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中國核動力航母,將靠什麼打破美國人的質疑?

原標題:中國核動力航母,將靠什麼打破美國人的質疑?


中國正在發展核動力航母!這是2月27日中船重工官網發布一篇信息量很大的文章後,人們得出的比較一致的觀點。而這種核動力航母,從能力、技術和作戰效用來說,都將讓中國海軍跨上一個新的台階。


有分析認為,中船重工的這份戰略綱要是首次公開發布要發展核動力航母。而比照當年首艘國產航母公開發布的時間節點來看,核動力航母的研製工作目前不僅僅是啟動,應該是已取得初步進展。


那麼,中國的核動力航母將會是什麼樣?


曾經的質疑

「以構建中國特色海上現代作戰體系為牽引,加快實現核動力航母、新型核潛艇、安靜型潛艇、水下無人智能對抗體系、水下立體攻防體系和海戰場綜合電子信息系統等攻關突破,增強基於網路信息體系的聯合作戰能力、全域作戰能力,為海軍2025年實現走向深藍遠海的戰略轉型提供高質量武器裝備。」



當這段話出現在中船重工的官方網站上時,立即引起了大量中國軍迷的猜測和媒體的解讀。這被看作是「中國正在發展核動力航母」的官方信號。


隨著去年4月底,中國國產001 A型航空母艦順利下水,而中國海軍期待的第二艘國產航母——002大型常規動力直通甲板航空母艦的建造工作一直穩步推進,那麼人們將更多的目光拋向中國海軍未來10年的終極「大殺器」—— 003型航母。


但是,中國航空母艦的發展顯然也必須遵守一個基本的客觀規律,即饅頭要一個個吃!換言之,航空母艦的發展也需要從簡到繁。


第一步,中國用建造工程只完成了60%,閑置多年的航空母艦「瓦良格」號,從航母內部翻新、部件重新更換開始,一點一點熟悉了建造航空母艦的全過程;第二步,在中國自主設計的基礎上,建造了第一艘國產航空母艦001 A型;第三步,是結合俄羅斯航空母艦的綜合特點,以及中國自己的需要和想法,完成了002型國產航空母艦的設計,與前兩艘不同的是,002型航空母艦將具有彈射器,該母艦完全是從製造技術和最先進的工藝流程出發的。


預計002型具備彈射能力的航空母艦將於今年投入模塊化組裝,並在2019年左右服役。那麼第四步將是極為關鍵的,按照目前的節奏,中國會設計和建造與美國「尼米茲」級航空母艦相當的003型核動力航空母艦。


不過,對於中國發展核動力航母,美國專家曾經多次表示不相信,並發出質疑。


美國防務專家之所以有這種看法,原因很簡單——中國沒有設計和建造這種大型航母軍用艦艇的經驗,因此缺乏必要的專業知識,在設計和建造此類大型軍用艦艇的推進系統方面同樣面臨這一問題。


一艘10萬噸級航空母艦所採用的核反應堆,與一艘1萬噸排水量的核潛艇所採用的核反應堆並不是一回事。

美國防務專家認為,現階段中國仍正在為潛艇艦隊努力建設現代化的核反應堆。「事實上,中國的核潛艇在設計上,只能與20世紀70年代的蘇聯核潛艇相媲美。從多個方面看,中國不具備升級設計方案建造一艘大型航母的準備條件」。


美國《國家利益》雜誌兩年前曾刊登文章稱,實際上,北京似乎已經意識到自己存在的缺陷。北京的海軍專家在接受媒體採訪時曾承認了這個問題的存在。「與潛艇相比,航母的排水量要大得多。我們的核工程師將需要時間來開發一個安全而強大的動力裝置,能夠驅動一個超過10萬噸的巨大平台」。



美國防務學者認為,中國可能試圖借鑒美國退役的「企業」號(CVN-65)航空母艦的做法,採用8個潛艇反應堆。當「企業」號建造的時候,美國並沒有掌握建造適合用於航空母艦的核反應堆技術。法國「戴高樂」號航母也存在這個問題。


