文|观察眼
近日，关于我军第二艘航母，也是我军第一艘国产航母的消息又热了。是因为国产航母的发动机的问题。几年前，当库兹涅佐夫号航空母舰冒着黑烟航行时，有网友甚至将《伏尔加河上的纤夫》进行“修改”，让纤夫拉着库兹涅佐夫号航行，意在嘲笑库兹涅佐夫号的动力，也就是发动机。细心的小伙伴会发现，库航母的黑烟怎么和蒸汽火车的黑色烟雾那么像，这是因为库航母使用的是蒸汽轮机。
因为瓦良格和库兹涅佐夫号同根同源，所以，辽宁号采用的也是蒸汽轮机。当然，以辽宁号为“基础”研制的国产航母，同样采用了蒸汽轮机。只是两舰上的蒸汽轮机保养和维修比较好，所以没有冒过黑色。但是，蒸汽轮机的缺点显而易见：首先，启动的时间长，驱动航母的蒸汽轮机启动（把水烧开）需要10多个小时，而且国产航母用的还是高燃点的重油，需要另外用柴油才能快速点燃启动，不仅麻烦而且更耗时间。所以，如果航母只是短时间停靠港口，一般是不关闭发动机的。
其次，蒸汽轮机的热效率低，以下是各种热机的热效率值：蒸汽机为4%～8%，蒸汽轮机为25%~30%，燃气轮机为50%~60%，汽油机为26%~45%，柴油机 为34%~45%，喷气发动机为50%~60%。所以，除了核动力能够提供伴随整个航母寿命的能量，从而采用蒸汽轮机来发电（传统发电站也是同样道理）外，其他的军舰都采用燃气轮机。且蒸汽轮机部件多体积大，维护保养困难。
为什么蒸汽轮机的热效率远低于燃气轮机呢，请注意汽和气的不同，蒸汽轮机把淡水（不干净的水会损坏锅炉）烧成水蒸气，然后驱动汽轮旋转，输出机械能。在这个过程中，大部分能量都以热辐射的形式散失了。而燃气轮机的热利用效率却高很多，风扇和压气机被启动后，吸入的空气被“送”到燃烧室加热，产生的高温高压燃气2/3去带动风扇和压气机吸入空气，另有1/3的燃气驱动叶片输出动力，所以热量散失就大大减少。很明显，后者少了一个把水煮沸变成蒸汽的过程！
那为什么不使用柴油机呢？因为柴油机动尺寸和重量随功率增长快，所以，单机组功率受到限制（柴油机尺寸不可能太大）；柴油机因为是是活塞式往复运动，磨损大，可靠性不如燃气轮机；虽然都是靠加热后的空气做功，但是燃气轮机有2/3的能量带动压气机加压空气，1/3的能量驱动叶片输出机械能，所以，加热后的空气热量散失少，热效率就高。此外，柴油机过载能力差，不能适应不同工况下的工作。
所以，无论是万吨“大驱”，还是两栖登陆舰和航母，燃气轮机都是最佳之选。但是，和涡扇发动机（战斗机）、涡轴发动机（直升机）一样，燃气轮机对材料的耐热、耐高压、耐磨损，扛变形能力提出了极高的要求，号称“工业皇冠上的明珠”，而其中的压气机叶片、驱动风扇的叶片，还要抵抗高速旋转的离心力，涡轮还要承受高温高压环境下扛拉升、断裂，对材料和加工工艺都提出了苛刻要求。
说实话，做不好燃气轮机不丢人，因为放眼全球能玩转这种技术的国家也不多，日本、韩国的制造业风风火火，它们生产的汽车卖遍了全球，而军舰用的燃气轮机只能进口。但这并不能说明我们在燃气轮机领域做的不好！国产055驱逐舰就用上了燃气轮机，只能说国产航母建造的太早了，它在设计之初只有蒸汽轮机可用，为了加快建造进度而不愿意等待燃气轮机的技术成熟，相信下一艘航母就会使用燃气轮机了。
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