航母為何不用汽油和柴油發動機？

睜眼看看英國的伊麗莎白航空母艦吧。別說汽油機，柴油機了，就算是大功率燃氣輪機都不能滿足大型航母的動力需要！現在對于航母這種需要大速度航行的軍艦來說，還是傳統的蒸汽輪機最靠譜。就連美軍核動力航母也是核動力蒸汽輪機動力。很多網友很好奇，很多大型的貨輪噸位比航母還要大，都可以采用柴油機作為動力，為什么航母不行？咱們今天就這個話題來共同學習一下，看看柴油機用作航母動力系統存在哪些缺陷？

大噸位貨輪用的柴油機都是怎樣的？

現在最大的柴油機裝配在丹麥集裝箱貨船艾瑪，馬士基號上，這臺柴油機有十四個氣缸，每個氣缸排氣量高達1820升，單杠輸出功率7780千瓦，超過一萬馬力。整臺柴油機的總輸出功率高達10900千瓦，折合14萬多匹馬力，是現役所有柴油機中輸出功率最大的。整臺柴油機重量高達2300噸，其驅動的貨輪可以裝15000個標準集裝箱，整艘船是現在世界上最長的貨船，最長達到397米，滿載排水量超過17萬噸，無論是從長度和寬度上看，還是從總噸位上看，這艘船都比現在最大的航空母艦還要大，而其運行的動力系統就是現在廣泛裝備在大型貨輪上的低速柴油機。

另外需要說明的是，大型低速柴油機還是可以燒重油的，這和大家理解的一般意義上的柴油機需要以輕質燃油作為燃料有所不同，馬士基號這臺柴油機熱效率奇高，最高可以達到60%，這和我們一般駕駛的汽車百分之二三十的熱效率相比簡直吊炸天了。這臺重量高達2300噸的柴油機的輸出功率也超過航母上單臺蒸汽輪機最大7萬馬力的輸出功率，看上去似乎比航母上使用的蒸汽輪機更有優勢，那么為什么航母不采用這樣的大型柴油機作為動力呢？熱效率又高，又省油！不比航母采用的蒸汽輪機更好嗎？

艦用動力有什么特點，柴油機在軍艦上的應用有哪些？

艦用動力和民用船只用的動力有明顯的差異，就像咱們經常談到的大型軍艦上采用的燃氣輪機一般民用船舶都不采用是一樣的道理。燃氣輪機主要在意的是輸出性能，用于軍用雖然很費油，但是經濟性并不是軍用船舶首要考慮的問題，相反的，民用船舶首要考慮的就是經濟性，其次才是動力性能的好壞。

現在使用柴油機的軍艦排水量都比較小，比如我國的054A排水量大概4000噸。俄羅斯現役22380護衛艦采用的是從我國洛陽進口的柴油機，滿載排水量也僅僅只有2100噸。而俄羅斯建造的4500噸級別的護衛艦22350就采用了柴燃交替動力，也就是燃氣輪機和柴油機交替使用的動力模式。再大一點的軍艦比如我國的052，052B/C/D這種六七千噸的驅逐艦采用的也是柴燃交替動力。而排水量超過一萬噸，則采用全然動力，比如阿利伯克級采用四臺燃氣輪機，我國的055也是采用的四臺燃氣輪機。航母現在主要使用的是蒸汽輪機，只有英國的伊麗莎白級航母采用燃氣輪機，不過因為動力問題經常趴窩，而且最快只能跑25節，似乎并不算成功。從以上我們羅列的艦用動力來看，柴油機只用在小型艦艇上，而不是大型軍艦上，這跟民用船舶有明顯的區別！

這是因為柴油機也有分類，軍艦上采用的柴油機和民用船舶上使用的并不一樣。我們上面所羅列的馬士基號上使用的柴油機，只是低速柴油機，好處是經濟性好，輸出功率大，但是體積結構龐大，重量很大，雖然功率輸出優秀，但是轉速比較慢，連帶著采用的民用船舶的航速也比較慢。而軍艦為了追求高航速，采用低速柴油機根本無法滿足要求。我國054A采用的船用柴油機是陜西柴油機廠生產的16PA6V280STC柴油機，屬于是中高速柴油機，輸出功率只有6000多千瓦，四臺柴油機的輸出功率還不如一臺高性能燃氣輪機，這也是為什么054A的最高速度只有28節的主要原因。速度的限制，讓中高速柴油機在軍艦動力選擇上受到了巨大的限制！

