福建艦能不能達到10萬噸?是否采用核動力?

6月17日,中國首艘彈射型航母福建艦正式下水,這是繼美國福特級超級航母之后的第二型航母。憑借電磁彈射器、電磁攔阻系統、龐大的體型,它也成為各國人民熱議的焦點。

福建艦下水照片

雖然我們能確認福建艦總體技術水準很高,但關于它的排水量、動力系統類型仍然爭議不斷。

那麼福建艦排水量到底有多大呢?

雖然官方媒體宣傳是8萬余噸,但具體余多少噸仍不明確。按照以往的報道來看,中國在報道新式軍艦的噸位時都很保守,例如,起初官方媒體報道稱075型兩棲攻擊艦的排水量為2萬噸級,但后來的官方媒體報道又改口稱4萬噸級,而官方媒體起初報道稱山東艦的排水量為5萬噸級,但實際上它的滿載排水量可達7萬噸。

由此可見,福建艦的滿載排水量可能遠不止8萬噸!

首先,我們先對比福特號超級航母和福建艦航母的空載吃水線。

從照片來看,剛下水時,福建艦的吃水深度約為9.2米,而福特號超級航母的吃水線約為8.8米。從衛星照片來看,福建艦水線長度約為306米,扣除球鼻艏,大約為300米,寬度約為40.8米。福特號超級航母吃水線長度約為317米,寬度為40.84米。

福特號航母與福建艦下水時吃水深度對比

考慮到福建艦屬于短粗型航母,即便是常規動力,它的方形系數也不大可能比福特號航母這種細長型核動力航母小。根據美國公布的數據,福特號超級航母的最大吃水線深度約為12米,滿載排水量約為112000美噸,相當于101600公噸。據此倒推出它的方形系數約為0.6381。

假設兩者的方形系數都是0.6381,那麼福建艦的空載排水量=300×40.8×9.2×0.6381,約為71855噸;福特號超級航母的空載排水量=317×40.84×8.8×1.025×0.6381,約為74441噸。

對比發現,福建艦的空載重量竟然和美國福特號超級航母差不多一樣!兩者的空載排水量僅相差不到3.5%。

再通過衛星照片測算發現,福特號超級航母的甲板面積約為19700平方,福建艦的甲板面積約為19500平方,兩者的甲板面積竟然也相差不多!差距僅1%左右。

從這兩點可以推測,福建艦航母與美國福特號超級航母的空載和體型相差很小,據此我們可以大膽推測,兩者的標準排水量和最大排水量差距也很小,預計很難超過5%。 據此我們可以推算出福建艦的滿載排水量約96520噸。

其次,我們再對比福特號超級航母和福建艦航母的滿載吃水線。

上面提到福特號滿載吃水線約為12米,那麼福建艦滿載吃水線又是多少呢?

如果按照上面估算出的滿載排水量來倒推,可以算出福建艦的滿載吃水線深度約為12米。

福特號航母與福建艦吃水線對比

據了解,世界各國大型軍艦和航母的水線上方都有一排小孔。它是艦船進出港口時,供拖船使用的系纜口,同時也是排水口。為了方便系纜繩和排出冷卻水,系纜口的位置都要高于航母的最大排水量對應的實際吃水線。

根據照片比對發現,福特號超級航母的系纜口高度約為13.75米,而福建艦的系纜口高度約為13.2米左右。

通常情況下,航母的滿載吃水線比系纜口低1米以上。如果福建艦的滿載吃水線是12米,那就低于系纜口1.2米,也能符合要求。

法國媒體制作的福建艦精確比例分析圖

由此可見,福建艦的滿載吃水深度很可能達到12米,與美國福特號超級航母相當,滿載排水量或達到9.6萬公噸。

排水量這麼大,福建艦到底是不是常規動力?

6月18日,《北京科技報》發布了一篇名為《中國第三艘航母「福建艦」下水,專家詳解電磁彈射和常規動力》的報道,其中就有采訪船舶專家田小川的內容。按照該專家的介紹,福建艦就是采用常規動力。

對此,很多網友也好奇,福建艦煙道那麼小,真的能夠推動福建艦達到30節以上的速度嗎?

