海试中的福建舰
前几篇文章我们分析了福建舰动力系统修改设计的几种可能性。排除了采用蒸汽动力、全柴动力、全燃动力和燃蒸联合循环动力的可能性。那么剩下的就只有核动力一条路可走了。从根本上讲这是现代航母电力需求爆炸式增长带来的挑战,必须要采用功率密度更高的动力系统,才能避免动力舱侵占其它舱室和机库的空间。但是福建舰已经于2015年开工,已经造好的船体模块也不不能全部报废,中途修改设计该如何对接原来的设计呢?
疑似原计划的003航母基本参数
首先我们要弄清楚原来开工的003航母的具体设计细节。其实我们前面已经做过分析,原计划的003航母是一个使用燃油锅炉的常规动力航母设计。标准排水量71875吨,满载排水量在78000吨左右。我们之所以认为原计划的003航母设计采用的很有可能是上图中的基本参数。是因为其水线长度和船体总长非常接近现在福建舰的参数。福建舰的飞行甲板基本长度是316,而水线长度是293米。两个设计的这两个参数非常接近。这样从外飘往上的船体部分模块可以继续使用以前已经建造好的船体模块。而动力舱部分肯定是要大改的,设计修改完之后的福建舰的最大水线宽度和吃水深度肯定就不同了。
福建舰的船体可能是结合了前一艘常规动力航母和下一艘核动力航母船体结构的混合设计
那么动力舱部分该如何修改呢?重新设计肯定是来不及了,003已经开工一年左右了,不可能等着重新设计完再重新建造。那么最可行的办法可能就是把后续核动力航母的动力舱段直接搬过来,然后和部分已经建造好的船体模块对接在一起就是现在福建舰的基本设计。因为我们原计划的下一型航母可能就是核动力的,其设计工作可能已经进行到了相当成熟的阶段,只要赶一下时间修改一下设计,将其动力舱段对接到现有模块上就可以了。那么从时间进度上来说来得及吗?
疑似我国航母核反应堆的相关报道
其实我国的核动力航母研制很早就纳入计划了。早在2015年军工文化杂志就报道了我国核动力水面和水下舰艇反应堆的研制状况。文中所指新型水面、水下舰艇很可能就是指航母和潜艇,因为舰艇指的肯定是军用船舶。而同堆内构件肯定指的是反应堆相关部件。而文中的HEA项目可能就是航母和潜艇堆的陆上模式堆。据其他媒体报道2016年前后HEA项目就已经在运行了。所以对应的航母反应堆的陆上模式堆测试应在2018年前就已经结束了。实际上修改设计之后的福建舰可能在在2018年左右恢复的建造。不过福建舰在2020年才进入船坞,可能再过一年才需要把反应堆装进福建舰的动力舱里。所以说航母动力堆的研制进度完全不是问题。
我们之所以认为福建舰有可能直接使用了下一型核动力航母动力舱设计,是因为现在的福建舰上有很多当年修改设计遗留下来的痕迹。福建舰现在的船头部分船体模块可能来自原来的003航母,而原来计划的的蒸汽弹射器比较短,从航母基地的卫星照片上看其长度可能在100米出头的样子。而电磁弹射器的长度已经达到110米左右。这样换上比较长的电磁弹射器之后就导致船头部分偏短,二号弹射器的挡焰板切入了斜角跑道。而一号弹射器的挡焰板已经跑到右舷前部升降机的侧面。
上方比较长的是电磁弹射器 下方短的是蒸汽弹射器
而且可能因为直接使用了后续核动力航母的动力舱,导致水线的长宽比非常小。在近期公开的照片上,已经有比较标准的侧面照,可以看到设计水线。按照国军标的规定,福建舰船体侧面红褐色油漆和上面灰色油漆的交界线就是设计水线。因为飞行甲板的总长是已知的,所以从下图上很容易就可以测量出来福建舰的水线长度是293米左右。几年前我们就分析过福建舰的最大水线宽度,应该在41.2-41.5米左右。我们就按41.3米来计算。293÷41.3≈7.09,这个水线长宽比是严重偏小的。这样设计航行阻力就增加了,但是为了照顾已经建好的船体模块只能这样了,而且换了核动力,动力也大幅增强了所以航速也不是问题。而后续我们只要把福建舰的船体改进一下,略微拉长就可以恢复正常了。
这是福建舰比较标准的侧面照 很容易测量水线长度
作为参考,美弟福特级的方形系数是317÷40.84≈7.76。我们知道美弟航母发展了百年,其水线设计已经非常成熟,7.76左右的水线长宽比应该接近理想数值。而我们的福建舰的水线长宽比比这个7.76小得多,这就是现在的福建舰可能采用了下一型核动力航母动力舱设计的有力证据。因为下一型航母采用的可能是核动力。所以其排水量很容易就超过了8万吨左右的限制。原计划的下一型核动力航母的排水量至少在11万吨左右。所以其动力舱段拼接到原来003的模块上以后,水线下部分就显得非常胖。这就导致修改设计之后的福建舰排水量大幅上升,现在福建舰的排水量可能就已经达到10.5万吨左右了。
官方所说八万余吨排水量可能余得比较多
因为现在福建舰的水线长度已经有了比较准确的数字,那就是293米。而福建舰下水时官方公布的照片上,已经给出了设计水线的深度是13米。最大水线宽度此前我们也有相对比较准确的分析,就是41.3米左右。这样我们很容易就可以算出福建舰可能的满载排水量。福建舰的方形系数可以参考福特级,因为福特级的方形系数是0.64左右,而我们的福建舰水线长宽比福特级航母小,显得短而胖,所以方形系数可以取高一点,比如0.65或者0.66。293X41.3X13X0.65X1.025≈104800吨。293X41.3X13X0.66X1.025≈106400吨。也就是说福建舰的满载排水量可能在10.5万吨左右。以上基本上就是福建舰修改设计的过程。那么福建舰可能采用的核反应堆的性能到底怎么样?篇幅所限我们下一篇文章接着聊。