中國晉陞第二航母大國 和第一差多遠？

來自專欄故事不多

美國之外的海軍最多也只有一艘現代化航空母艦，隨著第二艘航母完成試航，中國立刻成了當之無愧的世界第二航母大國。建造第一艘國產航母只花了六年時間，第二艘不意外的話會更快。按這個速度，似乎中國航母數量趕上美國的十艘也不是很遙遠的未來。

1 航母的電力時代

但數量甚至噸位並不代表一切。自古以來，從騎兵到坦克再到火箭，力量或者說功率都是武器系統的決定性指標，航母也不例外。

艦艇的主動力系統，功率一般包括推進功率和發電功率兩個指標。航母用蒸汽輪機驅動，往往通過一個蒸汽發生器組來同時驅動推進主機和發電輔機，因此兩個指標又可以疊加成一個總功率指標。

而現代軍艦有一個明顯的發展趨勢，就是發電需求越來越成為主要需求，正常航行狀態下，往往近半的功率用於發電。

比如說伯克級驅逐艦，最大功率7.5萬千瓦，航速30節，但是日常航行只需要12節航速，這時候只需要區區4800千瓦功率就可以滿足推進需求，而為了滿足生活和設備需求，發電功率接近4000千瓦，至於細長的提康德羅加級巡洋艦更是推進功率比日常發電功率還小。

航空母艦作為超大長度的軍艦，航行阻力和噸位的比例更小。小鷹級噸位相當於伯克的10倍，航速34節，推進功率卻只有伯克級的2.8倍，21萬千瓦而已。正常的12節巡航狀態只需要1萬千瓦用於推進就可以了，同時艦上有5600多名船員，光是維持基本生活就需要上萬千瓦功率，也就是大部分功率都用來支持艦內的電力系統了。

電力是最可控的能源，所以現代艦艇的各系統都在從少電向多電，乃至全電發展，已經有很多軍艦實現了綜合電力化，把推進和艦內供電整合在了一起，主機發電，再用電動機推進。雖然航空母艦現在只有英國的伊麗莎白二世號實現了全電推進。但是美國最新的福特號也為艦內系統準備了19.2萬千瓦的電網容量，比伊麗莎白二世的11.2萬千瓦大得多，也超過了福特號自己的推進功率。

2 用電大戶

這麼巨大的艦內電力需求，來自於現代艦艇各個系統不斷升級的技術設備。

比如說造水，以前都是用主機的冷卻水來加熱真空鍋爐，蒸發海水制水，現在往往都用電力反滲透膜制水。以前艦內用壓縮空氣往往是設置壓縮空氣總管道，用支管通到各個區域，現在也改成了各區域供應，比如魚雷發射管需要壓縮空氣，就自帶電動氣泵，自己壓縮，從而省掉了複雜的管路。類似地，大量蒸汽、熱水管道也因此省下了，除了費電之外，其他指標全面改善。

當然這些電力需求還不算大問題，美國航母的總功率從小鷹級的3.2萬千瓦增加到尼米茲級的6.4萬千瓦，已經基本覆蓋了大多數系統電力化的需求。真正的用電大戶是電磁彈射。

電磁彈射出現之前，航母發射飛機，用的是蒸汽彈射。蒸汽彈射的管路維護很麻煩，彈射力量的精確控制也很難，電磁彈射完美的解決了這些問題，唯一的問題是供電量不足。在發射飛機的幾秒內，電磁彈射器需要輸出100萬千瓦級別的功率，已經比一座中等城市的用電功率還大了，軍艦內不可能常備這個級別的動力，更何況其他系統也不能因為飛機發射就停下來。所以目前的方案是設置飛輪發電機，平時用質量很大的飛輪高速旋轉存儲動能，發射飛機時忽然減速，輸出百萬千瓦的瞬時電流推動彈射器。

這些飛輪發電機，空轉時就需要消耗大量的能量，而為了保證隨時都能放飛飛機，飛輪發動機在戰時又不能停下，電力消耗一下子就上來了。像小鷹這樣的常規航母，要用電磁彈射，主機輸出功率就得從3.2萬千瓦增加到5萬千瓦以上，巡航狀態的耗油量也得增加一半，用來支持飛輪發電機上。我國的003號航母目前看來也打算走電磁彈射路線，如果也採用這樣的常規動力方案，一樣面臨油耗暴增的問題， 50天的巡航時間暴跌到30天左右也不奇怪。對上起動不動海上晃悠100來天的福特和尼米茲，三艘也只能勉強和一艘保持跟隨。

更要命的是，核動力航母有大量的冗餘動力，只是平時不向輪機輸出。需要高速作戰的時候把蒸汽放出來能迅速加速，幾分鐘就可以從巡航加速到最大航速，製造甲板風幫助飛機重載起飛和著艦，期間還能給電磁彈射系統補動力。而常規動力航母平時為了省油，一般只開八個鍋爐中的四個，還是怠速運行，需要加速的時候得重新點燃關閉的鍋爐燒水，時間以小時計算，很可能是仗都已經打一半了，都還沒燒到最大功率來提供高航速和快速彈射飛機，大部分飛機還得輕載起飛。

3 任重道遠

說了這麼多，總結下來一句話：電力就是戰鬥力，我們的新航母這方面還差很遠。

美國人最新的核動力航母，總輸出功率超過38萬千瓦，而我們現在的遼寧號，總輸出功率只有17萬千瓦，功率差距比噸位差距更大。未來的003號還是常規動力，可能也就達到小鷹的24萬千瓦級別。美國人未來用福特級1:1替換尼米茲級，是用38萬千瓦替換26萬千瓦。我們新建一艘航母，目前算下來只是增加17-24萬千瓦，可不是造一艘就和美國縮短一艘的差距。

所以，目前的第一要務是儘早進入核動力航母時代，才能在新增艦艇功率上不輸給美國。但在一艘船上集中一座城市的電力供應，還要大幅調整功率，瓶頸不僅僅是核反應堆。美國人在福特級上採用19.2萬千瓦電網，靠的是民用工業還沒有普及的碳化硅基IGCT晶元，才能承受13400V高壓，調控超大功率電網。而英國的伊麗莎白二世雖然已是全電推進，卻還是使用硅基IGBT晶元來進行變壓、整流，承載能力只有6700V。2015年我國民用的大功率IGBT才投產使用，比美歐晚了10年，碳化硅IGCT的普及還得更久，航母的電力發展還有很長的路要走。

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