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核動力系統的大概結構如下圖所示，它的工作過程則大概是這樣的：

所以，跟同樣是使用蒸汽輪機的常規動力航母相比，兩者的動力系統結構基本上沒有多大的差別，動力的來源都是“水蒸汽”，通過水蒸氣來帶動蒸汽輪機的運轉，從而給艦艇供電以及帶來動力，唯一的不同點就在於：核動力是使用核反應堆來燒開水，從而產生蒸汽；而常規動力則是使用燃料來把鍋爐燒開產生蒸汽，除此之外，這兩種動力系統的整體結構上並沒有多大的區別，蒸汽輪機以及各種傳動裝置的工作原理都是一樣的！下圖為蒸汽動力系統簡圖：

因此，核動力航母的難點其實就在於怎麼造出一個體積小、輸出功率又足夠大的核反應堆，畢竟這個反應堆是要裝到航母甚至潛艇上面去的，體積和重量有著非常嚴格的限制，像核電站裡的那些大型核反應堆，肯定是不適用於艦用的，那麼除此之外，核動力和常規動力有分別有什麼優缺點呢？

▲科幻電影中的電磁炮

先來說核動力，很明顯，使用核動力的航母不用考慮油耗，擁有著無限的高速航程（常規動力航母高速行駛時油耗會特別大），也就意味著在戰時擁有更大的時效性優勢，能更快的達到目標戰區，然後，因為核動力航母自身是不需要燃油的，所以擁有更大的空間可以攜帶更多的武器彈藥和航空燃油，最重要的一點，電力無限，這才是核動力航母的最大優勢，等到以後電磁彈射、電磁炮等“耗電大戶”武器普及了以後，常規動力航母真的可以洗洗睡了，不要說什麼儲能裝置才是重點，根據“能量守恆定律”就可以知道，電能的最終來源就是燃料的化學能，需要消耗多少電力，最終就需要同等能量值的燃料來彌補！至於核動力航母的缺點，貴以及維護、保養更加困難！

而常規動力航母的一大優勢就是全壽命成本低，也就是更加便宜，以及常規動力更容易保養和維護，這也就意味著其擁有更長的全壽命部署時間，達到了74%，維修和保養的時間僅佔26%，而核動力的全壽命部署時間為69%，維修保養時間佔到了31%，除此之外，核動力航母在戰時對後勤的要求比起核動力來說也是更高的！

哨兵ZH

美國的核動力航空母艦和“遼寧”艦一樣都是由蒸汽輪機推動前進的，其實因為這事以前有人罵過我文盲，反問我燒鍋爐的“遼寧”艦怎麼能和美國的核動力相比？然而事實就是這樣，核反應堆並不是直接推動螺旋槳，不管是燒鍋爐還是核反應堆都只是在產生高溫高壓蒸汽，最終的驅動還是要靠蒸汽輪機帶動主軸和螺旋槳。

我們先說一下蒸汽輪機的問題再反過來說一下核反應堆的。蒸汽輪機和蒸汽機是兩回事，雖然他們都是帶著“蒸汽”兩個字。蒸汽輪機的原理並不難，利用高溫高壓蒸汽高速衝擊蒸汽輪機葉片，大量葉片帶動中心軸旋轉再驅動主動和主軸上的螺旋槳，軍艦就可以走了。這種蒸汽輪機功率可以做的很大，艦用單機可以超過7萬馬力，比較適合大型的軍艦來使用。而且蒸汽輪機損耗較小，如果工藝達到一定水平那麼大修間隔可以做到很長，整體的震動和噪音水平比柴油機小的多，經濟性能比燃氣輪機要好的多。世界上重型的航空母艦除了英國的“伊麗莎白女王之外”都是用的蒸汽輪機作為驅動。船用蒸汽輪機的照片沒找到，用一個發電站用蒸汽輪機替代吧

但是問題來了，衝擊葉片的蒸汽是從哪裡來的？這就是核反應堆的作用。我們都知道核裂變的鏈式反應可以產生大量的能量，所以我們就用這個能量將水轉換為水蒸氣，水蒸氣就可以推動主軸和螺旋槳了。這一點其實和常規動力是一樣的，常規動力通過鍋爐燒重油產生熱量將水轉換為水蒸氣，往後就和核動力一樣了。只是核動力的產熱效率要高很多，加註一次燃料可以航行數十萬海里，節省的空間也可以搭載更多的航空燃油和彈藥。未來想要發展重型航空母艦還是以核動力為主。

所以……其實核動力推進沒有那麼神秘，並不是大家想象的核反應堆可以直接驅動螺旋槳，中間還是要用蒸汽作為媒介。當然了，未來還是以電推為發展方向，美國的“福特”級動力航空母艦最初方案就是核動力+電推，只是電推不太成熟依舊採用核動力+蒸汽輪機動力。

