福建艦採傳統動力卻可電磁彈射 其龐大電力從何而來?
文/美國之音陳筠
中國第三艘航母003型福建艦日前風光下水,福建艦採用傳統動力卻使用先進的電磁彈射系統,其所需要的龐大電力從何而來,始終是個「謎」。有分析人士認為,中國在儲電和發電的電網技術上顯然有了新突破;也有人認為,應是航母上多裝了兩台柴油發電機,專門供給電磁彈射使用。但不論電從哪裡來,分析人士普遍表示,常規動力航母比較符合解放軍現階段所需,即使下一艘004型航母也很可能還是傳統動力航母,而非外傳的核動力航母。
繼遼寧艦和山東艦後,中國第三艘航母003型已下水,命名為福建艦。它是中國第一艘電磁彈射系統取代滑躍式甲板的航母,可以搭載更多艦載機和負重更多的油彈,前兩艘航母不能裝載的大型固定翼空中預警機或反潛機也能在福建艦起降。而且由於預熱時間短,戰機起飛時間縮短,也代表戰機能有更高頻次的起降。
值得注意的是,排水量八萬餘噸的福建艦採用的是傳統動力而非核動力,但它裝備了三條電磁彈射軌道。電磁彈射在戰機起飛的瞬間需要大量電力,福建艦預估可以裝載五十架各式戰機,其若高頻次起降所需的大量電力從何而來,眾說紛紜。
綜合電力系統
中國媒體觀察者網說,福建艦最核心的技術就是以中國工程院院士馬偉明帶頭研發的一整套綜合電力系統。在這項系統支援下,由航母中央配電系統供電,佈置了電磁彈射器以及配套的儲能裝置,並也佈置電磁攔阻裝置以及新型船載電子設備。
台灣國際戰略學會執行長羅慶生在接受美國之音採訪時表示, 一般來講,船艦有兩套系統,一套是用來驅動機械帶動螺旋槳,由引擎推動船艦往前走﹔另一套是用來發電,滿足艦上各類用電設施的需求。而引擎歸引擎,船上的電力歸電力,兩個是不同的系統。
他說,船艦的推進系統功率比電力系統強大很多,但只有在船艦加速或高速巡航時才會使用全部負載,平常不會用到;電磁彈射則只有在發射瞬間才需要非常強大的電能,平常也不需要。而馬偉明的發明就是把這兩個系統連接在一起,將引擎所發出的多餘動力轉移到船上的電能上,因而獲頒中國軍方最高級的「八一勳章」殊榮。
他說,福建艦使用的「船艦綜合電力系統」是用直流電以電能形式集中整合船艦動力使用,跟美國用的交流電不同。而且這項技術比美國還先進,美軍只有最新的福特號航母使用電磁彈射,但其為核動力航母,可以提供充沛電力,一般美軍傳統動力的軍艦尚無法做到電磁彈射。
得力於高鐵
羅慶生表示,中國電磁科技的發展得力于它的高鐵,因為中國高鐵的距離很長,總長將近四萬公里,而且都是用電力在行駛,所以中國在把電磁轉換成動力傳輸的能力很強,包括從青海、新疆將電力輸送到東部的特高壓電力傳輸技術也是如此,中國在電力科技上確實有其獨到之處。
不過,他的這種說法也遭到挑戰。前中國解放軍海軍司令部中校參謀姚誠在接受美國之音採訪時表示,福建艦採用傳統動力,它能以柴油發電推動八萬噸的航母前進就不錯了,如果還要儲備很大的電能來保障磁彈射,他對此抱持懷疑。
加裝兩台柴油發電機
他表示,福建艦的排水量是八萬餘噸,但船上載油量有一萬八千噸,等於有近四分之一的重量是柴油,另還需要一條901綜合補給艦跟著它。如果用三台柴油機去推動003航母前進沒有問題,但若要這三台還提供電力給電磁彈射使用則不太可能,因為沒有那麼大的動力,所以最有可能的方法就是船上多裝了兩台柴油發電機,專門供電磁彈射使用。
姚誠說:「所以呢,它三台是推進的,它可能另外裝兩台專門發電供給電磁彈射用的,就等於它的船上有五台柴油發電機,那麼五台柴油發電機消耗的油量是很大的。」
姚誠表示,從科學上能量守恆的角度來看,發出1000瓦的功率不可能得到2000瓦的能量。他說,馬偉明愛吹牛,在裝備立項時畫出航母全動力的大餅是為了「搞錢」,但實際上中國目前尚不具備這樣的技術,這在中國海軍裡大家都知道。
電網規劃有突破
