重油,再烧开锅炉里的水,进而促使蒸汽浓度达到标准,整个流程算下来,辽宁舰从静止状态到开动,至少要花费48个小时

到这里我们便不难理解,为何辽宁舰会被称为动力最落后的航母了,这样的时间差距,使其在战时很容易陷入被动局面。当然,我们也不用过于担忧,考虑到每一次启动困难,我国辽宁舰自服役后几乎很少熄火,一直保持蒸汽轮机低速运转的状态,必要时刻完全可以立即奔赴目标海域。

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(图解:055型是解放军战斗序列中排水量最高的一型导弹驱逐舰)

3、055仅需1分钟,为何辽宁舰如此拉胯

可问题是,辽宁舰启动时间长,主要是因为蒸汽轮机,那055大驱是如何做到1分钟启动的?二者之间如此大差距到底是因为什么?我国为何不改进?

在回答上述问题时,我们先来分个类,如今军舰动力系统一般分为蒸汽动力、燃燃动力、全电推进系统等,其中蒸汽动力系统使用的是蒸汽轮机,辽宁舰、山东舰、福建舰、051型驱逐舰均采用蒸汽轮机。尼米兹级航母、福特级航母以及055型驱逐舰,则采用了燃燃动力,即装备燃气轮机,尽管其造价高,但与蒸汽动力相比,反应速度更快,通常情况下,只有大型主力作战舰艇才有资格享受到这种燃气轮机

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(图解:燃气轮机从燃烧反应中获得动力)

所以说,055大驱主要采用的是4台燃气轮机,辽宁舰使用的8台增压锅炉与4台TV-12-4型蒸汽轮机,反应速度自然比不上前者。

这些年来,西方不少国家建造的常规动力航母,都已经改用燃气轮机,如英国伊丽莎白女王级航母,其首次使用燃气轮机与全电驱动方式。既然如此,我国辽宁舰为何迟迟不更换动力装置?其实,其坚持使用蒸汽轮机的主要原因,一来是因为技术限制,二来则是因为常规动力未必比核动力差。

从本质上说,常规动力与核动力都要“烧开水”,只不过采取方式不同,最终输出功率也不同罢了。比方说法国戴高乐号航母,虽然是核动力,但速度只有21节,被各国调侃为“龟速航母”,英国伊丽莎白女王级航母虽然也采用了极为先进的全电推进和燃气轮机,但其多次趴窝。只能说,蒸汽轮机虽然没有燃气轮机效率高,但胜在性能稳定成熟,生产与控制容易把握,就算真的上战场,也不一定会落下风。

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(图解:世界上第一台工业燃气轮机,2000年,相关业务被法国的阿尔斯通收购)

4、打破美英70年封锁,动力100%国产

当然,愿不愿意建造和能不能建造是两码事,我国航母虽然并没有使用燃气轮机,但并不意味我们不想拥有这项技术,毕竟燃气轮机被称为航母心脏是有一定道理的,其独特的价值同样能为中国未来大型舰船建造注入新动力。简言之,只有拥有性能更加优异的燃气轮机,我国才有更大底气去建造核动力航母。

重型燃气轮机主要由三大部分组成,分别是压气机、燃烧室与燃气涡轮,当压气机将空气吸入后,会对其进行压缩,随后再将压缩后的空气输入燃烧室,与天然气燃料进行充分混合和燃烧,进而产生高温高压气流,最终输出强大动力。因此,这一设备不仅用于石油、天然气管道,还能为大型舰船提供动力,随着各国造舰技术的不断提升,欧美国家将其视为主要核心技术,并不断加大管控。

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(图解:全国产化F级50兆瓦重型燃气轮机机组)

俄罗斯与乌克兰矛盾爆发后,其天然气管道中的燃气轮机就遭到德国西门子公司扣押,导致天然气输送工作被迫中断。阿尔斯通公司作为法国工业巨子,一度被视为高度战略型企业,戴高乐号航母使用的燃气轮机,便是该公司打造的。正因如此,阿尔斯通遭到美国强势打压,时任该公司销售副总裁的皮耶鲁奇,因此遭到FBI逮捕,在美国监狱中被关押数年。在《美国陷阱》这本书中,皮耶鲁奇透露,因为高管被扣押,整个阿尔斯通一时间被恐惧情绪笼罩,再加上GE花费数百万欧元买通公司高层,最终阿尔斯通这一“工业明珠”土崩瓦解

