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蒸汽动力

在舰船上，一般是采用2台主锅炉配1台主汽轮机组，带动1根驱动轴的形式。

优点：功率大、造价低、技术成熟、振动噪声低，研制周期短、使用寿命长、运行使用经验丰富。

缺点：经济性较差，锅炉重量和体积较大，占据的空间大。使用和维护需要的人员多。

燃气轮机

燃气轮机由燃气发生器和动力涡轮两部分组成。燃气发生器由压气机、燃烧室和驱动压气机的涡轮组成，用以连续不断地产生高温高压燃气流驱动动力涡轮工作，经传动装置和轴系驱动推进器推动舰船航行，或是以涡轮机驱动发电机发电，供推进电机使用。

优点：单机功率大、重量轻、功率密度高、启动快、机动性好、效率高、振动小、可靠性高、排气污染小、结构紧凑、辅助系统简单、操纵方便和维修性好。

缺点：耗气量大，进、排气装置尺寸大；进气需设盐雾滤清装置；一般要配置具有倒车功能的齿轮箱或可调桨；简单循环燃气轮机一般低负荷油耗偏高；设计、制造、使用技术要求高等。

在作为舰用动力时经常配有柴油机，在这种柴燃联合动力方式中。燃气轮机主要利用其良好的起动性能用于战斗工况加速。

航母动力装置有其特殊要求，美国海军在论证新一代航母时，比较研究了几型动力装置。其中核动力装置为新研制的A1B反应堆，常规蒸汽动力装置为基于最新技术的“modern”900PSI型蒸汽动力装置，燃气轮机推进装置是采用6台通用电器公司集成电力驱动的LM 6000“Sprint I”型燃气轮机，柴油机推进装置则采用8台集成电力驱动的中速发动机。

最后得出了以下结论性意见。

第一，由于航母对总功率的需求很大，假如全部由柴油机提供，则推进装置要占据很大空间，系统总重较大，因此所选择的双轴布置柴油机推进装置的功率是比较低的(约是“尼米兹”级航母总功率的75％)。

第二，新型核动力推进装置的概念设计具有更强的发电能力，可用电力系统取代蒸汽辅机系统，其中也包括采用电磁弹射器，同时也为未来的电气系统、电气驱动系统，甚至为更遥远的未来可能会使用的电磁武器提供电力。新型反应堆不仅提供了更多发电所需的动力，且设计更加简单，减少了操作人员并改善了可维护性。

第三，在非核动力推进的航母设计方案中，燃气轮机的全寿命周期费用略比柴油机或燃油蒸汽动力装置的费用低，燃气轮机产生的动力也比柴油机动力装置大，且在维护性能方面比蒸汽动力装置要强得多。

第四，在所有论证的推进动力装置中，采用核动力推进装置的航母满载排水量最小，全寿命周期费用最高。但是与常规动力航母相比，核动力航母的全寿命周期费用只高出约11％。而优越性却很明显，同时新型核动力航母的全寿命周期费用将比现役核动力航母低15％～20％。需要说明的是，2000年左右的燃油价格远低于目前的水平。在原油价格超过每桶100美元后，核动力航母的优势将越发明显。

航母无论是滑跃起飞，还是常规起降，都与它的动力系统有密切关系。动力不仅与航速有关，还与航母排水量有关。通常在飞机起降时航母要逆风，以帮助飞机获得更大的升力，所以对航速有一定的要求，一般认为不应低于27节。此外，排水量越大，需要的推进功率也越大。将来准备上舰的飞机电磁弹射器更离不开大功率发电设备，这也需要动力给以大力支持。可以说航母的动力装置选型直接关系到其机动性能和作战能力。

自工业革命时代蒸汽机诞生之后，舰船动力已经历了百余年的发展史。二战后，燃气轮机和核动力先后成为新兴的舰船动力方式。近年来，随着技术进步，全电综合推进方式开始在各国舰船中广泛使用，它代表了未来发展趋势。时至今日，这些动力方式依然在各国海军舰船上使用，只是由于各种方式的技术进步程度有所不同，各国海军对舰船要求的不同，以及自身固有的特点，有的动力装置正逐步被替代。

过去，国外航母主要使用蒸汽动力和核动力，20世纪七八十年代随着燃气轮机技术的进步，大功率燃气轮机问世，国外中小型航母开始采用这种动力方式，如英国的“无敌”级航母。

