全球軍武大賞 美國最早掌握電力推進技術，為何不在福特級航母上使用全電推進？
31 觀看·2025年10月9日
2024年5月 美國海軍官網以點名的形式發佈了各艘航母的動態信息
並且表示 因爲部分地區安全形勢的影響 美軍航母已經到達了非戰爭狀態下的出勤率峯值
預計等到2025年肯尼迪號航母服役後 這種緊張狀況將會有所緩解
而與美軍此前服役的朱姆沃爾特級驅逐艦相比 福特級航母並未採用全電力推進
這究竟是爲了加快航母建造速度 還是美軍另有想法呢
肯尼迪號航空母艦是即將在美國海軍服役的第二艘福特級航母
在2011年2月就已經正式開工 計劃2018年完工
但計劃是趕不上變化 建造福特級航母所面臨的技術挑戰 以及設計和製造工藝難題 打亂了美軍的部署計劃
福特級航母的生產成本不斷增加 建造速度也無法加快
完全不能在2022年服役 接替服役半個世紀的尼米茲號航母
爲了兼顧福特級航母作戰系統的可靠性和成熟度 以及讓肯尼迪號儘早進入海軍服役
美國政府結合了海軍對新一代航母的實際需求 對福特級計劃使用的技術和設備進行了成本效益分析
而分析的結果中就包含了福特級航母不需要使用綜合全電力推進的論斷
美國作爲最早驗證軍艦電力推進技術的海軍強國之一 卻不在未來主戰航母上使用全電推進
這究竟是覺得沒有必要還是迫於無奈呢
所謂全電推進就是一種船舶動力系統 一般是由燃氣輪機或者柴油發電機 甚至兩者結合運行來產生電能
再由這些電能去驅動電動機 轉動艦艇尾部的螺旋槳
正因爲直接使用電力傳輸動力 而不是採用了傳統機械能量驅動艦艇
軍艦可以不再使用離合器 甚至連變速箱都不一定需要了
軍艦的動力系統在硬件構成上變得更加簡約高效
就目前來看 世界上一些較新的軍艦已經採用了全電推進模式
例如英國的伊麗莎白女王級航母以及四五型驅逐艦和澳大利亞的堪培拉級兩棲攻擊艦
並且核動力軍艦其實也是能採用綜合電力推進系統的
一般呢 由核反應堆產生蒸汽來驅動渦輪發電機 渦輪發電機又產生電能 讓電動機爲軍艦產生動力
軍艦使用全電推進系統的好處是顯而易見的 能夠大大減少或者是消除發動機和推進器之間的機械連接
既然沒有了傳統的驅動軸和變速箱 所以在動力系統的空間配置上也不再受束縛了
在軍艦建造時 可以使用航行噪音更小的佈局設計 並減輕船隻的重量 縮減船身的體積
與此同時 全電推進系統是直接通過原始動力帶動發電機產生電能來推動軍艦航行
所以在傳動效率上 全電推進系統要比之前那種動力必須經過變速箱的傳統動力模式
具備更高的傳動效率 這在無形中降低了艦船使用成本 還能節省燃料
至於降低噪音的好處就更不用說了 對於需要航行隱蔽性的海軍艦艇來說 當然是個優點
並且由於軍艦在飛航行狀態下也需要電力
所以與之前單獨安排發動機負責發電 再用其他發動機提供動力的設計相比
如果軍艦上的所有發動機都是發電機 就可以減少軍艦所需要總髮動機的數量
從而降低軍艦的生產與維護成本
全電動力系統雖然實際運行過程中還是要消耗一定燃料
但相比一般的軍艦動力系統 全電推進系統佔用的軍艦空間還是更少 而且更省油
且節省艦體空間帶來的另一個好處就是軍艦後部多處的空間可以用來部署更多艦載武器
例如垂直導彈發射單元等等
不僅如此 全電推進還能靈活調動動力輸出分配
比如軍艦停泊在港口內時 老式艦艦爲了維持艦上功能 可能需要通過離合器來讓發動機空轉
但是全電動推進就可以分配電力輸出至軍艦各部 而不需要讓軍艦動力系統空轉
浪費燃料
既然全電推進優勢這麼多 福特級航母爲什麼就是不用呢
首先需要指出的是 美國並不是沒有全電推進的技術儲備
早在1920年 美國就已經造出了電力推進系統的雛形了
列克星頓號航母就曾裝載了蒸汽輪機與電動推進技術組合的系統
但是因爲當時的減速裝置技術不可靠 對電力推進也造成了影響
再加上當時電力推進系統的抗打擊能力不足
運行穩定性也不好 被電纜纏住都可能讓整條船陷入癱瘓
所以美軍也只當這是一種實驗技術 後來還是採用了功率更大的內燃機推進模式
從第二次世界大戰到越戰期間 內燃機推進模式都得到了較好的驗證
直到冷戰結束後 航母的耗電量開始大幅提升 如果不全力發電 軍艦很難維持作戰狀態
就拿福特級航母來說 光是使用一次電磁彈射就需要160兆瓦的電力 在全速航行期間更是需要200兆瓦功率
如果在水面戰艦或航母上安裝電磁炮的話 那可能一發就會消耗一多半的電量
所以對美國海軍來說 使用全電推進似乎是一種順應軍艦實際需要的選擇
因爲全電推進不僅可以加強軍艦給艦載武器與設備供電的能力 還能節省艦體空間
