航母的蒸汽-燃气轮机联合驱动

晨枫

" g, J2 G# D) r" Z# }+ o0 r大型集装箱船、油船用二冲程低速柴油机驱动，热效率高，而且因为转速够低，不需要齿轮箱，直接驱动螺旋桨，进一步提高热效率、降低机械损失。这些船的速度要求不高，加速要求更加不高，主打远洋航行，匀速长跑才是正道。

游轮多用柴油-电力驱动。一组四冲程中速柴油机的噪声、震动都比二冲程低速柴油机低得多，还容易根据负荷情况灵活启停和轮流运转，使得磨损均匀。柴油机不直接驱动推进，而是发电后，通过全船的综合电力系统，部分用于推进，部分用于一般供电。推进也用可转动的电动吊舱，推进、转向一体，靠泊不再需要拖轮帮忙，特别有利于频繁停靠。
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( P* M; f  [0 `& T: U航母的动力要求与这些大船不一样。不仅吨位大，航速高，还要频繁加减速。起飞、着陆时全速前进增加相对速度，有利于增加起飞重量、降低着舰相对速度，巡航时不仅没必要全速，也有利于整个舰队的续航力。

( N6 |& H5 R2 C% y6万吨级“辽宁”号有20万马力，8万吨级“小鹰”号有28万马力，“尼米兹”级反而只有26万马力。“福建”号和“辽宁”号一样，也是4机组，但不知道功率多少，估计在25-28万马力级。
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燃气轮机的马力很大，但055也只有15万马力。把055的GT25000燃气轮机从4台增加到8台，可以满足常规动力8-10万吨级的动力要求，但机组太多，机械复杂性太高。
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003的一号、二号弹射位的问题可以通过加长前甲板来解决，把“福建”号增加到10万吨级应该可以解决问题，但动力也要相应增加。

8 t& Z4 G+ Q* u  O“福建”号的蒸汽动力机组不知道是什么技术水平，是亚临界还是超超临界（压力>22.12MPa、温度>580C），也不知道是否采用了综合电推。超超临界发电技术的系统热效率可以提高到45%左右，是中国电建的成熟技术，高于传统蒸汽动力的20-40%，也有利于与综合电推相整合，但还没有已知的用于舰船推进的先例。
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与常规的亚临界机组相比，超超临界机组采用直流锅炉，没有常规汽包锅炉的巨大汽包，设备结构紧凑，占地面积小。在汽轮机方面，蒸汽参数高意味着蒸汽密度大、容积流量小，因此高压缸通流部分尺寸减小，总体布局更紧凑。虽然对钢结构的耐热耐压要求提高，需要使用更加高级的特种钢，在同等出力下，管壁厚度和结构件总体积减小，总体重量通常小于同容量的传统机组。
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" L) I6 b. Q1 o25-28万马力还嫌不足。采用电弹后，电力要求增加，“福特”号的吨位没有比“尼米兹”级增加太多，但功率提高到35万马力。

3 S, i7 X8 H- m1 l* t$ k, H7 j; c假定“福建”号为25-28万马力而且已经实现综合电推，在此基础上，再加两台GT25000燃气轮机发电机组作为加速动力，应该就够用了。简单循环燃气轮机发电的热效率在30-40%。联合循环可达60%，但需要重量大、体积大的废热锅炉、汽轮机，而且热工参数与超超临界没法同意，只能是分别系统，不适合舰用，更加不适合作为体积、重量要求较小的加速动力。
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$ C- V& N7 L0 N* M1 E蒸汽动力部分相对不再需要频繁增减出力，也有利于操作和效率。
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蒸汽-燃气轮机联合动力在60年代曾经被英国采用，用于几级驱护舰上，既利用起蒸汽动力成熟、省油的特点，又利用燃气轮机出力大、启停快的特点。但那时采用机械耦合，系统复杂，传动损失大，抵消了优点。以后就基本上没有采用的了。
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5 I& k2 x6 L/ M$ K& h现在重走老路，又不是完全的老路。电耦合、综合电推没有机械耦合的问题，又是中国船舶推进的强项，或许是值得一试的路子。说起来，004的后段有一个神秘的小开口，不知道是干什么用的。貌似有一道纵隔，很符合双机组燃气轮机加速动力的猜想。当然，这猜想有几分是真，或许会随着建造的进度而见分晓。

+ z/ A' ~9 _5 F9 o, L+ Z这样的构型也便于快速过渡到核动力-燃气轮机联合动力，用较小的核动力作为巡航动力，轻小的燃气轮机作为加速动力。这抵消了一部分核动力不需要舰用燃油的优点，但较小、较简单的核动力的好处是显然的，增加的舰用燃油并不一定影响舰队运作，反而可能与护航舰队加油同频。