我国早就有核动力潜艇,为什么还不能造核动力

中国在上世纪70年代就研制成功了核潜艇,但是为什么却始终没有研制核动力航母呢?从原理上来说,核潜艇的核反应堆在理论上是可以移植到航母上的,此前并非没有先例,法国唯一一艘核动力航母戴高乐号使用的就是该国核潜艇的反应堆,但是在配备航母之后,出现了一系列严重问题,直接影响了法国海军的正常备战。

法国的K-15核反应堆从技术上其实并不落后,在配备核潜艇时表现很出色,但是核潜艇和航母吨位毕竟相差甚远,像美国的核动力航母和核潜艇的吨位能达到10:1的比例,能驱动核潜艇的反应堆如果搬到航母上,可想而知就像是小马拉大车,心有余而力不足。

以法国戴高乐号航母为例,其最大速度不到27节,然而经常出现故障,其中很大因素就是因为动力不过关,那么给航母多配备几台潜艇核反应堆是否可行呢?理论上也是可以的,美国海军已经退役的企业号核动力航母就配备了8台核反应堆,一样能用的很好,但是这性价比极低,投入的资源要高得多。

因此要想上航母,核反应堆除了要限制体积外,还要提高功率,不能一味靠堆积数量,这样只是治标不治本,而研制更大功率的舰载核反应堆并不是一件简单放大的差事,涉及到的技术难题非常复杂,一般来说,各国在研制核动力军舰之前都要进行严格的测试,比如说在试验军舰上配备核反应堆,等到技术成熟后再移植到航母上。

潜艇用核动力系统和水面舰艇用核动力系统虽然原理差不多,但因为使用条件和要求不同导致在设计上是走了两个方向。所以我们不能认为核潜艇技术成熟后核动力航空母舰技术也随之成熟,能用不代表适合用,对于航空母舰技术刚刚起步的我们来说有足够的时间来发展成熟的船用核动力系统,现阶段没有必要为了有而有,宁缺毋滥吧。

核潜艇的动力系统要求其实是非常严苛的,因为潜艇本身特有的水下静音要求和极小的内部空间。所以归纳下来,潜艇核反应堆的体积都不大,在够用的前提下单堆热功率要求不算很高,但为了保证足够的隐蔽性通常会使用一些譬如“自然循环”等技术以减少第一回路循环泵的开启时间以降低机械噪音。

但航空母舰不一样,所谓内部空间狭小、要求静音的这些要求都不存在,因为航空母舰根本不存在这些要求。但是航空母舰的动力系统除了保证水面高航速之外还要保障全舰电力供应、弹射系统工作等等,所以航空母舰的反应堆第一要求就是输出功率足够大,而且能做到长时间满负荷运行。

总结来说,潜艇堆的要求是体积小且必须安静;航空母舰堆的要求是功率足够大且长时间大功率运行。二者一个不用考虑功率,一个不用考虑静音和体积,这就导致两种堆的设计思路存在极大的差异。

但你说核潜艇反应堆能不能用在水面舰艇上,答案是可以,但不适合。美国海军在这方面给我们带来很好的教训和经验。CVN-65“企业”号,世界上第一艘核动力航空母舰,满载排水量91000吨。但是该舰使用的A2W核反应堆是S5W潜艇反应堆的一个变种,后者用于“华盛顿”级弹道导弹核潜艇,单台热功率为150MW,可以提供3.5万马力的输出轴功率。但是这里存在一个问题,“华盛顿”级弹道导弹核潜艇只有6800吨,1台S5W就可以达到水下24节航速,这个航速不算高但对于当时的弹道导弹和潜艇来说也是一个正常的数据。但“企业”号不行,本身排水量就达到91000吨,而且为了保证舰载机正常放飞作业,航速必须达到30节以上,并且舰上还搭载4条蒸汽弹射和相控阵雷达。所以为了保证足够输出动 ,“企业”号硬是安装了8台A2W反应堆,凑出这个28万马力的输出动力。下图就是“企业”号使用的A2W反应堆

直接用核潜艇堆存在这么几个问题:

1.单堆功率小,毕竟本身核潜艇基本都在2万吨以内,而且水下航行阻力也相对小,单台能达到4万轴马力已经是很大了。但安装在6万吨以上的航空母舰就不行,动辄20万以上的输出动力需求,必须要“凑”数量。

2.占用舰体空间巨大且维护费用高,因为用潜艇堆就必须要凑数量,这就占用大量舰体空间。就比如上面提到的“企业”号,为了迁就8台堆上舰,舰体硬是拉出一个超长的动力舱,所以“企业”号的长度也达到345米,比之后出现的“尼米兹”和“福特”都要长。而且8个反应堆本身造价就不便宜,每次更换核燃料就要同时花8台的钱。

3.维护复杂,因为每台核反应堆还有自己独立的冷却系统和控制系统。理论上,一个系统越复杂出现问题的可能性越大,所以核反应堆部门的编制也会非常庞大。每次大修时也需要更换8台反应堆的燃料,维护繁杂程度和时间都非常高。下面小火车后面带的就是“企业”号使用的A2W型反应堆

所以“企业”级只建造了1艘,随后美国在设计“尼米兹”时就配套研发了航空母舰专用核反应堆,原计划搭载4台,之后更是压缩到了2台,2台热功率550MW的A4W反应堆达到26万马力的输出动力。而新一代“福特”号使用的A1B反应堆单台热功率更是上升到700MW,以保证舰上SPY系列多波段相控阵雷达和4条电磁弹射器的电力需求。

而苏联发展的11437“乌里扬诺夫斯克”号核动力航空母舰使用的KN-3型核反应堆也是水面舰艇的专用反应堆,之前用于1144“基洛夫”级核动力导弹巡洋舰,单台热功率300MW,比“长滩”号核动力导弹巡洋舰使用的C1W堆高50%。4台KN-3型反应堆可以驱动8万吨的“乌里扬诺夫斯克”达到30节航速并带动2条蒸汽弹射器。

相比于美苏/俄,中国的船用核动力技术并不算是一个强项。虽然有潜艇核反应堆的研发经验,但在水面船只上是完全空白。况且有了美国“企业”号这个前车之鉴,其实法国“戴高乐”也算是一个例子,我们更不能花大价钱再走这种弊大于利的歪路。就目前中国的航空母舰发展而言,核动力系统的确很重要,但我们还有大量其他问题需要去解决,比如弹射器上舰、四代舰载机等等。我们可以利用这些技术发展的时间同步推进专用水面舰艇用核动力系统,相互不耽误。美国当年发展“企业”号的时候已经开始进入冷战的白热化,而且之前发展的“福莱斯特”已经将弹射器和舰载机技术都进行了验证,核动力航空母舰对当时的美国来说已经不能在等了,只能将就核潜艇反应堆。

另外一个因素,核动力航空母舰的优势体现在远洋作战,但我们现在主要矛盾在家门口的台湾和南海。无论从航空母舰本身航程以及后勤,常规动力对于解决这些矛盾没有任何影响。从矛盾方向的角度去考虑,我们也是有足够的时间来发展专业化的船用核动力系统。所谓宁缺毋滥,花上百亿美元去建造一艘以前别人验证过存在问题的航空母舰,还不如再等几年直接建造专业的核动力航空母舰,长期来看这未必是一个错误的选择。

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