航母为何不用汽油和柴油发动机?

刘敬权保靖泽必

一说起动力燃料,大家脑海中第一个浮现出的就是油,一般都是汽油和柴油,比如我们常见的汽车。那么,大家有没有想过,航母是靠什么发动的呢?难道也是柴油汽油吗?答案是否定的。

最早的航母出现在一战前,那时候,蒸汽锅炉还是重型机械的主要动力,通过燃烧重油架热水产生蒸汽作为动力,带动螺旋桨转动,也能为蒸汽弹射器提供蒸汽。如果说这一时段使用蒸汽锅炉是因为柴油汽油未能广泛使用,那后来呢?

其实在之后的发展中,人们也试图使用柴油或汽油,却发现了汗多不妥之处。汽油:汽油机高转速低扭矩,对于航母这样的大吨位军舰,远远不够,根本拖不动。更重要的是,汽油的特性,易挥发,燃点低,易燃易爆,一旦在军舰上爆炸,那该是多大的损失。柴油:柴油机功率不足,马力大转速低,一般的民用船用大型柴油机没问题,但是放在军舰上就够呛。能造出来的最大的柴油机也带不动航母啊,更别提支撑弹射助推器了。

当然随着时代发展,也不会再用重油架热水产生蒸汽了,现在更多的是核动力或者燃气动力,核动力就是替换了原来的锅炉,用核裂变加热水产生蒸汽,以此产生动力。燃气机轮是将轴功率传至变速器后带动发电机或螺旋桨。我想,到了以后。技术会更加先进,可能会向全电方面推进,也有可能会有更适合的燃料。


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图注:舰用柴油机


首先,航母不能使用汽油机,不但航母不能,所有的军用舰艇都不能使用汽油机。因为汽油是易燃易爆物品,在舰船上完全是一颗定时炸弹,如果被击中引爆,会造成殉爆的连锁反应,从而造成更大的损失。根据美国军用标准和我国的国军标规定,不但军舰不能使用汽油机和汽油,而且汽油更严禁上舰。就连舰载机,包括直升机、固定翼飞机和无人机,都不能使用汽油机,必须使用重油(柴油或航空煤油)发动机。

至于柴油发动机,它在普通军舰上其实应用非常广泛,但柴油发动机有一个缺点,就是随着功率增加,尺寸和重量增长非常快。也就是说,在大功率条件下,同等功率的柴油发动机的体积和重量,要比燃气轮机大得多!这就使得大功率柴油机在大型军舰上的使用受到限制。此外,柴油发动机还有其他缺点,柴油发动机机工作中的噪声、振动较大。舰用中高速柴油机的运动部件磨损较厉害,高速柴油机的整机寿命仅1000~2000小时。舰用柴油机在低转速时稳定性差,因此不能有较小的最低稳定转速,影响船舶的低速航行性能。柴油发动机的过载能力也较差,在超负荷10%时,一般仅能运行1小时。

因此,目前柴油发动机机在5000~10000吨排水量的大中型水面主战舰艇(主要是驱逐舰)上,多与燃气轮机并用,并充当柴燃联合或交替动力中的一部分使用。而作为主机,柴油机多在排水量5000吨以下的中小型水面舰艇(主要是护卫舰、轻型护卫舰和快艇)中使用。当舰艇排水量超过1万吨,则基本都使用燃气轮机或蒸汽轮机作为动力。


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这个问题其实很简单,那就是舰船功率需求相当大,性能要求高,安装空间小。

水面舰艇动辄几千上万吨,要推动这样巨大的庞然大物需要相当大功率,同时航空母舰这类战斗舰艇,航速要求较高,都要达到二十多节甚至三十节的航速。大家都知道水这类高密度流体产生得阻力随速度呈指数级增长。随之功率需求也是呈指数增长。要达到设计时速都是需要十几万马力以上。

这里举几个例子,尼米兹 10万吨左右,动力功率约200兆瓦(约28万马力)。库兹涅佐夫 6万吨左右,总功率147兆瓦(约20万马力)。戴高乐 满排40600吨,总功率为76200马力。克莱蒙梭 3.2万吨 动力功率约12.6万马力。基辅 4万吨 动力约14万马力。无敌 20300吨 总功率112000马力。阿斯图里亚斯亲王 满排16900吨,总功率46400马力。加里波第 满排13370吨 ,总功率80000马力。小鹰 8万吨左右,总功率280000万马力。差克里·纳吕贝特 满排11485吨,功率11780马力。而中国辽宁舰主机功率也在15万千瓦左右。这样大的功率都足够满足一座小型城市用电了。由此可见航空母舰是需要相当大推进功率的。

