自全球首艘核潜艇“鹦鹉螺号”自1954年9月服役以来,核能作为驱动动力来源在军事装备上的应用已经超过了70年,也是人类目前所掌握的单位功率密度最高的能源形式。关于动力的问题,美国军用航空巨头洛克希德.马丁公司战术战斗机系统分部的前项目经理巴特奥斯本在1998年接受采访时曾说过一句名言“With enough power ,you can make a brick fly",翻译成中文就是“只要动力足,搬砖也能飞上天”!同样,在海军装备方面这一说法也同样适用,只有动力充足,十万吨级的核动力航母也能够超过百公里的航速!但是,以当前的动力系统水平而言,不论是常规动力还是核动力,航空母舰想要达到百公里以上的航速都不太可能,尽管核动力技术已经处于较高的水平,但只要还是应用当前的压水堆技术,从实际应用的角度来说无法驱动航母达到100公里的时速。

1954年1月21日,全球首艘核潜艇“鹦鹉螺号”下水
高速航行中的“罗斯福号”核动力航空母舰
航空母舰是当前还是作战的核心装备,一直是各海军强国重点发展的对象,也是能够体现一国海军装备技术水平的典型战舰。从作战需求来说,较高的航速是航空母舰最基本的性能指标,冷兵器中有“一寸长 一寸强”的说法,放在现在的航空母舰上就是“一分快 一份强”,高航速对舰载机的起降都有益处。但是,按照各国技术能力、作战需求以及舰载机配置的不同,航空母舰的航速也不尽相同,一般情况下都在30节左右,也就是55公里/小时左右。如二战后期美国建造的“埃塞克斯级”航母的最大航速约为32节、世界上第一艘核动力航母“企业号”的最大航速约为35节(约65公里/小时)、美国现役的“尼米兹级”和“福特级”航母的最大航速在32节左右(约59公里/小时)。除此以外,法国的“戴高乐号”核动力航母最大航速只有27节左右,英国最新的“伊丽莎白女王级”航母的最大航速甚至不到27节。由此可见,即便是经过了半个多世纪的发展,航空母舰的航速基本上没有什么进步,甚至还出现了一些退步。
全球第一艘核动力航母“企业号”最高航速可以达到65公里/小时以上,也是迄今跑的最快的核动力航母
以目前航速最快的“福特级”核动力航母为例,其装备2座630MWt级反应堆,推进功率高达204MW(约28万马力),可以达到32节以上的极速,这已经是迄今为止动力最为强劲的舰艇,即使如此其航速也没有超过60公里/小时。按照船舶设计学相关知识,舰艇所需的动力与航速一般是三次方关系,也就是说航速提高2倍,所需的动力需要提升8倍!如果是“福特级”想要达到100公里的时速,那么简单估算一下,其所需要的推进功率应该至少要达到984MW以上,也即是134万马力以上!以当前的技术发展情况来说,未来一段时期内达不到这个水平!
有史以来功率最大的舰艇:“福特级”核动力航母总功率达300MW,最大航速也只有60公里/小时左右
“福特级”航母采用的A1B反应堆,单堆功率在630MWt左右
10万吨级的大型航母要达到时速100公里的超高航速需要的动力惊人,那么吨位较小的轻型航母装上大功率的核动力系统是不是就能够拥有超过的航速呢?比如,有人会说给一艘2万吨级的轻型航母配置超群的动力很容易就能达到100公里以上的时速呢?个人认为难度一点也不小!轻型航母虽然体型小,所需的动力小,但是由于结构空间的限制,对于动力系统的要求反而会更高。比如日本的“出云级”轻型航母,排水量约2.7万吨,装备4台改进型LM2500燃气轮机,总功率约13.5万马力,最大速度约30节,如果要达到100公里的时速,那么动力系统总功率需达到78万马力以上,也就是说要装6座“福特级”核动力航母上的A1B反应堆才行,个人推测一套A1B反应堆的动力系统所有的设施总重保守估计也要有5000吨以上,就算把“出云级”航母全部空间都用上也塞不进6台A1B核动力系统!如果不使用核动力而仍然使用LM2500燃气轮机机组的话,则需要23台单机功率336000马力的LM2500改进型动力包,即便是LM2500结构紧凑、重量低,也装不上这么多的动力包。
“出云级”轻型航母总功率约13.5万马力,最大航速可超30节
LM2500+燃气轮机
目前的核动力系统都是具有核裂变技术开发的,基本上都是采用的技术成熟度压水堆形式,虽然商用大型压水堆核电站的功率已经做到了1700MW级(约合231万马力),但是由于燃料、材料、制造能力以及核安全等方面的因素,舰用反应堆以及汽轮机的功率等都不可能像陆地上的大型核电站那么大。如果舰艇核动力仍采用当前的小型压水堆的话,由于功率密度、材料及系统配置的因素,个人认为基本上不可能达到100公里以上的时速;至于未来的情况,如果有一天能够掌握可控核聚变并能实现动力系统工艺的小型化,实现10万吨级核动力航母跑到100公里以上的时速还是很有希望的,希望可控核聚变技术早日实现。
广东台山EPR核电站,单机功率约1750MWe
期待可控核聚变技术
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