哪些动力装置能够驱动庞大的航母？

制作:中国科普

作者:岳江峰

策划:宋雅娟

监督人:光明网络科普部

网民们问:哪些发电厂可以驱动大型航空母舰？

专家回答:

众所周知，航空母舰是名副其实的“海洋巨人”。为了推进一个排水量成千上万吨甚至几十万吨的巨大物体，必须提供特殊的动力系统。一般来说，航空母舰目前可以采用三种发电厂:常规蒸汽发电厂、核电站和燃气发电厂。

传统蒸汽发电厂

20世纪60年代以前建造的大多数航空母舰都使用传统的蒸汽动力装置。这种动力装置的优点是功率大，运行可靠，使用寿命长，技术成熟，调速方便，不需要增加特殊的倒车装置，对燃料要求不高，使用劣质重油。在航空母舰上使用蒸汽动力装置也有很多优点，比如给弹射器提供蒸汽的便利性。因此，所有在建的航空母舰都使用这种动力装置。美国的“弗莱彻”级、“鹰”级和俄罗斯的“库兹涅佐夫”号航空母舰都是蒸汽轮机。

但由于安全原因，蒸汽压力较低(60 ~ 80公斤/平方厘米)，整个机组热效率很低，一般只有25%左右，动力机组体积庞大，需要更多的操作岗位和值班人员。可以看出，常规蒸汽动力装置是一种航空母舰动力装置，其指标并不先进，但易于实现。

汽轮机内部结构图(网络图)

核电站

进入20世纪60年代后，随着美国航空母舰企业号的服役，核动力航空母舰正式进入历史舞台。核能是一种极具发展潜力的能源。它的主要优点是:耐力强，每隔几年更换一次核燃料棒；传统的动力航空母舰需要油轮为远洋航行提供燃料，而核能不需要向油轮供电，也可以提供持续的电能。美国“尼米兹”级核动力航空母舰配备了两个反应堆，每个反应堆的输出功率为10，000马力，热效率为25.6%，足以满足一个中小城市的需求。每个反应堆驱动两个主蒸汽涡轮机，并形成一个具有两个桨和两个轴的单元，总功率为260，000马力，最大速度为30节。“尼米兹”级航空母舰动力装置反应堆可以使用13年。

这个故事有两个方面。尽管核能是当今大国制造航空母舰的首选，但它也有其自身的缺陷:核电厂的二次回路本质上仍是低压饱和蒸汽，因此仍然效率低下。此外，核辐射是有害的，它的安全是一个共同的关切。随着核技术的发展和长期运行经验的积累，核电厂普遍采取了多种有效的安全措施。近年来，这种力量逐渐被越来越多的人理解和接受。

核动力航空母舰反应堆堆芯结构图(网络图)

燃气发电厂

燃气轮机发电厂是世界上最先进的舰船发动机，类似于航空燃气轮机。这种发动机的主要优点是功率大、体积小、重量轻、效率高和机动性好。英国目前是船用燃气轮机最强的国家。“伊丽莎白女王”级航空母舰的IFEP综合全电力推进系统采用了英国自行开发和生产的MT30燃气轮机。这种燃气轮机是英国为“伊丽莎白女王”级航空母舰开发的配套燃气轮机。目前，世界上直接数据最强的燃气轮机。

俗话说，“黄金不短缺”。尽管燃气轮机有许多优点，但也有许多缺点。由于传统的航空母舰弹射器需要大量的高温高压蒸汽，如果使用燃气轮机，就不能像汽轮机和核电厂那样提供理想的蒸汽源，而且锅炉房也需要增加容量，这在布置上非常不方便。