大陸遼寧級航空母艦要燒2天開水才能啓動? 淺談航艦動力系統

大陸遼寧號的「親大哥」,俄羅斯庫茲涅佐夫號航空母艦,可能因爲重油鍋爐有缺陷,黑煙情況一直沒有改善。(圖/俄羅斯海軍)

國防部證實,山東號航艦編隊正於西太平洋航訓,距離鵝鑾鼻東南方約120浬,我方正在嚴密監控。與該艦同型的遼寧艦,目前動態卻引起爭議,大陸官方媒體稱遼寧艦也在演訓中,但是香港軍事評論員樑國樑則認爲,據遼寧艦10天之前的照片來看,應該還在船塢中檢修,也就不太可能在西太平洋訓練。這又引發了遼寧級航空母艦動力系統的討論,這種傳統蒸汽輪機是不是落後?運轉準備時間是不是需要到2天?

軍艦的動力來源,粗略可分成常規動力與核動力兩種;其中常規動力又可再細分成蒸汽輪機、柴油引擎、燃氣輪機三種。航空母艦由於體積巨大,很難採用柴油引擎,而艦用燃氣輪機到1960年代之後才被髮明,因此,在覈動力之前,包括美國的航空母艦也都是蒸氣輪機。

甘迺迪號是美國最後一艘重油鍋爐蒸氣輪機的航空母艦,在加速時會暫時冒黑煙。(圖/美國海軍)

傳統動力航艦需要煙囪,所以艦島會比較大。圖爲美利堅號。(圖/美國海軍)

蒸氣輪機的原理與瓦特的蒸氣機沒有什麼區別,只是推動蒸氣輪機的鍋爐有所不同,在瓦特時代是燒煤動力,而進入20世紀以後,則改用重油,因此又叫重油鍋爐。

相較於煤炭很佔空間,重油就顯然經濟實惠的多,而且燃點高、閃點高、熱值高,一直是遠洋船舶的主要燃料。不過重油也有缺點,包括流動性差,雜質多,燃燒不充分時容易冒黑煙。另外,要點燃重油也需要一段時間,重油非常的黏稠,需要先用輕柴油點火把它烤化,大約130度左右才具有流動性,這時才能夠進入鍋爐裡霧化,並燃燒。

在整個過程中,鍋爐還需要注意受熱平均的問題,假如受熱不均,容易產生熱應力損壞設備,所以要逐步提高溫度,過程不能太快。以美國最後一艘傳統動力航艦-約翰甘迺迪號(CV-67,USS JFK)爲例,如果是冷開機,需要提前一星期點燃4臺鍋爐中的其中1臺,對數英里長的蒸汽管道預熱。正式出發前12小時,再啓動剩餘3臺鍋爐,必須要一臺一臺點火 ,每點一臺都要再檢查一次,確保運行正常。

遼寧號的「親大哥」,也就是俄羅斯的庫茲涅佐夫號航空母艦,是由4臺蒸汽輪機+8臺增壓鍋爐。正常冷開機時,也需要5~6小時燒熱鍋爐,再加上汽輪機準備時間,少則10小時,長則20小時以上。

綜上所知,科幻電影《超級戰艦》(Battleship)當中,幾位退伍老兵只花了幾個小時,就把已成博物館的密蘇里號戰鬥艦給重新啓動,完全是不可能的。事實上,正因重油鍋爐的開機時間曠日費時,因此傳統動力航艦不會輕易關機,即使是回港休整,也會盡量維持在鍋爐低度運轉狀態,從這從鍋爐不停機的情況啓動,就叫做「暖開機」,那麼速度就快多了,只要1~2小時就能出發。

雖然重油熱量高,動力強,但是要維持6萬噸以上的航空母艦在海上行動,需要不斷的補註燃料,因此核動力是較好的選擇。事實上,包括企業號與尼米茲級航空母艦,它們的蒸氣輪機與傳統動力航艦差別不大,只在改用核反應爐取代重油鍋爐。

因此核動力航艦完全冷卻到充分啓動,其實也需要相當長的時間,整個過程最快也得十幾個小時,長則一天多。所以反應爐一旦啓動,除了大修、換燃料或退役,也輕易不停機。靠港停泊時,也只是降低功率,提升功率只需1~2小時,再加上其他準備時間,差不多4小時就能出發了。換言之,都是暖開機的話,核動力和蒸汽輪機航母啓動速度相差不大。

不過,進入21世紀之後,電傳動力系統開始興起,也就是驅動螺旋槳的不再是渦輪機,而是俗稱馬達的電動機。至於供電系統,就可以做到多元化,只要有足夠的轉力驅動發電機就行,因此核動力、柴油機、燃氣輪機都可以擔任電力來源。也就終於可以取代重油鍋爐。

綜上所述,大陸航空母艦若是要從在冷機啓動,到可以航行的狀態,確實需要好幾天的時間,能在48小時完成,已算很有效率的。目前大陸也在進行船用核電動力系統的開發,屆時情況會有所不同。