最近,據官方報道,中國海軍的福建號航空母艦已經順利完成首次海上試驗並返回港口。在首次海試中,福建號主要對其動力系統和電力系統進行了測試,官方同時釋出了清晰的圖片和影片。公開的影片顯示,在此次出海中,福建號進行了高速機動和緊急轉向測試,這主要是為了驗證航母動力系統的穩定性和可靠性。同時,這次海試也明確展示了福建號所使用的動力類別,在海試前,許多軍事愛好者曾猜測福建號可能采用核動力或核常規聯合動力,甚至是燃氣動力。
在海試的福建號
然而,從海試期間釋出的影片中可以看出,福建號在機動測試時排放了大量黑煙,結合官方的報道,福建號是中國海軍迄今為止建造的最大噸位的常規動力航空母艦,因此可以確定其使用的是「常規動力」。常規動力包括蒸汽動力、燃氣動力和柴油機動力,那麽福建號到底采用了哪種動力系統呢?
福建號冒出的黑煙
對於一艘滿載排水量超過8萬噸的航母而言,蒸汽動力無疑是理想的選擇。需要知道的是,雖然美國的「尼米茲級」和「福特級」航空母艦被稱為「核動力航母」,但從本質上講,它們與常規蒸汽動力的主要區別在於能源供給方式:常規蒸汽動力透過燃燒重油加熱鍋爐產生高溫高壓的水蒸氣來驅動航母,而核動力則由核反應堆加熱鍋爐。所以,常規蒸汽動力和核動力的根本區別在於能源的不同,一個依賴燃料燃燒,一個依賴核反應。
核動力系統示意圖
常規動力示意圖
除此之外,還有一種在航母上使用的動力系統是燃氣動力,但目前只有英國和印度在航母上使用這種動力系統。英國的「伊莉莎伯女王」級航空母艦是第一個使用燃氣動力的航母,它配備了兩台勞斯萊斯MT30燃氣輪機和四台瓦錫蘭16V38柴油機,采用全電力推進系統,最大輸出功率達到108兆瓦,導致該航母存在嚴重的動力不足問題,其最大航速只有約27節。
「伊莉莎伯女王」級航母
為何動力不足呢?我們來看美國的「尼米茲級」核動力航空母艦,其最大輸出功率可達194兆瓦或26萬馬力,「伊莉莎伯女王」級的最大輸出功率為108兆瓦,約15.6萬馬力,大約是「尼米茲級」航母的60%,而「尼米茲級」航母的最大航速可達30節。而中國的遼寧艦采用的是常規的蒸汽動力系統,最大輸出功率可達149兆瓦,約22萬馬力。
遼寧艦的滿載排水量與「伊莉莎伯女王」級相當,均在6.5萬噸左右,但遼寧艦的輸出功率卻高出6.4萬馬力。按噸位計算,遼寧艦的動力甚至超過了「尼米茲級」核動力航母,使其能夠達到30節的最大航速,即使是在全功率執行時也能保持較高的航速。而「伊莉莎伯女王」級航母如果在全艦所有電力系統全開的情況下,其航速可能會降至20節以下。
再看印度的「維克蘭特號」國產航母,其動力系統采用的是四台通用電氣LM2500燃氣輪機,這種燃氣輪機也裝備在「阿利伯克級」驅逐艦上,同樣由四台LM2500組成,即使是印度這種滿載4.5萬噸的航母與不到1萬噸的「阿利伯克級」驅逐艦使用相同的動力系統,其最大輸出馬力為10.8萬,存在嚴重的動力不足問題,最大航速僅約25節。
「維克蘭特號」國產航母
再看中國海軍055型驅逐艦使用的四台CGT-25M燃氣輪機,每台燃氣輪機的最大輸出功率為3.8萬馬力,四台總輸出功率可達15萬馬力,與英國的「伊莉莎伯女王」級航空母艦相接近,比印度的國產航母多出4.2萬馬力,使055型驅逐艦具有出色的機動性和戰場支援能力,最大航速可達32節。同時,燃氣動力也是當今世界上最先進的動力系統之一,但並不適合裝備在大型水面艦艇上使用,其優點包括啟動快、加速快和體積小,但缺點則包括單機功率小、航行時油耗高、穩定性差、造價高和維護復雜。
055型驅逐艦
遼寧艦
燃氣動力的缺點包括單機功率小,航行時油耗高,穩定性較差,造價高,維護復雜,不適合在大型艦艇上使用,就像英國的「伊莉莎伯女王」級航母和印度的「維克蘭特號」航母一樣存在著動力不足的問題,在戰場高速機動時續航大打折扣。這種動力系統僅適合在驅逐艦和護衛艦等艦艇上使用,這些艦艇噸位小,且需要在戰場上高速機動,以支援前方艦艇的作戰。
而蒸汽動力除了啟動時間長以外,其余全是優點,蒸汽動力冷機啟動需要10多個小時的時間,需要燒大量的淡水產生足夠多的蒸氣才能驅動航母,遇到緊急情況時缺點就顯現出來了。但它的技術成熟,可靠性高,故障率低,這種動力系統已經運用了上百年之久,是最為可靠的動力系統,幾乎所有的大型船舶都離不開。除此之外,它還有單機動力大,對燃油要求低,且儲存安全等優點。
遼寧艦
因此,福建艦作為一艘滿載排水量8萬余噸的常規動力航母,在中國核動力發展還不成熟的背景下,常規的蒸汽動力是不二的選擇,它可以為福建艦提供充沛的動力,加上福建艦采用的是電磁彈射器,整艘航母需要消耗巨大的電能,只有足夠大的輸出功率才能滿足作戰需求。雖然055型驅逐艦采用的CGT-25M燃氣輪機在搭載6台的情況下就能獲得22.5萬匹的馬力,搭載8台就能獲得30萬匹馬力。
「伊莉莎伯女王」級航母采用雙艦島和雙進排氣管道的設計
但這無疑會使得航母動力艙變得非常臃腫,艦島可能就不是一座了,需要多座來滿足排煙需求,如英國的「伊莉莎伯女王」級航母采用的雙艦島設計,兩個艦島上都有排煙口,還有印度「維克蘭特號」航母也是前後兩個排煙口。且需要多軸推進,航行穩定性較差,並不適合在航母上運用,搭載4台則又無法滿足航母的需求。加上燃氣動力在全速的航行時對燃油的消耗巨大,航程大打折扣,自持能力太差,對後勤補給的依賴性較強,不適合在遠洋作戰。除此之外,燃氣動力系統更為復雜,對後勤維護維修要求極高,一旦遇到技術故障,趴窩率極高。
福建艦
這也就是我們為何會選擇常規蒸汽動力的原因,並不是沒有技術,只能說權衡利弊後現階段只有這種動力最適合福建艦。未來,一旦核動力裝置成熟,我們將會直接走核動力這一技術路徑,以此來提升中國海軍的遠洋作戰能力,降低對後勤的依賴程度。