自全球首艘核潛艇“鸚鵡螺號”自1954年9月服役以來,核能作為驅動動力來源在軍事裝備上的應用已經超過了70年,也是人類目前所掌握的單位功率密度最高的能源形式。關於動力的問題,美國軍用航空巨頭洛克希德.馬丁公司戰術戰鬥機系統分部的前專案經理巴特奧斯本在1998年接受採訪時曾說過一句名言“With enough power ,you can make a brick fly",翻譯成中文就是“只要動力足,搬磚也能飛上天”!同樣,在海軍裝備方面這一說法也同樣適用,只有動力充足,十萬噸級的核動力航母也能夠超過百公里的航速!但是,以當前的動力系統水平而言,不論是常規動力還是核動力,航空母艦想要達到百公里以上的航速都不太可能,儘管核動力技術已經處於較高的水平,但只要還是應用當前的壓水堆技術,從實際應用的角度來說無法驅動航母達到100公里的時速。
航空母艦是當前還是作戰的核心裝備,一直是各海軍強國重點發展的物件,也是能夠體現一國海軍裝備技術水平的典型戰艦。從作戰需求來說,較高的航速是航空母艦最基本的效能指標,冷兵器中有“一寸長 一寸強”的說法,放在現在的航空母艦上就是“一分快 一份強”,高航速對艦載機的起降都有益處。但是,按照各國技術能力、作戰需求以及艦載機配置的不同,航空母艦的航速也不盡相同,一般情況下都在30節左右,也就是55公里/小時左右。如二戰後期美國建造的“埃塞克斯級”航母的最大航速約為32節、世界上第一艘核動力航母“企業號”的最大航速約為35節(約65公里/小時)、美國現役的“尼米茲級”和“福特級”航母的最大航速在32節左右(約59公里/小時)。除此以外,法國的“戴高樂號”核動力航母最大航速只有27節左右,英國最新的“伊麗莎白女王級”航母的最大航速甚至不到27節。由此可見,即便是經過了半個多世紀的發展,航空母艦的航速基本上沒有什麼進步,甚至還出現了一些退步。
以目前航速最快的“福特級”核動力航母為例,其裝備2座630MWt級反應堆,推進功率高達204MW(約28萬馬力),可以達到32節以上的極速,這已經是迄今為止動力最為強勁的艦艇,即使如此其航速也沒有超過60公里/小時。按照船舶設計學相關知識,艦艇所需的動力與航速一般是三次方關係,也就是說航速提高2倍,所需的動力需要提升8倍!如果是“福特級”想要達到100公里的時速,那麼簡單估算一下,其所需要的推進功率應該至少要達到984MW以上,也即是134萬馬力以上!以當前的技術發展情況來說,未來一段時期內達不到這個水平!
10萬噸級的大型航母要達到時速100公里的超高航速需要的動力驚人,那麼噸位較小的輕型航母裝上大功率的核動力系統是不是就能夠擁有超過的航速呢?比如,有人會說給一艘2萬噸級的輕型航母配置超群的動力很容易就能達到100公里以上的時速呢?個人認為難度一點也不小!輕型航母雖然體型小,所需的動力小,但是由於結構空間的限制,對於動力系統的要求反而會更高。比如日本的“出雲級”輕型航母,排水量約2.7萬噸,裝備4臺改進型LM2500燃氣輪機,總功率約13.5萬馬力,最大速度約30節,如果要達到100公里的時速,那麼動力系統總功率需達到78萬馬力以上,也就是說要裝6座“福特級”核動力航母上的A1B反應堆才行,個人推測一套A1B反應堆的動力系統所有的設施總重保守估計也要有5000噸以上,就算把“出雲級”航母全部空間都用上也塞不進6臺A1B核動力系統!如果不使用核動力而仍然適用LM2500燃氣輪機機組的話,則需要23臺單機功率336000馬力的LM2500改進型動力包,即便是LM2500結構緊湊、重量低,也裝不上這麼多的動力包。
目前的核動力系統都是具有核裂變技術開發的,基本上都是採用的技術成熟度壓水堆形式,雖然商用大型壓水堆核電站的功率已經做到了1700MW級(約合231萬馬力),但是由於燃料、材料、製造能力以及核安全等方面的因素,艦用反應堆以及汽輪機的功率等都不可能像陸地上的大型核電站那麼大。如果艦艇核動力仍採用當前的小型壓水堆的話,由於功率密度、材料及系統配置的因素,個人認為基本上不可能達到100公里以上的時速;至於未來的情況,如果有一天能夠掌握可控核聚變並能是想動力系統工藝的小型化,實現10萬噸級核動力航母跑到100公里以上的時速還是很有希望的,希望可控核聚變技術早日實現。
廣東臺山EPR核電站,單機功率約1750MWe