中國航母動(dòng)力之惑——蒸汽輪機(jī)還是燃?xì)廨啓C(jī)

　　在核動(dòng)力誕生之前，蒸汽動(dòng)力可以說在海軍強(qiáng)國的包括航母在內(nèi)的大中型水面艦艇中占據(jù)絕對(duì)的霸主地位。美國戰(zhàn)后發(fā)展的幾型常規(guī)動(dòng)力航母，從“弗萊斯徹”級(jí)到“小鷹”級(jí)，均采用蒸汽動(dòng)力，而蘇聯(lián)的航母也同樣采用蒸汽動(dòng)力。蒸汽雖然具有系統(tǒng)復(fù)雜、配置自動(dòng)化系統(tǒng)較難、占用的艙容大、施工周期長、維護(hù)工作量多以及經(jīng)濟(jì)性較差等缺陷，但是其單機(jī)功率大、技術(shù)成熟、壽命長、安全可靠、對(duì)燃料要求低的優(yōu)點(diǎn)，十分符合航母這種大噸位水面艦艇。

　　然而由于中國建國以來長期沒有實(shí)力發(fā)展大型水面艦艇，起步時(shí)引進(jìn)的蘇聯(lián)驅(qū)逐艦蒸汽動(dòng)力水平低，因此中國海軍在有實(shí)力大量建造中型以上驅(qū)護(hù)艦艇的時(shí)候，多使用柴油機(jī)+燃?xì)廨啓C(jī)的混合動(dòng)力。因此中國只有單軸26.47MW( 36000馬力)蒸汽動(dòng)力的生產(chǎn)能力，而缺乏發(fā)展性能指標(biāo)接近或超過世界先進(jìn)水平的50000-70000馬力蒸汽動(dòng)力的技術(shù)。然而由于長期沒有大型艦艇的建造需求，我國連蒸汽動(dòng)力相關(guān)研究、設(shè)計(jì)專業(yè)隊(duì)伍都嚴(yán)重缺乏，目前除某些工程學(xué)院還保留該專業(yè)設(shè)置外，原設(shè)有蒸汽動(dòng)力專業(yè)的院、校均已取消該專業(yè)。

　　“小鷹”級(jí)是美軍最后一型常規(guī)動(dòng)力航母，圖為該艦水兵在準(zhǔn)備給航母鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)。

　　在燃?xì)廨啓C(jī)上，我國雖然很早重視到了其對(duì)于現(xiàn)代化水面艦艇的意義，但由于整體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)落后，長期處于屢戰(zhàn)屢敗而又屢敗屢戰(zhàn)的境地。

　　在上世紀(jì)50-70年代，中國就以前蘇聯(lián)技術(shù)為基礎(chǔ)，自主設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、制造200-25000kw燃?xì)廨啓C(jī)。1982年西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司利用國產(chǎn)渦扇9型研制出410A型艦用燃?xì)廨啓C(jī)，功率為13000馬力。410A研發(fā)歷時(shí)8年，于1988年元月完成150小時(shí)持久試車，運(yùn)行安全，但缺點(diǎn)是燃?xì)獾褥毓β时仍O(shè)計(jì)計(jì)算值約低5%，輸出功率低了約3.8%，而被國內(nèi)用戶否決。1985年，中國從美國引進(jìn)了4臺(tái)LM2500艦用燃?xì)廨啓C(jī)，用于兩艘052型驅(qū)逐艦。但1989年后中國海軍引進(jìn)LM2500技術(shù)的計(jì)劃和合作生產(chǎn)FT-8燃?xì)廨啓C(jī)的計(jì)劃，均被美方單方面終止。當(dāng)時(shí)我軍甚至一度面臨新型主力驅(qū)逐艦無動(dòng)力可用的危險(xiǎn)境地。直到1993年中國從烏克蘭引進(jìn)單臺(tái)功率為33000馬力的GT25000燃?xì)廨啓C(jī)全套設(shè)計(jì)資料和加工工藝，才緩解了這一危機(jī)。目前GT25000國產(chǎn)化率接近90%，國內(nèi)型號(hào)為QC-280。特別是在“亞丁灣”護(hù)航5年以來，中國主力驅(qū)逐艦的國產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)經(jīng)受住了條件惡劣、缺少后勤保障的挑戰(zhàn)，仍舊保持較高的穩(wěn)定性和可靠性。

