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谁卡住了国产航母的建造?

建造一个航母麻烦吗?一艘美国现役的“尼米兹”级航母的零件总数则超过一亿。当然,中国第一艘国产航母不会是像十万吨“尼米兹”这个级别的,但零件数也会在六千万以上。

谁卡住了国产航母的建造?

2012年12月20日,美国海军航空母舰“艾森豪威尔”号、“乔治·H·W·布什”号、“企业”号、“杜鲁门”号以及“林肯 ”号停靠在美国诺福克海军基地的资料照片。 (新华社/路透/图)

有越来越多的迹象表明,中国正在实施自己的航母建造计划。尽管没有多少迹象得到证实,但越来越多的人相信,中国肯定有建造国产航母的计划。

那么建造一艘航母会很麻烦吗?答案是当然的。举一个例子,一辆家用轿车的零件总数大约是30万个(包括螺钉、螺帽),一艘美国现役的“尼米兹”级航母的零件总数则超过一亿。当然,中国第一艘国产航母不会是像十万吨“尼米兹”这个级别的超级航母,但零件数会在六千万以上。零件数量的巨大差距,任何一个工科学生都知道这意味着什么。

那么,仅仅从工程角度来考察一下如何来实现国人的国产航母梦吧。

落后却够用的蒸汽轮机

像航母这样的大型装备,建造过程中必然会有各种供应商。小到电线电缆、螺钉螺帽,大到舰载武器、雷达和发动机,都需要不同门类的供应商建造。比如,此前被当作政绩大书特书的江苏某电缆厂,仅仅是承载了航母的部分管线业务。

航母的建造对各项子系统技术含量确实很高,而且用量也会超乎想象。仍然以尼米兹级航母为例,“乔治·布什”号上使用的电缆总长度超过2130000米,相当于中国国土东西最远端陆地直线长度的一半。当然,与雷达、发动机等大型装备相比,管线电缆就属于相对次要的配套系统了。不过,赖中国几十年的经济发展和技术积累,中国国产航母或许足以成为中国制造厚积薄发的集中体现。这一点,已经在辽宁舰的改建和使用中得到了初步证明,唯一可能成为建造瓶颈的就只有发动机了。

事实上,以大型舰船用发动机的发展情况来看,中国的确已经到了厚积薄发的时候。从2013年开始,中国海军开始大规模换装大型驱逐舰。2014年,中国海军在建舰艇超过60艘,总数超过了全球任何一个国家。

虽然官方并没有进一步披露国产航母的发动机型号。不过,从“瓦良格”号经办人的回忆录中可以大致得出,“辽宁号”所使用的动力系统还是原装的乌克兰发动机,也就是俄罗斯“库兹涅佐夫”号航空母舰所使用的TV-12-4型蒸汽轮机。该航母原采用的TV-12型蒸汽动力机组,单轴功率为4.5万马力,该发动机为TV-8的后续发展型号。

TV-8是国产051型驱逐舰的主机,国产化后定名为453型蒸汽动力机组。453型的单轴功率为3.6万马力,未能达到航母要求的4.5万马力水平。从乌克兰的经验来看,要将功率提升至4.5万马力具备可操作性。由于蒸汽轮机马力大、技术成熟,尽管具有体积大能量效率低的特点,然而作为航母这种大型舰艇动力系统这些问题都不是问题。

除了俄罗斯的库兹涅佐夫级航母之外,美军实现航母全面核动力化之前的常规动力巅峰之作——福莱斯特级航母的动力系统也是蒸汽轮机。当年中国为了未来装备航母,持续保留这方面的研发能力是有先见之明的。

可以选择燃气轮机吗

除了蒸汽轮机之外,中国航母有没有其他动力系统可供选择呢?

