福特级航母的发电量有多少,这是判断福建舰是核是常的重要依据

B站影视 电影资讯 2025-05-26 07:00 3

摘要:福特级航母的发电能力本来是有明确技术文献可以提供详细参考数据的。海军装备研究院曾有一篇论文给出了详细的参数,福特级航母的电站总功率是172兆瓦。本来这是一个相当权威的数据。但是近期微博上有位二次元小朋友跳出来,非要挑战这一数据的权威性。福特级航母的发电量这一数

福特级航母首舰福特号

福特级航母的发电能力本来是有明确技术文献可以提供详细参考数据的。海军装备研究院曾有一篇论文给出了详细的参数,福特级航母的电站总功率是172兆瓦。本来这是一个相当权威的数据。但是近期微博上有位二次元小朋友跳出来,非要挑战这一数据的权威性。福特级航母的发电量这一数据非常重要,是我们研究福建舰性能的重要参考,同时也是我们判断福建舰是核动力还是常规动力的一个重要依据。所以我们就再次仔细论述一下福特级航母的发电量数据。其实不止海军装备研究院论文有相关数据,其它文献中也能查到相关数据。

海军装备研究院论文中的数据

其它文献中也能查到福特级航母的发电量数据

福特级航母准确的发电设备配置没有非常准确权威的官方资料,这也是产生争议的重要原因。但是有权威的信息来源可以证实,福特级航母的计划发电能力是尼米兹级航母的三倍。实际实现的数字比这个数字略低,关于这一点是没有争议的。所以要想搞清楚福特级航母的发电能力就需要先搞清楚尼米兹级航母的发电能力。

尼米兹级航母首舰尼米兹号的电站配置

想查清楚尼米兹级航母的发电设备配置还是比较容易的。我们只要简单检索一下就能查到尼米兹航母的发电设备配置。如上图所示,尼米兹级航母首舰尼米兹号的电站配置是八台SSTG和四台柴油机。这里的SSTG就是Ship's Service Turbo-Generators简称,按意思翻译过来就是船舶服务涡轮发电机。这个名字听起来有点别扭,但是如果说它的另一个名字大家就容易搞明白了。这个其实就是汽轮发电机,动力来源就是反应堆产生的蒸汽。

美国航母上使用的汽轮发电机

汽轮发电机共8台,每台8兆瓦。这个就是尼米兹级航母的日常发电设备,也就是说尼米兹级航母的日常发电功率是8X8=64兆瓦。另外还有4台2兆瓦的柴油机发电机组是作为应急发电机组使用的,Diesel Generators就是柴油发电组。也就是说日常发电设备如果没有故障,这四台柴油发电机组是不会启动的。所以尼米兹级的总发电功率是72兆瓦,日常发电能力是64兆瓦。以上这些数据和海军装备研究院的数据也是完全吻合的。

美国国会报告中提到福特号只达到2.7倍尼米兹的发电量

福特级航母的首舰福特号的发电量实际上没有达到原计划指标。原计划的指标是尼米兹级航母发电量的3倍。根据美国国会的报告,但实际上只达到2.7倍。也就是64X2.7=172.8兆瓦,在海军装备研究院的论文里是172兆瓦,没有多大出入。总之以上数据的正确性本来都没有什么问题。但那位二次元的小朋友引用的数据却有点无厘头,他没有找到尼米兹级和福特级航母的总发电功率。而是找了多个不同来源的数据。把其中最大的数字直接当做了总发电功率。这些信息来源的权威性本来没有问题。但是他对这些数据的理解却有很大的问题,也就是说并不能保证这些数字就是尼米兹级和福特级航母的常用总发电功率。

Tom Moore就是美海军负责福特级航母建造的高管

比如他引用了美海军中将Tom Moore的PPT,Tom Moore就是美海军负责福特级航母建造的高管。在Tom Moore的PPT中,给出了福特级和尼米兹级航母的各种发电量数据,数据高低不一,因为参考的标准也不统一。比如有福特级航母的装机发电量104兆瓦,电磁弹射器的配电功率56兆瓦、辅助系统及舰员生活系统的耗电量29兆瓦。仅仅是尼米兹航母的发电量就有三个不同的数据,比如尼米兹级的安装功率、基本设计功率、目前负载功率等等。但是他引用的所有数据都有一个共同的特点,也就是没有说清楚这些标准不一的功率是不是福特级或者是尼米兹级的全部发电功率或者全部常用发电功率。他引用的其它来源数据都有同样的问题。

