航速對(duì)于航母機(jī)動(dòng)能力和海上反潛作戰(zhàn)緊密相關(guān)。下圖為美軍林肯號(hào)航母在海上做高速機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)彎
很多媒體在討論航母的時(shí)候,經(jīng)常把動(dòng)力系統(tǒng)忽略掉。因?yàn)橄啾群侥妇薮蟮耐庑?、威武的艦載機(jī)、規(guī)模龐大的護(hù)航編隊(duì),深埋在內(nèi)部的動(dòng)力系統(tǒng)確實(shí)不太顯眼。相對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī),水面艦艇發(fā)動(dòng)機(jī)再怎么“不給力”,畢竟還能在海面上飄著走;而作戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)一“犯病”,飛行員就準(zhǔn)備跳傘吧。然而航母不僅是一個(gè)浮動(dòng)平臺(tái),它就像現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)一樣,也需要極為充沛的動(dòng)力,來滿足高航速和艦上設(shè)備的需要。此外彈射器對(duì)于航母的意義已經(jīng)眾所周知。正如很多專家預(yù)測(cè)的那樣,中國(guó)未來的國(guó)產(chǎn)航母,也勢(shì)必面臨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(shù)的代表,而且和航母的動(dòng)力息息相關(guān)。因此,航母動(dòng)力是衡量航母性能的一個(gè)非常關(guān)鍵的指標(biāo)和核心技術(shù)問題。
首先,充沛的航母動(dòng)力能夠滿足航母高航速這一實(shí)際的戰(zhàn)術(shù)需要。
第一,航母艦載機(jī)的起降需要航母保持一定的速度。航母艦載機(jī)起降,本質(zhì)上說就是在海上的一個(gè)機(jī)場(chǎng)起降。從物理學(xué)的基本規(guī)律來說,飛行器能夠起飛,就是必須達(dá)到一個(gè)必要的起飛速度。美國(guó)的核動(dòng)力航母號(hào)稱可以0速度彈射,但這是基于美軍艦載機(jī)航空動(dòng)力和彈射器的強(qiáng)大。即便如此,美軍也要常保持在20節(jié)和迎風(fēng)的狀態(tài)下起降,以減輕彈射器的壓力。
對(duì)于滑躍式起飛的航母,航母的速度就更加重要。由于沒有彈射器,艦載機(jī)起飛的重量就要受到限制,而航母航速如果降低,就進(jìn)一步惡化艦載機(jī)的起飛重量,直接影響其作戰(zhàn)半徑和武器掛載能力。這就意味著航母的綜合作戰(zhàn)能力大幅縮水。
美國(guó)為“杰拉德福特”號(hào)航母研制的電磁彈射器。
第二,航速是航母機(jī)動(dòng)能力的重要體現(xiàn)。航母天生就是要在遠(yuǎn)海作戰(zhàn),而不是守在家門口。航速的差異,將直接影響航母部署的時(shí)間,海戰(zhàn)的距離越廣,航母機(jī)動(dòng)速度的差異就越明顯。每當(dāng)國(guó)際發(fā)生危機(jī)事件,美國(guó)總統(tǒng)總是要問最近的航母在哪?這其實(shí)也和航速有關(guān)。馬島戰(zhàn)爭(zhēng)中,英國(guó)的特混艦隊(duì)走了將近30天才從本土抵達(dá)了馬島附近海域,其航母的巡航速度僅有18節(jié)。如果是核動(dòng)力航母30節(jié)以上的巡航速度,至少能提前8-9天。當(dāng)時(shí)首先抵達(dá)馬島海域的英國(guó)“征服者”號(hào)核潛艇,水下速度為28節(jié),從蘇格蘭基地出發(fā)就只用了21天。即使我們考慮航母護(hù)航艦艇跑不了這么快,整個(gè)編隊(duì)保持在25節(jié)左右的速度,提前一個(gè)星期抵達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)是沒有問題的。如果不是阿根廷實(shí)力不濟(jì),否則耽擱一個(gè)星期的時(shí)間,足以影響現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的勝負(fù)了。
