我國早在上個世紀(jì)70年代就裝備了第一艘國產(chǎn)核潛艇,也就是091型攻擊核潛艇,但是要裝備核動力航母,恐怕從現(xiàn)在開始,也至少還得5年時間,這是什么原因造成的呢?我想,主要問題還不在于核反應(yīng)堆裝置上,而是在于大功率的蒸汽輪機技術(shù)上。

圖為我國海軍遼寧號航母,他和我國第二艘航母山東艦一樣,都使用了TB-12蒸汽輪機作為動力。
核動力航母和核動力潛艇本身就是兩種完全不同概念的武器裝備,核潛艇可以依靠電力裝置推進,核反應(yīng)堆可以作為產(chǎn)生電能的設(shè)備,潛艇推進所需的功率也沒有那么大,即便是使用蒸汽輪機,也不會是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積巨大的艦用蒸汽輪機,都是比較簡單的。可是適用于核動力艦艇的大型蒸汽輪機卻不同,他是一種非常昂貴和高精密的輪機系統(tǒng)。

圖為我國海軍遼寧艦前甲板上的殲-15戰(zhàn)斗機,我國目前的航母是常規(guī)動力+滑躍起飛,沒有彈射器+核動力的航母性能先進。
我國也不是沒有大型艦艇的蒸汽輪機技術(shù),比如,我國就在051C型驅(qū)逐艦上使用了TB-8型蒸汽輪機,功率達到了3.6萬馬力,兩臺TB-8就可以推動051C實現(xiàn)超過30節(jié)的高航速。蒸汽輪機顯然不適合作為驅(qū)逐艦的動力,更適合作為大型艦艇的動力。他的最大特征是動力輸出平穩(wěn),功率可以做的很大,故障率低。所以,蒸汽輪機經(jīng)常被作為大型巡洋艦、戰(zhàn)列艦、航母的動力選擇,現(xiàn)在沒有戰(zhàn)列艦了,但是航母依然大都選擇蒸汽輪機動力。

圖為遼寧艦使用的重油鍋爐結(jié)構(gòu)圖。
遼寧艦所用的蒸汽輪機型號是TB-12蒸汽輪機,他還有8臺重油鍋爐作為動力能量來源,4臺TB-12一共帶來了18萬馬力的動力,單臺動力為4.5萬馬力。在這樣的動力帶動下,遼寧艦獲得了最高接近30節(jié)的航速,而且在16節(jié)的巡航速度下,可以有超過5000海里的續(xù)航力,能夠進行大洋上的廣泛機動。

圖為核動力航母的核反應(yīng)堆和蒸汽輪機的組合方式。

圖為核動力航母的動力艙段示意圖,白色的就是核反應(yīng)堆。
那么這個蒸汽輪機可以作為核動力航母的發(fā)動機嗎?顯然是可以的,但是這里就要設(shè)置一個前提條件:航母的噸位。我們舉個例子,比如說法國海軍的世界最小核動力航母,他的噸位是4.4萬噸,只是一艘中型航母,如果是這樣噸位的一艘航母,使用4臺TB-12蒸汽輪機絕對沒有問題,而且還綽綽有余,大不了多堆幾臺核反應(yīng)堆。就算是遼寧艦、山東艦這樣的6萬噸級航母,使用TB-12也是可以的。

圖為美國海軍福特級核動力航母的結(jié)構(gòu)圖,圖中黃色線條所指的部分就是核反應(yīng)堆和動力艙。
但是,我國未來需要的核動力航母是多大噸位的?肯定是大于003型常規(guī)動力航母的8-10萬噸級。我國目前正在江南長興造船基地建造我國海軍新一代大型航母,也就是使用了電磁彈射器的003型航母,他的尺寸很大, 根據(jù)目前衛(wèi)星圖上能看到的合攏船體,他的大小尺寸和尼米茲級航母差不多,我們?nèi)绻紤]吃水不明,取一個較為保守的估計,他的噸位也會超過8萬噸,最少在小鷹級航母之上。


