图解航母的建造（4）：动力系统

　　动力系统的选择与安装

　　船舶动力系统通常有两种类型，一是原动机与推进器机械联接构成独立的推进装置，舰上辅助机械及生活系统所需的电能则由独立的船载电站负责供应。二是原动机产生的机械能全部用于发电，这些电能分别配送给电动推进装置、辅助机械及生活系统等。现有的舰船80%以上采用第一类动力系统。

　　在原动机选择上，在没获得满足航母要求的核动力之前，常规动力是必然的选择。航母由于吨位大，需要大马力的主机，因而要么走大功率蒸汽动力方案，要么走燃气轮机路线。在舰用燃气轮机方面，最近几年才出现了MT-30、LM2500+G4这样的单台功率接近5万马力的型号，在此前很长一段时间内，世界各国（包括英美俄）的舰用燃气轮机单台功率均在2～3万马力的水平徘徊。

　　由图对比可见，对于航母而言柴油机由于功率小、寿命短是不适合的，其余三种方式都是有实际应用的。

　　单发动力不足也是为何美俄（苏）设计的航空母舰都没有采用燃气轮机动力的基本原因。英国设计的“伊丽莎白女王”级航母上使用了2台MT-30燃气轮机，该机是目前可用的功率最大的舰用燃气轮机，但它的最高航速仅为25节，仍然较慢。

　　因此，综合各种指标考量，蒸汽动力就成为了最佳的选择。而且蒸汽动力航母还可以较方便地使用蒸汽弹射器，全燃动力则和蒸汽弹射器不兼容，只能使用更先进的电磁弹射器，技术跨度更大。蒸汽动力虽然具有系统复杂、配置自动化系统较难、占用的舱容大、施工周期长、维护工作量多以及经济性较差等缺陷，但是其单机功率大、技术成熟、寿命长、安全可靠、对燃料要求低的优点，十分符合航母这种大吨位水面舰艇。

　　选择蒸汽动力作为航母动力的另一个原因，是因为蒸汽动力和核动力的“后半段”——蒸汽涡轮系统是有技术延续性的，“换代”的时候可以直接传承。

　　“库兹涅佐夫”级航母使用的蒸汽轮机系统是5万马力的燃油锅炉和汽轮机，和美国最后一型常规动力航母“小鹰”级（满载排水量8万4千吨）相比有一定的差距。“小鹰”级最高航速34节，动力系统为4轴，28万马力，单轴达7万马力。当然，由于“库兹涅佐夫”级的吨位比“小鹰”级要小，因此前者的最高航速仍然可以接受。

　　“戴高乐”航母的核动力推进系统

　　换句话说，如果要研制满载排水量超过8万吨的航母，其动力系统的最大功率不能比“小鹰”级的数据差太多。如果建造一艘比“库兹涅佐夫”级更大（7～8万吨）的航母，在动力系统不变的情况下，航速可能只能维持在27～30节之间（法国的“戴高乐”号是26节，英国的“伊丽莎白女王”号是25节）。

　　近代舰船锅炉的结构形式基本可以分为两大类：一类是美、日和西欧常用的D型炉膛锅炉。二是俄罗斯（苏）和中国常用的圆形炉膛锅炉。D型炉墙规整，水冷壁易于布置，辐射受面多、传热量大。过热器相对工作温度较低，工作安全可靠。圆形的优点是炉内砌体动力条件好，炉膛容积热负荷高，锅炉结构紧凑，重量和尺寸小，比较难布置水冷壁，通常采用双面燃烧，燃烧器的数量多。两种锅炉各有优势。

　　“库兹涅佐夫”级采用的КВГ-3锅炉是一种圆型炉膛锅炉。在实践中，中国已对“现代”级导弹驱逐舰所用的锅炉（与“库兹涅佐夫”级采用的КВГ-3同一系列）进行过许多测绘与改进，取得过不小成绩，已掌握成熟的设计手段。

　　汽轮机

　　需要说明的是，其实蒸汽轮机并不能算一个分支，核动力其实也是蒸汽轮机，只不过是用反应堆烧开水，而常规动力是用重油等烧开水，原理上都是蒸汽轮机。由于蒸汽轮机具有功率大、维护费用低廉的优点，工作可靠性高、效率高，造价也不高，因此航空母舰的动力装置依然热衷于使用蒸汽轮机。特别是采用核动力的话，也必须要用蒸汽轮机。

　　高压缸内缸承受蒸汽的温差小、压差大，而外缸承受的温差大、压差小。因此内缸壁中温度梯度不大，引起的热应力较小；外缸承受大温差，但由于缸壁承压小，在工况变化过程中，能承受较大的热应力。低压缸工作特点：保证足够的刚度和良好的流动特性，尽量减小排汽损失；采用钢板焊接结构，并用加强筋加固；排汽室采用径向扩压结构，以充分利用排汽余速动能；低压缸进、出汽温差大，为使外壳温度分布均匀。

　　当前安装汽轮机组的航母，一般配置为4台齿轮转动式涡轮主机，都是双壳体结构，由高压涡轮和低压涡轮组成，倒车涡轮分布在低压涡轮个体中。在航行时，高压缸的蒸汽通过容器室到低压缸，最后到达冷凝器。涡轮主机有一个可以把功率分成两部分的双级减速齿轮，齿轮可以把来自涡轮的扭力矩传递给轴线。

　　吊装主机，注意是直接吊装进总段。

　　舰船传动装置用于发动机与推进轴系之间，是舰船主动力系统中不可缺少的关键设备，一般由齿轮箱、离合器、联轴器等传动部件按动力装置不同配置组合而成，是船、机、桨匹配的纽带。通过配置适当的传动装置，可以将有限的几型发动机组合成适合各种舰船需要的动力装置，极大地扩展了主机的使用范围。联合动力装置可弥补单机功率不足，实现一机多用：既可提高舰船巡航工况的经济性，又可满足加速工况的总功率要求，通过传动装置保证动力装置各个舰船主动力机独立或联合工作，实现螺旋桨轴速度的转换及把舰船主机的功率传递到另一根轴系等。船用齿轮传动装置的功能主要有：减速用于匹配主机与螺旋桨的扭矩-转速；传递主机的功率至轴系；承受螺旋桨的推力（主推力轴承置于齿轮箱内）；匹配主机与螺旋桨的转向；主机交替运行工况切换；设置离合器，避免主机带负荷启动；实现正倒车或双速传动。辅助功能包括：低速盘动齿轮箱及推进轴系；静态锁住螺旋桨轴；动力分支驱动(PTO)驱动轴带滑油泵、海水泵系统的液压泵、调距桨液压泵等。特殊功能包括：发动机码头(单独)试车脱开轴系；挂装调距桨配油器等。

　　单轴功率50000马力以上的传动装置已是国外大型舰艇不可缺少的关键设备。由于大档功率动力装置覆盖面大，应用范围广，各国非常重视大功率舰船传动装置的研究，无论是燃气轮机动力还是蒸汽动力，都有多种规格的大档功率传动装置已装舰使用。