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前哨站 航母不用核动力就没意义?常规与核动力各有哪些优劣?
发布机构:本站原创    发布时间:2022-06-22

  1.航母的动力选择并不是简单的“技术越先进,性能优势越大”。航母选择何种动力,取决于一国在战略、作战、战术等方面赋予航母的任务需求,财政条件与技术发展路线也将发挥巨大的影响。

  2.根据美国政府与军方的研究结果,在海外部署、危机响应、作战效能等方面, 核动力航母并未展现出对常规动力航母明显优势。决定航母战斗力的关键仍是吨位、甲板面积、舰载机性能等因素。

  3.美国海军的核动力航母路线,是复杂的历史与现实因素共同影响的结果,带有强烈的路径依赖的特征。这一路径条件对其他国家是难以复制的。

  2022年6月17日,“福建”号航母下水,这是江南造船厂承建的第一艘航母,也是彻底摆脱俄式风格的第一艘国产航母,因此广大军迷对它寄予了过高的期望:都2022年了,不采用核动力造航母就完全没有意义。但是核动力对常规动力就一定具备绝对优势吗?拥有丰富航母运作经验的美国海军总结出的数据,与很多人头脑中的固有印象并不相符,这也可以给中国未来航母的动力选择提供一些理性的判断依据。

  美国政府问责局(GAO)在1998年8月发表的一份《核动力与常规动力航母费效比研究》报告(当时美国8艘常规动力超级航母中尚有4艘在役,比现在的全核舰队更有说服力)。通过三个方面对比评估了两类航母的运作效率:(1)海外部署能力、(2)危机响应能力、(3)作战能力。

  美国海军混用核/常动力航母的时间长达47年,这期间从未发生因为部署的是常规动力航母而不是核动力航母导致未能完成作战任务的情况,参联会或者战区司令部决定部署哪艘航母首先考虑的是航母的状态和载机的数量。

  常规航母的维护要求没有核航母那么严格复杂,每次入坞维修时间较短。常规动力航母在72个月内入坞18个月(25%);尼米兹级当时执行的是EOC工程运作循环,在102-108个月内入坞30.5-36.5个月(29.9%-33.8%);现在执行的是IMP增量维护计划,在76.5个月内入坞22.5个月(29.4%)。

  在全寿命周期内常规航母的可部署阶段所占比例更高,它的SLEP中期大修只有3年,而核航母的RCOH中期换料大修要4-5年。常规航母全寿命周期内的入坞时间比例是26%,核航母则是31%,四分之一和三分之一的区别也就意味着 11艘常规航母就可以达到12艘核航母相同的海外部署水平。

  完成核燃料补充的“戴高乐”号航母,上文所提的核航母全寿命入坞时间比例所针对的,是使用燃料棒铀丰度达到武器级(93.5%)的美军航母,而使用低丰度燃料棒的戴高乐级航母,每服役六年就要入坞15个月打开堆芯补充燃料棒。

  美国各型航母的最高航速基本相同,核航母无需补给燃料,而常规航母在进行海上补给时通常会减速到14节,所以核航母长距离航渡所耗时间较短,但幅度非常有限。根据GAO分析,一艘常规航母从圣迭戈去波斯湾,航程1.2万海里,途中需加油3次,同样以28节的巡航速度航渡,到达时间将比核航母晚6小时;从诺福克到东地中海距离4800海里,28节航速比核航母晚2小时到达,几乎可以忽略不记。

  这只是航母本身的航渡时间,实际限制整个航母编队航渡速度的因素在于护航舰只,因为它们需要更频繁地加油补给。下图为海湾战争期间6艘美国参战航母的航渡时间和平均速度,只有“罗斯福”号1艘是核动力,其航渡距离和“美国”号完全相同,航渡天数和平均航速也十分接近,甚至还比不上“萨拉托加”号。

  如果重大危机发生时航母正处于维护状态,常规航母更容易缩短维护周期,尽早投入部署。而核航母基于维护的复杂性无法压缩到相同程度,中期换料的进度更是完全无法加速,否则会产生严重的安全和经济性问题。

  海湾战争是检验两类航母作战能力最好的舞台。美国海军当时并未特意部署更多核动力航母,实战表明两种动力系统的航母发挥得同样出色,没有显著差异。

  各航母的出动率主要和距目标距离及载机数量有关,而和航母动力类型无关。部署在波斯湾的航母比红海的航母距离战区更近(200海里 : 400-600海里),总出击架次比为11800 : 6200,战争全过程中单机平均出击次数比为53 : 33;在同一区域的航母出动率非常接近。

  “罗斯福”号的作战日出动率最高为106架次/日,它也拥有数量最多的舰载机(78架)及距前线艘在波斯湾内的航母“中途岛”号和“突击者”号分别只有56架和62架舰载机。如果考虑到载机数量,“中途岛”号的单机日出动率反而是最高的,达到1.59架次,“突击者”号第二1.41架次,“罗斯福”号第三1.36架次。

  根据海军分析中心提供的航空燃油和武器装载量数据估算,开战后“罗斯福”号平均每天消耗8%的航空燃油和2%的弹药,剩余5艘常规航母每天消耗15%的航空燃油和5%的弹药。所有航母都按固定的频率每3天到3天半就接受一次补给,以维持尽可能高的燃油/弹药库存水平,核航母更大的装载量并不足以显著减少补给频次,所以实质上后勤负担是基本相同的,只是核航母的冗余度更高一些。