很多同學看到這里肯定會抬杠說既然中高速不行，那么咱們干脆就用低速柴油機不就完了嗎？轉速低就給它配置加速齒輪不就完了嗎？只要輸出功率夠用，完全可以滿足要求的。這就牽扯到蒸汽輪機和低速柴油機的軍用性能優劣的問題了！

大功率低速柴油機為什么不能作為艦用動力，跟蒸汽輪機相比有哪些缺點？

低速柴油機的功率足夠，比航母上使用的蒸汽輪機更大，而且經濟性也更好。但是依然不可能成為航母的動力裝置，即便是為其改裝也不行。這是因為柴油機相比于蒸汽輪機，有幾個主要的限制。

限制一：低速柴油機體型巨大，而且不可拆分布置

咱們上世紀80年代開始生產的051驅逐艦，排水量僅有3000噸，但是采用的是蒸汽動力。一般軍迷會認為蒸汽輪機需要巨大的輪機艙，并不適合在小型軍艦上使用。這個觀點不錯，現在萬噸以下的蒸汽輪機如果用在軍艦上，一定會被認為是在走下坡路，所以現在小型軍艦基本上已經舍棄了蒸汽動力的選擇。但是我們提051并不是為了爭論小型軍艦的動力選擇問題，而是為了解釋蒸汽動力優秀的布置性能。

蒸汽動力雖然體型巨大，但是鍋爐，渦輪，各種管道設置可以拆分開之后分散不知，最大限度地利用艦上空間。051驅逐艦空間有限，我們采用蒸汽輪機動力的布置辦法就是將軍艦的整層都作為分散布置的輪機艙。而低速柴油機結構上是一個整體，并不存在被拆分的條件。所以原則上存在布置更加困難的問題。

而且大型低速柴油機另外一個缺點是比蒸汽輪機更大更重的體積和重量。如果說不好拆分也就算了，但是大型低速柴油機的個頭比蒸汽輪機還要大。如果年齡超過50歲的人應該還見過很老的那種民用低速柴油機，體積非常大，轉速很慢的那種。實際上貨船使用的低速柴油機本身的重量和體積也比蒸汽輪機大得多。一般從輸出功率上要滿足航母的要求，用低速柴油機如果可以達到足夠的功率，那么其重量都奔著兩千噸去了。而一貫被認為非常笨重的蒸汽輪機不過才有幾百噸的重量，體型要小得多，而且可以分開布置，為軍艦內部空間合理利用著想，還是蒸汽輪機更適合航母。不過如果未來燃氣輪機的性能有顯著提升的話，未來作為替代蒸汽輪機作為航母的可能還是有的！但是至少不是現在英國那種性能還達不到的蒸汽輪機！

限制二：柴油機做工方式限制了無法長時間過載運行，而且壽命很短！

柴油機做功依靠的是氣缸的往復運動，這種運動有個非常大的缺點，就是噪音大，并且無法長時間做過載運行，過載運行壽命短。相比較而言，大型低速柴油機這些缺點蒸汽輪機基本上都是蒸汽輪機避開的。

蒸汽輪機作用依靠的是旋轉運動，比較安靜，而且長時間過載運行也不會因為零配件原因引發壽命問題。咱們上面提到的馬士基號上的柴油機重達2000多噸，其發動機曲軸的重量就高達250噸，長時間過載運行的話，自己就把自己給震散架了。航母在作戰行動中高速航行，發動機過載運行是常有的事兒。像低速柴油機最多一個小時的過載極限應用時間，對航母來說僅僅運動五六十公里的路程，顯然是不行的！

艦用東西系統的應用和進步過程，實際上是伴隨著人類動力革命一步步前進的。早期的機械動力艦船還要攜帶大量的燃煤呢？不也一樣開出去打仗嗎？每種船舶在一個時代總有其適配的動力可以使用。如果不出現技術革命的話，現有艦用動力體系還會長時間地維持下去！柴油機作為經濟性能比較好的船用動力系統，用于民船會比較節省成本，但是航母首要考慮的并不是經濟性。就像核動力航母制造和運行成本遠超常規動力航母，但是各國都像研發自己的核動力航母一樣，軍用裝備首要考慮的是性能，其次還是性能，再其次還是性能。如果財力不足，哪怕不裝備，也不會選擇性能落后的武器！