104兆瓦仅仅是持续发电功率而非全部日常发电功率

比如他就认为Tom Moore的PPT中福特级航母的装机发电量104兆瓦就是福特级全部的常用发电功率。但是如此理解在逻辑上本来就是有问题的。因为如果福特级航母的常用发电量只有104兆瓦,那么电磁弹射器就占了56兆瓦、辅助电力和舰员生活系统占了29兆瓦,剩下的只有19兆瓦了,这根本就不够用。因为还有3台飞机升降机、11台武器升降机、雷达电子战设备,武器系统、导航设备、海水淡化设备、舰内各种机械电气设备等等。这些设备的总功率不见得会比电磁弹射器低。

在Tom Moore的PPT中也可以确定尼米兹使用了8台汽轮机

其实在美国海军2017年福特级航母技术白皮书中就明确说了104兆瓦是“104 MW sustained electrical power”也就是持续发电功率。既然有持续发电功率就有不连续发电功率。也就是说这104兆瓦并不是福特级航母全部的常用发电功率。这104 MW来自四台26兆瓦的汽轮发电机组。这部分为什么被称为持续发电功率,那是因为汽轮机发的104兆瓦电力是航母日常电力需求中比较稳定的部分。那么相对而言就有需求不持续的部分,这部分其实就是电力需求中的峰值部分。

在用电设备中电磁弹射器是一个非持续的载荷

这部分电力需求来自一些功率变化比较大的用电设备。比如电磁弹射器,其满功率运转时消耗的功率是56兆瓦。但电磁弹射器只有弹射飞机时才工作,大部分时间都是不工作的。类似的设备还有4台飞机升降机、11台武器升降机,这些设备大部分时间都是不工作的。此外还有雷达和近防武器系统等,这些设备平时功率很低,空情紧张时就需要提升功率。所有这些设备的总耗电功率可能在八、九十兆瓦。这部分就是非持续的电力负荷,也就是电力需求的峰值部分。

福特号航母上这四台柴油机的烟道是日常发电用的 所以烟道平时可见

对于峰值部分电力,福特级航母首舰安排了4台大功率柴油发电机组提供电力。这四台柴油机的烟道布置在飞行甲板周边,可以在外部直接看到。相对而言所有应急发电机组的烟道平时都是盖起来看不到的。福特号上持续发电功率和峰值发电功率合在一起就是172兆瓦的常用发电功率。那么还有一重要问题,那就是既然都已经是核动力航母了,为什么不让核动力提供所有的电力。这个我们其实已经说过很多遍了,这不是核反应堆的功率不够,而是不能这样用。因为电力的峰值部分功率也相当大,如果由反应堆提供,需要反应堆快速大范围调节功率,这对于反应堆的安全稳定运行都是非常大的安全威胁。

如此复杂的舰船电力系统也只有航母这唯一的一种应用场景

所以即使美国人也不敢这么干。这不是反应堆功率不够做不到,而是不能冒这种风险。所以福特级的解决方案就是上了一堆柴油发电机组,大大小小十几台。而我们为了节省空间,使用燃气轮机代替了大部分的柴油机。因为燃气轮机的功率密度是柴油机的三到五倍。能节省非常大的空间和重量,还可以跟柴油机共用燃料。这也是我国的航母为什么要配备一套涵盖汽轮发电机组、燃气轮机发电机组、柴油发电机组的复杂舰船电力系统的根本原因。

福特号的应急动力柴油机的烟道只有在下水时才能看到平时是盖起来看不到的

当然对于福特级航母来说,常用发电量还不是福特级航母全部的发电能力,因为还有很多其它用途的辅助动力。比如还有四台应急动力柴油机,这四台柴油机的用途是在反应堆出现问题时提供动力的。只是不清楚这四台柴油机是直接接入变速箱的,还是先发电再用电动机接入变速箱的。只要反应堆不出故障这四台柴油机是不工作的,所以不能算入常用发电功率。这四台柴油机的烟道在水线附近。但是因为平时不工作,烟道是口是盖起来的。所以平时看不到烟囱。那位二次元小朋友却直接否定了这些柴油机的存在。

船头被绿色帆布盖起来的两台柴油发电机组是肯尼迪号的应急发电机组

类似的还有数量不详的柴油应急发电机组。这些机组也是常用发电设备不出问题就不工作,所以也不计入常用发电功率。在肯尼迪号船头有两台柴油发电机组就是应急发电机组,但是这并不是日常发电用的柴油机,日常发电用的柴油机功率要大很多,机组尺寸也要大很多,而且位置在靠近右舷前方武器耳台的位置上。所以总的来说福特级航母的日常发电量就是172兆瓦,不含应急发电机组和应急动力的功率。当然日常发电也不是总是满功率的,大部分时间就是104兆瓦左右就够用。

来源:尖端防务一点号

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