目前世界上最大的柴油机是瓦锡兰柴油机公司推出的14缸RT-flex96C船用柴油机(可能不准确,但功率再大也就是这个级别了),该机持续输出最大功率为80080kW(108.920bhp),两台柴油机可以勉强满足辽宁号这样中型航空母舰,但该机长27.3m,高13.5m,整机重达2300t,这对于需要安装大量装备系统,空间寸土寸金的军用舰艇来说,显然是不可取的。而舰用柴油机方面,前两个月新闻,世界最大的我国新一代超大功率舰用柴油机首台样机整机试验才顺利启动,功率65000马力,但离装备舰艇还有较长距离。有的人会讲可以用多台较小柴油机串联起来,但这会使动力系统变得无比复杂,可靠性极大降低,也是不行的。而汽油机单机功率更小,据我了解最大汽油机也就1000多千瓦而已,远远满足不了船舶动力需求。

那什么发动机才能满足航母需求呢。答案就是汽轮机。汽轮机分为燃气轮机和蒸汽轮机。中国辽宁号和美国航母都是蒸汽轮机,只是辽宁号是烧燃油加热锅炉产生蒸汽,而核动力航母是核裂变释放的能量加热锅炉产生蒸汽而已。这种蒸汽轮机轻轻松松就能输出数十万马力,而且占用空间也相对可以接受,目前中国40兆瓦级船用燃气轮机已研制成功,这样四台就基本满足辽宁号的需求(当今世界功率最大的舰用燃气轮机,超过英国“伊丽莎白女王”级航母所用的MT30燃气轮机36兆瓦的功率)。而目前世界最大燃气轮机:西门子SGT5-8000H超级燃气轮机重390吨(相当于一架加满油的空客A380),长13.1米,宽4.9米,高4.9米 ,功率为375MW(相当于13架空客A380引擎功率的总和,或者尼迷兹号航母总功率194MW的近两倍),相比于最大柴油机功率和体积相比结果不言而喻,功率相等的情况下柴油机组重量是燃机的百倍左右。体积小、重量轻意味着船只结构强度高,发动机推重比大,机动性好。当然这类燃气轮机是陆上发电站用,无法舰用,但也充分显示了燃气轮机潜力无比巨大。

因此对于重型航母来讲目前只有蒸汽轮机满足要求,燃气轮机和蒸汽轮机都能满足中型航母需求,而目前舰用柴油机无法满足此类航母需求。

那最后再简单对比一下船用蒸汽轮机、燃气轮机和柴油机优缺点。蒸汽轮机单机功率大,维护简单,油品要求低,可以燃烧重油,但是体积较大,启动慢,热效率低。燃气轮机功率较大,体积小,启动快,加速性好,维护简单,但技术复杂,空气消耗量大,红外特征明显,在非额定工况下油耗较高。柴油机功率最小,热效率高,启动较为迅速,可靠性高,重量体积较大,热效率高。

