03.08 为何现在只有美法两国拥有核航母,技术门槛在哪里?

街角在-等待


核动力航母的技术门槛非常之高,可以说是人类有史以来技术水平最为复杂的综合作战平台,因此目前全世界拥有航母的国家虽然不少,但是真正的核动力航母却只有美法两国。而且单看法国,它的那一艘戴高乐号航母排水量只有4万多吨,动力则是直接照搬凯旋级的K15型核反应堆,很多子系统还是从美国进口的,也只能算是减配版的mini核动力航母。那么核动力航母技术门槛到底在哪里?为什么研制核动力航母就那么困难?


▲美国航母

▲戴高乐号航母

首先我可以很不幸的告诉大家,研制核动力航母首先你得拥有核武器,不然就不要做这个梦了。核动力航母采用核反应堆加蒸汽轮机作为动力,而航母内部由于空间有限,一般都是采用超小型的核反应堆,而这些反应堆都被封闭在航母舱室之内,为了保证足够的续航能力和更换燃料时间,这些核反应堆里烧的都是丰度在30%以上的浓缩铀(民用核电站燃料棒丰度都在5%以下),美国航母和俄罗斯核潜艇甚至直接用过期的核弹头稍加改造就用来充当燃料了。而根据《核不扩散条约》的规定,一般国家是不能制造丰度在5%以上的浓缩铀的,这是核武国家的专利,所以普通的国家就别去考虑核动力航母了,因为高丰度的核燃料你都不能造,而且这玩意儿也没人会卖给你!


▲浓缩铀

退一万步讲,就算你能弄到高丰度的浓缩铀,那舰用小型核反应堆也不是一般国家能够开发制造的。全世界只有中美俄法英完全掌握了水下舰艇核反应堆技术,印度算是半个,而拥有成熟水面舰艇核反应堆技术的则只有美国和俄罗斯,中船虽然也推出了核动力破冰船和海洋平台,但是目前并没有实物出现,不过以我们高度成熟的水下核动力技术,航母核动力也不是什么大问题。但是放眼整个世界来看,除了五常,其他国家压根不具备研发水面核动力装置的能力。


除此之外,航母内部结构也是纷繁复杂的,重型航母一共拥有数千个舱室,数百千米的电气管路,现在世界上绝大部分国家连4千吨级的护卫舰都造不出来,你还指望他们上马航母,甚至是核动力航母,这要求是不是太过分了?事实上就算是造船业稳居世界前三的我们,在制造国产航母之前,也是对澳大利亚的墨尔本号航母和苏联的瓦良格号航母进行了很多年的研究,这才打下了坚实的基础!而核动力航母相比常规动力航母而言,由于需要保证核反应堆和锅炉的绝对安全,其设计更为复杂,这也让许多国家望而却步!
▲航母复杂的内部结构

最后一个原因,核动力航母由于能量充沛,舰载机通常会采用弹射起飞,拦阻降落的高效率起降作战模式,而航母弹射器和拦阻装置这两样东西都不是省油的灯!航母弹射器用的最多的就是蒸汽弹射器,目前最为成熟的就是美国的C13弹射器,就连苏联都没有出成品。美国的尼米兹级和法国的戴高乐号核动力航母都是采用蒸汽弹射器,但是法国自己研究不出来,也是从美国成套进口,单价4500万美元!
▲蒸汽弹射器

而拦阻索这玩意儿需要承受数十吨重战机的高速拉扯,并且还需要反复使用,技术含量也颇高,虽然不算太过于黑科技,但是目前也只有中美俄三个国家掌握!我国辽宁舰和山东舰是河北巨力集团生产的,印度维特拉马蒂亚号航母用的是俄罗斯进口产品,法国戴高乐航母则是进口自美国,每一根拦阻索的价格高达百万美元!英国最新的伊丽莎白女王级航母为了省事,干脆采用滑越起降,垂直降落的方式,虽然避免了弹射起飞和拦阻降落的难题,但是作战效率却大打折扣!纵观全球,有技术制造核动力航母的只剩下中美俄三国,而有技术又不差钱的恐怕只剩下中美两国了!