第三,航速與航母安全,即反潛作戰(zhàn)有關(guān)。在敵軍潛艇可能埋伏的海域,航母就要做頻繁的曲折戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng),其目的是讓埋伏在水下的潛艇難以判斷航母的運(yùn)動(dòng)方向,讓后者難以找到機(jī)會(huì)發(fā)動(dòng)攻擊,同時(shí)很難規(guī)避航母戰(zhàn)斗群的反潛力量。曲折機(jī)動(dòng)戰(zhàn)術(shù)就需要航母戰(zhàn)斗群保持在較高的航速,一般情況下都要保持在16-22節(jié),如果風(fēng)速很小的情況下,還要提升至29節(jié)。航母戰(zhàn)斗群高航速航行,一方面縮小了敵潛艇魚雷攻擊陣位扇面,降低了其占位概率,并使對(duì)方難以及時(shí)利用所偵察到的信息。雖然航母戰(zhàn)斗群尾部反潛縱深小,但在其航渡時(shí),最高航速低于26節(jié)的潛艇如從尾部占領(lǐng)魚雷攻擊陣位卻較困難,因?yàn)橄鄬?duì)速度小,僅有幾節(jié),由此導(dǎo)致輻射噪聲強(qiáng)度高和高速占位持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),易被位于尾部的航母護(hù)航潛艇或水面艦艇的拖曳式線列陣聲吶發(fā)現(xiàn),而且,潛艇從航母戰(zhàn)斗群翼側(cè)進(jìn)入尾部也需數(shù)小時(shí)。這些都限制了敵潛艇的攻擊活動(dòng)。不可否認(rèn),如果敵方能夠組織核動(dòng)力和常規(guī)動(dòng)力潛艇的魚雷,近、中、遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈和機(jī)載、艦載中、遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈攻擊戰(zhàn)斗群,將會(huì)極大削弱航母戰(zhàn)斗群的對(duì)潛防御能力。但能夠組織起如此力量的國(guó)家寥寥無幾,航母高速機(jī)動(dòng)的意義依然成立。
因此各個(gè)國(guó)家在測(cè)試航母的時(shí)候,都要跑出極限速度,以確定其是否滿足設(shè)計(jì)的最大航速。如果不是這個(gè)原因,俄羅斯為印度改裝的“維克拉瑪?shù)賮?rdquo;號(hào)航母,也不會(huì)落得一個(gè)海試中鍋爐爆缸的下場(chǎng)。
美國(guó)羅斯福號(hào)核動(dòng)力航母
除了航母的高速機(jī)動(dòng)需要強(qiáng)勁的動(dòng)力,蒸汽彈射裝置和航母動(dòng)力也有很大的關(guān)聯(lián)。美國(guó)C系列彈射器一些早期型號(hào),如C-7,就是受限于“福萊斯特”號(hào)航母的主動(dòng)力鍋爐,彈射速度提不上去。后來使用了專用的蒸汽補(bǔ)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,也有諸多的限制。它一次彈射就要消耗625公斤的蒸汽和1噸左右的緩沖淡水。蒸汽在彈射后散失到外界,如果航母以每分鐘1架的速度進(jìn)行緊急彈射起飛,那么連續(xù)彈射8架飛機(jī)之后航母的主動(dòng)力蒸汽就會(huì)損失20%,整個(gè)動(dòng)力就會(huì)損失32%,航速就要下降8節(jié)。可見如果是單純的蒸汽動(dòng)力航母,已經(jīng)無法承受重型彈射器的消耗,即使研制了彈射器,也會(huì)由于動(dòng)力蒸汽輸出的限制,而限制彈射重量和效率,進(jìn)而限制艦載機(jī)的作戰(zhàn)性能。因此美國(guó)研制核動(dòng)力航母,除了應(yīng)對(duì)全球巡航以外,也和彈射器的蒸汽巨大需求有很大關(guān)系。
在蒸汽彈射器發(fā)展到極限,更先進(jìn)的電磁彈射器就應(yīng)運(yùn)而生。中國(guó)能否應(yīng)用電磁彈射裝置,不但取決于彈射器本身的研制,還受限于艦艇本身的電力輸出水平。傳統(tǒng)的航母推進(jìn)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。動(dòng)力的大部分能量用于推進(jìn)艦艇前進(jìn),小部分帶動(dòng)艦載的發(fā)電設(shè)備來為艦載電子設(shè)備提供電能。但航母發(fā)展到今天,電子設(shè)備對(duì)供電需求不斷增大,例如“遼寧”艦艦島上的四個(gè)相控陣?yán)走_(dá);而同時(shí)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(duì)電能的需求。相比上一代航母,這些新型武器和設(shè)備將加大改變航母的能量供需結(jié)構(gòu)。