以上纯手机码字,第一次回答问题,可能有很多不准确之处,请大家嘴下留情多多指教。


恋海30

我们都知道汽车用的是柴油或者汽油,但是作为一国重器的航母等其他战舰烧的却不是柴油或者汽油,这是为什么呢?
航母出现于一战前,但真正具备攻击能力的航母出现一战已经结束了。航空母舰的特性决定了航母的大吨位,而汽油机由于天生的高转低扭,航母连起步都难,而柴油机虽然出现的较早,不过能够适应航母作战的柴油机现在都没有出现过,军舰上装备柴油机的多是军辅船,或是对航速要求低的军舰,例如护卫舰等等,而航母对航速是有要求的,航速低了对于舰载机起飞是不利的,不管是滑跃式起飞还是弹射起飞(弹射起飞以柴油机的特性根本没办法在保证航速的情况下为弹射器提供能量的),再说柴油机以目前的技术发展是不能保证航母正常作战的。
所以从最早的航母就采用了蒸汽锅炉动力,也就是燃烧重油加热水产生蒸汽推动汽轮机转动,最终带动螺旋桨转动为航母提供动力的,也可以为蒸汽弹射器提供所需要的蒸汽,后来航母的动力慢慢发展为核动力或是燃气轮机。核动力只是将原来的锅炉替换,用核裂变产生的热量加热水产生蒸汽还是推动汽轮机带动螺旋桨转动的,同时继续为弹射器提供蒸汽或是带动发电机发电为电磁弹射器提供动力。燃气轮机只是单纯的将轴功率传至变速器后带动螺旋桨或是发电机,为其提供动力的。说到最后总结一下就是,航母为什么不用汽油机或者柴油机呢?
原因是因为汽油机高转速低扭矩,任何船舶都不可能用汽油机,而且汽油易挥发,燃点低,易燃易爆,不安全。柴油机只能用在中小型舰艇上,舰艇需要航速快,所以需要用中速柴油机,而中速柴油机造不出马力特别大的。超大型柴油机都是两冲程低速柴油机,由于其马力大,但转速很低,每分钟100转左右,用于民用船没问题,用于军舰,显然速度不够。所以航母既需要大马力又需要转速的,不能用柴油机。当然这么大马力的燃气轮机也是不太符合实际的。简单点说汽油机拖不动航母的伟岸身姿,柴油机跑断腿也不能让航母跑得快。

复兴军事

航母出现于一战前,但真正具备攻击能力的航母出现一战已经结束了。

航空母舰的特性决定了航母的大吨位,而汽油机由于天生的高转低扭,航母连起步都难,而柴油机虽然出现的较早,不过能够适应航母作战的柴油机现在都没有出现过,军舰上装备柴油机的多是军辅船,或是对航速要求低的军舰,例如护卫舰等等,而航母对航速是有要求的,航速低了对于舰载机起飞是不利的,不管是滑跃式起飞还是弹射起飞(弹射起飞以柴油机的特性根本没办法在保证航速的情况下为弹射器提供能量的),再说柴油机以目前的技术发展是不能保证航母正常作战的。

所以从最早的航母就采用了蒸汽锅炉动力,也就是燃烧重油加热水产生蒸汽推动汽轮机转动,最终带动螺旋桨转动为航母提供动力的,也可以为蒸汽弹射器提供所需要的蒸汽,后来航母的动力慢慢发展为核动力或是燃气轮机。

核动力只是将原来的锅炉替换,用核裂变产生的热量加热水产生蒸汽还是推动汽轮机带动螺旋桨转动的,同时继续为弹射器提供蒸汽或是带动发电机发电为电磁弹射器提供动力。

燃气轮机只是单纯的将轴功率传至变速器后带动螺旋桨或是发电机,为其提供动力的。

说到最后总结一下就是,航母为什么不用汽油机或者柴油机呢?汽油机拖不动航母的伟岸身姿,柴油机跑断腿也不能让航母跑得快。


魑魅涅槃

船用发动机都釆用柴油发动机作动力,小型摩托快艇也有用汽油发动机的,但仅限于小船。几十到几百吨,几千吨到几万吨的船舶都釆用小型,中型到大型或超大型发动机,因为船舶前进动力来自发动机带动主传动轴输出扭力,从而驱动船尾地螺旋浆转动,螺旋浆转动水,给水一个作用力又得到反作用力,推动船舶前进。大型货船,军舰都釆用大型柴油机,因为它输出的扭矩力比较大,比方说越野车基本采用柴油发动机作功力,还有我们熟习地工程作业车,挖掘机,推土机,装载机等等。十八世纪人类还没有发明柴油发动机时釆用蒸汽机作动力,通过烧煤产生蒸汽从而带动船船主轴输出给螺旋浆的扭力,大家看过坦泰尼克号,机仓里很多工人给锅炉铲煤,它就是蒸汽轮机船舶,输出功能可带驱动十万吨客货船前进航行于欧洲到美洲的万里航程上,但蒸汽机为什么又被世界所淘汰呢?因为需要装大量煤炭而浪费有效船舶空间,不经济。人类发明柴油机后蒸汽机基本弃用,还保留了蒸汽轮机,主要用在五至十万吨的大型船舶或军舰上,不烧煤改用柴油,船舶输出扭力较大,也解决了煤炭占地方的不经济性问题。我国的辽宁舰航母,刚下水的国产航母艘舰,以及用不了一,二年就要大批量下水的万吨055大驱逐舰估计用的是从乌克兰引进的大型燃汽轮机发动机,多亏了刘华清将军的顽强坚持,俱理力争,才保留了燃汽轮机项月的上马,否则目前我国航空母舰,055万吨大驱逐舰还缺心脏呢!不然,刘老将军会被尊称为中国航母之父呢!