核动力装置

美国海军现役11艘航母都是核动力的，常规动力航母已经全部退役。美国海军之所以如此青睐核动力，是因为他们认为核动力航母的部署性强于常规动力，节省下来的空间可以装载更多的航空燃油。

1975年服役的“尼米兹”号和后来服役的2艘舰换装了性能提高的A4W型压水堆，压水堆由A2w的8座减为2座，功率可达260000马力(209兆瓦)。“罗斯福”号以后舰用A1G型压水堆替代了A4W型。

法国之所以选择核动力，是因为核动力航母是法国保持其在欧洲军事大国地位的象征之一。在军事上，德国、法国两国空军实力持平，德国陆军实力在法国之上，但在海军实力上，法国拥有巨大优势，主要差距是战略核力量和航母。在核动力航母入役后，法国将成为欧洲无可争议的海军强国。新型核动力航母将成为法国与德国、英国相抗衡的一个重要砝码。

为了降低研制费用，法国海军选用了为“凯旋”级核潜艇研制的K15型一体化循环压水堆，功率较小，它提供的动力不能满足航母30节以上的航速要求，导致“戴高乐”号成了世界上速度最低的核动力航母。不过为了在指定的经费目标下建造出核动力航母，这也不失为一种明智的选择。

目前航母用核动力均使用压水反应堆。基本工作原理是：反应堆通过核反应所产生的能量加热一回路中的高压水，由于该回路是封闭的，水不能沸腾或转化成蒸汽，所以回路中的温度达300℃；一回路中的水进入蒸汽发生器再加热二回路管道中的水，使其转化成蒸汽，驱动涡轮机运转。

通常蒸汽发生器与反应堆堆体分开设置，由此产生的负面影响是动力装置庞大复杂，机械运动的噪声严重且难控制。

“戴高乐”号航母上的K－15一体化自然循环压水堆装置是法国为潜艇开发的第三代核动力装置，采用新型一体化核反应堆。该反应堆热功率150兆瓦，具有噪音低、安全可靠性高的特点。

英国“伊丽莎白女王”级的选择

CVF航母项目正式启动后不久，英国考虑到日后使用的效费比、又没有水面舰艇核动力装置的研制和使用经验等，便排除了核动力、蒸汽推进(包括蒸汽轮机和核反应堆等)，决定采用WR-21燃气轮机加全电系统的方案，后来因航母吨位的增加，决定换用功率更大的MT-30燃气轮机。优点是：设备布置灵活、系统噪声低、需要的人员较少、维护简易等。缺点是：前期投入大和技术复杂。在海军大型舰艇上使用全电力推进，英国是第一家。

在论证动力系统时，英国人主要考虑以下几种因素。

首先是CVF航母的作战性能。与之相关的技术指标主要有最大航速、自持力、续航力、巡航航速等。全电力推进的优点之一是节油，在燃油储量相同的情况下，可以提供较高的续航力，使航母能获得更大的航程。全电力推进可提高变速能力，这对航母来说，也是比较重要的一项指标。如果采取吊舱推进，可以进一步提高船的机动性能。但因风险较大，最终CVF还是放弃了吊舱推进。

其次是隐身性、生存性。全电力推进系统没有了很长的传动轴和齿轮箱，声学特征小；可降低对维护人员数量的要求，同时原动机的分散布置也有利于提高生存力。

第三是对航母设计的影响因素。全电力系统布置的灵活性，放宽了对航母内部设计的要求，燃气轮机发电机组能安装在全舰任何地方，设计人员可根据需要，优化船体布置。

第四是经济可承受性。全电力推进虽然建造时投入相对高一些，但综合考虑各阶段费用的比例，如建造费用、使用与维护费用等，全寿期费用还是较低的。

第五是技术成熟度。全电力推进技术已经比较成熟，并且已在吨位较大的民船上应用，有多个型号可供选择，最初CVF选择了WR-21燃气轮机，后来因排水量增加，2002年决定改用MT-30燃气轮机，技术成熟度较高。MT-30燃气轮机单机功率比WR-21燃气轮机高45％，不需要复杂的中冷与回热系统，体积和重量也更小，不足之处是MT-30在使用时的燃油消耗量较大，导致使用费用高于WR-21。

第六是日后改装问题。航母建成后一般要服役50年，所以在设计时必须要考虑这一因素，否则会对日后改装带来很大麻烦。CVF评估阶段进行的“混合方案”和“适应性较强方案”论证，在这方面有较充分的考虑，并且论证了将来电磁弹射器装舰问题，要使用电磁弹射，首要问题是电力供应要充足。