　　由于西方國家將燃?xì)廨啓C(jī)列為關(guān)鍵的國防安全技術(shù)，因此至今拒絕向中國轉(zhuǎn)讓任何相關(guān)技術(shù)，但國內(nèi)無論是軍用還是民用對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的需求非常強(qiáng)烈，因此在引進(jìn)烏克蘭技術(shù)基礎(chǔ)之上，中國也具備一定的技術(shù)基礎(chǔ)，已經(jīng)擁有了重型燃?xì)廨啓C(jī)大型部件（非熱端部件）加工、整機(jī)裝配/試車、系統(tǒng)成套能力；具有了重型燃?xì)廨啓C(jī)超級(jí)合金冶煉、熱端部件制造初步能力；建立起了研究開發(fā)、設(shè)計(jì)、部件試驗(yàn)基本條件。中國一航采用烏克蘭技術(shù)研制R0110（110MW）燃?xì)廨啓C(jī)就是典型代表。但R0110重型燃?xì)廨啓C(jī)主要應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域，在艦艇上使用必須經(jīng)過船用化的改造。烏克蘭的艦用燃?xì)廨啓C(jī)是走的專用設(shè)計(jì)路線，而西方國家主要走的是依靠先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)艦用燃?xì)廨啓C(jī)的路線。由于對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的渴求，這兩種路線在中國是并行存在的。如果使用QC-280艦用燃?xì)廨啓C(jī)，那么使用4臺(tái)最多驅(qū)動(dòng)20000噸左右的輕型航母。目前英國的無敵級(jí)、意大利的“加里博迪”號(hào)航母和西班牙的“阿斯圖里亞斯親王”號(hào)這些輕型航母都采用了全燃動(dòng)力�！鞍⑺箞D里亞斯親王”號(hào)使用的就是兩臺(tái)LM-2500燃?xì)廨啓C(jī)。但中國要想建造中型以上航母，就必須研發(fā)艦用高功率燃?xì)廨啓C(jī)。例如60000噸的英國伊麗莎白女皇級(jí)航母，使用4臺(tái)MT-30燃?xì)廨啓C(jī)，該機(jī)是目前可用的功率最大艦用燃?xì)廨啓C(jī)，單機(jī)功率達(dá)到了36MW，即50000馬力，這已經(jīng)接近了重型蒸汽動(dòng)力的水平。中國只有跨越現(xiàn)有QC-280的檔次，研制一款具有國際水平的先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)，才能滿足國產(chǎn)航母的需要。否則中國就要在蒸汽動(dòng)力上下大力氣，這樣才能確保中國航母動(dòng)力的需要。而未來發(fā)展大型乃至重型航母，蒸汽動(dòng)力必不可少，使用燃?xì)鈩?dòng)力已經(jīng)沒有必要，而且即便是核動(dòng)力也需要蒸汽輪機(jī)的相關(guān)技術(shù)。

　　然而在目前中國的船舶動(dòng)力中，主要的形勢是柴油機(jī)動(dòng)力發(fā)展強(qiáng)勁，燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力技術(shù)尚在攻關(guān)，但蒸汽動(dòng)力無論是技術(shù)還是投入都稍顯不足。柴油機(jī)動(dòng)力的發(fā)展和中國造船出口的背景是分不開的。由于中低速柴油機(jī)是世界民船領(lǐng)域的絕對(duì)主力，有數(shù)據(jù)顯示以柴油機(jī)為動(dòng)力的船舶占世界商船隊(duì)的95%以上。同時(shí)在軍用領(lǐng)域，中國由于燃?xì)鈩?dòng)力儲(chǔ)備不足，在柴燃聯(lián)合動(dòng)力上花的功夫就比較大，獲得的回報(bào)也豐厚。國內(nèi)建造出口國外的F25T型護(hù)衛(wèi)艦，采用柴燃聯(lián)合動(dòng)力，其表現(xiàn)甚至超過了某些國外同級(jí)別的全燃動(dòng)力護(hù)衛(wèi)艦。