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这个问题属于技术发展的过程中,没给汽油机或柴油机机会吧。内燃机出现的时间太晚了,在大型战舰上使用时间更晚了。由于内燃机技术起步晚,它不可能一下子成熟与发展起来。

从技术发展上说,汽油机就从没有做为大型舰用动力来使用过,只有柴油机用于舰用动力,而且到目前求说,使用也是相当广泛的。但是柴油机有一个问题,优点不少,缺点也有的,其中之一:缺少爆发力,也就是说,需要全力加速时,它的反应太慢,而且它的功率也不够大,目前来说,一般只应用中小型战斗舰艇,或者,非作战舰只,也就是对航速要求低的船只。

对航母来说,一直采用蒸汽轮机,加热水产生蒸汽推动汽轮机转动,带动螺旋桨转动。只不过蒸汽供应是燃油锅炉,还是核反应堆提供的问题。不需用柴油机的原因,一是功率就不足,可供航母使用的大功率柴油机至今造不出,目前可以造出的最大柴油机也无法满足要求,二是,无法支持蒸汽弹射器。

既然达不到要求,自然不用了,未来也不可能使用。未来的发展方向为全电推进,如果是中小型舰艇采用柴油机来发电尚可,但是对于大型战舰,它依然难以达到要求。全电动推进,不是简单的电传动的问题,实际上舰艇对电力的需求非常大,柴油机在许多方面已满足不了要求,未来柴油机会被优点更多的燃汽轮机取代,也许核动力系统也会取代。至少英国的新一代航母就采用了燃汽轮机为核心的电推进系统。


讲武堂

对于航母来说,一般来说都有以下特点:


1、采用蒸汽轮机:加热水的蒸汽足以推动汽轮机转动,带动螺旋桨转动。这个时候需要考虑提供产生蒸汽供应的热源问题,是核动力提供的清洁能源。

2、不用柴油机的原因:一是功率不足,可供航母使用的大功率柴油机至今没有研发出来。目前可以造出的最大柴油机也无法满足要求,二是,不足以支撑蒸汽弹射助推器的动力。

3、不用汽油的原因:因为汽油的辛烷值抗爆性能,目前为止,还不足以风险防控的识别系统或是安全隐患的排查系统还不完善,所以自然而然的不用在航母上了。

4、未来的发展方向为全电推进:全电动推进,不是简单的电传动的问题,实际上航母对电力的需求非常大,柴油机在许多方面已满足不了要求,未来柴油机会被优点更多的燃汽轮机取代,也许核动力系统也会取代。至少英国的新一代航母就采用了燃汽轮机为核心的电推进系统。

综上所述,航母为什么不用汽油和柴油发动机的原因吧!


务本立

第一:航母的吨位比较重,一般的中型航母都要4万至5万吨。大型的航母要6万吨以上。

第二:航母要有一定的速度行驶,所以一般都是使用大推力的蒸汽轮机。蒸汽轮机不但马力大而且推力更大,可以使航母能够有一定的速度行驶。

而汽油和柴油发动机不仅推力小【一般几十吨至上百吨】而且油耗高,不经济又不划算。现在很多大型驱逐舰与很多大型的护卫舰都是使用的蒸汽轮机。一般的坦克与气垫船都是使用柴油发动机或汽油发动机。


永恒情传媒

首先是汽油与柴油所能够提供的动力差距。

不知道大家都注意到没有,生活中我们所见到的常用的交通工具和机械,如汽车、摩托这样的使用内燃机的机械装置,都是使用的汽油,其特点就是燃点低,容易挥发和爆炸。

但是像大型工程机械,比如重卡、挖掘机、起重机这样的,使用的就是柴油。这么一比较答案就显而易见了。

大型工程机械对于动力的需求远高于平常人家所使用的交通工具和小型机械,而汽油所能够提供的动力远远满足不了大型机械的需求。

但对于航母这样的大型军舰来说,柴油也一样。这样的大型军舰只能使用重油。

而且重油燃点高,易储存,安全性高,这对于执行作战任务的军舰是至关重要的,避免了不必要的非战斗减员。

而且,据称,一吨重油只需2000元,这远低于市场上柴油和汽油的价格!

所以,像航母这样的“油恐龙”使用重油是最佳的选择。


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