  核航母更大的装载量主要来自更大的舰体而不是动力系统节省出的空间,10万吨级的尼米兹级比8万吨级的小鹰级内部容积大了约10%,增加了60%的弹药储存空间。

  按照美国海军的作战编制,常规动力航母和核动力航母的舰载机联队是完全相同的,在常规作业时日均出动率也一样。根据部署任务的性质可能会增加1-3架支援飞机,在遇到突发危机时还可以增加12架战斗机的编制,将出动率提高至“高峰”状态。在危机早期日出动率达到170架次,后续3-5天日均140架次,之后维持在90架次的水平,这一标准对两种类型的航母都适用。因为美国各级超级航母的整体布局、防御结构、抗震标准、损管能力都是一脉相承的,两种动力形式的航母在生存力上没有显著差异,核动力航母略优因为吨位更大而且建造年份更晚。

  淡水制备能力是一项不太引入注目但非常重要的性能,尤其是在蒸汽弹射器时代。尼米兹级每日淡水制备能力为40万加仑,老式常规航母为38万加仑,但“肯尼迪”号达到了45万加仑。纽波特纽斯造船厂的官员解释淡水制备能力的差异来自日渐增加的舰载机数量和舰员人数,而和推进系统无关。核航母淡水储存量的一半要用于紧急状态时反应堆冷却用途,所以实际可用淡水量还要低于常规航母。

  核航母的一项突出优点是具备更强的加速性能,这点在飞机回收作业时尤为重要用。如果气象条件忽然发生变化,或者着舰飞机遇到机械故障,核航母的加速性远超常规动力航母,从而产生更大的甲板风,提高着舰安全性。核航母可以在1分半钟内从10节加速到20节,3分钟内从10节加速到30节。而常规航母如果巡航状态只开启4台锅炉,从10节加速到20节需要2分半钟到5分钟;不开启全部8台锅炉的线分半钟,如果4台锅炉原先处于怠机状态,这个过程将长达1个半到2个小时,差距极其巨大。

  不过在进行飞行作业时指挥员会随时留意天气变化,常规航母通常都会提前开启全部锅炉以提高反应速度,加油机也会升空支援着舰机群。飞行甲板布局设计比航母加速性能对着舰安全更重要,没有一次着舰事故是因为常规航母无法尽快加速而造成的。

  核航母的设计、建造、运作、人力资源、支持、维护直到退役封存,每一个环节的费用都远高于常规航母。GAO估计在50年全寿命期内一艘核航母的总开支是222亿美元,比常规航母高出58%,其中建造费用翻倍,中期换料大修的费用更是达到常规动力航母中期大修的3倍 - 23.82亿美元对8.66亿美元(以下均为1997年币值)。

  在日常运作费用中,核动力航母的人事费用也较高,不仅因为舰员多出约200人(其中动力部门就多出130人),而且涉核部门的人员需要特殊培训,级别、工资和特种津贴都更高。入坞维修的费用高也是因为核动力航母维修所需工时数更多,船厂员工需要具备核资质。

  GAO测算航母全寿命期和核燃料相关的总费用(包括建造和中期换料时分别装入反应堆的堆芯采购以及相关核燃料安装、移除费用,价值9.75亿美元)要高于常规动力航母的燃料消耗开支(约2500万桶,价值7.38亿美元),分摊到每年实际燃料开支要高出470万美元。这种差异只涉及核动力系统,与航母的其它特性关系不大。核燃料铀本身的成本相对很低,只有4800万美元,远低于2次打开反应堆护保护罩移除废堆芯的费用(2.35亿美元)。

  综上所述,如果单舰进行比较,核航母在续航力、持续高速航行、对海上补给的依赖性、加速性以及舰载机着舰条件等几方面对常规航母具有压倒性优势,在航空燃料/弹药装载量、淡水制备能力、发电能力上有部分优势,在载机数量、出动率、防护能力、作战效能等方面和常规航母基本持平,最大的劣势则是全寿命周期成本、可部署时间和维护大修的复杂性。但是将航母放入整个航母战斗群中,受到编队中常规动力护航舰只的各种限制,核动力航母的几项优势都无法发挥出来,仅仅是略微优于常规动力航母,整体作战效能几乎是持平的。

  对于我国来说,海军军费还相当有限,水面舰艇核反应堆尚不成熟,航母造船厂缺乏核资质,航母作战体系初步建立,海军赋予航母的作战任务以战略防御为主,主要作战区域局限在第二岛链内,单次部署周期较短,应对突发情况的要求较高,没有远程跨洋航渡的迫切需求,在综合考虑费效比、技术条件和作战效能的情况下为第2批航母选择常规动力是稳妥而现实的,符合当前的国情和整体军事战略。今后几年内当以上条件得到改善、改变,尤其是国家战略根据世界形势进行调整时,第3批航母的建设过程中,核动力装置也未必不会成为一种可行的选择。但这一选择并非是一个线性发展的自然结果,而是由彼时具体战略与作战需求决定的。

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