航母为何不用汽油和柴油发动机?

图注:舰用柴油机

首先,航母不能使用汽油机,不但航母不能,所有的军用舰艇都不能使用汽油机。因为汽油是易燃易爆物品,在舰船上完全是一颗定时炸弹,如果被击中引爆,会造成殉爆的连锁反应,从而造成更大的损失。根据美国军用标准和我国的国军标规定,不但军舰不能使用汽油机和汽油,而且汽油更严禁上舰。就连舰载机,包括直升机、固定翼飞机和无人机,都不能使用汽油机,必须使用重油(柴油或航空煤油)发动机。

至于柴油发动机,它在普通军舰上其实应用非常广泛,但柴油发动机有一个缺点,就是随着功率增加,尺寸和重量增长非常快。也就是说,在大功率条件下,同等功率的柴油发动机的体积和重量,要比燃气轮机大得多!这就使得大功率柴油机在大型军舰上的使用受到限制。此外,柴油发动机还有其他缺点,柴油发动机机工作中的噪声、振动较大。舰用中高速柴油机的运动部件磨损较厉害,高速柴油机的整机寿命仅1000~2000小时。舰用柴油机在低转速时稳定性差,因此不能有较小的最低稳定转速,影响船舶的低速航行性能。柴油发动机的过载能力也较差,在超负荷10%时,一般仅能运行1小时。

因此,目前柴油发动机机在5000~10000吨排水量的大中型水面主战舰艇(主要是驱逐舰)上,多与燃气轮机并用,并充当柴燃联合或交替动力中的一部分使用。而作为主机,柴油机多在排水量5000吨以下的中小型水面舰艇(主要是护卫舰、轻型护卫舰和快艇)中使用。当舰艇排水量超过1万吨,则基本都使用燃气轮机或蒸汽轮机作为动力。

航母为何不用汽油和柴油发动机?

睁眼看看英国的伊丽莎白航空母舰吧。别说汽油机,柴油机了,就算是大功率燃气轮机都不能满足大型航母的动力需要!现在对于航母这种需要大速度航行的军舰来说,还是传统的蒸汽轮机最靠谱。就连美军核动力航母也是核动力蒸汽轮机动力。很多网友很好奇,很多大型的货轮吨位比航母还要大,都可以采用柴油机作为动力,为什么航母不行?咱们今天就这个话题来共同学习一下,看看柴油机用作航母动力系统存在哪些缺陷?

大吨位货轮用的柴油机都是怎样的?

现在最大的柴油机装配在丹麦集装箱货船艾玛,马士基号上,这台柴油机有十四个气缸,每个气缸排气量高达1820升,单杠输出功率7780千瓦,超过一万马力。整台柴油机的总输出功率高达10900千瓦,折合14万多匹马力,是现役所有柴油机中输出功率最大的。整台柴油机重量高达2300吨,其驱动的货轮可以装15000个标准集装箱,整艘船是现在世界上最长的货船,最长达到397米,满载排水量超过17万吨,无论是从长度和宽度上看,还是从总吨位上看,这艘船都比现在最大的航空母舰还要大,而其运行的动力系统就是现在广泛装备在大型货轮上的低速柴油机。

另外需要说明的是,大型低速柴油机还是可以烧重油的,这和大家理解的一般意义上的柴油机需要以轻质燃油作为燃料有所不同,马士基号这台柴油机热效率奇高,最高可以达到60%,这和我们一般驾驶的汽车百分之二三十的热效率相比简直吊炸天了。这台重量高达2300吨的柴油机的输出功率也超过航母上单台蒸汽轮机最大7万马力的输出功率,看上去似乎比航母上使用的蒸汽轮机更有优势,那么为什么航母不采用这样的大型柴油机作为动力呢?热效率又高,又省油!不比航母采用的蒸汽轮机更好吗?

舰用动力有什么特点,柴油机在军舰上的应用有哪些?