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水面艦艇的動力方式，從最早期的人力、風帆動力再到蒸汽動力，完成了向全化學能量發展演變的過程，在蒸汽動力形式中，通過燃燒煤炭或者重油/柴油等方式來加熱淡水，產生大量的高壓水蒸氣，利用這一水蒸氣來驅動渦輪旋轉，從而實現將化學能轉化成旋轉工作的機械能，通過減速齒輪進一步減速之後驅動螺旋槳旋轉，推動艦體向前運動。

到了上個世紀六十年代又進一步演化出了核動力形式，核反應堆工作原理其實和傳統的蒸汽動力比較類似。

核反應堆內部發生可控的核裂變反應，釋放出大量的熱能，這些熱能通過環繞和內置的冷卻管不斷的和另外獨立的淡水鍋爐管道進行熱能交換，從而實現對淡水的持續加熱，產生高壓水蒸氣，之後這種水蒸氣通常就會一分為二，其中一份用來驅動渦輪旋轉，產生旋轉機械能之後，一方面用來帶動發電機發電，另一方面就是用來驅動螺旋槳工作；第二份水蒸氣就會被輸往蒸汽彈射器，用來進行彈射艦載機使用。

相比於傳統的燒煤或者燒重油的蒸汽動力而言，核動力方式動力更為充足，而且整個動力裝置體積更小、自動化程度更好，最為關鍵的是核動力不需要設置巨大的煙囪，因為整個過程完全不需要外界空氣。在整個服役期限內，核反應堆都最多隻需要更換一次堆芯，美國現在航母專用核反應堆已經做到40年不更換堆芯的程度了。

核動力航空母艦從上個世紀六十年代末期就開始建造了，目前世界上擁有核動力航空母艦的國家只有美國和法國，其中法國是中型航空母艦，且只有一艘，美國擁有十二艘大型核動力航空母艦。

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想要了解核動力驅動航母的推進原理，瞭解核動力航母的發展過程是必要的。

航母發展史

1910年11月14日，美國飛行員在世界上首次成功在巡洋艦上起飛，次年完成在艦上滑行降落，可視為早期航母雛形。

1961年11月，美國首先將核動力裝置搬上航母，建成了世界上第一艘核動力航母——企業號，以解決當時常規動力航母上動力資源緊張的問題。

現代海戰中航母的職責定位是大型移動基地，即航母為航母戰鬥集群中的預警機、轟炸機、殲擊機等提供後勤保障，外加蒸汽彈射器、發動機、阻攔索到處都是需要蒸氣動力的地方，建設一個能源動力充足的核動力航母就變得很有必要。

企業號裝載了8座A2W壓水堆，每臺反應堆功率約3.5萬馬力，這種堆型是由美國西屋公司研發生產供美國海軍使用的，目前中核集團下屬三門核電站AP1000堆型就是從西屋公司引進的技術。

圖釋：反應堆壓力容器頂蓋，上面伸出來的就是為控制棒和測量裝置預留的通道

核動力航母的驅動原理

壓水堆的原理如下圖，整體上分為三個迴路，一回路為熱源，二回路為工作迴路，三迴路為專門的冷卻迴路，一回路的Pressure Vessel（反應堆壓力容器）中裝載有濃縮度達90%的核燃料（在商用壓水堆僅為4%左右），核燃料在Pressure Vessel中通過核裂變釋放出能量，再通過熱傳遞將裂變熱傳遞給一回路中的水，一二回路中的水在Steam Generator（蒸汽發生器）中完成熱量交換，將二回路中的水加熱到6MPa，270攝氏度左右，這些高壓蒸汽就可以推動汽輪機旋轉，汽輪機通過軸系傳遞給了尾部的螺旋槳，為航母提供航行動力，還有一小部分蒸汽推動汽輪機帶動發電機為航母上電子設備提供能源。

下圖為航母驅動原理簡圖，可以看到汽輪機主軸通過減速器帶動螺旋槳和發電機，通過減速器一方面降低了螺旋槳的轉速，減小了磨損，另一方面提高了螺旋槳的扭矩，增強了動力。

圖釋：核動力航母驅動原理簡圖

全電推進航母驅動原理

美國福特號航母曾經打算採用全電推進系統，即蒸汽輪機不在通過軸系帶動螺旋槳旋轉獲得動力，而是先由汽輪機帶動發電機發電，再由電能驅動電機帶動螺旋槳獲得動力，但最後由於此項技術還不成熟，沒有應用到航母上。英國伊麗莎白女王號航母採用了全電推進動力，全電推進動力有著突出的優點，此前在文章中講過，有興趣的讀者可以關注本號查看。

圖釋：A4W壓水堆，裝備尼米茲級

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核先生科普

核反應堆只是航母動力系統的原動機，不是發動機，發動機是蒸汽輪機，核反應堆取代的是過去的鍋爐。航母的動力系統長久以來一直是最昂貴、最複雜、最傳統也是最可靠、最穩定、最強勁的蒸汽輪機系統。

