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中國造船能力優勢及未來六代艦載機需求:15萬噸是合理噸位!

2024-07-31軍情

許多人看到這個標題會感到難以接受,因為他們認為外國最先進的核動力航母也只有10萬噸,我們不應該超過這個限制。有人指出,外國航母造得這麽大是有道理的,還建議為了經濟實力和技術能力,艦艇規模和噸位應該遵循「七成論」。這種觀點有些形而上學。實際上,隨著技術進步,無論是軍艦還是貨輪都在朝大型化發展。與大家的理解不同的是,船舶建造越大,建造和營運成本反而越低,否則對成本最敏感的船東不會把船造得越來越大,這對於軍艦同樣適用。

圖中展示的是003船塢建造時期同時在建的超大型貨櫃船舶。根據照片(以及其他同類別船舶)估算,船長399米,寬60米,深33米,吃水17米,服務航速22節,排水量24萬噸,應該是采用一台10萬馬力左右的柴油發動機,造價估計1.3億美元左右,明顯比003大一號。

以前我就提到過,美國航母不能造更大的原因是基礎設施限制。為核航母進行反應堆換料的紐波特紐斯11號船塢是1941年完工的老船塢,寬度只有43米,而美國現在的航母全部是核動力,只能在這裏定點維修,再寬的船就進不去了。這是美國基礎設施的問題。所以噸位大小跟造船能力有關系。

現在國外自己都說我們的造船能力是他們的200倍,而強大海軍必須依賴強大的造船能力。搞金融的國家最不願意參與這種技術、人員、資金密集的重資產行業,這種工作不僅累而且操心,還掙不了多少錢。就拿上面提到的2萬箱超大型貨櫃船來說,即使在行情最好的時候,利潤也不超過1千萬美元,而金融街的一個交易員動動手指頭就賺到了。所以,吸引大量人搞金融,自然就沒人願意搞重工業了。而國內從90年代開始,每年有大量工科畢業生進入造船行業,逐步成長為工程師、專案經理;技術工種方面也有很多90後年輕人加入。反觀日韓造船強國,因人力短缺不得不從東南亞招收大量工人,導致整體造船能力下降(雖然基礎還在,能支撐一段時間)。

舉個例子,2000年左右,上海一個大造船廠的工人被派到新加坡船廠,當時被新加坡領班安排了一個焊接工作。這些外派工人都是熟手,半小時就完成了,結果領班怒氣沖沖地訓斥他們,缺乏「工匠精神」,說咖喱國工人同樣的工作要做三天,質素有保證。中國工人悟性好,他們搞三天,我們搞一個禮拜,要更加認真,反覆核算,結果原本半年完工的專案搞了一年多。

限制航母噸位的主要因素是動力推進系統:

航母蒸汽輪機透過傳動軸帶動螺旋槳轉動,但其單機功率在受到傳動軸、螺旋槳等構件限制下,能夠達到60兆瓦(約82000馬力)。雖然貨櫃船的單軸可達到10萬馬力以上,但航母是4軸推進,在高速航行時會有嚴重幹擾,在30節航速條件下,這種幹擾更嚴重。所以在30節航速下,4軸推進最大承載能力為32萬馬力,這才是限制航母噸位的因素。也可以降低航速要求,增大噸位。

經過簡單計算,15萬噸核動力航母全長390米,最大飛行甲板寬度90米,艦體水線長度360米,寬度47米,長寬比7.65,吃水13米,方形系數0.6,正常排水量13.5萬噸,吃水14.5米(方形系數0.62)滿載排水量15萬噸。具備3升降機,4彈射器。適當最佳化船型,用30萬馬力常規排水量13.5萬噸時航速32節,滿載排水量15萬噸時航速30節。

核動力反應堆透過核分裂產生巨大能量,透過工質蒸汽推動汽輪機工作。其工作原理是:核反應堆將核能轉化為熱能,再利用冷卻劑將熱能輸出爐心,冷卻劑攜帶的熱量透過蒸汽發生器傳遞給二回路工質,工質受熱形成蒸汽,蒸汽進入透平做功,帶動螺旋槳轉動。蒸汽壓力是核心指標,但其壓力小於重油鍋爐。

ACP100反應堆蒸汽壓力4MPa,溫度250度,福特航母的AIB反應堆蒸汽壓力4.3MPa,溫度300度,而17號艦用的增壓鍋爐,壓力6.4MPa,溫度470度。相比燃油鍋爐,核反應堆蒸汽壓力低很多,需要重新設計更大尺寸的主汽輪機。因此核動力航母體積不能太小,否則動力不足,航速慢,比如「戴高樂」航母。

在核動力航母噸位上,我認為核反應堆體積/功率及30節航速三個要素曲線的重合點是15萬噸。在這種噸位條件下,核動力的無限續航和大發電量優勢才能發揮,這點歡迎大家討論。

未來航母大型化的原因之一是六代艦載機會更大。

有人說殲35艦載隱身戰鬥機存在「中型機陷阱」,最好是殲20上艦。殲20已經接近30噸,已不是傳統意義上的中型機,在076、003平台上有著很好適配性。但大家要註意航母壽命超過40年,中間會出現六代重型艦載機,可能超過40噸起飛重量,噸位小的航母會導致載機數量下降。因此,殲35的意義在於為未來六代機爭取時間。按照發展趨勢,未來六代艦載機(包括戰鬥機、攻擊機、反潛機、預警機等)將具備以下特征:

- 具備寬速域變構形特征,滿足低速、跨音速及超音速需求,采用自適應機翼,適應不同速度域的需求,解決航母起降問題。

- 裝備變迴圈發動機,具備超音速巡航能力,優秀的熱管理和空氣動力學特性,可進行20公裏高空及2音速巡航,具備空中高速打擊和高防禦目標滲透偵察能力,有效作戰半徑達1800公裏。

- 具備偵察、通訊、電子作戰、網絡一體化的機載電子器材,包括雷達、紅外、電子偵察幹擾、高速網絡通訊,整合預警機、偵察機、電子幹擾機等功能。

- 具備高隱身能力和較大彈倉,能夠在超音速條件下使用機載武器,強調空戰,對地攻擊任務交給其他機型。

- 具備指揮控制無人機作戰能力,包括空中戰鬥及對海對地攻擊任務。

未來艦載攻擊機可發展出40噸級中等展舷比的飛翼隱身攻擊機,內部具備大型彈倉,攜帶重型彈藥,投放多種類別攻擊彈藥,同時在此基礎上開發反潛機及預警機。

結語:

核動力航母有許多優缺點,我們不能僅僅因為其「虛名」而忽視其實際套用中的局限性。在整個方案上需要重新定義與規劃,同時開發全新類別的艦載機體系,才能研制出效能更優秀的核動力航母。