当前世界上航母的发展颇有些泾渭分明的感觉:各国的中小型航母绝大多数采用蒸汽轮机、燃气轮机的常规动力,唯独“戴高乐”号是一个例外。而所有的大型航母都在美国海军的装备序列里,且已经实现了全核动力化。福建号下水之后,中国军迷们对于核动力航母的呼声也极高,但当我们冷静下来时不难发现,核动力航母固然好,但我们真的有必要在几年里追逐核动力航母吗?
福建号航母下水
核动力航母有什么好处?
相比当前中国海军3艘航母清一色的常规动力,核动力显得太过于诱人。一方面,是因为核航母在作战时几乎等同于航程无限,只需要考虑到航油、给养补给的情况能否支撑作战。当年美国大搞的“全核舰队”,以多艘核动力巡洋舰搭配核动力航母实现了环游全球,这一幕仍然让人记忆犹新。
美国航母清一色的核动力
延伸到舰艇设计上,核动力的采用也仍然诱人:得益于核反应堆的特性,只需要将核能通过蒸汽轮机转化为蒸汽,就能源源不断地带来驱动螺旋桨的动力。蒸汽不光可以带来动力,还能用于发电、蒸馏:这既能带来强大的电力供应,也能带来充足的淡水,淡水可以用于舰员生活,也可以用于蒸汽弹射器。
法国的戴高乐号也是核动力
同时,由于核燃料以棒状固体的形式存在于核反应堆里,也省去了航母的油箱设计。以辽宁舰为例,辽宁舰的油箱容积足足可以容纳吨重油,这反映到舰艇设计时不光需要考虑到油箱的布置,还需要考虑到消防问题。如果更换为核动力,那么这一切将迎刃而解:核燃料相比传统燃料节省的空间不止一星半点,这些空间可以转化为机库空间、舰员生活空间、仓库等一系列用途。
美国企业号航母
而核动力航母的维护成本显然也比较低:即便是最早的核动力航母“企业”号,在其服役51年时间里也一共航行了超过万海里,中间只更换了4次核燃料。按照辽宁舰单次加油情况下最大航程海里来对比,达到“企业”号的万海里航程至少需要次加油,恰好是万吨重油。即便重油的平均油价只有大约元一吨,在这之中花费的也达到了30亿人民币之多。
核动力航母的先决条件:舰用核反应堆
但是如果要研制出核动力航母,那么这对于一个国家的科技水平来说又是一个新的挑战。如果从技术角度出发,可以发现直接利用核潜艇的核反应堆是最简便的方法。但尽管世界上有能力制造航母的五大常任理事国均具有核潜艇,但真正将核潜艇的核反应堆应用在航母上的却少之又少。
比如法国的“戴高乐”号航母,正是中小型航母使用核潜艇反应堆的代表。但由于两台K-15型核反应堆的最大功率一共只有7.26万马力,也就导致该航母最高只能跑到27节的速度,平常的最大速度更是被限制在25节。
而以“企业”号为例,其搭载的是美国第一代海军用核反应堆,为了驱动超过9万吨的航母飙出35节的高速,不得已一口气上了8台A2W反应堆。虽然总功率达到了28万马力,但总体来说更换一次核燃料棒都耗时耗力。多达8台反应堆也占据了极大的舰内空间。美国海军也在尽可能缩减核反应堆的使用数量,最新的福特级航母使用2台核反应堆就已经能满足需要。
乌里扬诺夫斯克号核动力航母构想
可见,核反应堆的数量多了并不是好事,功率小了也不是好事;真要在短时间内实现从零到一的突破,成功研制舰用核反应堆,需要的不光只是时间。按照苏联在乌里扬诺夫斯克号核动力航母上的构想,该航母满载排水量接近8万吨,设计采用4台KN-3-43核反应堆。但该反应堆在“基洛夫”级核动力巡洋舰上就有使用,可以说是为乌里扬诺夫斯克号航母进行了先行论证。
装备核航母有多难?
戴高乐号航母的核反应堆
唯有解决了核反应堆这一先决条件后,才能启动建造核动力航母的工程项目。而舰用核反应堆的设计制造条件,和陆地使用的核反应堆设计要求出入较大,尤其对体积的要求极为苛刻。军用核反应堆和民用核反应堆的燃料丰度、可靠性要求等都不同。比如民用核反应堆,燃料丰度不过5%,使用周期大约在12个月左右就算完成任务;军用核反应堆则不然,目前为止各国开始追求“全寿命核反应堆”,即在核反应堆的设计使用年限内无需更换核燃料棒。这些,都是核动力摆在中国军工科研人员面前的拦路虎。
不同于上世纪50年代、60年代,核动力巡洋舰仍有市场。如今如果想要验证舰用核反应堆,那么似乎只剩下两条路:一条是建造核动力破冰船一类的水面舰艇,另一条是在陆地上建造陆上模式堆;顾名思义,便是直接将舰用核反应堆的设计实现后,先在陆地建立车间,按照舰艇的使用模式进行测试。这两个方式,都以军用标准设计的核反应堆为基础。如果解决了这些问题,核动力航母的建造还有一关:配套设施。以军用标准建造一艘10万吨级的航母,和采用民用标准建造一艘10万吨级的货船、油船完全不相等,这需要牵扯到造船工业、冶金工业等几部分产业体系。能不能造出好用的核动力航母,仍需要在现有的工业基础上考虑。
福建号航母
对于中国现状而言,并没有必要赶在几年之内就建造出核动力航母。中国的陆上模式堆刚起步不久,基本与处于同步进行。这也就是说,中国的陆上模式堆还需要一定的时间继续论证可行性,才能用于量产、并在新一代航母上使用。一艘航母动辄上百亿美元的造价,在技术尚未一定可靠前,贸然动工核动力航母的风险过大。
但是,如果按照“小步快跑”的状态来在几年的间隔下建造多艘航母,对于中国海军来说是最稳妥的方案。辽宁舰在前苏联“瓦良格”号航母的舰体上改进,山东舰继承了辽宁舰的大部分设计;福建舰首次采用了电磁弹射设计,满载排水量增加到8万吨,舰岛设计却和山东舰极为相似——就这样小步快跑逐渐从6万吨级常规动力航母过渡到8万吨级常规动力航母,下一步极有可能就是难度极大的核动力航母。
小结
在航母下水后,也就会是紧锣密鼓地舾装、海试工作,最后列入现役。未来的航母也将在不久之后开工建造,待其建成时,中国航母的“核常之争”或许也就可以告一段落,或许还将衍生出许许多多的争端。无论如何,这都是中国军迷们的热切愿望。中国的航母发展之路从常规动力迈向核动力仍需时日,无法逾越客观规律。航母的建造周期相当长,但这不会让我们望而却步:就目前的状况来看,核动力航母的诞生只是时间问题,囊括配套工业体系、设计研制、配套产品研发生产在内的一系列难关正在被逐渐攻克。
未来核动力航母想象图
核动力航母虽好,但总不能一口吃出个胖子。中国海军刚从“小步快跑”的时代过渡而来,也正是“小步快跑”,才使得中国海军在短短的二十年时间里实现了舰艇的更新迭代、跻身于世界一流海军。中国的航母发展,也同样会经历“小步快跑”的时代。