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  • 1 # 聯合防務

    能用在航母上,法國的“戴高樂”號航母用的就是2座凱旋級戰略核潛艇的K-15核反應堆,每座熱功率150兆瓦。但是反應堆本身不能用來直接驅動推進軸,而且反應堆的熱效率比較低,所以和蒸汽輪機配合,實際能夠用於最終驅動推進軸的軸功率只有61兆瓦,也就是82000軸馬力,這對於4萬噸級的航母來說,功率太小了,所以“戴高樂”號的最大航速只有27節。

    雖然增加反應堆的數量也能讓軸功率達到比較滿意的程度,例如美國的“企業”號航母但年就裝了8座A2W反應堆,但是這樣會帶來核動力系統的複雜化。所以,這種做法對於航母來說並不可取。所以美國尼米茲級核動力航母就採用了2座A4W反應堆,每座熱功率550兆瓦,這樣2座反應堆最終轉換成可用於推進的總軸功率達194兆瓦,相當於26萬軸馬力,這是“戴高樂”號航母遠遠無法相比的。

    所以,現在要發展核動力航母,必須研製專門的艦用反應堆,而不能用核潛艇的反應堆去湊合。(S)

  • 2 # 兵器瞭望臺

    核潛艇上的反應堆理論上是不能用在航母上,因為功率不匹配,但是要強行用也是可以,就是會出現功率不足的問題。法國海軍就出現這樣的問題,戴高樂號航母使用的反應堆就是K-15一體化壓水堆裝置,從核潛艇上拿過來的。

    結果發現功率太低,戴高樂號的最大速度最多27節,沒有達到30節以上的速度,與美軍航母相比最大速度差了3節以上。

    法國海軍戴高樂一直存在這個問題,全部是靠美製C-13彈射器的發揮才勉強起飛艦載機,不然的話陣風戰鬥機起飛都是一個問題。所以核潛艇的反應堆不能直接拿來放在航母上使用,核潛艇排水量一般是大幾千噸,航母動輒4至5萬噸,完全不是一個概念。

    航母的核反應堆還是要艦用的,重新研發,比如尼米茲級的反應堆就是雙堆設計,就兩個堆,比企業號的8臺A-2W節省了很大的空間。

  • 3 # 科羅廖夫

    如果中國未來的核航母直接使用目前的093/094核潛艇的反應堆,那需要安裝十幾臺反應堆才行。核潛艇的反應堆用在航母上的效果比較差,主要困難是單臺反應堆的功率不足,例如法國戴高樂號核航母,採用了兩臺K-15壓水堆,單堆軸功率只有區區4.5萬馬力,因而戴高樂號航母的最高航速只有27節。因為反應堆功率不足,戴高樂號航母一度被外界譏諷為世界最慢航母。

    蘇聯研製的烏里揚諾夫斯克號核動力航空母艦,滿載排水量達8萬噸,配裝了4臺基洛夫級核動力巡洋艦所用的KN-3核反應堆核,單臺堆功率只有5萬馬力,4個核反應堆總功率20萬馬力,動力也嚴重不足,最大航速只有25節,還不如法國的戴高樂號。

    美國第一艘核動力航空母艦“企業”號所採用的第一代A2W航母用反應堆,也是專門設計的,是真正實用化的艦用反應堆。但是,這個反應堆是在美國海軍S5W核潛艇反應堆技術基礎上研製工作,輸出功率只有3.5萬馬力。為了保證“企業”號所需的28萬馬力,航母不得不採用了多達8座該型反應堆,致使艦體的中部空間幾乎被完全佔據,而該艦的艦身長度也達到了至今無人打破的342米。

    為了減少反應堆數量、提升單個反應堆輸出功率,美國緊接著研發了A3W,輸出功率最高可達7萬馬力,只需4臺便可滿足“企業”號28萬馬力的需求。但為了降低成本,美國海軍要求新一代核動力航母只能裝備2座反應堆。因此又研製了第三代A4W反應堆,單臺輸出功率高達13萬馬力,最終裝備到“尼米茲”級核動力航母上。

    從1975年開始服役的的尼米茲級核航母,排水量高達9.9萬噸,採用2座A4W反應堆,每臺軸功率為14萬馬力,總功率為28萬馬力,澎湃的動力保證了尼米茲核航母的最大航速可以跑到32節。

