12.22 从大型航空母舰动力看航母动力系统发展

当年小鹰级航母采用了常规动力,增压锅炉和柴油机一共产生了28万马力的动力,军舰产生的蒸汽推动了军舰以30节航速前进和四个蒸汽弹射器的正常运转。小鹰号装备4台蒸汽弹射器,增压锅炉的任务之一就是为蒸汽弹射器提供足够的蒸汽。

随着科技的发展,电磁弹射器已经是未来航空母舰的标配,如果依然采用增压锅炉就不和适宜了,所以新兴动力系统的应用迫在眉睫。电磁弹射需要大量的电能,同时电能也可以带动电动机进而推动军舰前进,如果使用电能就一举满足了电磁弹射和军舰动力问题,故而全电推是未来的发展趋势,对于没有军舰核技术的国家来说,发展这样的技术尤其重要。

W38柴油机,远处蓝白相间的是柴油机本身,近处的是发电机


现在的舰用柴油机可以满足很多军舰的动力需要,以女王级装备的W38柴油机来看,单台15600马力,该型柴油机加上发电机长度是13米左右,宽度约3米,对于航母来说,容下这样的柴油机没有问题。全电推技术的优点之一就是取消了复杂的机械传动设备,这样能量损耗大大降级,能量利用率的提高使得军舰实际使用动力不变的情况下能有更大比例的动力带动电磁弹射器运转,也就是说作为动力的实际功率不变,军舰各种航速指标不变,损耗的功率大幅度减少,这部分原来的损耗功率用在了电磁弹射器上。

LM2500的全部结构,核心机就装在标有TM2500的那个箱子中。


燃气轮机以LM2500为经典款,该型燃气轮机的最大功率已经从早期的25060千瓦涨到了35320千瓦也就是47600马力,是W38的三倍多,体积只比一个标准集装箱大了一点,这已经是包括了燃气轮机带动的发电机了,但是她的进气道和排气道加起来面积有10平方米,也就是说如果横放就会占去5米左右的宽度,但是航母的动力舱有足够的高度,并且燃气轮机本身也就是不超过3.5米高,把排气道建在动力舱里是可以的,这样就降低了对动力舱外空间的使用量。考虑到输出能力,输出相同的功率占用的空间依然没有柴油机大,故燃气轮机是航空母舰的和动力外的最优选择。

LM2500的核心部分


常规航母达到中型航母水平时就会有体积可观的外飘,外飘里可以设置空气过滤系统,把烟尘尤其是海平面上的水雾过滤掉。不能把进气道建在排气道周围利用排气道热量来使水雾蒸发掉,因为这样吸入的空气终会混合军舰自身排出的烟尘,并且加热后空气会自动往上飘,燃气轮机要想吸入足够的空气就必须消耗更多的功率。

柴油机的优点就是久经发展,性能优良,所以是最可靠的军舰动力,故而就算是航空母舰也会装备一定量的柴油机。但是未来航母的能量消耗会逐渐加大,柴油机有一点力所不能及,所以发展大功率高性能的燃气轮机是常规航母的迫切需求。