《出鞘》2020-01-21：拔剑四顾心茫然：055型驱逐舰填补了哪项“世界空白”？

源济

拔剑四顾心茫然：055型驱逐舰填补了哪项“世界空白”？
新浪军事  2020年01月21日

前些天，中国船舶701所的微信公众号曝光了我国的055型大型驱逐舰“实现了国内首次、世界空白的某推进技术，标志着我国水面舰船推进技术达到了国际先进水平”。该消息一出，立刻引来了不少网友的讨论，有不少网友也就此认为055型大驱已经用上了全电推进。那么今天，我们不妨来谈谈，055型驱逐舰“世界空白”的推进系统到底是什么。




与一般印象不同，我国主要水面舰艇的动力都算得上相当充沛。比如，我国首艘采用柴燃交替动力系统的主力战舰，052型驱逐舰首舰哈尔滨舰，采用了2台自美国进口的LM2500燃气轮机。动力全开时，这艘满载排水量仅4800吨的驱逐舰能够输出超过40MW的澎湃动力。这差不多相当于英国45型驱逐舰（7000吨以上）的电动机总功率或地平线级（7000吨以上）的推进功率。




与一般印象不同，我国主要水面舰艇的动力都算得上相当充沛。比如，我国首艘采用柴燃交替动力系统的主力战舰，052型驱逐舰首舰哈尔滨舰，采用了2台自美国进口的LM2500燃气轮机。动力全开时，这艘满载排水量仅4800吨的驱逐舰能够输出超过40MW的澎湃动力。这差不多相当于英国45型驱逐舰（7000吨以上）的电动机总功率或地平线级（7000吨以上）的推进功率。




不过在另一方面，我军主力水面舰艇的动力系统也存在不少尴尬之处。比如我国主力护卫舰054A型的“原型”054型护卫舰是在2003年以前设计建造的，当时我国还没有十分稳定的舰用燃气轮机供应（这可能也是051B/C型驱逐舰诞生的原因之一）。因此，054型最终采用了柴柴联合的动力系统。由于柴油机与燃气轮机对舰体结构和管线的要求大相径庭，因此054型的舰体设计原则上并不具备通过“小修小补”改装为燃气动力的可能。




到2006年前后，这一问题依旧没有得到解决，因此后来疯狂建造了30艘之多的054A型护卫舰也依旧采用了4部柴油机柴柴联合的动力模式。而这一历史遗留问题导致054A型这种满载排水量大于4000吨的舰艇动力输出仅有区区22.8MW。如果设计时条件允许，054A型完全可以使用一台大功率燃气轮机和两台柴油机组成柴燃交替的动力系统，这不仅可以提升舰艇的最大出力，还能够简化系统并降低舰艇在高速航行时产生的机械噪音。




另一方面，052B/C/D这样分到了大功率燃气轮机的舰艇也存在自身的问题。从根源上说，这三型驱逐舰的舰体设计均继承自052型。动力系统自然也都继承了052型2台燃机与2台柴油机柴燃交替的动力配置。在舰艇高速行进时，使用燃气轮机作为动力，而在舰艇需要低速巡航时，则使用柴油机作为动力。换句话说，这些舰艇在高速航行时航行所产生的噪音相对较大，而在进行低速巡航时，发动机所产生的机械噪音又开始增大。无论在哪种航速下前进，都不利于进行反潜作战。这也是所有柴燃动力舰艇的通病。虽然不排除使用燃气轮机进行低速巡航的可能性，但这种方式实在是太费油了，会大幅降低舰艇的续航力，也不是根本的解决之道。




在解决上面这组矛盾时，美国人率先走在了前面。他们解决问题的方法也很简单：既然柴油机声音大，那我不用柴油机就好了。因此，从1972年的斯普鲁恩斯级驱逐舰开始，美国人就率先开始尝试了燃燃联合的动力系统。即全舰只安装4台一样的燃气轮机，4台燃气轮机两两串联驱动2根主轴。在全速前进时4发全开，而在低速巡航时仅打开2台燃气轮机。后来这种动力系统也被提康德罗加级巡洋舰和伯克级驱逐舰所继承。此外，佩里级护卫舰也采用了类似的动力系统，只不过是将斯普鲁恩斯级的动力系统一分为二，由两台LM2500驱动一根主轴。




