伍賽特

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司，上海 200438）

引言

從第一次世界大戰(zhàn)開(kāi)始，到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至今的新型主力戰(zhàn)艦，航空母艦在整個(gè)20 世紀(jì)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)而又坎坷的發(fā)展歷程。二戰(zhàn)結(jié)束后，航空母艦又遭到了政界的非難，雖然航空母艦存在著易受攻擊的弱點(diǎn)，但實(shí)踐證明，在抗打擊能力方面，航空母艦要比任何一個(gè)海外陸上基地更強(qiáng)。隨著各種高新技術(shù)的不斷研究與運(yùn)用，航空母艦的發(fā)展前景將更為廣闊。

1 航空母艦所采用的動(dòng)力裝置類型

動(dòng)力裝置是航空母艦的一個(gè)重要組成部分。選擇航空母艦的動(dòng)力裝置取決于其所要求的性能因素，即排水量、最大航速、巡航航速、尺寸大小、續(xù)航力、水下噪聲以及各種航態(tài)的可靠性，同時(shí)也取決于燃料的種類及費(fèi)用，還要考慮國(guó)家設(shè)備制造及備件供應(yīng)的工業(yè)基礎(chǔ)以及飛機(jī)起降的主要形式等眾多因素，綜合權(quán)衡考慮，擇優(yōu)選取?？傮w來(lái)說(shuō)，目前航空母艦所能采取的動(dòng)力裝置主要包括常規(guī)蒸汽動(dòng)力裝置、燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置及核動(dòng)力裝置等[1-4]。

1.1 常規(guī)蒸汽動(dòng)力裝置

常規(guī)蒸汽動(dòng)力裝置具有單機(jī)功率大、工作可靠、壽命長(zhǎng)、技術(shù)成熟、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)，不需要增添特殊裝置就可以實(shí)施倒車，對(duì)燃料并無(wú)過(guò)高要求，同時(shí)可以使用低質(zhì)重油。航空母艦采用蒸汽動(dòng)力裝置還可較為便捷地向彈射器提供蒸汽，因而在20 世紀(jì)60 年代以前建造的航空母艦廣泛采用這種動(dòng)力裝置。但是基于安全的原因，蒸汽壓力及整個(gè)裝置熱效率相對(duì)較低。由于蒸汽鍋爐的爐膛是常壓或是低增壓的，在額定功率下的耗油量較多，蒸汽鍋爐的爐膛體積明顯大于燃?xì)廨啓C(jī)的高壓燃燒室，再加上汽包、蒸汽管路、冷凝器、除氧器、冷凝水系統(tǒng)、主循環(huán)水系統(tǒng)等大量附屬設(shè)備，致使蒸汽動(dòng)力裝置體積龐大，裝備笨重，需要配備較多的操作人員和值班人員。

1.2 燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置

燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置是近代技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，可與蒸汽動(dòng)力一爭(zhēng)高下的推進(jìn)裝置。艦用燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)和航空燃?xì)廨啓C(jī)類似。燃?xì)廨啓C(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是功率大、尺寸小、重量輕、效率高和機(jī)動(dòng)性好，易于啟動(dòng)，調(diào)速便捷且能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的快速調(diào)節(jié)。目前，先進(jìn)的簡(jiǎn)單循環(huán)艦用燃?xì)廨啓C(jī)的功率可以達(dá)到29 000 kW，熱效率高達(dá)37%。粗略地說(shuō)在全工況與低工況時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)的燃油耗油率略高于柴油機(jī)，卻低于汽輪機(jī)。近年來(lái)，為了進(jìn)一步增大功率和提高熱效率，正在研制帶中間冷卻與回?zé)嵫h(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)，其熱效率可達(dá)43%，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