讓工程師優化軍艦內部設備系統的安放和佈局 對於電磁彈射以及電磁阻攔技術的性能發揮都有幫助
並且在日後的未來戰爭中 像電磁炮 激光炮這樣的武器都可能會在航母或者其他水面戰艦上使用
儘早積累全電推進航母的使用與製造經驗 看起來並沒有壞處
不過話又說回來了 如今的美國之所以沒有在前兩艘福特級航母上使用全電推進技術
和100年前列克星頓號航母試裝電力推進系統失敗的原因 其實是一樣的
用一句話總結 就是以當前的實際作戰需求來看 相關的技術還不夠可靠
美國在反覆權衡之下 還是更願意選擇成熟的動力解決方案
那麼爲什麼英國航母商就用上了電力推進呢 其實說到底 他們和福特級面臨的情況是根本不一樣的
伊麗莎白女王級主要是通過兩臺輸出功率高達36兆瓦的
mt30燃氣輪機 帶動發電機產生電能
並在電能綜合控制系統的控制下驅動4臺單機功率20兆瓦級的先進感應電動機產生機械能
再通過很短的傳動軸 帶動艦尾外側的兩具大型螺旋槳驅動航母前進
在採用全電推進後 女王級的最大續航里程相比機械傳動設計是增加了2000海里 可謂是優點明顯
但福特級航母不同的是 女王級航母搭載的是短距起飛版本的f35b
目前還沒有裝備彈射器 這就意味着兩臺mt30燃氣輪機不用考慮給電磁彈射器等設備供電
兩臺機組產生的電能全都用在了動力系統和航母電子系統上 根本不用擔心能量不足
而對於美國的福特級航母來說 事情就沒有這麼簡單了
雖然福特級航母並未在推進部分採用電力推進
但是其也在輔助系統上採用過電能驅動
結果福特級航母的首件在開始海試期間 用於發電的渦輪機一次性就炸擊了四臺
歸根到底 還是福特級航母上需要用電的地方太多了 比如電磁彈射器 電磁阻攔器 艦島上的雙波段雷達都是耗電大戶
所以對於福特級航母的電能系統而言 除了發電功率要強勁外
用於控制電能的綜合電控系統更是要先進 並且負載功率要更大 可靠性要更高
爲什麼福特號航母在海試期間出現過發電渦輪機全部炸機的情況
說到底 還是因爲航母在進行艦載機放飛時 四臺電磁彈射器需要大量的電能
並且艦載機降落時 三臺電磁阻攔器在進行回收作業時 也需要大量電能
這就導致福特級航母上的發電系統負載太大
同樣是用蒸汽輪機發電 伊麗莎白女王級航母夠用 福特級用起來就很勉強了
而出現這種情況 還是在發電輪機僅僅負責輔助系統的情況下
要是連福特級航母耗電量最大的動力推進系統部分 也用上電能推進的話 可能航母連自行出港都是個困難
綜上所述 爲什麼福特級航母的前兩艘下水型號沒有使用全電推進
只在輔助系統上採用電能驅動 就是因爲美國發現大功率艦用全電推進技術還不夠成熟
放眼世界各國的海軍新裝備 爲什麼普通軍艦都能用上全電推進
反而是像航母這樣的大型艦艇用全電推進的還比較少
其核心原因就在於普通軍艦在高速航行消耗大量電能時
這個耗電高峯過程與艦上的耗電設備集中用電過程並不是同時進行的
普通軍艦上也沒有高耗能武器 沒有電磁彈射器這種耗電能手
所以軍艦動力系統產生的電能大部分都只用於推進系統使用
但福特級航母這類大型航母就不同了
這類航母如果使用電能推進系統 那麼在航母高速航行需要消耗大量電能的同時
用於彈射和回收艦載機的耗電大戶同樣需要大量電能
這就對於航母的原始動力源和電能綜合控制系統提出了更高的要求
福特級航母雖然是核動力航母 但也會因爲輸電控制系統不成熟的問題而不得不放棄電能推進
並且不可忽視的是 與那些已經擁有了上百年曆史經歷過實戰檢驗的機械傳動系統相比
全電推進雖然節省空間 傳動效率更高 但技術理念更爲複雜 使用經驗還比較少
如果匆忙的大規模普及全電推進 萬一在設計或者使用過程中遭遇什麼設計缺陷或者突發故障
對於航母的戰鬥力都將是致命性打擊
尤其是對於福特級這類的進攻性航母而言
如果使用全電推進後 電能控制系統出現問題 那麼航母不光不能起降艦載機
還會直接淪落成一艘沒有任何進攻手段的靶艦 完全是給周圍的護航軍艦添麻煩了
所以這也就是爲什麼全電推進系統雖然技術先進 優點不少 但是卻沒有大規模使用的原因所在
畢竟對於航母這類進攻性武器而言 生存性可靠性纔是永恆的設計理念
美國之前已經在朱姆沃爾特級驅逐艦上使用了全電推進系統
而根據目前的計劃 美國可能在第四艘福特級航母米勒號上安裝全電推進
但這個改進的主要目標呢 還是圍繞着推進系統和艦載裝置等設備的供電需求而展開的
如果想要在航母上安裝電子炮 以現在能力恐怕還是無法達到的
至於米勒號能不能在2029年下水時用上全電推進系統 歡迎各位在評論區留言
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