美弟首型采用电磁弹射器的福特级航母就出采用了核动力

前几天在央视有军事专家声称，福建舰的出现用实力粉碎了只有核动力才能上电弹的设计理论。实际上在业界并不存在只有采用核动力才能上电弹这样一种设计理论。也不知道是不是哪位军迷创造的理论。原本在前面的文章中，我们已经讨论过这一话题。但是网上又有人提及这一话题，说这是定调。这定调理论到底是个啥，咱也不知道，咱也不敢问。这个问题涉及到的知识没有超出高中物理的范畴，可能我们说得不够清楚，那就再科普一下。我们前面也说过，采用电磁弹射器和使用核动力之间没有必然的关联，但是两者之间并不是完全无关。对于航母来说，使用电磁弹射器是采用核动力的必要条件，但并非充分条件。

我国076两栖攻击舰使用了电磁弹射器但却并没有采用核动力

我们知道，采用电磁弹射器的美弟福特级航母使用了核动力。而同样是采用了电磁弹射器的我国076两栖攻击舰却并没有采用核动力。那么导致大型军用水面舰艇采用核动力的底层逻辑到底是什么？实际上使用电磁弹射器和采用核动力之间并没有必然的关联。应该说只要供电充足，电磁弹射器就可以正常使用。至于电力是由常规动力产生，还是由核动力产生都可以。也就是说使用电磁弹射器和采用什么动力之间没有必然的关联。那么导致航母必须要使用核动力的原因是什么？主要原因是航母的动力需求增长和航母的排水量增长之间并不协调。

小鹰级航母动力系统总功率小 烟囱也不掺混冷空气散热所以烟囱也小

以美国的福特级航母为例，其排水量从小鹰级航母的8~8.3万吨，提高到10.16万吨，排水量只提高了22.4%~27%左右。但全舰的用电量却从15~18兆瓦提升到了172兆瓦，用电量出现了爆炸式增长。我们知道航母的动力系统总功率包括了推进功率和电力功率两部分。考虑小鹰级航母的推进功率是206兆瓦。而福特级航母的推进功率是209兆瓦。福特级航母的首舰发电功率为172兆瓦，也就是说福特级航母首舰动力系统总功率是381兆瓦。而且从第2艘舰开始，又增加了两台90吨重的柴油机。也就是说发电功率又增加了十几个兆瓦。后续舰的总功率至少是392.5兆瓦。而小鹰级航母的动力系统总功率是221~224兆瓦。

福特级航母首舰的电站功率是172兆瓦

也就是说福特级航母的动力系统总功率比小鹰级提高了至少75%。但是从小鹰级航母到福特级航母排水量只提高了22.4%~27%。这就出现了一个矛盾。也就是航母动力系统功率的增长，远远超过排水量的增长速度。如果航母动力系统的功率密度不提高的话。中间相差的这将近50%必将导致航母的动力舱挤占其他舱室，甚至是机库的空间。因为动力舱的体积在船体中所占的比例相当高，这样必然导致航母作战性能大幅下降，这显然是行不通的。也就是说航母动力系统功率和排水量增长速度的差异必然导致航母的动力系统进一步提高功率密度。否则就无法解决航母动力系统功率的快速增长和排水量增长缓慢之间的矛盾。这对矛盾就是航空母舰动力系统发展最核心的底层逻辑。

航母使用的燃油锅炉热效率已经接近85%

我们知道常规动力航母的动力系统采用的是蒸汽动力。而蒸汽动力功率密度的提高的潜力是非常有限的。因为燃油锅炉的热效率已经提高到了85%左右，再继续提高是非常困难的。而且即使提高到100%，仍然无法解决问题。换句话说，如果航母的排水量如果不能和动力系统功率同步增长的话，当航母的动力系统功率增加到一定程度的时候，就必须更换动力系统的类型了。比如柴油机、燃气轮机、柴燃联合动力、燃蒸联合动力和核动力，功率密度依次提高。

对于076两栖攻击舰来说，其航速不高，可能在23节左右。因为其航速比较低，对动力系统的功率要求不高。按照流体力学原理，航速下降四分之一，动力系统功率可以下降一半。航母的航速最高可能在30-32节，如果076航速控制在23节左右，只需要航母一半的动力就够了。所以076两栖攻击舰的动力系统功率和动力舱体积大小之间的矛盾并不突出。采用柴燃联合动力就足够了，并不需要使用核动力。不过即便如此，076仍然采用了功率密度比燃油锅炉更高的柴油机，以及比柴油机功率密度更高的燃气轮机。

辽宁舰和山东舰的动力系统总功率只有171.5兆瓦左右

对于福建舰来说，可以肯定动力系统功率相对于辽宁舰、山东舰至少增加一倍以上。因为辽宁舰的动力系统功率是171.5兆瓦左右。而福建舰的电力功率肯定超过福特级。因为福建舰有32面相控阵，而且几乎肯定是氮化镓功率器件，氮化镓功率器件功率比上一代功率器件功率大十倍左右。福建舰的电力功率肯定超过福特级后续舰的183.5兆瓦。央视说福建舰是世界上排水量最大的常规动力航母。所以福建舰的推进功率不会低于小鹰级的206兆瓦。所以福建舰的动力系统总功率肯定超过福特级，可能在400兆瓦左右，相对于辽宁舰、山东舰动力系统总功率搞了至少一倍以上。但是福建舰的动力舱体积相对于山东舰的动力舱体积提高了不到50%。所以福建舰绝无任何可能再继续使用蒸汽动力。

英国的伊丽莎白女王级航母使用燃气轮机作为主动力

而福建舰的主动力采用柴油机、燃气轮机、柴燃联合动力、燃蒸联合动力的可能性很小。这些类型的动力系统我们前面已经做过详细分析，相关文章链接放在本文末尾。我们这里只简单说一下结论。柴油机单机功率做不大，会导致柴油机的数量过多，可能高达三四十台。在动力并车到四根传动轴时会面临世界级难题。而燃气轮机目前的使用费用比较高，只适合作为调峰电站的动力使用，不适合作为航母主动力。在航母中也只有英国的伊丽莎白女王级航母使用燃气轮机作为主动力，但是其情况和076两栖攻击舰一样，航速不高，只有26节左右的样子。而且如果福建舰使用燃气轮机作为主动力，需要比现在大至少一倍的烟囱。所以这些动力最多只能作为福建舰的辅助动力。

福特级航母的电磁弹射器总功率是56兆瓦

总的来说，福建舰的主动力继续使用常规动力的可能性基本不存在。对于航母来说，但凡有七万吨以上的排水量，但凡还要30节以上的高航速，还要装备三四条电磁弹射器。这三个条件都满足了，动力系统的功率就小不了。只要排水量没有跟着功率翻倍，必然就会有动力系统功率和动力舱体积的之间的矛盾。也就是说如果福建舰的排水量没有提高到12万吨以上，最终必然就要选择核动力。所以说到底，使用电磁弹射器不是采用核动力的充分理由，但是采用核动力和使用电磁弹射器肯定有关，因为电磁弹射器的功率也不小，像福特级航母的电磁弹射器总功率就是56兆瓦。占总电力需求的三分之一左右。所以电磁弹射器也是航母动力系统功率飙升的重要推手。还是那句话，对于航母来说，使用电磁弹射器是采用核动力的必要条件，但并非充分条件。