世界上首艘核动力航母企业号的烟道
前面一篇文章我们把所有核动力航母的烟囱都说了一遍，换句话说所有的核动力航母都是有烟囱的。当然核反应堆本身并不需要烟囱。不过话说回来，反应堆不需要烟囱不等于核动力系统不需要。因为在核动力系统中都会有一台辅助锅炉，用于在反应堆启动时或者功率不足提供蒸汽。这个锅炉通常是燃油锅炉，燃油锅炉当然是有烟囱的。另外还有其它必要的辅助动力，所以核动力航母无可避免还是有烟囱。只是烟囱大小和安装位置不同而已。但是一说到核动力航母上还有辅助动力系统，就有人说是不是核动力功率不足啊，为啥不用核动力解决所有动力问题。
福特级航母前发电舱柴油机的烟道
要说清楚这个问题，我们先要搞清楚为什么核动力航母上必须有辅助动力。主要是因为核动力也不是绝对可靠的。如果核动力出了问题，而没有其他动力的话。航母就会无法航行，舰上设备也会无法工作。虽然说核动力航母上通常都有多个核反应堆，同时出问题的概率不高。但是核反应堆出故障仍然会带来严重问题。通常核动力航母上会有两座反应堆，如果一座出了故障，不仅动力会下降一半，连发电能力也会大幅下降。因为核动力航母至少有一半的电力是反应堆蒸汽驱动汽轮发电机组提供的，早期的核动力航母这一比例更高。一座反应堆出故障就会让动力和电力双双告急，所以备用的辅助动力即使对于核动力航母来说也是必须的。
美国航母的辅助动力配置
而且对于航母这样的复杂的武器系统来说，必须保证足够的可靠性，所以就必须要有专门辅助动力。比如前面提到的那个核动力系统中的辅助锅炉。还有核动力出故障时用于推进的应急动力。以及用于发电甚至蒸汽弹射的辅助动力都是有必要的。我们先来说说世界上第一艘核动力航母企业号。企业号上有四台一兆瓦的辅助动力柴油机。到了尼米兹级核动力航母上，四台辅助动力柴油机的单机功率就提高到了2兆瓦。到了福特级航母上因为采用了电磁弹射器，以及舰上大量增加的用电设备，电力需求迅速飙升。从尼米兹级的72兆瓦上升到了福特级首舰的172兆瓦。福特级后续舰又进一步提高了十几个兆瓦。这样舰上电力总需求甚至已经和209兆瓦的推进功率相差无几。
福特级航母后发电舱柴油机的烟道
原本在尼米兹级上除了柴油发电机组提供的8兆瓦电力外，其余64兆瓦的电力都是汽轮机组提供的。这部分动力实际上来自反应堆的蒸汽。如果福特级还是让汽轮机来提供电力的话，一旦反应堆出问题对电力供应的影响会非常大。更重要的是由于电磁弹射器、飞机升降机、弹药升降机、大功率相控阵雷达等用电大户出现后，电力的需求出现了不稳定现象，因为这些耗电大户大部分时间是不工作的或者常用功率不高，只是在需要的时候才提升功率。这就造成电力需求出现了大幅波动。
福特级航母电站的主力可能是四台FM 40/60 CR柴油机
这个波动的峰值部分大概会占舰上总电力需求的一半左右，至少有八、九十兆瓦，将来甚至会超过一百兆瓦。如果这些波峰部分的电力也由反应堆提供的话，反应堆就必须频繁大范围调节功率、这是一件非常危险的事情，对反应堆的安全运行非常不利。所以即使是福特级航母也是由辅助动力提供这部分电力的。这不是反应堆功率够不够的问题，而是出于安全原因不能这么干。其实反应堆要想提高功率对于美弟来说易如反掌，但是究竟还是没有这么干。这就是采用电磁弹射器之后核动力航母上必须有大功率辅助动力的一个主要原因。实际上福特级航母上日常比较稳定的电力需求是104兆瓦，这部分是由四台26兆瓦的汽轮发电机组提供的。另外的68-88兆瓦是辅助动力柴油机提供的。其日常电站配置可能是四台19.2兆瓦的FM 40/60 CR柴油机，后续增加两台6.48兆瓦的FM PA6B STC柴油机。
福特级航母使用的FM PA6B STC柴油发电机组机 右边是发电机