    由美蘇法三國建造核動力航母的歷程看,大型核動力航空母艦必須要研製專用的核反應堆,而功率較小的潛艇用反應堆不適合用在航母上。

  • 4 # 和風漫談

    核動力航母,是我們大家一直期待和關心的核心裝備。目前世界上只有美國、法國有核動力航母,而擁有核潛艇的卻有中、俄、美、法、英、印等多個國家。

    潛艇核反應堆能放大移植到航母上使用嗎?答案是可以,但效果非常差。美、法兩國都做過嘗試,說起來都是眼淚。

    核潛艇、核航母反應堆從原理上來說是相同的,都是成熟的壓水反應堆。高壓輕水從反應堆一回路中帶出熱量,在蒸汽發生器中變成高溫高壓蒸汽,推動汽輪機做功。

    上世紀50年代,美國第一艘核動力航空母艦“企業”號,使用由核潛艇S5W反應堆基礎上發展來的A2W反應堆。因單堆功率太小(35000軸馬力),所以裝了8臺才將功率堆到28萬馬力。

    當然,1臺大功率發動機和8臺小功率發動機並聯效果肯定不一樣。每一個反應堆都需要冷卻輸出管路,各堆間還存在配合聯動問題。8個反應堆佔了大量空間,浪費大量噸位,將企業號航母撐的又大又長,效果還一般。

    ▲“企業”號航母

    所以美國只造了一艘就放棄了,轉而加大單堆功率。到第3代A4W反應堆,功率達到13萬馬力。在“尼米茲”上裝了2臺,26萬馬力讓10萬多噸的航母飆到32節。

    法國也這樣幹過。“戴高樂”號航母裝備與“凱旋”級戰略核潛艇相同的k-15反應堆,單臺功率41500軸馬力。本應多裝幾臺,但造價太貴錢不夠只裝了2臺,導致航母先天心臟病,最大航速才25節,艦載機起飛都吃力。功率、航速甚至趕不上前一代“克萊蒙梭”級常規動力航母(12.6萬軸馬力,32節)。

    ▲“戴高樂”號航母

    潛艇反應堆不能簡單移植到航母上原因眾多:

    1、單堆功率小。潛艇受耐壓殼限制內部空間小,反應堆尺寸小功率也小。

    “洛杉磯”S6G反應堆3.5萬馬力;“海狼”級S6W反應堆5.2萬馬力;“俄亥俄”級S8G反應堆功率最大,也不過6馬力。放到尼米茲航母上要4~8臺,數量越多結構越複雜,故障率越高,維護越複雜。誰家的航母也不想天天大修吧。

    ▲法國“凱旋”級核潛艇K-15反應堆艙段

    2、反應堆發展方向不一樣。

    潛艇強調隱蔽性、靜音性,反應堆首推自然迴圈。核潛艇有三大噪聲源:一回路主泵、減速齒輪箱、螺旋槳。

    自然迴圈技術,讓核潛艇低速巡航時,不開主冷卻泵也能透過迴圈將熱量帶出來,噪聲大大降低。為提高迴圈效率,美英潛艇採用緊湊分散佈局,法國潛艇則採用一體化佈置。一體化反應堆取消管路,蒸汽發生器納入壓力容器內,體積小,迴圈效率更高。

    ▲一體化反應堆

    但航母不考慮靜音,也不在乎一體化設計,人家需要能長時間運轉,大功率輸出反應堆,為艦載機提供支援。和潛艇反應堆的發展方向完全不同。

    3、潛艇水下巡航多,工況變化小,反應堆低功率時間多。航母在水面航行,環境複雜,經常要全功率執行。

    核潛艇反應堆輸出飽和蒸汽,蒸汽引數低,K-15堆蒸汽壓力2.5Mpa。而航母需要高壓過熱蒸汽,尼米茲航母的過熱蒸氣壓強達8.45Mpa。

    4、核燃料更換是大問題。

    核燃料更換時間與堆芯設計、燃料富集度有關。美英俄等國新一代核潛艇已基本實現“艦堆同壽”,服役期間無需更換。法國反應堆燃料富集度低,k-15反應堆每10年左右就要更換燃料。