因此,新一代的航母不但要有這更為充足的動(dòng)力源,還要應(yīng)用更新的綜合電力系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)航母動(dòng)力系統(tǒng)的革命性變化,也就是“全電動(dòng)力航母”。
殲-15戰(zhàn)機(jī)自遼寧艦甲板滑躍起飛,相信未來國(guó)產(chǎn)航母將采用彈射器
航母這樣的龐然大物應(yīng)用艦艇綜合電力系統(tǒng),首先帶來的是艦艇內(nèi)部推進(jìn)設(shè)備的巨大變化。每一個(gè)到過遼寧艦底部的人都會(huì)被航母巨大的蒸汽輪機(jī)、齒輪傳動(dòng)裝置和軸系所震驚。美軍的尼米茲級(jí)航母也是同樣如此。由于航母動(dòng)力要通過減速齒輪和長(zhǎng)軸來推動(dòng)螺旋槳,因此無論是核反應(yīng)堆還是燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽鍋爐以及傳動(dòng)裝置,都會(huì)集中安裝在艦艇的最底部,而且要裝配在一條直線上,占據(jù)了航母大量的空間和重量。而使用艦艇綜合電力系統(tǒng),則意味著航母動(dòng)力可以拋棄減速齒輪箱,縮短軸系,轉(zhuǎn)而用電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)螺旋槳前進(jìn)。航母的核心動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)推動(dòng)航母前進(jìn),從而避免水下魚雷攻擊對(duì)艦艇動(dòng)力的致命打擊。艦艇綜合電力系統(tǒng)改變了航母的結(jié)構(gòu)布局,意味著航母有更多空間裝載武器彈藥或改進(jìn)艦員的生活空間。有些設(shè)想中更為激進(jìn)的吊艙式電力推進(jìn)裝置,連軸系全都不要,而是把電動(dòng)機(jī)和螺旋槳直接整合在一起,安裝在航母的尾部來推動(dòng)船體前進(jìn)。
綜合電力系統(tǒng)除了改善了航母的內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局,還提升了艦艇燃料能量的利用率。傳統(tǒng)艦艇的電力,不過是整體推進(jìn)能量“勻出”固定一部分來進(jìn)行發(fā)電,即便艦艇不是全速運(yùn)行,也不會(huì)增加電能。而綜合電力系統(tǒng)則是將航母動(dòng)力機(jī)械能源,全部轉(zhuǎn)化為電力,然后根據(jù)實(shí)際需要靈活分配。如果不需要航母全速運(yùn)行,就可以把大部分電力用于艦載的大耗電量系統(tǒng),例如我們上面提到的電磁彈射器甚至電磁炮,從而能節(jié)省燃料,油耗降低,即使對(duì)于核動(dòng)力航母,也可以延緩核反應(yīng)堆的使用壽命。
現(xiàn)在我們不難看出,航母動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)劣,將對(duì)航母的作戰(zhàn)性能起到至關(guān)重要的作用。我們?cè)陉P(guān)心中國(guó)航母艦載機(jī)發(fā)展的同時(shí),絕對(duì)不能忽視航母動(dòng)力這一“心臟”的重要性。面對(duì)英國(guó)“伊麗莎白”級(jí)航母、美國(guó)“福特”航母這些新一代航母,中國(guó)航母動(dòng)力要實(shí)現(xiàn)雙重發(fā)展任務(wù),首先就是能夠提供高功率、高效率、高安全性的航母核心動(dòng)力輸出裝置,包括蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、艦載核反應(yīng)堆;同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)“綜合電力系統(tǒng)”這一艦載能量智能化、信息化管理系統(tǒng)的應(yīng)用。
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