为此,我国深刻意识到,只有将核心技术掌握在手,才能够在激烈竞争中占据高地。进入2023年后,我国再度加速,宣布重磅消息:首台全国产化F级50兆G50重型燃气轮机正式投入商业运行,一举打破美英长达70多年的封锁。

从1980年开始,欧美国家便多次阻挠我国获得燃气轮机,试图以此延缓海军舰船发展速度,甚至还有西方人说,“中国想要获得燃气轮机核心技术简直就是做梦”。这主要是因为我国当时工业水平较为落后,就连仿制都办不到,再加上国外刻意封锁,所以我们只能不断靠自己实力钻研。

为此,我国主动创造机会,公开发布捆绑式招标,与美国通用电气、德国西门子以及日本三菱重工合理制造3种54套F级重型燃气,期间哈尔滨动力集团、东方电气集团、上海电气集团、南京汽轮电机集团不断汲取经验,最终推动重型燃气轮机技术发展提速。21世纪初,西门子公司供应商安萨尔多遭遇经营危机,我国瞅准时机果断出手,用大笔资金换来该公司40%多的股份,从这一角度来看,我国能实现重型燃气轮机技术100%国产化堪称艰难。

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(图解:西方的专家说,中国想要掌握燃气轮机核心技术,简直就是做梦)

5、航发改型,国产化提速打开千亿市场

2015年,中国首次将“两机”产业纳入国家七大战略新兴产业项目,并且在“十三五”期间全面启动燃气轮机重大专项,致力于突破其关键技术,实现燃气轮机自主创新能力,建立相关产品研发和产业体系。

所谓“两机”,其实就是指航空发动机与燃气轮机,就目前而言,中国军用发动机技术与美英俄法等国仍有不小的差距,这说明接下来我国需要进一步提升国产化能力,若是能够突破关键技术,那其必然能够利好军用、民用两大市场,推动商飞C919、直-20、歼-20、歼-31、新兴轰炸等军机更新换代,单以发动机叶片价值量估算,其市场潜力就超过2000亿元

燃气轮机与航空发动机构造有着80%的相似度,二者可以通过改型运用于更多领域,例如船舶动力、地面发电机组等。

截止当前,中国燃气发电装机容量已经达到全球第三,预计到2025年,规模会提升至1.5亿千瓦,五年内市场规模超1200亿元。国际航空发动机公司巨头罗罗公司估算,未来20年内,燃气轮机的市场需求会达到2700亿美元。

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(图解:我国首台全国产化F级50兆瓦重型燃气轮机商业示范机组,未来能运用在大型舰船上)

值得注意的是,但凡能够拥有技术优势的厂商,都很难被超越,因为其在一定程度上能形成较高技术壁垒,我国此次突破的F级燃气轮机就是典例。

有数据显示,重型燃气轮机在工作时,叶片会高速转动,F级燃气轮机几乎2分钟的转速能达到6000转,通过不断运行测试,我国制造的F级燃气轮机还能联合循环1小时,发电超过7万千瓦时,足以满足7000个家庭一天的用量。可想而知,未来这项关键技术不光会用于发电领域,还有很大可能搬上大型舰船,为其提供澎湃动力

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(图解:大连重工的一艘国产航母模型亮相,舷号是“20”,或采用核动力)

6、换装新动力,同时开造2艘核航母?

至于是什么大型水面舰船,更多人希望是核动力航母。

有心人士表示,若是中国生产的国产重型燃气轮机可以安装到山东舰上,那其战斗力将大幅提升,为歼-15满油满弹起飞提供条件,从某种意义上看,其似乎更像是一个“航母战力倍增器”。而若是能用在核动力航母上,那自然也能为其提供更快的响应速度和启动时间,例如英国伊丽莎白女王号航母,其冷启动下只需要2小时。

这样明显的对比,无疑可以让我们期待一下之后的004与005号航母。据悉,中国004在大连招标,005在上海公开展示,只不过,从技术路线上看,004使用核动力的概率并不大,毕竟网上流传的004航母与福建舰区别不大,所以很可能是在其基础上进行升级改造。不过,不是核动力不意味用不上燃气轮机

005则公开展示了更多细节图,例如舷号20、更长的飞行甲板、更多的舰载机停机位以及电磁弹射装置,再加上大家猜测的核动力装置,所以我们猜测,其安装燃气轮机的可能性非常大,毕竟也只有如此庞大的动力,才有机会带动更多设备和电磁弹射器运行。

总而言之,一切未来可期。

结语:对于辽宁舰启动时间和未来中国航母动力装置的发展,大家还有什么了解的吗?欢迎在评论区留下您的看法和故事。