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軍工航天新聞

專家:中國國產航母必用彈射器 或裝備激光炮

星之球科技 來源:新華網2013-08-13 我要評論(0 )   

航速對於(yu) 航母機動能力和海上反潛作戰緊密相關(guan) 。圖為(wei) 美軍(jun) 林肯號航母在海上做高速機動轉彎 很多媒體(ti) 在討論航母的時候,經常把動力係統忽略掉。因為(wei) 相比航母巨大的外形、威...

   航速對於(yu) 航母機動能力和海上反潛作戰緊密相關(guan) 。下圖為(wei) 美軍(jun) 林肯號航母在海上做高速機動轉彎

  很多媒體(ti) 在討論航母的時候,經常把動力係統忽略掉。因為(wei) 相比航母巨大的外形、威武的艦載機、規模龐大的護航編隊,深埋在內(nei) 部的動力係統確實不太顯眼。相對於(yu) 航空發動機,水麵艦艇發動機再怎麽(me) “不給力”,畢竟還能在海麵上飄著走;而作戰飛機發動機一“犯病”,飛行員就準備跳傘(san) 吧。然而航母不僅(jin) 是一個(ge) 浮動平台,它就像現代戰機一樣,也需要極為(wei) 充沛的動力,來滿足高航速和艦上設備的需要。此外彈射器對於(yu) 航母的意義(yi) 已經眾(zhong) 所周知。正如很多專(zhuan) 家預測的那樣,中國未來的國產(chan) 航母,也勢必麵臨(lin) 采用何種彈射器的問題。無論蒸汽彈射器還是電磁彈射器,不但本身是高工藝、高技術的代表,而且和航母的動力息息相關(guan) 。因此,航母動力是衡量航母性能的一個(ge) 非常關(guan) 鍵的指標和核心技術問題。

航速對於(yu) 航母機動能力和海上反潛作戰緊密相關(guan) 。圖為(wei) 美軍(jun) 林肯號航母在海上做高速機動轉彎

  首先,充沛的航母動力能夠滿足航母高航速這一實際的戰術需要。

  第一,航母艦載機的起降需要航母保持一定的速度。航母艦載機起降,本質上說就是在海上的一個(ge) 機場起降。從(cong) 物理學的基本規律來說,飛行器能夠起飛,就是必須達到一個(ge) 必要的起飛速度。美國的核動力航母號稱可以0速度彈射,但這是基於(yu) 美軍(jun) 艦載機航空動力和彈射器的強大。即便如此,美軍(jun) 也要常保持在20節和迎風的狀態下起降,以減輕彈射器的壓力。

  對於(yu) 滑躍式起飛的航母,航母的速度就更加重要。由於(yu) 沒有彈射器,艦載機起飛的重量就要受到限製,而航母航速如果降低,就進一步惡化艦載機的起飛重量,直接影響其作戰半徑和武器掛載能力。這就意味著航母的綜合作戰能力大幅縮水。

美國為(wei) “傑拉德福特”號航母研製的電磁彈射器。

  美國為(wei) “傑拉德福特”號航母研製的電磁彈射器。

  第二,航速是航母機動能力的重要體(ti) 現。航母天生就是要在遠海作戰,而不是守在家門口。航速的差異,將直接影響航母部署的時間,海戰的距離越廣,航母機動速度的差異就越明顯。每當國際發生危機事件,美國總統總是要問最近的航母在哪?這其實也和航速有關(guan) 。馬島戰爭(zheng) 中,英國的特混艦隊走了將近30天才從(cong) 本土抵達了馬島附近海域,其航母的巡航速度僅(jin) 有18節。如果是核動力航母30節以上的巡航速度,至少能提前8-9天。當時首先抵達馬島海域的英國“征服者”號核潛艇,水下速度為(wei) 28節,從(cong) 蘇格蘭(lan) 基地出發就隻用了21天。即使我們(men) 考慮航母護航艦艇跑不了這麽(me) 快,整個(ge) 編隊保持在25節左右的速度,提前一個(ge) 星期抵達戰場是沒有問題的。如果不是阿根廷實力不濟,否則耽擱一個(ge) 星期的時間,足以影響現代戰爭(zheng) 的勝負了。