舰用动力和民用船只用的动力有明显的差异,就像咱们经常谈到的大型军舰上采用的燃气轮机一般民用船舶都不采用是一样的道理。燃气轮机主要在意的是输出性能,用于军用虽然很费油,但是经济性并不是军用船舶首要考虑的问题,相反的,民用船舶首要考虑的就是经济性,其次才是动力性能的好坏。

现在使用柴油机的军舰排水量都比较小,比如我国的054A排水量大概4000吨。俄罗斯现役22380护卫舰采用的是从我国洛阳进口的柴油机,满载排水量也仅仅只有2100吨。而俄罗斯建造的4500吨级别的护卫舰22350就采用了柴燃交替动力,也就是燃气轮机和柴油机交替使用的动力模式。再大一点的军舰比如我国的052,052B/C/D这种六七千吨的驱逐舰采用的也是柴燃交替动力。而排水量超过一万吨,则采用全然动力,比如阿利伯克级采用四台燃气轮机,我国的055也是采用的四台燃气轮机。航母现在主要使用的是蒸汽轮机,只有英国的伊丽莎白级航母采用燃气轮机,不过因为动力问题经常趴窝,而且最快只能跑25节,似乎并不算成功。从以上我们罗列的舰用动力来看,柴油机只用在小型舰艇上,而不是大型军舰上,这跟民用船舶有明显的区别!

这是因为柴油机也有分类,军舰上采用的柴油机和民用船舶上使用的并不一样。我们上面所罗列的马士基号上使用的柴油机,只是低速柴油机,好处是经济性好,输出功率大,但是体积结构庞大,重量很大,虽然功率输出优秀,但是转速比较慢,连带着采用的民用船舶的航速也比较慢。而军舰为了追求高航速,采用低速柴油机根本无法满足要求。我国054A采用的船用柴油机是陕西柴油机厂生产的16PA6V280STC柴油机,属于是中高速柴油机,输出功率只有6000多千瓦,四台柴油机的输出功率还不如一台高性能燃气轮机,这也是为什么054A的最高速度只有28节的主要原因。速度的限制,让中高速柴油机在军舰动力选择上受到了巨大的限制!

很多同学看到这里肯定会抬杠说既然中高速不行,那么咱们干脆就用低速柴油机不就完了吗?转速低就给它配置加速齿轮不就完了吗?只要输出功率够用,完全可以满足要求的。这就牵扯到蒸汽轮机和低速柴油机的军用性能优劣的问题了!

大功率低速柴油机为什么不能作为舰用动力,跟蒸汽轮机相比有哪些缺点?

低速柴油机的功率足够,比航母上使用的蒸汽轮机更大,而且经济性也更好。但是依然不可能成为航母的动力装置,即便是为其改装也不行。这是因为柴油机相比于蒸汽轮机,有几个主要的限制。

限制一:低速柴油机体型巨大,而且不可拆分布置

咱们上世纪80年代开始生产的051驱逐舰,排水量仅有3000吨,但是采用的是蒸汽动力。一般军迷会认为蒸汽轮机需要巨大的轮机舱,并不适合在小型军舰上使用。这个观点不错,现在万吨以下的蒸汽轮机如果用在军舰上,一定会被认为是在走下坡路,所以现在小型军舰基本上已经舍弃了蒸汽动力的选择。但是我们提051并不是为了争论小型军舰的动力选择问题,而是为了解释蒸汽动力优秀的布置性能。

蒸汽动力虽然体型巨大,但是锅炉,涡轮,各种管道设置可以拆分开之后分散不知,最大限度地利用舰上空间。051驱逐舰空间有限,我们采用蒸汽轮机动力的布置办法就是将军舰的整层都作为分散布置的轮机舱。而低速柴油机结构上是一个整体,并不存在被拆分的条件。所以原则上存在布置更加困难的问题。

而且大型低速柴油机另外一个缺点是比蒸汽轮机更大更重的体积和重量。如果说不好拆分也就算了,但是大型低速柴油机的个头比蒸汽轮机还要大。如果年龄超过50岁的人应该还见过很老的那种民用低速柴油机,体积非常大,转速很慢的那种。实际上货船使用的低速柴油机本身的重量和体积也比蒸汽轮机大得多。一般从输出功率上要满足航母的要求,用低速柴油机如果可以达到足够的功率,那么其重量都奔着两千吨去了。而一贯被认为非常笨重的蒸汽轮机不过才有几百吨的重量,体型要小得多,而且可以分开布置,为军舰内部空间合理利用着想,还是蒸汽轮机更适合航母。不过如果未来燃气轮机的性能有显著提升的话,未来作为替代蒸汽轮机作为航母的可能还是有的!但是至少不是现在英国那种性能还达不到的蒸汽轮机!

限制二:柴油机做工方式限制了无法长时间过载运行,而且寿命很短!

