许多人看到这个标题会感到难以接受,因为他们认为外国最先进的核动力航母也只有10万吨,我们不应该超过这个限制。有人指出,外国航母造得这么大是有道理的,还建议为了经济实力和技术能力,舰艇规模和吨位应该遵循「七成论」。这种观点有些形而上学。实际上,随着技术进步,无论是军舰还是货轮都在朝大型化发展。与大家的理解不同的是,船舶建造越大,建造和运营成本反而越低,否则对成本最敏感的船东不会把船造得越来越大,这对于军舰同样适用。
图中展示的是003船坞建造时期同时在建的超大型集装箱船舶。根据照片(以及其他同类型船舶)估算,船长399米,宽60米,深33米,吃水17米,服务航速22节,排水量24万吨,应该是采用一台10万马力左右的柴油发动机,造价估计1.3亿美元左右,明显比003大一号。
以前我就提到过,美国航母不能造更大的原因是基础设施限制。为核航母进行反应堆换料的纽波特纽斯11号船坞是1941年完工的老船坞,宽度只有43米,而美国现在的航母全部是核动力,只能在这里定点维修,再宽的船就进不去了。这是美国基础设施的问题。所以吨位大小跟造船能力有关系。
现在国外自己都说我们的造船能力是他们的200倍,而强大海军必须依赖强大的造船能力。搞金融的国家最不愿意参与这种技术、人员、资金密集的重资产行业,这种工作不仅累而且操心,还挣不了多少钱。就拿上面提到的2万箱超大型集装箱船来说,即使在行情最好的时候,利润也不超过1千万美元,而金融街的一个交易员动动手指头就赚到了。所以,吸引大量人搞金融,自然就没人愿意搞重工业了。而国内从90年代开始,每年有大量工科毕业生进入造船行业,逐步成长为工程师、项目经理;技术工种方面也有很多90后年轻人加入。反观日韩造船强国,因人力短缺不得不从东南亚招收大量工人,导致整体造船能力下降(虽然基础还在,能支撑一段时间)。
举个例子,2000年左右,上海一个大造船厂的工人被派到新加坡船厂,当时被新加坡领班安排了一个焊接工作。这些外派工人都是熟手,半小时就完成了,结果领班怒气冲冲地训斥他们,缺乏「工匠精神」,说咖喱国工人同样的工作要做三天,质量有保证。中国工人悟性好,他们搞三天,我们搞一个礼拜,要更加认真,反复核算,结果原本半年完工的项目搞了一年多。
限制航母吨位的主要因素是动力推进系统:
航母蒸汽轮机通过传动轴带动螺旋桨转动,但其单机功率在受到传动轴、螺旋桨等构件限制下,能够达到60兆瓦(约82000马力)。虽然集装箱船的单轴可达到10万马力以上,但航母是4轴推进,在高速航行时会有严重干扰,在30节航速条件下,这种干扰更严重。所以在30节航速下,4轴推进最大承载能力为32万马力,这才是限制航母吨位的因素。也可以降低航速要求,增大吨位。
经过简单计算,15万吨核动力航母全长390米,最大飞行甲板宽度90米,舰体水线长度360米,宽度47米,长宽比7.65,吃水13米,方形系数0.6,正常排水量13.5万吨,吃水14.5米(方形系数0.62)满载排水量15万吨。具备3升降机,4弹射器。适当优化船型,用30万马力常规排水量13.5万吨时航速32节,满载排水量15万吨时航速30节。
核动力反应堆通过核裂变产生巨大能量,通过工质蒸汽推动汽轮机工作。其工作原理是:核反应堆将核能转化为热能,再利用冷却剂将热能输出堆芯,冷却剂携带的热量通过蒸汽发生器传递给二回路工质,工质受热形成蒸汽,蒸汽进入透平做功,带动螺旋桨转动。蒸汽压力是核心指标,但其压力小于重油锅炉。
ACP100反应堆蒸汽压力4MPa,温度250度,福特航母的AIB反应堆蒸汽压力4.3MPa,温度300度,而17号舰用的增压锅炉,压力6.4MPa,温度470度。相比燃油锅炉,核反应堆蒸汽压力低很多,需要重新设计更大尺寸的主汽轮机。因此核动力航母体积不能太小,否则动力不足,航速慢,比如「戴高乐」航母。
在核动力航母吨位上,我认为核反应堆体积/功率及30节航速三个要素曲线的重合点是15万吨。在这种吨位条件下,核动力的无限续航和大发电量优势才能发挥,这点欢迎大家讨论。
未来航母大型化的原因之一是六代舰载机会更大。
有人说歼35舰载隐身战斗机存在「中型机陷阱」,最好是歼20上舰。歼20已经接近30吨,已不是传统意义上的中型机,在076、003平台上有着很好适配性。但大家要注意航母寿命超过40年,中间会出现六代重型舰载机,可能超过40吨起飞重量,吨位小的航母会导致载机数量下降。因此,歼35的意义在于为未来六代机争取时间。按照发展趋势,未来六代舰载机(包括战斗机、攻击机、反潜机、预警机等)将具备以下特征:
- 具备宽速域变构形特征,满足低速、跨音速及超音速需求,采用自适应机翼,适应不同速度域的需求,解决航母起降问题。
- 装备变循环发动机,具备超音速巡航能力,优秀的热管理和空气动力学特性,可进行20公里高空及2音速巡航,具备空中高速打击和高防御目标渗透侦察能力,有效作战半径达1800公里。
- 具备侦察、通讯、电子作战、网络一体化的机载电子设备,包括雷达、红外、电子侦察干扰、高速网络通讯,集成预警机、侦察机、电子干扰机等功能。
- 具备高隐身能力和较大弹仓,能够在超音速条件下使用机载武器,强调空战,对地攻击任务交给其他机型。
- 具备指挥控制无人机作战能力,包括空中战斗及对海对地攻击任务。
未来舰载攻击机可发展出40吨级中等展舷比的飞翼隐身攻击机,内部具备大型弹仓,携带重型弹药,投放多种类型攻击弹药,同时在此基础上开发反潜机及预警机。
结语:
核动力航母有许多优缺点,我们不能仅仅因为其「虚名」而忽视其实际应用中的局限性。在整个方案上需要重新定义与规划,同时开发全新类型的舰载机体系,才能研制出性能更优秀的核动力航母。