    航母噸位大,燃料消耗多。除“福特”級航母外,其餘航母都要定期換燃料,“尼米茲”航母約13年換一次。

    換核燃料可不像加油那麼簡單,要將反應堆壓力容器拆開,潛艇耐壓殼拆除,才能用專業裝置更換。

    危險不說,時間還很長,核潛艇要3~5個月(加上排隊要1年),“尼米茲”換燃料加檢修長達35個月。“林肯”號航母換一次燃料,足足折騰了4年多才重新服役。

    這還是航母專用堆,如果是N臺潛艇反應堆,那維護保養、更換燃料工作量可就大到不可想象了。所以美、俄艦用反應堆都是分開的,各自朝向不同的方向發展。

    目前,壓水反應堆仍是艦用反應堆主流。等未來高溫氣冷反應堆、離子反應堆成熟後,艦用反應堆可以做得更小更安靜,效能更高,推動核潛艇、航母更快發展。

  • 5 # 雛菊西瓜Peterpan

    核潛艇堆用在航空母艦上不是說“能不能”,只是“適不適合”而已。如果非要用也不是不可以,只是不太盡如人意而已。下圖為“企業”和“戴高樂”的在2001年5月16日在地中海編隊

    網上一直流傳著“核潛艇堆根本不能用在航空母艦上”,並且把25節航速的法國“戴高樂”號核動力航空母艦為例。但是你們為什麼不拿美國“企業”號當例子呢?美國的“企業”號採用的是A2W型核反應堆(單臺3.5萬馬力),是以S5W潛艇用核反應堆基礎上發展而來的,“企業”號最高航速可以達到37節,並且足夠驅動4條蒸汽彈射器的工作。為什麼法國的“戴高樂”號就不行呢?因為法國裁減了“戴高樂”的核反應堆數量,原本“戴高樂”計劃使用3臺K15潛艇用反應堆(單臺4.1萬馬力),也就是設計輸出功率達到12萬馬力以上(“克萊蒙梭”級就達到12萬馬力的功率,可以達到32節航速),對於4萬噸的航空母艦來說這個動力應該說足夠了。然而問題就是因為經濟問題裁減了1座K15反應堆,這樣輸出功率降到8萬馬力,所以就出現了動力不足的情況。說白了,“戴高樂”造成今天這個局面是因為堆數量不夠用。所以,核潛艇堆不是不能用在核動力航空母艦上,如果想用那麼用著也不是不可以。下圖為“戴高樂”K15反應堆

    對於航空母艦的動力來說,關鍵就是能不能達到需要的輸出功率,只要能達到預定輸出功率那麼你用什麼那是另一回事,用燃油鍋爐也可以。比如上面提到的“戴高樂”號,他的設計是12馬力,最終是8萬馬力,也就是說從根本上就沒達到設計要求,至於用3座4萬馬力的堆還是2座6萬馬力的甚至1臺12萬馬力的堆其實都可以。再比如“企業”號,單堆功率小那麼就用數量來湊,8臺3.5萬馬力的A2W堆可以達到28萬馬力的輸出功率,用起來綽綽有餘。所以能不能用關鍵就是在實際能不能達到設計要求,如果能達到那麼就能用,如果不能達到那麼就是有缺陷,哪怕專門設計的航空母艦用堆只要達不到要求那麼也是“白瞎”的。下圖為“福特”級裝備A1B反應堆

    當然了,我開頭也說了:能不能用是一回事,適不適合是另一回事了。核潛艇堆移植到航空母艦上確實能用,但是不一定就是最適合的:

    1.單堆過於吃力,降低壽命。核潛艇的噸位通常都控制在2萬噸以下,上面提到的K15核反應堆是用在法國“凱旋”級戰略導彈核潛艇上的,而“凱旋”只有不到1.5萬噸的水下排水量。這些潛艇用核反應堆推動這些“小不點”還算遊刃有餘,但是推動數萬噸的航空母艦就顯得很吃力了,最終只能靠數量來堆總功率。單堆長期在這種高負荷的情況下工作也對壽命或多或少有影響。

    2.佔用空間過大,浪費噸位。上面提到了單堆功率小隻能用數量來湊,“企業”號使用了8臺A2W型核反應堆達到設計指標,但是這麼多核反應堆佔據了大量的艦體空間,嚴重壓縮了航空燃油、彈藥的攜帶量。艦體本身為了遷就這8臺核反應堆也進行了專門設計,“企業”號的長度達到了342米,到現在為止仍然是世界上最長的航空母艦。這種噸位和空間上的浪費有點“得不償失”。