盡管燃?xì)廨啓C(jī)具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但存在一定弊端。傳統(tǒng)的航空母艦彈射器需要大量的高溫高壓蒸汽，如采用燃?xì)廨啓C(jī)就無(wú)法像蒸汽動(dòng)力裝置和核動(dòng)力裝置一樣提供理想的蒸汽源，而鍋爐裝置還要增大容量，這在布置上很不方便，加上燃?xì)廨啓C(jī)的氣耗量大，進(jìn)排氣一方面要占用較大的有效甲板面積，同時(shí)對(duì)上層建筑、電子設(shè)備的布置和飛機(jī)的起降也有影響。對(duì)一些不需要用到蒸汽彈射器的直升機(jī)航空母艦或滑躍式起飛的航空母艦，燃?xì)廨啓C(jī)則具有較大的可用性。

1.3 核動(dòng)力裝置

核動(dòng)力是一種具有廣闊發(fā)展?jié)摿Φ膭?dòng)力裝置。核動(dòng)力以核反應(yīng)堆和一次回路設(shè)備取代了常規(guī)蒸汽動(dòng)力裝置的鍋爐，因而本質(zhì)上而言，其也屬于蒸汽動(dòng)力體裝置?？紤]到技術(shù)的成熟性和安全性，艦用核動(dòng)力裝置常采用壓水型反應(yīng)堆，以水作為一次回路的冷卻劑和一次回路的交換熱源。由于核動(dòng)力裝置中的二次回路的本質(zhì)仍然是低壓飽和蒸汽，故其仍面臨著效率較低的缺陷。

由于反應(yīng)堆等設(shè)備比較復(fù)雜，核動(dòng)力裝置的體積和重量比常規(guī)蒸汽動(dòng)力裝置的體積更大，該系統(tǒng)的管路和設(shè)備也更笨重龐大。核動(dòng)力還有一項(xiàng)明顯缺陷是有著較高的放射性污染可能性。反應(yīng)堆和二次回路不允許操作人員直接接近，只能采取遙控或自動(dòng)化措施，從而提高了造價(jià)。隨著核技術(shù)的發(fā)展和長(zhǎng)期運(yùn)行積累的經(jīng)驗(yàn)，核動(dòng)力裝置一般均會(huì)采取多重有效的安全措施。隨著技術(shù)的不斷提升，近年來(lái)，該類新型動(dòng)力形式正逐漸為世人所理解和接受。

1.4 聯(lián)合動(dòng)力裝置

將不同體系的動(dòng)力裝置聯(lián)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高性能，這也是發(fā)展航空母艦動(dòng)力裝置的重要理念。以核-燃聯(lián)合動(dòng)力裝置（CONAG）為例，這種聯(lián)合動(dòng)力裝置的基本設(shè)想是利用價(jià)格便宜，而且體積小的燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)保證航空母艦短時(shí)間的高動(dòng)力性，核動(dòng)力裝置則用來(lái)提供巡航速度以下低工況時(shí)的推進(jìn)功率，用減少核動(dòng)力額定功率的辦法來(lái)降低核動(dòng)力裝置的制造費(fèi)用和占據(jù)的空間與重量，兼?zhèn)浜藙?dòng)力和燃?xì)鈩?dòng)力的長(zhǎng)處。

1.5 小結(jié)

盡管常規(guī)蒸汽動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)目前已經(jīng)發(fā)展到較高的水平，今后的發(fā)展空間相對(duì)有限。燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)尚有較大的潛力，航空母艦?zāi)芊窀鼜V泛地采用燃?xì)廨啓C(jī)不但取決于燃?xì)廨啓C(jī)自身的發(fā)展，而且還與航空母艦艦載機(jī)未來(lái)運(yùn)行機(jī)制的變化有很密切的關(guān)系。核動(dòng)力將是更有競(jìng)爭(zhēng)力的航空母艦推進(jìn)系統(tǒng)，在未來(lái)的航空母艦上將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。

2 核動(dòng)力航空母艦的發(fā)展及優(yōu)勢(shì)