羅羅公司的MT-30燃?xì)廨啓C(jī)是目前世界可用的功率最大艦用燃?xì)廨啓C(jī)。

　　在燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，2002年7月國家科技部啟動(dòng)了863計(jì)劃“燃?xì)廨啓C(jī)專項(xiàng)”。但這個(gè)專項(xiàng)主要的研制方向在重型燃?xì)廨啓C(jī)（R0110）和微型燃?xì)廨啓C(jī)，主要滿足我國未來能源發(fā)展的重大核心裝備。之所以沒有將艦用燃?xì)廨啓C(jī)列入其中，是因?yàn)閺奈鞣降慕?jīng)驗(yàn)來看，優(yōu)秀艦用燃?xì)廨啓C(jī)主要從航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展而來。目前中國已經(jīng)有多種航空發(fā)動(dòng)機(jī)改燃機(jī)輪機(jī)投入使用或開始研制。例如昆侖渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)改QD128燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)在西氣東輸工程中投入使用，太行渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)改燃?xì)廨啓C(jī)的7000KW級(jí)QD70燃?xì)廨啓C(jī)已在中原油田并網(wǎng)發(fā)電。但航空發(fā)動(dòng)機(jī)改艦用燃機(jī)輪機(jī)還沒有公開的報(bào)道，這一方面是中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)本身技術(shù)的薄弱，另外艦用燃?xì)廨啓C(jī)和在陸地上使用環(huán)境有很大差別，艦艇本身要晃動(dòng)，海上高鹽、高濕的環(huán)境也是不利的因素。

　　由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于中國空中安全的意義已經(jīng)得到了社會(huì)各界的公認(rèn)，特別是已經(jīng)引起了政府高層的重視。根據(jù)2012年底的消息，各界矚目的航空發(fā)動(dòng)機(jī)重大科技專項(xiàng)，日前已經(jīng)上報(bào)國務(wù)院，并有望于近期出臺(tái)。根據(jù)已有信息，該專項(xiàng)預(yù)計(jì)投入至少千億元資金支持國產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研發(fā)與制造，這是迄今為止所有重大專項(xiàng)中投資規(guī)模最大的一個(gè)。從這個(gè)力度來看，中國艦用燃?xì)廨啓C(jī)的未來是相當(dāng)光明的。

　　但是從航母發(fā)展的角度來看，中國采用全燃動(dòng)力畢竟還不現(xiàn)實(shí)。蒸汽動(dòng)力已經(jīng)成為首要的選擇。而且蒸汽動(dòng)力航母未來還可以使用蒸汽彈射器，而全燃動(dòng)力則和蒸汽彈射器不兼容，只能使用更先進(jìn)的電磁彈射器，技術(shù)跨度更大。但相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)，我國蒸汽輪機(jī)的整體發(fā)展環(huán)境并不理想。無論是在民船還是軍船領(lǐng)域，蒸汽動(dòng)力的應(yīng)用面都非常狹窄。過去民船的LNG大型液化氣船采用蒸汽動(dòng)力，但近年也逐漸被低速柴油機(jī)和柴-電聯(lián)合動(dòng)力所代替。而在軍船領(lǐng)域，中小型艦艇早已將蒸汽動(dòng)力排除在外，只有在航母這類大型艦艇和核動(dòng)力艦艇，安裝有蒸汽動(dòng)力設(shè)備。因此中國過去忽視蒸汽動(dòng)力發(fā)展也是“情有可原”。但正如上文所述，除非中國永遠(yuǎn)不打算研發(fā)大型航母，否則必須保持一個(gè)“應(yīng)用面小但技術(shù)含量高”的蒸汽動(dòng)力技術(shù)。