  第三,航速與(yu) 航母安全,即反潛作戰有關(guan) 。在敵軍(jun) 潛艇可能埋伏的海域,航母就要做頻繁的曲折戰術機動,其目的是讓埋伏在水下的潛艇難以判斷航母的運動方向,讓後者難以找到機會(hui) 發動攻擊,同時很難規避航母戰鬥群的反潛力量。曲折機動戰術就需要航母戰鬥群保持在較高的航速,一般情況下都要保持在16-22節,如果風速很小的情況下,還要提升至29節。航母戰鬥群高航速航行,一方麵縮小了敵潛艇魚雷攻擊陣位扇麵,降低了其占位概率,並使對方難以及時利用所偵(zhen) 察到的信息。雖然航母戰鬥群尾部反潛縱深小,但在其航渡時,最高航速低於(yu) 26節的潛艇如從(cong) 尾部占領魚雷攻擊陣位卻較困難,因為(wei) 相對速度小,僅(jin) 有幾節,由此導致輻射噪聲強度高和高速占位持續時間長,易被位於(yu) 尾部的航母護航潛艇或水麵艦艇的拖曳式線列陣聲呐發現,而且,潛艇從(cong) 航母戰鬥群翼側(ce) 進入尾部也需數小時。這些都限製了敵潛艇的攻擊活動。不可否認,如果敵方能夠組織核動力和常規動力潛艇的魚雷,近、中、遠程反艦導彈和機載、艦載中、遠程反艦導彈攻擊戰鬥群,將會(hui) 極大削弱航母戰鬥群的對潛防禦能力。但能夠組織起如此力量的國家寥寥無幾,航母高速機動的意義(yi) 依然成立。

  因此各個(ge) 國家在測試航母的時候,都要跑出極限速度,以確定其是否滿足設計的最大航速。如果不是這個(ge) 原因,俄羅斯為(wei) 印度改裝的“維克拉瑪蒂亞(ya) ”號航母,也不會(hui) 落得一個(ge) 海試中鍋爐爆缸的下場。

美國羅斯福號核動力航母

  美國羅斯福號核動力航母

  除了航母的高速機動需要強勁的動力,蒸汽彈射裝置和航母動力也有很大的關(guan) 聯。美國C係列彈射器一些早期型號,如C-7,就是受限於(yu) “福萊斯特”號航母的主動力鍋爐,彈射速度提不上去。後來使用了專(zhuan) 用的蒸汽補燃加壓鍋爐,才將蒸汽壓力提高了一倍,提升了彈射器的彈射能力。即使是C-13彈射器,也有諸多的限製。它一次彈射就要消耗625公斤的蒸汽和1噸左右的緩衝(chong) 淡水。蒸汽在彈射後散失到外界,如果航母以每分鍾1架的速度進行緊急彈射起飛,那麽(me) 連續彈射8架飛機之後航母的主動力蒸汽就會(hui) 損失20%,整個(ge) 動力就會(hui) 損失32%,航速就要下降8節。可見如果是單純的蒸汽動力航母,已經無法承受重型彈射器的消耗,即使研製了彈射器,也會(hui) 由於(yu) 動力蒸汽輸出的限製,而限製彈射重量和效率,進而限製艦載機的作戰性能。因此美國研製核動力航母,除了應對全球巡航以外,也和彈射器的蒸汽巨大需求有很大關(guan) 係。