2.1 核動(dòng)力航空母艦的歷史發(fā)展

核動(dòng)力往往會(huì)令人自然而然地想到輻射和泄漏。作為航空母艦的一種動(dòng)力來(lái)源，核動(dòng)力航空母艦不可避免地存在著放射性污染的可能性。核反應(yīng)堆一旦出現(xiàn)核泄漏或核擴(kuò)散，則不僅對(duì)航空母艦本身而言是個(gè)毀滅性的災(zāi)難，而且會(huì)給周圍的海洋環(huán)境，包括毗鄰的陸地環(huán)境帶來(lái)巨大和長(zhǎng)久的環(huán)境災(zāi)難。雖然現(xiàn)在世界上掌握核技術(shù)的國(guó)家很多，但并非每一個(gè)掌握核技術(shù)的國(guó)家都有能力建造核動(dòng)力航空母艦。

不僅如此，核動(dòng)力航空母艦的造價(jià)較為昂貴。第一艘“企業(yè)”號(hào)核動(dòng)力航空母艦在1960 年的報(bào)價(jià)就高達(dá)4.44 億美元，為一艘常規(guī)動(dòng)力航空母艦的2 倍以上，并且該項(xiàng)費(fèi)用還不包含后期的設(shè)備安裝費(fèi)用。1998 年美國(guó)方面建成的“杜魯門”號(hào)核動(dòng)力航空母艦，從開(kāi)工到建成服役，總共耗資達(dá)45 億美元，比許多國(guó)家一年的軍費(fèi)還要多。昂貴的研制、建選和維護(hù)費(fèi)用，令發(fā)展中國(guó)家難以擔(dān)負(fù)，部分經(jīng)濟(jì)水平較為發(fā)達(dá)的國(guó)家也不敢直接投入研發(fā)工作。同時(shí)，核動(dòng)力航空母艦擁有反應(yīng)堆、主冷卻劑泵、蒸汽發(fā)生器、蒸汽穩(wěn)壓器、一次屏蔽系統(tǒng)、二次屏蔽系統(tǒng)以及其他次回路輔助系統(tǒng)和設(shè)備，其體積、重量以及所需的安裝空間明顯大于常規(guī)動(dòng)航空母艦[5]，而且各種管路和相應(yīng)設(shè)備也更復(fù)雜龐大。

即便存在上述的種種不利因素，核動(dòng)力航空母艦的優(yōu)勢(shì)依然有著獨(dú)樹一幟的優(yōu)勢(shì)。核動(dòng)力航空母艦最大的優(yōu)勢(shì)是續(xù)航能力強(qiáng)。以美國(guó)的“小鷹”級(jí)常規(guī)動(dòng)力航空母艦為例，其能以20 kn 的航速在海上可連續(xù)航行350 h，續(xù)航力達(dá)12 000 n mile（海里）。該項(xiàng)數(shù)據(jù)在同類航空母艦中可謂出類拔萃，然而與核動(dòng)力航空母艦面前，其優(yōu)勢(shì)則蕩然無(wú)存。以“企業(yè)”號(hào)核動(dòng)力航空母艦為例，其所安裝的8 座壓水核反應(yīng)堆可連續(xù)運(yùn)行10 年，即在10 年內(nèi)無(wú)需更換核燃料。其以20 kn 航速的續(xù)航力為400 000 n mile，約為“小鷹”級(jí)航空母艦的33 倍。早在1964 年8 月—10月，“企業(yè)”號(hào)航空母艦曾在2 艘核動(dòng)力導(dǎo)彈巡洋艦的伴隨下，不進(jìn)行補(bǔ)充燃料和其他補(bǔ)給品，環(huán)球連續(xù)航行64 d，累計(jì)航程達(dá)32 600 n mile，刷新了當(dāng)時(shí)的歷史最高紀(jì)錄，充分顯示了核動(dòng)力裝置應(yīng)用于航空母艦時(shí)的巨大優(yōu)勢(shì)。

2.2 核動(dòng)力航空母艦的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2.2.1 隱蔽性得到了加強(qiáng)

因?yàn)楹藙?dòng)力航空母艦無(wú)需設(shè)置煙囪，可有效簡(jiǎn)化其上層建筑的結(jié)構(gòu)，從而明顯縮小建筑體積，使布局更加合理。排水量相當(dāng)?shù)暮藙?dòng)力航空母艦，在敵方雷達(dá)屏幕上顯示的回波信號(hào)比常規(guī)航空母艦要小得多，使得航空母艦的隱蔽性能更強(qiáng)。