这种美式解决办法虽然解决了噪声问题，但也同时带来了新的问题，即舰艇的经济航速过高，实际上比柴燃动力的舰艇更加费油。而舰艇在以非常低的速度进行反潜作战时，其航速往往要比经济航速慢很多，但此时舰艇的耗油率却并不显著低于经济航速时的耗油率。用大家都能听得懂的说法就是，这种动力配置会使舰艇的续航能力下降。因此，全燃动力并没有成为世界舰艇设计的主流。使用这种动力配置的仅有上述几种美国驱逐舰和另外几型“伯克系”宙斯盾舰。




当然，除了佩里级以外的那些安装了4台燃气轮机的舰艇也确实能够只开1台燃气轮机凑合着走。但由于这种美式设计本身不支持其中的某一台燃机驱动两根主轴，只开一台燃机势必会造成舰艇两舷的推力不平衡，因此当需要只开一台燃机提供动力的时候，还需要一直打舵来保持舰艇的航线，应用起来极其不便。




事实上，文章开头中船701所所说的“国内首次、世界空白的某推进技术”就是在美式4燃气轮机燃燃联合动力系统的基础上实现了使用一台燃气轮机同时驱动2根主轴的改进型燃燃联合动力系统。虽然听起来有些让人无语，不过这种推进模式也确实算得上是“世界空白”了。这主要是因为，在燃燃联合的基础上增加这一功能需要增加一套复杂的机械传动系统，这会增加整个系统的设计难度和故障风险。而我国之所以敢做“第一个吃螃蟹的人”，想必是因为在舰艇动力的设计、制造领域积累了强大的自信。




不过，055型的这种改进燃燃联合也并非最优解。与我国055型的动力系统类似的还有日本人在其朝日级、摩耶级驱逐舰上开创的燃电联合动力系统。这种动力系统的出现同样是为了解决“一台燃机推动整个军舰”的课题。与我国纯机械的解决方式不同，日本人的解决方法是，2台燃气轮机、2台电动机直接连接主轴，而另两台燃气轮机只作为发电机使用。因此，一台燃气发电机就可以将发电量平均给两台电动机对两根主轴进行驱动。这回避了纯机械传动设计难度过大、故障风险也较大的问题，也回避了综合全电推进可靠性不佳的问题。仅在当下来说，是一种相当不错的解决办法。




另一种解决方式则是由美国人提出来的，首先应用在了朱姆沃尔特级驱逐舰上。一方面朱姆沃尔特级采用了与英国45型驱逐舰一样的综合全电推进系统，任何一台主机均可以单独驱动舰艇前进。另一方面，朱姆沃尔特级并没有沿用45型2燃2柴，柴燃联合的动力供给方式，而是使用了4台燃气轮机，燃燃联合的动力供给方式。不仅如此，朱姆沃尔特级还与以往的伯克级、提康德罗加级不同，没有继续使用4台一样的燃气轮机，而是安装了2台MT-30大功率燃气轮机以及2台RR4500小功率燃气轮机，通过不同主机之间的相互配合，有多种功率输出档位可供选择，在航速、降噪性能、耗油量等方面取得了不错的平衡。




这也给我们今后的舰艇动力设计提供了一个不错的借鉴。比如，我国未来的新型远洋护卫舰完全也可以采用类似的设计思想，使用1~2台QC280级别的大型燃气轮机配合1~2台QD70级别的小型燃气轮机实现大小搭配的燃燃联合。




从长远来看，随着综合全电推进系统的可靠性的逐渐提升，无论是我国通过机械手段改进的燃燃联合动力还是日本独创的燃电联合动力都注定无法成为海军技术的主流，尽快迈入全电时代才是“王道征途”。而为了与即将到来的全电时代相配合，我国还需要继续完善各种不同类型的燃气轮机家族与舰用核动力系统才行。​​​​