柴油机做功依靠的是气缸的往复运动,这种运动有个非常大的缺点,就是噪音大,并且无法长时间做过载运行,过载运行寿命短。相比较而言,大型低速柴油机这些缺点蒸汽轮机基本上都是蒸汽轮机避开的。

蒸汽轮机作用依靠的是旋转运动,比较安静,而且长时间过载运行也不会因为零配件原因引发寿命问题。咱们上面提到的马士基号上的柴油机重达2000多吨,其发动机曲轴的重量就高达250吨,长时间过载运行的话,自己就把自己给震散架了。航母在作战行动中高速航行,发动机过载运行是常有的事儿。像低速柴油机最多一个小时的过载极限应用时间,对航母来说仅仅运动五六十公里的路程,显然是不行的!

舰用东西系统的应用和进步过程,实际上是伴随着人类动力革命一步步前进的。早期的机械动力舰船还要携带大量的燃煤呢?不也一样开出去打仗吗?每种船舶在一个时代总有其适配的动力可以使用。如果不出现技术革命的话,现有舰用动力体系还会长时间地维持下去!柴油机作为经济性能比较好的船用动力系统,用于民船会比较节省成本,但是航母首要考虑的并不是经济性。就像核动力航母制造和运行成本远超常规动力航母,但是各国都像研发自己的核动力航母一样,军用装备首要考虑的是性能,其次还是性能,再其次还是性能。如果财力不足,哪怕不装备,也不会选择性能落后的武器!

航母为何不用汽油和柴油发动机?

航母出现于一战前,但真正具备攻击能力的航母出现一战已经结束了。

航空母舰的特性决定了航母的大吨位,而汽油机由于天生的高转低扭,航母连起步都难,而柴油机虽然出现的较早,不过能够适应航母作战的柴油机现在都没有出现过,军舰上装备柴油机的多是军辅船,或是对航速要求低的军舰,例如护卫舰等等,而航母对航速是有要求的,航速低了对于舰载机起飞是不利的,不管是滑跃式起飞还是弹射起飞(弹射起飞以柴油机的特性根本没办法在保证航速的情况下为弹射器提供能量的),再说柴油机以目前的技术发展是不能保证航母正常作战的。

所以从最早的航母就采用了蒸汽锅炉动力,也就是燃烧重油加热水产生蒸汽推动汽轮机转动,最终带动螺旋桨转动为航母提供动力的,也可以为蒸汽弹射器提供所需要的蒸汽,后来航母的动力慢慢发展为核动力或是燃气轮机。

核动力只是将原来的锅炉替换,用核裂变产生的热量加热水产生蒸汽还是推动汽轮机带动螺旋桨转动的,同时继续为弹射器提供蒸汽或是带动发电机发电为电磁弹射器提供动力。

燃气轮机只是单纯的将轴功率传至变速器后带动螺旋桨或是发电机,为其提供动力的。

说到最后总结一下就是,航母为什么不用汽油机或者柴油机呢?汽油机拖不动航母的伟岸身姿,柴油机跑断腿也不能让航母跑得快。

航母为何不用汽油和柴油发动机?

这个问题老梁来回答。

汽油?柴油?咱回答通俗一点,就这俩兄弟搁航母上,吃不上劲。您要想了解的具体一点,咱先简单的说一下,汽油,柴油以及重油的来历,搁心里头打个底,然后在说航母的事。

汽油,柴油和重油

大家伙都知道,咱人类最开始烧的是木头疙瘩,这货取材方便,但热值不高,而且转身的功夫就烧成了渣渣。

后来咱开始烧黑石头,这就是煤,这家伙热值比木头疙瘩要高不少,也耐烧。

再后来咱有了蒸汽锅炉,用这黑石头可劲的烧,用烧出的蒸汽去推动笨重的机械,帮咱干活,这就是工业革命。

那么说了半天,汽油,柴油和重油哪里去了呢。

咋说呢?人类发现可以燃烧的东西,都是个好物件,最初咱发现了石油,这黑不拉几,又黏黏糊糊的玩意,居然能烧。

既然能烧,这就烧呗,至少能烤个火,做个饭啥的。结果发现这家伙不是个东西,热量是高,但容易产生一氧化碳有毒气体,这不是要命呢吗?这就算了,烟还大,毒不死你,呛死你。

所以石油这玩意不能直接用,后来的人们贼心不死,这么好的东西干嘛不用呢?

