中國要造巨型核動力航母還面臨哪些難關

軍武

從中國海軍近期服役艦艇的情況來看，除了新型核潛艇，國人最翹首以盼的恐怕就是003 號航母了。從遼寧艦和山東艦，再到003 號，中國航母的發展脈絡十分清楚，即朝向大型化發展，這無疑也對應了未來中國海軍的深藍化遠海戰略。但發展核動力航母技術，還面臨很多難關。

頂級強國，航母必須越大越好

航母的規格從噸位來看，大體可以分為小型、中型和大型。作為最吞金的武器之一，航母的建造、維護乃至戰斗力形成，都讓多數國家望而卻步，因此，一些國家只能選擇建造中小型航母甚至以兩棲攻擊艦一類準航母作為替代品。但對于真正的海軍強國而言，規格太低的航母往往價廉物不美，難以滿足其海權戰略需求。

曾在三艘不同航母服役，并指導福特級航母概念設計的美國海軍上校兼海軍技術資深工程師塔爾伯特曾專門撰文闡明大型航母的作用。第一，中小型航母或大型兩棲攻擊艦無法起降E-2D這樣的固定翼預警機，而此類預警機的雷達作用范圍往往超過海基宙斯盾的數倍，而且預警機的移動速度更遠超艦艇航行速度。這樣一來，航母戰斗群指揮官即可根據預警機的判斷掌控戰區內所有敵我單位的情況，進而最大程度避免可能帶來嚴重隱患的戰場迷霧。

第二，大型航母可以攜帶的艦載機數量甚至堪比兩艘中小型航母，即便搭載同型號戰斗機，大型航母在總體運用上的優勢也很突出。因為大型航母的戰斗機停靠點和機庫容量優勢很大，可以在多數時間段讓艦隊上空的防御戰斗機和打擊敵目標的空中編隊都保持較大規模。而多艘小型航母就算戰斗機之和與之接近，不同航母的航空隊在起降和飛行任務協同上也要面臨大得多的難度，對特定任務區域的控制程度自然明顯不如大型航母上單一編制的航空聯隊。

第三，大型航母余量很大，可以在緊急情況下容納其他航母的人員和飛機，對各類軍用航空器也有更多的選擇余地。例如在打擊得到新型防空武器的極端組織時，美軍臨時為艦載航空兵快速增設了更多的電子戰機，而這是中小型航母難以完成的。大型航母在彈藥庫容量上，同樣優勢明顯，例如一艘尼米茲級航母可攜帶的各類彈藥超過一艘兩棲攻擊艦的23倍。

核動力航母有什么優勢

早在1958年，世界第一艘核動力航母“企業號”就動工建造。自20世紀70年代開始，美國航母在巨型化的同時又真正實現了核動力化，這種趨勢一直維持到今天。早在尼米茲級航母定型前，美軍就曾通過比例仿真模型和計算機對比了核動力和常規動力航母，并從中發現常規動力航母的發展瓶頸很難突破。一般而言，航母要想有效作戰，速度不能低于30節。隨著噸位的提升，航母動力裝置也必須跟著發展，但在常規航母上，這種發展的結果往往就是動力裝置所占面積飆升，而且航母還要規劃出相當區域用于儲備自身所需燃料，進而直接影響機庫和彈藥庫的面積。這樣一來，噸位的增長就幾乎沒有從本質上提升航母的戰斗力。非但如此，常規動力航母大量的燃料消耗也會導致頻繁的海上補給，而此類作業往往需要補給艦和航母同時降低速度，這在戰時無疑會讓自身的防御力大大降低。

反觀核動力航母，它的動力來源為原子反應堆，理論上可以提供無限的續航力。這樣一來，航母就不用考慮自身燃料補給，內部空間也由此大大得到釋放，即便在和補給艦對接時，補給的種類也大大降低。由于不再需要煙囪，核動力航母的艦島位置自然也無須遷就推進裝置的布局，并且可以大大降低體積，以便讓升降機位于艦島前方，并在甲板下增設新的彈藥準備區域。從設計上看，這也利于降低彈藥爆炸的可能性。

核反應堆技術是核動力航母發展的難關

艦艇核動力裝置的原理，就是反應堆輸出熱能，將鍋爐內的液態水燒開，產生蒸汽，最終驅動蒸汽輪機，進而帶動傳動軸螺旋槳，使得艦艇在海中前進。從本質上看，這就好比一個采用反應堆爐子的蒸汽輪機動力系統。但這看似簡單的原理，卻成為很多國家根本無法戰勝的技術高峰，哪怕它們中有的曾經擁有了核潛艇反應堆技術。法國就是一個十分典型的案例。

“戴高樂號”采用了兩臺凱旋級戰略核潛艇使用的K-15D反應堆，其輸出功率卻僅為150兆瓦。因此，盡管“戴高樂號”的噸位遠低于美國核動力航母，但其最大速度也很難超過27節。更讓法國頭疼的是，這艘航母還以頻繁的動力系統故障而聞名于世。數字化模型顯示，核潛艇的反應堆如果用于噸位大得多的航母，就至少需要4～5個，這無疑要占據航母上大塊寶貴的空間，進而讓核動力航母失去原本的優勢，然而這還只是麻煩的開始。