    3.故障率高且維護時間長。一般來講數量越多可靠性越差,8臺反應堆都需要各自專門的冷卻系統,再進行並聯或串聯,這種複雜結構無疑增加故障機率。而核動力航空母艦每次大修都需要對核燃料進行更換,這會增加維護時間和維護成本。

    其實航空母艦堆和潛艇堆追求的方向不同,在設計上自然不太適合互換。潛艇堆一方面是受到潛艇內部空間的限制,對反應堆大小和功率限制住了。另一方面是噪音,因為反應堆一回路迴圈泵的噪音是潛艇重要的噪聲源,所以核潛艇堆設計的時候對噪音控制非常苛刻。但是航空母艦堆追求的功率和持續工作時間,對噪音不需要講究太多,空間也沒有核潛艇那麼緊張,所以直接拿來用其實不太合適。下圖為“海狼”級動力艙段,使用的S6G反應堆4萬馬力,不及“尼米茲”級的A4W的三分之一

    所以在航空母艦核反應堆上,美華人在建造了“企業”號之後就放棄了直接用潛艇反應堆作為航母動力。在之後的“尼米茲”號航空母艦設計中,美華人最開始計劃使用4臺核反應堆,但是最終實際只用了2臺A4W壓水堆,單臺功率達到13萬馬力。之後的“福特”級也是2臺13萬馬力的A1B壓水堆。下圖為紅框的就是“企業”的A2W反應堆和“戴高樂”的K15反應堆,藍框的是美國發展的專用航空母艦堆

  • 6 # 皇家橡樹1972

    核潛艇的反應堆是可以用在航空母艦上的,比如:圖片上的法國海軍“戴高樂號”航母,但是將潛艇反應堆用在航母上面是投機取巧的做法,不但航空目前的航速被嚴重降低,也連帶著航母總航里程大幅度下降,後果就是不到十年就得更換核反應堆的燃料棒!

    核動力航母的反應堆不同於核潛艇的反應堆,要求功率是很大的,而核潛艇的反應堆用在航母上功率輸出根本不夠!歷史上第一艘核動力航母“企業號”使用的A2W型反應堆,就是當時“華盛頓級”核潛艇所使用的S5W反應堆改進而成,但在計算總功率的時候需要安裝八座才能滿足要求,由於“企業高”是帶有實驗性質的航母,美軍咬牙將八座反應堆安裝進去。圖片上就是“企業號”航母所用的A2W反應堆,結構設計比較簡單,就是一座“清水反應堆”而且燃料棒的U235含量在35%,遠低於1990年代後的全壽命反應堆的93%以上。

    雖然八座反應堆是安裝進去了,總功率也達到設計要求了,但是過多數量所帶來的安全問題、維護保障問題、使用費用問題讓美國海軍頭疼不已!“企業號”的一生都很少參加美國海軍的軍事行動,因為使用費用遠高於“尼米茲級”核航母和“小鷹級”常規航母。退役後等待拆解的“大E”,據說要耗時10多年,八座核反應堆的處理實在是難上加難的問題!

    “企業號”的不堪用讓美國海軍痛定思痛,在“尼米茲級航母”專案時,單獨研製了A4W型核反應堆,總體效能大大的超越了A2W,設計更加的複雜和緊湊,僅用兩座就實現與企業號總功率相當!而且在1990年代中期建造的幾艘更是使用武器級的核燃料棒,基本上達到了“全壽命”,使“尼米茲級”幾乎在整個服役期內不用開膛破肚的去更換核燃料。

    “尼米茲級”所用的A4W反應堆的結構圖,其先進性遠超“企業號”所用的A2W。

    法國海軍當初上馬“戴高樂號”航母的時候軍費開資是遠遠不能和美國海軍相比,沒錢還要“有架子”,由於艦用“核反應堆”法國沒有絲毫的經驗(美軍除了核航母之外,還有多型核巡洋艦,這就給水面艦艇的反應堆設計積累了不少的經驗)加之研製費用巨大,法國只得使用“凱旋級”戰略核潛艇上的反應堆,移到“戴高樂號”上充數。