圖為俄羅斯庫茲涅佐夫號航母更換重油鍋爐。
這樣的一艘8萬噸級航母,就肯定不能再用TB-12蒸汽輪機作為動力了。如果還是以標(biāo)準(zhǔn)的4臺蒸汽輪機作為主要配置,那么003型航母所需的動力要在TB-12蒸汽輪機的功率基礎(chǔ)上提高最少20%,才能確保4臺蒸汽輪機讓航母開出30節(jié)的航母來。顯然,我國目前沒有公開或者服役這樣的蒸汽輪機。當(dāng)然,在003型航母上使用的這款新型蒸汽輪機肯定是已經(jīng)研制成功,并且已經(jīng)安裝在正在建造中的003型航母最底層的甲板上了,畢竟那里就是航母動力的艙室所在位置,在建造中就要放進去動力設(shè)備的,但是這款蒸汽輪機我們此前是沒有的。

圖為法國戴高樂號核動力航母,在核動力航母中,是最小的。
可以說,003型航母將會為未來的004或者005型核動力航母積累足夠的新型蒸汽輪機應(yīng)用經(jīng)驗,新的蒸汽輪機在控制和監(jiān)測上的數(shù)字化水平,也肯定不再是誕生于上世紀(jì)80年代的TB-12蒸汽輪機可以比擬的,這款全新的蒸汽輪機在003型航母上使用成功后,將會作為未來核動力航母動力系統(tǒng)的一部分,區(qū)別只是把重油鍋爐更換為核子鍋爐,也就是核反應(yīng)堆。

圖為美國海軍福特級核動力航母。
當(dāng)然,水面船舶/軍艦的蒸汽輪機和核反應(yīng)堆的組合動力系統(tǒng),也需要進行測試,包括組合的方式、各個子系統(tǒng)的布置、功能、連接等,都需要進行先期的測試。此前,蘇聯(lián)海軍就是通過先建造了核動力破冰船,然后建造了核動力巡洋艦,最后建造了核動力航母,其水面艦艇的核動力技術(shù)是一步一步發(fā)展和積累經(jīng)驗,最終應(yīng)用在航母上的。比如,蘇聯(lián)在1960年代就建造了列寧號核動力破冰船,后來還建造了北極級核動力破冰船,然后是基洛夫級核動力巡洋艦,最后是1143.7型烏里揚諾夫斯克號核動力航母。如今的俄羅斯,也正在籌劃建造一艘7萬噸級的“領(lǐng)袖”號核動力破冰船。

圖為美國海軍福特級航母,噸位大約為12萬噸級。
我國會不會這么做?當(dāng)前,我國正在籌劃建造一種核動力的破冰綜合保障船,排水量為2萬多噸,雖然不是很大,但是他將會驗證核反應(yīng)堆和蒸汽輪機的技術(shù)結(jié)合,這種組合的方式,將會是未來我國海軍核動力航母的動力組合方式,只不過更換功率更大的蒸汽輪機就是了。那么,推動一艘10萬噸級的核動力航母,究竟需要多大的功率呢?

圖為美國海軍福特級核動力航母。
美國海軍的尼米茲級核動力航母和福特級核動力航母身上就有答案。尼米茲級是2臺A4W壓水反應(yīng)堆,富特級是2臺A1B型壓水反應(yīng)堆,他們提供的最大功率都是26萬馬力,都是使用4臺蒸汽輪機驅(qū)動,其中每臺大概需要貢獻8萬多馬力的動力,是我國目前已知最大功率的TB-12蒸汽輪機的將近2倍的功率。這就看出來,在核動力航母上,我國唯一存在短板的領(lǐng)域了。我們可以仔細的盤算一下,航母本身我們是有的,核反應(yīng)堆我們是有的,那么我們沒有什么呢?恰恰是這個單臺功率8萬馬力的蒸汽輪機,讓我們放慢了腳步。

圖為我國海軍003型航母設(shè)想圖,他有可能是我國最后一種常規(guī)動力航母。
不過,隨著003型常規(guī)動力大型航母的出現(xiàn),我國將會在這艘8-10萬噸級的大型航母上真正驗證我國全新一代蒸汽輪機的技術(shù),屆時,制約我國建造核動力航母的最后一關(guān)也就不存在了,也許,5年之后就可能出現(xiàn)的004型航母就將會是核動力航母了,就讓我們拭目以待吧。