  在蒸汽彈射器發展到極限,更先進的電磁彈射器就應運而生。中國能否應用電磁彈射裝置,不但取決(jue) 於(yu) 彈射器本身的研製,還受限於(yu) 艦艇本身的電力輸出水平。傳(chuan) 統的航母推進係統和電力係統是兩(liang) 個(ge) 相對獨立的係統。動力的大部分能量用於(yu) 推進艦艇前進,小部分帶動艦載的發電設備來為(wei) 艦載電子設備提供電能。但航母發展到今天,電子設備對供電需求不斷增大,例如“遼寧”艦艦島上的四個(ge) 相控陣雷達;而同時電磁彈射器、激光炮、電磁炮等未來可能裝備航母的高能量武器,也提高了對電能的需求。相比上一代航母,這些新型武器和設備將加大改變航母的能量供需結構。

  因此,新一代的航母不但要有這更為(wei) 充足的動力源,還要應用更新的綜合電力係統來實現航母動力係統的革命性變化,也就是“全電動力航母”。殲-15戰機自遼寧艦甲板滑躍起飛,相信未來國產(chan) 航母將采用彈射器

  殲-15戰機自遼寧艦甲板滑躍起飛,相信未來國產(chan) 航母將采用彈射器

  航母這樣的龐然大物應用艦艇綜合電力係統,首先帶來的是艦艇內(nei) 部推進設備的巨大變化。每一個(ge) 到過遼寧艦底部的人都會(hui) 被航母巨大的蒸汽輪機、齒輪傳(chuan) 動裝置和軸係所震驚。美軍(jun) 的尼米茲(zi) 級航母也是同樣如此。由於(yu) 航母動力要通過減速齒輪和長軸來推動螺旋槳,因此無論是核反應堆還是燃氣輪機、蒸汽鍋爐以及傳(chuan) 動裝置,都會(hui) 集中安裝在艦艇的最底部,而且要裝配在一條直線上,占據了航母大量的空間和重量。而使用艦艇綜合電力係統,則意味著航母動力可以拋棄減速齒輪箱,縮短軸係,轉而用電動機直接帶動螺旋槳前進。航母的核心動力則不用必須安裝在底層甲板,可以更靈活地選擇安裝位置,一根電纜就可以運轉電機推動航母前進,從(cong) 而避免水下魚雷攻擊對艦艇動力的致命打擊。艦艇綜合電力係統改變了航母的結構布局,意味著航母有更多空間裝載武器彈藥或改進艦員的生活空間。有些設想中更為(wei) 激進的吊艙式電力推進裝置,連軸係全都不要,而是把電動機和螺旋槳直接整合在一起,安裝在航母的尾部來推動船體(ti) 前進。

  綜合電力係統除了改善了航母的內(nei) 部結構布局,還提升了艦艇燃料能量的利用率。傳(chuan) 統艦艇的電力,不過是整體(ti) 推進能量“勻出”固定一部分來進行發電,即便艦艇不是全速運行,也不會(hui) 增加電能。而綜合電力係統則是將航母動力機械能源,全部轉化為(wei) 電力,然後根據實際需要靈活分配。如果不需要航母全速運行,就可以把大部分電力用於(yu) 艦載的大耗電量係統,例如我們(men) 上麵提到的電磁彈射器甚至電磁炮,從(cong) 而能節省燃料,油耗降低,即使對於(yu) 核動力航母,也可以延緩核反應堆的使用壽命。

  現在我們(men) 不難看出,航母動力係統的優(you) 劣,將對航母的作戰性能起到至關(guan) 重要的作用。我們(men) 在關(guan) 心中國航母艦載機發展的同時,絕對不能忽視航母動力這一“心髒”的重要性。麵對英國“伊麗(li) 莎白”級航母、美國“福特”航母這些新一代航母,中國航母動力要實現雙重發展任務,首先就是能夠提供高功率、高效率、高安全性的航母核心動力輸出裝置,包括蒸汽輪機、燃氣輪機、艦載核反應堆;同時還要實現“綜合電力係統”這一艦載能量智能化、信息化管理係統的應用。

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