    其實“凱旋級”所使用的K–15是先進的核反應堆,但“凱旋級”的排水量在16000噸,而“戴高樂號”排水量4萬噸,即便是使用了兩座K–15也沒使它的航速提高,反而是經常性的輸出最大功率使得核燃料棒消耗太快,本來設計的是10年左右,理論上夠“凱旋級”用一輩子,但是到了“戴高樂號”上只能用7年時間!由於反應堆輸出功率低,“戴高樂號”沒有實現27節的最高航速,只能維持在25節,航速低起不到多大的“甲板風”,艦載機起飛需要彈射器釋放出最大蒸汽量才能將“陣風”滿負荷彈射。

    總之,從“企業號”和“戴高樂號”使用了戰略核潛艇用反應堆的效果來看,實在是不盡如人意!看來想要“投機取巧”確實不行,武器裝備就是這樣,你“糊弄它”,它最終發揮的作戰效能就會很差。

  • 7 # 核先生科普

    我來回答,看完本文就明白了。反應堆並沒有規定必須用在航母上或者核潛艇上,只是研究人員根據核反應堆的出力、工作環境等引數來評估一具核反應堆適不適合安裝在航母上,現實中有將核潛艇用反應堆直接搬上航母的例子,法國的戴高樂號已經透過實踐證明了這種行為的不可取性。

    圖釋:法國戴高樂號航母

    當年法國為了節約經費,並沒有研究專門的航母反應堆,將兩座K15核潛艇用反應堆直接搬上了航母,結果航母一出生,就患上了先天性“心臟病”,速度不能太快,最多達到25節,連常規航母速度都達不到。而且幾乎是三年出海,兩年大修。

    核潛艇反應堆不能直接用在航母上,主要原因就是出力不足。

    核潛艇的排水量較小,核動力反應堆的功率也相對較小,一般5萬馬力左右,如美國洛杉磯級核潛艇3.5萬馬力,海狼級5.2萬馬力,俄亥俄級6萬馬力,核動力航母則大的多,美國企業號航母大約為28萬馬力,尼米茲動力航母軸功率大約為26萬馬力,這是因為尼米茲級航母使用的反應堆數量減少為2座,輸出功率無法做到28萬馬力。

    法國海軍將兩座K15反應堆搬上航母后,戴高樂號出力只有7萬馬力,相當於小馬拉大車,明顯吃力。

    反應堆的功率為啥不能做的更大了?

    反應堆的功率受到兩個制約因素,一個是反應堆的形狀體積、另一個是核燃料成分,如濃縮度。

    核潛艇上的空間相對航母要小得多,反應堆體積要小,對於反應堆的出力要求也不高。為了減少噪聲,儘量採用自然迴圈,減少主泵的執行時間,功率輸出密度不需要很大。反應堆體積和燃料的濃縮度都是制約反應堆功率的因素。

    圖釋:臨界計算涉及的引數材料和形狀。

    航母對於空間和噪聲沒有潛艇要求高,但是也不能將潛艇用反應堆等比例放大後直接利用,如果將反應堆體積增大,就相當於設計了一個新的反應堆,核燃料的裝料量以及富集度就需要重新計算,還需要重新試驗,需要漫長的週期。

    可以透過多安裝反應堆來彌補單個反應堆動力上的不足嗎

    這個方法應該很多人想到了,一個反應堆設計出來後其最大功率已經確定了,功率不足,數量來湊,但實際上多安裝反應堆不是容易實現的。

    首先,多安裝反應堆必然會帶來成本上的增加,還會增加後期維護費用,核動力航母三次維護的費用可以新建一艘航母。

    圖示為核電反應堆和蒸汽發生器,航母用堆和這個類似,只不過體積更小,結構更為緊湊

    其次,加入一座反應堆配置3具鍋爐(蒸汽發生器),如果採用四座反應堆就有12具鍋爐,如何平衡各個蒸汽發生器內蒸氣的產生量又是一大難題,增加了工程上控制系統的難度,並不一定能克服此項技術難關,因此實現起來有難度。

  • 8 # 千里尋豬

    理論上可以,實際航母反應堆要求更高。主要是航母反應堆對功率要求更高,其次寸土寸金,對緊湊性要求更高。最後體型巨大,很容易被敵方發現並打擊,對安全性要求也更高。

    另外,雖然核航母有很多優點,可是缺點也很明顯就價格昂貴,使用維護成本也高。相對常規航母更經濟實惠,所以是否使用核航母,不僅僅是技術問題,還包含經濟問題。

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