所以就想要分离这石油,结果第一波出来的是汽油,煤油,石脑油等等。

好家伙汽油这玩意,热值高的出奇,蹦出点火星子就着,就这东西关到一个容器里头,这一着可不就膨胀了,这要是下边按一活塞,不就能带动机械了吗?

于是发动机出现了,这家伙好啊!不用那大锅炉就能干活,谁不喜欢啊!

所以汽车就开始出现了,甚至于后来造的坦克都用汽油,您可以瞅瞅二战德国人著名的虎式,用的就是汽油。

咋说呢?人类特别的不知足。那么石油这东西还剩下点渣渣,再一提炼,您猜出现啥了?对,柴油!

这家伙脏是脏了点,但热量居然比汽油还足,力气比汽油还大。

关到一个密闭的容器中,您不用点,可劲的压缩这家伙,这家伙就是个火爆脾气,你压缩的紧了这就着了,他一着您搁下边同意弄一个活塞,又能给咱干活了,这就是柴油机。

柴油机有一个特点,您得密封性好,必然这压缩不到位,点不着,所以柴油机通常比较笨重而且还大,越是力气转换好的柴油机个头越是大,这是他的缺点。

您瞅现在的坦克,基本上装的都是柴油机,遇到需要使劲爬坡的地,那屁股后面一努力,就听突突突,一股子黑烟一冒,忽悠悠的就爬上来了。

同样的事,您让汽油机干一波,他一准耍赖爬那不给你上去,力气不到位。

所以柴油比汽油的力气大,一般就装在民用船舶,重型卡车,以及坦克这种大老粗里头。

咱前头说了,人类就是个不知足的家伙,这不提炼了半天,还剩下点渣渣,咋弄呢?

这渣渣是啥呢?这就是航母用的重油。这流动性好的,就搁到锅炉里头烧水,用水蒸气推动机械为咱打工,这流动性不好,结成块状的,咱就铺到路面上,这就是沥青。

基本上,汽油,柴油和重油就是这么来的,当然不是很准确,但流程也差不多。

那么这重油烧起来咋样呢?

首先这家伙不容易点燃,毕竟容易点燃的汽油,柴油都出去了,剩下的可不就是不容易点燃的?

所以要点燃重油,您得先点一把子柴油,这柴油呼呼啦啦的烧了起来,然后加重油,这就可以了。

听到这里,大家伙就明白了一点,这重油不易燃烧,这不就是安全的意思吗?

对喽,航母那么大的个头,出去一趟烧多少油料啊!您比方咱的辽宁舰一出去,就得带上八千吨的油料,这家伙要是容易点燃,对于航母来说这就成了移动的炸弹了,不好。

这是第一点。

第二点,您没有发现吗?汽油的劲小,柴油的劲大,这意味这什么?意味这越是往后的东西,这转换出来的力气就越大。

那也就是说重油燃烧出来转化成动力,这绝对比前两者要大,事实上也是如此的。

您就想吧,航母这东西,体重那都是论十吨百吨的计算,而且他这上头搁的战斗机,那个不是二三十吨的,拉的少了四十来架,拉多了这就上了九十开外的飞机。

这要是一打仗,一会加速跑,一会急转倒车,您给俺换上汽油试一试,您就别说打仗了,出了港口就得趴窝。

为嘛呢?汽油?开头挺猛的,也就一口气的功夫就见底了,简单的说爆发力不错,但持久力差点。

用柴油呢,爆发力不错,持久力也长,但这都是相对于汽油说的。

柴油的力气勉强够用,但军用的东西够用可不成。所以咱就得需要燃烧时间更长,热值高,重在稳定输出的重油了。

而重油的使用,可不是什么重油机,依然回到了原点,使用锅炉的蒸汽进行推动航母。

你别和俺说什么航空重油,这俩东西是两物件,不一样。

最后说明一点,重油作为最后的渣渣他要比汽油,柴油便宜。您要知道给辽宁舰加一回重油就是三千万,这要是换成柴油,俺的天啊,四千万都打不住。

好了,今天就写到这里,喜欢的朋友加个关注,顺手点个赞呦!

航母为何不用汽油和柴油发动机?

我是萨沙,我来回答。

第一,为什么不用汽油发动机?