2.2.2 可有效優(yōu)化全艦的舒適性

核動(dòng)力航空母艦消除了艦體內(nèi)部錯(cuò)綜復(fù)雜的進(jìn)氣道和煙道，可以騰出大量空間用來(lái)改善居住條件，增設(shè)各種生活設(shè)施。同時(shí)艦員不再受氣體和蒸汽鼓風(fēng)機(jī)噪聲的困擾。另外，核動(dòng)力航空母艦不受能源的限制，艦上電力充足，空調(diào)效果好，電視圖像清晰，各種自動(dòng)化和智能化的生活設(shè)施應(yīng)有盡有[6-7]，海水液化處理速度快、質(zhì)量高，對(duì)艦上各種廢棄物及生活垃圾的處理也更加符合環(huán)境保護(hù)的要求，因此核動(dòng)力航空母艦的生活設(shè)施條件舒適性大為提高，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間在海上游弋的艦員來(lái)說(shuō)，可以起到安定軍心，并激發(fā)全體艦員的工作熱情和作戰(zhàn)效能的作用。

2.2.3 有利于艦載機(jī)的起降

固定翼艦載機(jī)在航空母艦的飛行甲板上起降時(shí)，需要航空母艦?zāi)骘L(fēng)高速行駛，以提供必要的相對(duì)風(fēng)速。垂直起降的艦載機(jī)在起降時(shí)，需要航空母艦不斷改變航速，以保持微弱的合成風(fēng)速。核動(dòng)力航空母艦既能實(shí)現(xiàn)高速航行，又能頻繁調(diào)整航速，從而可以充分滿足各類艦載機(jī)起降的需要，大幅提高了艦載機(jī)的作戰(zhàn)能力和航空母艦編隊(duì)的機(jī)動(dòng)能力[8-9]。

3 采用核動(dòng)力裝置對(duì)航空母艦作戰(zhàn)方式的影響

3.1 有利于實(shí)施遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)與全球戰(zhàn)略部署

核動(dòng)力航空母艦具備較強(qiáng)的遠(yuǎn)洋機(jī)動(dòng)能力。一旦發(fā)生地區(qū)危機(jī)和地區(qū)沖突以及其他突發(fā)事件，核功力航空母艦將能在海上保持不間斷、長(zhǎng)時(shí)間的高速航行，中途無(wú)須補(bǔ)充燃料，可以以最快的速度駛往全球任何海域和沿海地區(qū)，遠(yuǎn)離本國(guó)獨(dú)立執(zhí)行作戰(zhàn)及其他任務(wù)。以“企業(yè)”號(hào)核動(dòng)力航空母艦戰(zhàn)斗群為例，其一晝夜可航行700 n mile，并能以此速度長(zhǎng)時(shí)間航行，可以在海上持續(xù)活動(dòng)數(shù)月。同時(shí)，續(xù)航力的提升大幅擴(kuò)展了航空母艦及其戰(zhàn)斗群的戰(zhàn)術(shù)攻擊范圍，并增強(qiáng)了攻擊效果，在有嚴(yán)重威脅的海域具有更強(qiáng)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的能力。就該方面而言，核動(dòng)力航空母艦是國(guó)家進(jìn)行全球部署和遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)的最佳戰(zhàn)略使用力量。

3.2 具有更強(qiáng)大的綜合作戰(zhàn)能力

核動(dòng)力航空母艦的另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)是其綜合作戰(zhàn)能力更強(qiáng)。常規(guī)動(dòng)力航空母艦裝置的汽輪機(jī)及其進(jìn)氣排煙通道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，不但會(huì)占用艦體的大量空間，而且還會(huì)降低艦體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。常規(guī)動(dòng)力航空母艦通常面要裝載約8 000 t 艦用燃料，又占去了大量寶貴的艦體空間，使航空母艦存放武器及提升作戰(zhàn)能力的空間相應(yīng)縮小，降低了打擊威力。核動(dòng)力航空母艦用核反應(yīng)堆提供強(qiáng)大的動(dòng)力，由于未采用進(jìn)氣和排煙的結(jié)構(gòu)，也無(wú)須攜帶大量燃料，其燃料體積幾乎可以忽略不計(jì)。由此節(jié)省下來(lái)的艦體空間可以裝載更多的作戰(zhàn)兵器和武器，搭載更多的艦載機(jī)，攜帶更多的巡航導(dǎo)彈等。因此，核動(dòng)力航空母艦的攻擊威力更大，防衛(wèi)能力也更強(qiáng)。