最後,美國海軍選擇了採用8個較小的核潛艇使用的核反應堆,但代價是在空間上犧牲了很大的成本。後來,美國的「尼米茲」級核動力航空母艦採用了兩台功率較大的核反應堆,作為代替「企業」號航母核反應堆的方案。


003號航母



如果說,之前美國人認為中國還不具備技術能力建造核動力航母,那麼中船重工的這個「信號」應該說是對美國人最好的回答。


從航空母艦的大小來看,「遼寧號」航母的排水量是65000噸,採用最新技術的001 A型航空母艦的排水量很可能約為70000噸,而採用直通甲板的002型航空母艦的排水量將上升到80000噸左右。而一旦採用了核動力,003型航空母艦則應該是向100000噸級超級航母邁進的一步。


那麼,003號航空母艦到底什麼樣?

首先,根據中國海軍「小步快跑」的風格,經過常規動力001A航母的探索,以及採用蒸汽彈射器的002型常規動力航母的經驗,003號航母無疑將使用核動力,這將為中國海軍大規模提高戰鬥力奠定堅實基礎。



ACPR50海上浮動電站


雖然核動力在技術上很困難,但中國顯然不是「吃素的」。早在上世紀70年代,中國就已經通過建造091 / 092核潛艇牢牢掌握了艇用核反應堆的主要技術。到2016年底,中國方面宣布,將建造中廣核微型ACPR50第三代核反應堆,功率達20萬千瓦的海上浮動電站(尼米茲級航空母艦採用8座核反應堆,總功率為19萬千瓦),這表明003號核動力航空母艦的成熟技術儲備進展順利。


美國的第二代和第三代核動力航母來說,則採用了全新功率的核反應堆,與核潛艇反應堆開始有所分化,如尼米茲級的反應堆採用兩台反應堆,單堆輸出功率接近10萬千瓦,單堆熱功率超過55萬千瓦,而「福特」級也採用兩堆結構,單堆輸出功率超過12萬千瓦,熱功率超過「尼米茲」級的A4W壓水堆。


其次,不少媒體之前的報道已經提到,中國003號航母很可能具備全電動能力。採用全電力推進的艦船具有低雜訊、高效率、結構靈活等諸多優點,被認為是下一代軍用艦船的「標杆」。


因此,003號航母將毫不猶豫地使用核動力,包括一體化推進系統和渦流電磁彈射/著艦阻攔系統,這種動力系統能提供30節以上的高速,而且能為電磁彈射作業提供充足的動力供應。


當前,在船舶動力利用領域,我國的科學技術水平已經處於世界第一梯隊。以馬偉明院士為代表的中國海軍技術人員,早在2011年就已經觸及了「代表未來的新型主力戰艦標誌性核心技術」和「一項尖端技術」。



不久前,馬偉明院士就公開宣布,成功研製「中壓直流」綜合推進系統,這相當於節省了10多年的時間,彎道超車趕上了美國。而在電磁彈射方面,位於遼寧省的陸上彈射起飛試驗裝置早已使用,只待一聲令下,這種裝置在艦上的實際使用或許用不了多少時間就能出現。

就艦載機的數量方面,相信003號航母將有一個巨大的飛躍,包括殲- 31型、海軍艦載戰鬥機殲-15彈射型、彩虹- 5型無人偵察機、「暗劍」無人攻擊機等等,都是003號航母未來可能搭載的武器,而且這些艦載戰機和無人機總數量可達70到100架。


從以上的簡單分析來看,在綜合性能上,中國海軍的003號航空母艦,在某些性能上應該與美國目前發展的「福特」級航母差不多,而且配備的武器和護航戰艦也沒有很大的不同,所以應該具備類似的能力。當然,按照中船重工那份報告的說法,中國的003號航母出現,可能在2025年左右。