外界普遍认为,中国最终目标是核动力航母。从作战角度来看,核动力不仅能为航母提供几乎无限远的动力输出,动力系统本身的燃料储存空间非常小。这意味着航母可以腾出更多空间来搭载弹药和舰载机的燃料。航母不仅拥有更远的续航能力,还具备更强的打击能力。

当然理想很丰满,现实很残酷,核工业基础并不扎实的中国现在要制造核动力航母技术难度太大。即便是法国,其直接套用核潜艇动力系统的“戴高乐”号核动力航母,在建造过程中也出现了很多问题。不仅可靠性极低,而且最高航速仅有27节,是速度最慢的核动力航母,甚至低于俄罗斯的库兹涅佐夫号常规动力航母。按照中国军队装备研发一贯小步快跑的作风来看,至少第二艘航母不会立刻上马核动力型号,因为这样技术风险太大。

谁卡住了国产航母的建造?

2014年1月31日,法国海军“戴高乐”号航母行驶在阿曼湾的资料照片。 (新华社/法新/图)

那么,中国建造常规动力航母,有无蒸汽动力之外的选择呢?

英国最新服役航母“伊丽莎白女王”号配备两台达到4.8万马力的MT-30燃气轮机。该发动机系英国著名发动机厂商罗尔斯·罗伊斯公司研制新型舰船燃气轮机动力系统。它不仅是现在世界上功率最大的燃气轮机系统,也是最先进的常规动力舰船动力系统。英国的“伊丽莎白”号航母动力系统先进,而且采用了时下最流行的整合式全电力推进系统。也就是说,舰用动力系统不再直接通过传动轴推动推进器,而是全部用于发电,舰艇的雷达、推进器、电子设备和生活设备全部经由发电机输出推动。这样全部发动机都可用来发电,而避免过去发电和推进两套系统的浪费,同时舰船的启动速度和噪音也更小。

燃气轮机是近年来舰艇动力的发展方向,具备功率密度极大、启动速度快、且噪音小的优点,是现代化舰船的理想动力系统。比较麻烦的问题在于,中国在这方面的整体技术积累相对较差。1990年代,中国引进了乌克兰生产的GT25000型燃气轮机,其后还引进了这款发动机的后续改进型号QC280。当时,中国希望将这款燃气轮机用于驱逐舰等主力水面舰艇,考虑到1980年代我国尚未装备排水量超过5000吨以上的驱逐舰,要想提高舰队的远洋作战能力,引进前苏联研发的成熟动力系统是必要做法。

然而,从中国现有舰艇的装备情况来看,尽管驱护舰队已经大规模更新,然而其满载排水量最大只有7000吨。一直以来传说的万吨级驱逐舰至今仍未见装备。显然,国产版QC280燃气发动机因为动力不足,如果用于航母这种50000吨以上的大型舰艇,恐怕力不从心。

可否考虑柴油机呢

除了“辽宁”号之外,中国现役吨位最大的水面战斗舰艇为“井冈山”号两栖运输舰,排水量高达18000吨,采用的动力系统为4台法国的皮尔斯蒂克柴油发动机的国产型号,通过改进现有柴油机用于航母似乎也是一个选择。

然而,从“井冈山”号的装备来看,这款发动机动力仍显不足,导致“井冈山”号的速度偏低,外界普遍认为只有20节。对于一款两栖运输舰而言,高速性能不足并不是太大的问题,然而航母却需要高速性能。美国尼米兹级航母战斗群的标准航速为30节,俄罗斯库兹涅佐夫号航母的最大航速为29节,一般认为航母的最大航速应该为30节以上。事实上,尼米兹级的最大航速可达35节以上。如果国产航母的航速过低,不仅会拖慢整个舰队的行进速度,同时舰载机起降过程中也经常需要根据风向转变航向,通过舰艇本身加速来提高飞机出动率,如果速度不足会导致战术性能的缺失。

由此可见,从技术上而言,中国常规动力航母可选择的动力系统方案非常少,只有成熟却不先进的蒸汽轮机系统。当然,作为一个大国,常规动力航母只是一款过渡性的装备,最终的目标必然是核动力航母。

此外,未来航母可能装备的电磁弹射器、各种新型雷达及电子设备、甚至电磁炮和激光武器,这都需要更为充沛的动力。只有核动力能够完全满足各方面的需求,从中国此前在核动力方面的基础而言,这条路恐怕还很长。现阶段采用蒸汽动力作为过渡,也是完全可以理解的。(南周知道)

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