3.3 減輕了對(duì)后勤保障的依賴性

航空母艦的主要突擊力量是艦載航空設(shè)備。常規(guī)動(dòng)力航空母艦由于動(dòng)力裝置存在一定極限，使得航空母艦的排水量不宜過(guò)大，從而使其所能攜載的艦載機(jī)和艦載機(jī)需要的航空燃油相對(duì)較少，相應(yīng)各種武器彈藥的數(shù)量也較少，使得航空母艦需要補(bǔ)給的次數(shù)增加，加大了對(duì)后勤保障的依賴性。而核動(dòng)力航空母艦通常可攜載10 000 t 航空燃油，比常規(guī)動(dòng)力航空母艦多出約80%；同時(shí)可多攜載3 000 t 航空彈藥，比常規(guī)動(dòng)力航空母艦多50%；常規(guī)動(dòng)力航空母艦所載的航空燃油通常能保證其艦載機(jī)持續(xù)作戰(zhàn)8晝夜，而核動(dòng)力航空母艦所載的航空燃油通常能保證其艦載機(jī)持續(xù)作戰(zhàn)20 晝夜。因此，核動(dòng)力航空母艦?zāi)芫S持更長(zhǎng)時(shí)間的戰(zhàn)斗，且無(wú)需頻繁地進(jìn)行再補(bǔ)充，從而減輕了后勤供應(yīng)的負(fù)擔(dān)，減少了對(duì)基地的依賴。

3.4 彰顯強(qiáng)大武力，實(shí)施軍事威懾

由于核動(dòng)力航空母艦的攻擊力和威懾力明顯高于常規(guī)動(dòng)力航空母艦，故其已成為以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家在海外的重要武力體現(xiàn)，并以此實(shí)施戰(zhàn)略威懾。正如上文所述，核動(dòng)力航空母艦攜帶的武器和彈藥數(shù)量較多，一且出現(xiàn)危機(jī)或者發(fā)生地區(qū)沖突，核動(dòng)力航空母艦?zāi)芸焖俚诌_(dá)目標(biāo)海域，并能長(zhǎng)時(shí)間地在該海域執(zhí)行巡邏、警戒及威懾任務(wù)。核動(dòng)力航空母艦戰(zhàn)斗群能在世界各大洋的任何海域進(jìn)行有效的活動(dòng)，并能使用常規(guī)武器和戰(zhàn)術(shù)核武器，有效地控制局部海域，奪取和維持制空、制海、制潛和制信息權(quán)。因而無(wú)論是在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期還是在和平時(shí)期，無(wú)論是從戰(zhàn)略上還是戰(zhàn)術(shù)上，核動(dòng)力航空母艦均為一類理想的威懾工具。

4 結(jié)論與展望

蒸汽動(dòng)力裝置、燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置等均有著其技術(shù)優(yōu)勢(shì)及相應(yīng)弊端。常規(guī)蒸汽動(dòng)力裝置技術(shù)較為成熟，但考慮到機(jī)動(dòng)性等因素，目前正逐步讓位于燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置。而燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置盡管性能優(yōu)越，但其仍會(huì)對(duì)航空母艦甲板布置形式、艦載機(jī)彈射方式起到一定影響。由于核動(dòng)力航空母艦有著顯著的優(yōu)勢(shì)，圍繞其而進(jìn)行的研發(fā)及制造工作有著重要而急迫的意義。但考慮到當(dāng)前的技術(shù)水平及成本需求，世界上大部分國(guó)家在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)仍會(huì)以常規(guī)動(dòng)力航空母艦作為主要發(fā)展目標(biāo)。