反應堆數量增加后，輻射量必然會增加，因此輻射屏蔽措施就必須到位，但這就意味著其他相關設備也要迅速跟進，進而再度占據航母上的空間。而且多臺反應堆之間的協調也難免會存在很大的操縱難度，一旦配合不到位，就很可能發生事故。即便是單臺核潛艇用反應堆提升功率后再配備到航母上，也必然要在散熱、安全、熱交換等方面再度設計，難度幾乎超過徹底設計新的航母專用反應堆。毫無疑問，這種先天就存在嚴重問題的設計完全弊大于利，而中國也應當引以為戒。

發展核動力航母，中國有什么成就

中國海軍目前的航母力量發展還處于起步階段，但獨立建造航母這一門檻，中國已經跨了過去。以長興造船廠為例，此地四年就完成了17個舾裝碼頭、4個大型民用船塢，廠區面積近600萬平方米，并開辟了 3 條大型生產線。這里的船臺能夠滿足常見的數十萬噸超大型貨輪建造要求，自然也可以滿足航母建造要求。自2018年開始，這里又出現了軌道長上千米、總重量達1 600噸的超大型龍門吊，其作業范圍幾乎可以覆蓋總裝場地。

然而建造核動力航母的第二道門檻，中國卻很難快速跨過去，這就是高性能反應堆。大型航母噸位巨大，但內部空間依舊要絕對優化，所以理想的航母專用反應堆就要同時做到能量強、體積小、可靠性高。讓人欣慰的是，“玲龍一號”這種小型反應堆給出了一個較為理想的答案。

作為一種模塊化設計的小型反應堆，“玲龍一號”的尺寸得到了最大程度的壓縮，其高度約為14米，寬度約為10米，與美國航母使用的反應堆一樣，所占面積遠低于常規動力航母使用的柴油機、燃氣渦輪機、蒸汽輪機等常規主機。非但如此，“玲龍一號”的能量也很強悍，其額定熱功率可達385兆瓦，電功率則為127兆瓦。與之對比，美國尼米茲級航母使用的A4W反應堆雖然額定熱功率高達550兆瓦，但電功率僅為100兆瓦，福特級航母使用的最新型A1B反應堆的電功率也只有125兆瓦。因此，從能量上看，“玲龍一號”甚至反超了美國的兩大同類對手，理論上也可以節省出更多電能，并反過來用于電磁彈射作業。

更重要的是，作為第三代小型反應堆，“玲龍一號”的安全系數很高。“玲龍一號”依靠空氣對流將熱量從堆芯導入鋼制安全殼，再通過安全殼導入大氣，進而實現自然冷卻，即便在最壞的情況下也不會發生融堆事故。借助五道縱深防御措施，“玲龍一號”不需要能動的安全殼噴淋和再循環系統，即便在事故后長期不手動干預，堆芯也能得到保護，其安全蓄電池還能提供72小時不間斷供電。因此，“玲龍一號”發生核事故的概率，已經大大低于美國和法國的同類反應堆，甚至由此成為世界首個通過國際原子能機構通用反應堆安全審查的先進小型反應堆。

為什么國產反應堆不能用于航母

“玲龍一號”的致命缺陷，是其核燃料豐度太低。核燃料豐度，就是其中的核物質濃度。目前國內外常見的民用核燃料的豐度一般低于20%，即低濃度鈾，它們在任何情況下都不會發生核爆炸。而如果豐度超過20%，輻射量和不穩定性都會大大提升，進而納入軍用核燃料的范疇；如果豐度超過90%，即可用于制造核彈。美國尼米茲級航母使用的A4W反應堆豐度可達66%左右，而福特級航母的A1B反應堆豐度高達97%，相比之下，“玲龍一號”的豐度僅為3%～5%。如果一艘核動力航母的反應堆豐度不足，必然會導致其釋放的能量不足，進而嚴重影響航母本身的動力甚至出勤率。反之，反應堆豐度較高固然有其危險性，但也可以讓航母的動力得到更大能量，如福特級這樣的航母理論上甚至無須專門更換燃料。美國第一艘核動力航母“企業號”的A2W反應堆豐度僅為6%，這就導致“企業號”不得不頻繁大修以更換燃料，有時兩次大修間隔僅為五年，而一次大修耗時長達2～3年，這也嚴重影響了該艦的出勤狀況。

核動力航母如果要更換燃料，就要把艦體結構小心翼翼地分層切割開，才能更換內部的反應堆燃料，更換后同樣要縝密地一層層將其縫合焊接起來，工程量之大、工期之長自不消說，而且誰也無法保證絕對不會出現安全問題，因此此類工程自然越少越好。所以，如果貿然將現階段的“玲龍一號”用于航母，就只能重演當年老“企業號”和法國“戴高樂號”的窘境，甚至由此嚴重影響中國海軍航母力量的戰備執勤。而如果將“玲龍一號”這樣的小型反應堆豐度提升到福特級航母的水平，需要耗費一個中等城市的用電量。所以，只有早日解決反應堆豐度問題，國產巨型核動力航母才真正有希望。