別急,先來了解一個名詞:綜合電力系統。

綜合電力系統(IntegratedPowerSystem,IPS)是指采用電力系統集成技術來實現船舶電能的產生、輸送、變換、分配以及利用,以滿足船舶推進、日用負載、大功率脈沖負載等負荷的需要。

官方報道稱山東艦采用綜合電力系統,全稱是綜合全電力推進系統,也被稱為全電推進系統。目前中國直接跳過第一代全電推進系統,直接研制出第二代全電推進系統,領先美國一代。不出意外的話,福建艦也肯定采用第二代全電推進系統。

根據煙道面積比對,發現福建艦的煙道面積為95平方左右,山東艦為82平方左右。根據公開資料得知,山東艦的滿載排水量約為7萬噸,按照多15%的排水量來計算,福建艦排水量只能達到8.05萬噸左右。

這是不是說福建艦的動力系統輸出功率只會比山東艦大15%呢?

其實也未必。煙道是用于排出動力系統燃燒產生的尾氣,通常情況下,功率越大,排出的尾氣量越大,但這也并非絕對。實際上,真正決定動力系統功率的是進氣口大小。

如果福建艦船體底部采用氣泡減阻技術,那就需要將部分尾氣導入船體底部,用于產生氣泡,降低阻力。這種情況下,福建艦的煙道面積將比通常情況下小,而且航行阻力也會降低,帶來的好處是,可以用更小的推進功率達到同樣的航行速度,也就是說油耗較低了,這樣做的好處是同等燃油的前提下,續航時間、續航里程變長了。

然而,根據兩艘航母下水照片對比發現,福建艦的球鼻艏上方卻有特殊的垂直肋條設計,這是山東艦所沒有的。

山東艦與福建艦對比

垂直肋條又起到什麼作用呢?

實際上這麼做的目的仍然是減少航行阻力!可見福建艦很注重減阻設計。

根據觀察者網的報道,山東艦推進功率為20萬軸馬力,采用4台435B型蒸汽輪機,單台輸出功率達5萬馬力。此前有人透露,435B型蒸汽輪機的改進型435D輸出功率達到6.5萬馬力,用于福建艦,鑒于目前中國蒸汽輪機技術水平已經處于世界領先水平,這個傳言是可信的。那麼,采用4台435D型蒸汽輪機的福建艦的推進功率可達26萬馬力,相當于191.1兆瓦,僅比美國的福特號超級航母小2萬馬力。

據了解,目前福特號僅船電系統采用第一代綜合電力系統,推進器仍然采用傳統機械傳動系統驅動。如果福建真的采用全電推進系統,那麼它的系統效率將比福特號航母更高,26萬馬力能達到的推進效果將至少達到福特號航母的水平。

那麼福建艦有沒有可能采用「混合動力」呢?

目前來看,全世界沒有這種先例,航母建造經驗最為豐富的美國也從未嘗試過,根本原因在于同時安裝常規動力與核動力將增加系統復雜度,而且還將變得不倫不類。核動力整合管線布局本就與常規動力不一樣。

目前所有核動力航母都是核動力作為主要動力,驅動航母航行,但同時也配備了常規輔助動力系統。 這種動力系統或許就是某些網友口中的「混合動力」。

由此可見,福建艦不大可能是核動力航母,最大的可能性就是常規動力航母。

至于很多人說的,常規動力難以滿足電磁彈射器需求,實際上這個說法更不專業。

美國的研究數據表明,電磁彈射器的能量利用率達到60%以上,而蒸汽彈射器的能量利用率僅4%~6%,不足電磁彈射器的十分之一。 要說能耗大,那麼蒸汽彈射器才真的是能耗巨大!然而,美國很早就造出采用蒸汽彈射器的常規動力航母,并用得好好的,例如美國的小鷹級常規動力航母。 顯然,電磁彈射器必須配核動力這種說法完全站不住腳!

電磁彈射器與蒸汽彈射器對比研究論文截圖

綜上所述,我們發現,即便福建艦采用常規動力,它的總體指標也仍然是向美國的福特號超級航母看齊的。雖然福建艦在原動力方面仍然不如,電磁彈射器數量、升降電梯數量也都比福特號超級航母少,但福建艦的優勢在于采用的全電推進系統領先福特號航母一代,電磁彈射器也經過上千次彈射殲15重型艦載戰斗機測試,成熟度更高。


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