二战美军的主战坦克谢尔曼,被坦克兵戏称为朗森打火机。

这个打火机的广告词是“一打就着,每打必着”。

谢尔曼使用的是汽油发动机,平时不觉得有什么问题,一旦被德军击中就很容易燃气大火,将坦克兵烧成烤猪。

道理也是一样。

普通民用小型船只,也许偶尔可以使用汽油发动机,但军用船只是绝对不能用的。

不然一颗炸弹扔过去,炸弹没炸死几个人,整艘军舰就烧成火焰山了。

以航母为例,发动机绝对不可能是汽油机,对于航母上汽油等油料的使用和管理有着严格的要求。存放油料的仓库有非常严格的防止殉爆、诱爆设计。

第二,为什么不用柴油发动机?

柴油发动机是一种很好的船只发动机,大量中小型民用船只包括军舰,都是用柴油发动机。

比如我国054A型护卫舰,就安装了4台16PA6V-280STC柴油机,功率范围4050KW~7140KW。该型柴油机由陕柴制造,陕柴重工隶属于中船重工集团公司。柴油机本身是法国皮尔斯迪克柴油机,引进技术以后进行的国内山寨。

这种4000多吨的护卫舰,使用柴油机是没问题的。

但是,柴油机不适合更大吨位的军舰,尤其不适合需要高航速的军舰。

柴油机有着自己设计特点,就是功率越大,发动机体积就越大,比燃气轮机要大得多。

另外,柴油机如果以中高速运动,发动机寿命会大减,而且一旦超负荷后发动机就极容易因过载出问题,甚至直接报废。

这些导致了柴油机不太适合5000到1万吨级别的大型军舰,这种军舰即便使用柴油机,也通常是双柴油机联合动力,柴油机同燃气轮机混用。

而航母动辄就是几万吨排水量,使用柴油机根本就带不动,无法达到很高的速度。

而航母为了便于飞机起降,必须保持较高的速度,它不是普通民用运输船。

以辽宁号为例,总功率20万马力,而上面提到的16PA6V-280STC柴油机单台只能提供不到1万马力,这20万马力需要20多台柴油发动机,航母哪里能够装得下。

所以,辽宁号使用的是4台TB-12蒸汽轮机,就可以达到这个数字。

目前世界上最大的柴油机,确实也可以达到单机10万马力,但发动机重达2000多吨,长就有接近30米,体积和重量都太夸张了。

而航母常用的燃气轮机和蒸汽轮机要小得多。

以燃气轮机为例,目前主流的德国燃气轮机,重量不过300多吨,长度不过14米,显然体积和重量优势巨大。

所以,如果这个国家有燃气轮机技术,是绝对不可能随便用柴油机装备大型军舰的。

航母为何不用汽油和柴油发动机?

一说起动力燃料,大家脑海中第一个浮现出的就是油,一般都是汽油和柴油,比如我们常见的汽车。那么,大家有没有想过,航母是靠什么发动的呢?难道也是柴油汽油吗?答案是否定的。

最早的航母出现在一战前,那时候,蒸汽锅炉还是重型机械的主要动力,通过燃烧重油架热水产生蒸汽作为动力,带动螺旋桨转动,也能为蒸汽弹射器提供蒸汽。如果说这一时段使用蒸汽锅炉是因为柴油汽油未能广泛使用,那后来呢?

其实在之后的发展中,人们也试图使用柴油或汽油,却发现了汗多不妥之处。汽油:汽油机高转速低扭矩,对于航母这样的大吨位军舰,远远不够,根本拖不动。更重要的是,汽油的特性,易挥发,燃点低,易燃易爆,一旦在军舰上爆炸,那该是多大的损失。柴油:柴油机功率不足,马力大转速低,一般的民用船用大型柴油机没问题,但是放在军舰上就够呛。能造出来的最大的柴油机也带不动航母啊,更别提支撑弹射助推器了。

当然随着时代发展,也不会再用重油架热水产生蒸汽了,现在更多的是核动力或者燃气动力,核动力就是替换了原来的锅炉,用核裂变加热水产生蒸汽,以此产生动力。燃气机轮是将轴功率传至变速器后带动发电机或螺旋桨。我想,到了以后。技术会更加先进,可能会向全电方面推进,也有可能会有更适合的燃料。

内容仅供参考,如果您需解决具体问题(尤其法律、医学等领域),建议您详细咨询相关领域专业人士。

版权声明:文章内容来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权请与我们联系,我们将及时删除。

相关推荐