然后我们再来说说核动力航母辅助动力类型的发展。最早的辅助动力无论美俄航母都是以柴油机为主的。到了苏联时期发展的1160、1153、1143.7等型号的核动力航母，因为想要在核动力出故障时仍然能够保持比较高的航速，所以选择了燃油锅炉作为辅助动力。其主要用途就是用作应急动力和蒸汽弹射器的动力。这和混合动力不是一个概念，大家不要弄混淆了。至于原因前面那篇文章也说得很清楚了，这里就不重复了。蒸汽动力缺点也是非常明显的，那就是功率密度低效率低，体积大非常占地方。而蒸汽动力的好处是成本低，而且功率容易做大。苏联时期之所以要选择蒸汽动力作为辅助动力，那是因为功率需求比较大。
适合军用的柴油机功率都不大 FM PA6B STC柴油机
但是柴油机的单机功率很难做大。适合军用的柴油机主要是高速柴油机，这种类型的柴油机发展到现在也只有几个兆瓦的功率，很少有超过十个兆瓦的，功率再大一点就只能选择中速柴油机，这种类型的柴油机功率密度会大幅下降，所以用得比较少。然后能单机提供几十个兆瓦功率的只剩下低速柴油机，这种类型的柴油机体积会非常大，很多都有四五层楼房那么高，功率密度很低不适合军用。如果航母辅助动力功率需求比较大的话，那柴油机的数量就会很多了。像福特级航母有四到六台大功率柴油用于日常发电，另外还有四台应急动力柴油机，除此之外可能还有数量不详的应急发电柴油机。
戴高乐号核动力航母核动力系统的安全电站是两台燃气轮机发电机组
那么核动力航母的辅助动力有没有更好的选择呢？当然有，那就是燃气轮机。燃气轮机的功率密度是柴油机的三到五倍。而且功率大加速快是现代核动力航母理想的辅助动力。而且燃气轮机可以和柴油机一样烧柴油，这样还可以简化后勤。实际上不光是航母上，在世界各国海军的水面舰艇上，很多都装备了燃气轮机作为发电的动力，比如伯克级驱逐舰。世界上首个采用燃气轮机作为辅助动力的是法国戴高乐号航母。戴高乐号上有两台燃气轮机做为核动力系统的安全电站。因为燃气轮机启动速度很快，可以保证电力供应，直到应急动力柴油机进入工作状态。英国伊丽莎白女王级航母上虽然也用了燃气轮机，但是那个是主动力不是辅助动力。然后我国的福建舰可能是世界上第二个采用燃气轮机作为辅助动力的航母。
戴高乐号船尾蓝色圈内的烟道可能就是辅助动力燃气轮机的烟道
我们之所以猜测福建舰的辅助动力采用的是燃气轮机，是因为福建舰的烟囱口面积很小，只比山东舰略大，山东舰是八十多平米，福建舰是九十多平米。如果福建舰采用的是蒸汽动力，这么大的烟囱口面积对应的主机功率只有180兆瓦左右，这和福建舰的主机功率需求相差太远。福建舰的主机功率在三百兆瓦以上，这个可以参考福特级航母。福特级航母的主机功率是推进功率209兆瓦，再加上汽轮发电机组的104兆瓦，共计313兆瓦。福建舰舰上用电设备功率更大，有三十二面相控阵雷达，还有弹射器频率比福特级航母更高的电磁弹射器。所以主机功率只高不低，至少是山东舰的两倍左右。所以福建舰的烟囱可能并不是蒸汽动力在使用，而是辅助动力燃气轮机在使用。
福建舰舰的烟囱面积只是比山东舰略大 但是主机功率的需求却几乎翻倍了
福建舰的烟囱如果是燃气轮机在用，以烟囱口面积计算对应的功率只能达到110兆瓦左右。福建舰的辅助动力可能是四台CGT25M燃气轮机，后续有可能换成两台CGT40燃气轮机。因为燃气轮机的空气消耗量大，烟道口径要比燃油锅炉大60%左右。考虑到燃气轮机对进排气阻力更为敏感。而且福建舰的烟道长度可能会非常长而且拐弯又多，所以实际功率可能只有八、九十兆瓦左右。还要再辅助四、五台柴油机才够用。
水上水下各有一套排气口 分别用于高海况和低海况
福建舰上另有四到五台柴油机作为辅助动力
也就是说福建舰的烟囱如果给主动力用则功率不够，做辅助动力可能刚好合适。应该说在大型电磁弹射型航母上使用燃气轮机做辅助动力是一种技术先进的标志。我们再重复一句，世界上所有的核动力航母都是有烟囱的，也就是说航母舰岛的烟囱不是区分核动力还是常规动力的标志，而是航母辅助动力先进的标志。近期公开的照片表明，武汉航母的舰岛上可能还有烟囱。也就是说我国以后建造的核动力航母大概率会延续使用燃气轮机作为辅助动力的设计。
