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为什么航母要采用汽轮机这种动力方式?主要还是和航母本身有关

为什么航母要采用汽轮机这种动力方式?主要还是和航母本身有关
2021年01月04日 08:13 新浪网 作者 铁戈飞马

  目前航母的主要动力还是采用汽轮机这一方式。无论是核动力航母还是常规动力航母都是利用热源驱动汽轮机带动螺旋桨旋转的方式,来为航母提供动力的。只不过核动力航母利用的是核能产生热量燃烧锅炉,而常规动力则是采用烧油来产生热量燃烧锅炉,但两者都是利用锅炉燃烧时产生的蒸汽来驱动汽轮机的。之所以航母普遍采用汽轮机作为动力系统,主要与航母的使用特点和汽轮机的优势有关。

  

  实际上,航母对于动力系统的要求主要集中在以下几个方面。第一,航母的动力系统要具有强大的动力,出色的加速和高速性能。由于航母的吨位较大,动力系统必须要满足驱动航母所需的动力需求。同时,航母在正常航行时会采用航速较低的经济航速航行,而在起降舰载机和作战部署时则会采用高速航行,这对于动力系统的动力性能要求较高。第二,就是动力系统的体积要尽量小些。虽然航母是个庞然大物,但其内部还需要布置机库、弹药库和油库,还有各类指挥控制和人员生活设施,因此航母内部的空间也是非常紧张的。第三,就是要具有良好的经济性,不仅整体成本要低廉,最好还可以产生蒸汽或热水这样的副产品,以满足航母上人员生活和设备维护所需。

  

  就目前的军舰动力系统而言,主要有柴油机、蒸汽轮机和燃气轮机。对于柴油机而言,其主要的优势有以下几个方面。第一,经济性好,热效率高。由于柴油机的燃油消耗率较低,因此同样的燃油量下,柴油机的续航力更高,航程更远。第二,柴油机不需要锅炉和输送管道等设备,动力系统布局比较简单,单位功率的重量较低,可以节省舰体空间。第三,传动效率高,机动性好,启动时间较短。由于柴油机可以直接驱动螺旋桨,不需要传动箱等设备,因此启动和停止性能好,机动性强。

  

  不过,柴油机作为大型军舰的动力系统却有几个比较棘手的问题。首先,就是柴油机的尺寸和重量会随着功率的增加而增大。像荷兰的RT-flex96C型的船用柴油机,总重量达到了惊人的2446吨,可提供约10.9万马力。而产生同样的马力,只需要2台重6.6吨的MT-30燃气轮机就可以完成。其次,柴油机采用的是内燃机原理,活塞在气缸内往复运动,既会产生较大的噪音和振动,也降低了柴油机的使用寿命。此外,柴油机的可变工况能力较差,过载能力也较弱,这对于航母这种需要频繁变加速和低高速切换的大型军舰来说,就有些力不从心了。因而,柴油机在体积、噪声、振动和加速能力等方面的不足,严重限制了其在航母这类大型军舰上的使用。毕竟,要满足航母的使用需求,需要很大尺寸的柴油机,并在加速能力和噪音防护等方面进行单独设计,这就有些得不偿失了。

  

  反观蒸汽轮机,其主要的优势非常符合航母这类大型水面舰艇的需要。首先,其输出功率特别大,基本上都以兆瓦为单位,单机功率基本都在40-50兆瓦左右。其次,蒸汽轮机技术比较简单,造价也低,寿命长产生的噪音和振动也比较小。而且蒸汽轮机对燃料的要求比较低,可以使用较为便宜的重油,甚至是渣油,成本较低。像辽宁舰一次加油就要消耗几千吨燃油,光油钱就不少。此外,动力输出性能好,可以轻松完成高速和低速的切换,可满足各种不同的速度需求。

  

  而燃气轮机和蒸汽轮机虽然都属于汽轮机,但两者还略有不同。燃气轮机更适合中小型军舰使用,而对于航母这类的大型军舰来说,蒸汽轮机有一大优势是燃气轮机所不能比拟的,那就是可以产生蒸汽和热水这类副产品。蒸汽可以用于航母的蒸汽弹射器,还可以用于清洗甲板等用途,而热水则可以满足航母上日常生活所需,做饭、清洁、洗澡和饮用都可以。而如果使用燃气轮机则需要在另外安装锅炉,显然不划算。

  正因如此,虽然蒸汽轮机还存在启动准备时间长,辅助管道和变速箱设备较多等问题,但其基本可以满足航母的使用需要,因而非常适合作为航母这类大型军舰的动力系统。

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