世界上採用蒸汽輪機動力的航母佔了大部分，美國海軍的所有核動力航母都是蒸汽輪機動力，我國海軍的遼寧艦和國產首艘航母以及規劃中的下一代航母也都是蒸汽輪機動力，印度海軍的4萬噸新航母維克拉馬蒂亞號也是蒸汽輪機動力，還在試航的時候爆炸了其中的7個缸。蒸汽輪機需要靠加熱的蒸汽來推動機械結構運轉，蒸汽的產生就是鍋爐。

核反應堆也被稱為核子鍋爐，他主要就是用來取代過去的普通鍋爐，不論是柴油機鍋爐還是燃煤鍋爐，總之，航母上的蒸汽輪機要運轉就必須要有一個鍋爐來產生原始的動力能量，這個設備就叫做原動機，核反應堆就是一個原動機，它本身只產生能量，而不產生驅動力，驅動力需要靠發動機，但是發動機也只是轉換動力。

動力最終要轉換到航母的驅動軸系上，航母的推進軸數量不同，有的多有的少，但是除了電力推進不需要軸系外，起碼目前為止大部分航母，全部的核動力航母還是需要驅動軸系的，驅動軸系在發動機的帶動下轉動起來，給航母產生了推動力，這就是核動力航母的能量轉換過程和原理。

海事先鋒

核反應堆驅動航母，核心問題是，能量轉化問題，幾句話就能說清楚。

最早是人力，風力，後來人們發明了蒸汽機，這些都是物理和化學能能的轉換。比如燒煤、燒重油，出來蒸汽，蒸汽驅動葉片，使動能驅使，這就是蒸汽輪機，航空母艦多數是這種驅動。核反應堆取代了煤和重油，能量特別大，叫核動力航空母艦。

另外就是燃氣輪機和柴油機，他們主要是化學能轉化為物理能，作為動能驅動。柴油不必說了，柴油裂變燃燒形成二氧化碳和水。而燃氣輪機使原料多樣化，主要是汽油，也可以是液化天然氣等各種動力，但必須是液體的。他們主要是少了蒸汽轉化為動能這個環節，通過氣缸直接轉化為動能。

至於全電驅動，當中加了一個電機，動能轉化為電能，電能分配特別科學。就像開汽車，以前都是掛擋的，後來不用了，使無級變速了，處在了自動駕駛狀態，這就是全電動，由電腦控制，比無極變速更科學，可以叫全電動無級變速，裡面放進了模糊科學，而模糊科學數字化。

所以核動力航母不是終極目標，只是航母前進的一步。往下是全電動核動力航母，再往下自動駕駛，再往下無人機航母，再往下全無人航母，再往下自動攻擊航母，再往下沒有人的事了。以前美國總統在世界出現了問題之後會問，美國航母在哪裡？可能以後會說：航母千萬別攻擊我哦！最後的問題是：美國在哪裡？

大志遠思想空間

目前美國海軍擁有11艘航空母艦，其中包括10艘尼米茲級航空母艦和1艘福特級航空母艦，這11艘都是採用核反應堆的超級航空母艦。美國裝備的第一艘核動力航空母艦是企業號，這艘航空母艦現在正在紐波特紐斯造船廠進行拆解，同時該船廠正在同時建造2艘福特級航空母艦，其中一艘就是企業號。

核反應堆並不能直接驅動航空母艦，這其中有一個能量轉換的過程，實際上核反應堆就是一個產生熱量的裝置。目前航空母艦普遍使用的是壓水反應堆，也就是使用淡水作為傳遞熱量的介質。核反應堆使用過核燃料是裂變產生能量，這些能量被水吸收就變成了水蒸氣。水蒸氣在通過驅動蒸汽輪機獲得動力，這些動力可以帶動螺旋槳主軸或者電動機。

現在全電推進的航空母艦在動力傳遞上有了新的變化，這就是蒸汽輪機帶動發電機，產生的電能再通過電纜傳遞給電動機，這樣省卻了長長的主軸。不僅僅核動力航空母艦可以採用全電推進，包括英國的伊麗莎白女王號航空母艦也是採用全電推進的模式，其特點是採用燃氣輪機帶動發電機發電。

核反應堆早就在航空母艦上運用了，另外核反應堆也是潛艇常用的動力，戰略導彈潛艇和攻擊型潛艇有許多就是採用的核反應堆作為動力。當然核反應堆的能源最後還是讓艦船的螺旋槳轉起來，這樣才會讓航空母艦或者潛艇運行。

航空視界

像這樣，用低濃縮鈾開水，能一直燒十幾年，

qzuser

未來用磁能為動力，

天下第一算1

簡單的說:核反應堆就是一個能量巨大的鍋爐，用冷卻鍋爐傳遞熱量的一回路加熱二回路的水，使之變成蒸汽推動汽輪機旋轉，再通過減速機等輔助設備帶動螺旋槳推動艦船航行。

關鍵字: 帶動 蒸汽 航母