台灣軍事專家、軍情與航空網站主編施孝瑋在接受美國之音採訪時說,即使美國核動力航母的核子反應器所發出的功率也不是拿來船上發電使用,而是直接帶動大軸驅使戰艦前行,而船上各類用電其實另有燃油機組在負責發電。所以福建艦上所需的電磁彈射電力應也是由船上的發電機來,只是中國可能在電網規劃上找到了某種平衡點。
他說:「其實我看到大陸方面的說法是,電磁彈射本身耗的電量並不是大到003的發電系統無法負荷,但主要在於它的儲電跟它的放電設備相對來說做到比較精准,在這方面他們顯然是克服了一些問題。」
他說,電網規劃一直是各國軍艦在建造時所面臨的共同課題,比如美國的神盾驅逐艦做到Flight III型以後,它之後的伯克級艦就停止Flight III型了,原因就在於伯克級艦未來要安裝更新更好的平面相位陣列雷達系統的耗電量太大,已非伯克級艦的發電量所能提供。
施孝瑋說,所以在這個情況下,或許福建艦在電力規劃上有一些外界不太能得知的訊息,但既然福建艦能夠造出來,他相信應該不會只是一個面子或豆腐渣工程而已,因為這至少代表福建艦能達到解放軍海軍的要求規格,造出來才有意義。
分析人士說,福建艦下水後,大概要花半年時間舾裝,之後進行海試至少一年,還要部署艦載機與人員的訓練至少要兩年,所以福建艦要形成戰力至少是三年以後。此外,做出電磁彈射不代表艦載機就真的能夠順利用電磁彈射起飛,比如美國福特號航母在船廠裡的測試都沒有問題,但當整個艦載機聯隊的規模都上船到海上實測後,問題才逐漸浮現。
施孝瑋說:「未來如果003在經過這個階段有發生問題也不奇怪,但是如果這個階段他們安然度過,那也必須要說他們在工程上來講,的確似乎是找到了一些終南捷徑。」
電磁炮衍生運用
羅慶生說,如果福建艦的電磁彈射系統真能輕鬆拉動大型戰機起飛,將意味著中國「電磁炮」上艦的時程已經不遠,因為電磁炮也是借由線圈產生很強的磁力以高速彈射出去,可達100多公里遠,比起一般炮彈頂多十幾公里遠得多;再加上電磁炮本身有小翅膀,只要給它北斗衛星的座標,它自己可以不斷調整方向,準確度也相當高。他說,美國睜大眼睛看的就是電磁彈射衍生運用的這個部分。
福建號航母的艦載機跳過蒸氣彈射方式,而直接使用電磁彈射起飛,但它的動力還是使用傳統動力而非核動力。有人認為,這是因為中國核航母的技術不足,但也有人認為,中國核技術很先進,不過他們同聲表示,核動力航母並不符合解放軍現在的需求。
核動力需求有多大
施孝瑋說,中國雖有核潛艦的技術,比如094、096萬噸級核潛艦分別裝有兩具壓水式核反應爐,但其輸出功率並沒有大到可以推動八萬噸航母的等級。如果以美國核動力航母的發展過程來看,美國第一艘航母企業號裝了八具小型核潛艦的核子反應器,到後來的尼米茲級航母變成有兩具輸出功率非常大的核子反應器。這意味著中國的福建艦如果要採用核動力至少需要八個小型的核子反應器,而且從八個小型核子反應器到變成兩個中大型反應器的過程裡,還有相當多的科技要去克服。
姚誠也說,據他瞭解,中國在十多年前就在研製核動力航母,到2019年時做了一條核動力破冰船試驗,希望成功後能把破冰船上的核設施搬到航母上,但他估計這項技術至今沒有太大進展。他說,俄羅斯沒有核動力航母,烏克蘭也沒有,研判中國也做不出來。
羅慶生則認為,中國不是做不出來,而是不需要。中國不像美國在全球有無數個海外基地,也沒有能力像美國一樣進行全球巡航,且全球巡航也不是解放軍的戰略目標,加上一艘核動力航母從建造到保養、維修都非常昂貴,整體評估下來,傳統動力航母對現階段解放軍才最有利,甚至中國第四艘航母004也可能維持傳統動力,而非核動力。
分析人士都說,國防工業是一個系統化工程,中國打造整條航母的後勤保養線不可能只為了一艘003航母而已,否則經濟上太不划算,所以他們都認為,中國004航母應該是003的升級版,不太可能直接跳到核動力航母。