技術追趕


除了核動力之外,兩年前,美國專家還認為,中國在船舶的船體的冶金方面也落後於美日等國家,很難造出10萬噸級的大航母。


至於在彈射器方面,美國海軍花費了多年時間才不斷完善蒸汽彈射器,對於「福特」級航母採用的電磁飛機彈射系統(EMALS),美國相關部門至今仍有一些問題沒有解決。所以,美國人認為,在電磁彈射這種核心技術方面,中國還需要更多的實際經驗去摸索和總結。


不過,從去年8月開始,美國人開始討論中國有可能開始發展具備彈射起飛能力的航母,而且認為這將是中國第二艘國產航母的第一個技術革新——002型航空母艦可能會搭載固定翼艦載預警機這類更重的飛機,所以需要安裝彈射器,無論是蒸汽彈射器或是電磁彈射器(EMALS),都將逼近美國航母的技術水準。


去年11月,香港《南華早報》引用消息人士的話說,解放軍海軍第二艘國產航母很可能在不使用核動力的情況下,應用世界上最先進的飛機彈射系統。該消息來源指出,綜合推進系統(IPS)的研發,將使航母效力更高,動力更強,配備電磁彈射系統,而不是技術水平相對落後的蒸汽彈射系統。



據消息人士稱,解放軍高層熱衷於為002號航母使用電磁彈射系統。「但問題是常規動力航母是否能夠支持電磁彈射系統,現在這個問題已經解決了。」這個解決方案是由中國海軍工程師馬偉明領導的一個研究團隊提供的,該團隊開發了一種中壓直流綜合電力系統,以取代先前基於交流電的系統。


此前,美國專家認為,中國不太可能一上來就直接跨越蒸汽彈射型,直接上電磁彈射型航母,因為在常規動力航母上採用電磁彈射器,這種搭配並不合理也不太適合。

原因是,電磁彈射器的一大特點就是「非常耗電」。事實上,彈射器都是如此,需要帶著幾十噸重的飛機加速運動到起飛速度,肯定要消耗大量的能量,而這些能量肯定要從船上來。蒸汽彈射主要靠淡水加熱產生蒸汽帶來的能量,電磁彈射器無疑要靠電流。


而核動力航母的核反應堆提供的能量要遠遠超過普通的常規動力。電磁彈射器的耗能如此之大,常規航母很難承受的,如果強行安裝,也會影響航母其他方面的性能,往往得不償失。雖然有了儲能裝置,但由於要求彈射器在很短時間內起飛更多架次的飛機,所以對電磁彈射器的電源容量要求比較大,對於常規航母來說,這麼大的電力需求很難達到持續供應,只有核航母可以達到。


但《南華早報》透露,中國科學院電工研究所軍事技術專家王平稱,這一創新設計意味著常規航母能夠裝備高能耗發射系統和武器。這不只是一個從交流電切換至直流電的簡單開關,而是能源攻擊及配電系統的全面大修——從蒸汽鍋爐到能源存儲裝置。


王平補充稱,未來這種科技不只會用來彈射飛機,還會用來發射導彈及衛星,甚至還有可能應用於高速列車。


密切關注中國航母項目的海軍專家證實,軍方現在計劃採用這種新的動力系統。這位海軍專家指出,「中國需要複製美國,利用核反應堆支持電磁彈射系統及其他艦載高能耗武器,因為其現在擁有了可以解決這個問題的更先進的技術」。


一位中國海軍專家稱:「現在中國擁有了成熟的技術,解放軍與美國之間的差距正在縮小。」他補充稱,雖然美國在其於2013年下水的首艘「朱姆沃爾特」級驅逐艦上使用了綜合推進系統,但該系統不及馬偉明及其團隊研發的第二代技術。



2017年3月,馬偉明院士在接受CCTV採訪時稱,其綜合推進系統技術開發的最終目標是解決艦船部署高能武器的問題。他還在全國人民代表大會期間表示,中國的電磁彈射技術比美國在其「福特」號核動力航母上使用的系統更加先進,更加可靠。(石江月原創)



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