▲航母阻拦索


军武吐槽君


技术难度不是在某一个具体项目上,而是“一条线”:可能,从原材料到成品的设计安装,都有难度。

拿飞机来说,一个刹车片,我们到2003年才完成自主研发。而这个项目从1988年就开始了,2004年,这个项目获得了国家技术发明奖一等奖。项目主负责人黄伯云还获得了2005年感动中国十大人物称号。

飞机刹车片这件事,我再补充一下。当时新闻说,飞机刹车片寿命很短,国外又限制我们的采购数量。而且,每次买新的,外国还要把旧的回收。。。可以说,某国通过控制刹车片采购数量,就控制了我国飞机的起降次数。。。这要是打仗了,真是不敢想象。


再说飞机更核心的部件----发动机。从原材料到设计,我们和美国都有差距。美国可以拿出最先进的发动机展示给我们,让我们随便看,而我们甚至还没有能力逆向研发出来。

我国最先进的涡扇-10B型发动机,推力只有14吨。推比达到8.1以上,全寿命也达4000小时。

而美国F-35所使用的F135发动机,推力超过18吨。推重比达到11.7,寿命据说“数千小时”。按照一贯套路,美国发动机寿命超过中苏的两倍不止。

而这些技术差距放到核动力航母上,差距更大。

就拿瓦良格号航母(我国第一艘航母)来说,苏联生产这艘航母,需要九个国防工业部、600个相关专业、8000家配套厂家配合。

苏联解体后,归属乌克兰的黑海造船厂也无法独自完成已建造了67%的"瓦良格"号航母和刚开工两年的"乌里扬罗夫斯克"号核动力航母的建造。而我国拿到这艘航母以及大部分设计图纸后,用了七八年,才完成后续33%的建造!!!

核动力航母这种镇国重器,更是难度超大。现在为止,只有美国一家拥有真正的核动力航母。法国那个核动力航母(戴高乐号航空母舰),用的是核潜艇上的反应堆(凯旋级弹道导弹核潜艇相同GEC Alsthom PWR Type K-15核反应堆)。其总输出仅76200轴马力,而美国的克莱蒙梭级为126000轴马力,最新的福特号推进功率更是达到280000马力。福特号航速可超过30节,而法国航母最高只能达到25节。

而且,法国的维护成本也高,六七年就要更换燃料。而美国的福特号据说50年不用换燃料。

技术门槛在哪里?从设备制造的原材料,到整体设计,都可以说是有门槛。不过,全世界都知道核裂变、核聚变原理,只要会百度都能查到,设计图到处都是。尤其是对于我国来说,最大的门槛是“经验”和“安全”。“核”这种东西危险系数太高,没有几十年的经验积累,根本不敢实用。

而且,那玩意贵啊,我们穷啊!一旦失败,污染泄露,那损失就太大。我们已经落后怕了,可不敢把步子迈大了。。。对于核动力航母这东西,我们早晚会有的,不用太急。

(文|勇战王聊历史)


勇战王聊历史


航母美英法日都搞过,

核动力,美俄牛逼。

核航母只有美国是比较牛的,法国的很勉强,核反应堆设计水平是关键,

体积,功率,瞬时功率,美国在这方面领先,

但美国的技术它自己也不太满意,想淘汰,

为何?因为它是核子堆烧开水,是蒸汽核子堆。

这东西玩不了电磁弹射,不是一个路数。

核子堆发热→烧水→发电,

这种核子堆蒸汽多,蒸汽管路相关设备也多,

对于电弹全是绊脚石。

法国用的是核潜艇改的核子堆,噪音小,功率也不够。

所以关键就在怎样设计个功率足够,体积也适当的堆型。

烧水散热还可以改吗?

当前的水是双层循环水,

可以烧液态合金吗?可以烧别的高比热溶高沸点液体吗?

我们知道乙二醇,等液体沸点高,冰点低。

沸点高,比热容大,可以更好的导出核子堆的热量,

找到更好的适用液体,核子堆性能就会提升,

再有就是能量导出机制,

不烧水不烧液体可以导出能量而又不泄露核子污染吗?

核子堆是中子,电子,质子,之间的事,电荷很活跃,

如用磁场对活跃的电荷加以磁场致偏,电荷就会正负分开,打靶,形成正负极板,组成电源极板,直接输出电能,

而粒子在内部隔离。

这样导出的就是电力了,当然散热制冷降温又是一套。

电磁弹射器用不着蒸汽,只要电,瞬时大功率放电,还能连续多次(几十次到一两百次)

核子动力的输出功率锅炉功率是不太容易随便调节的,启动之后可调节范围有限,调节也迟钝,不太可能像汽车那样随便熄火,加油。



星辉650


一方面说,核动力航母对于我国其实没什么门槛。

另一方面说,核动力航母对于我国门槛巨大。


有点尴尬吧?


这件事就和当年造手机一样。在2003年这个阶段,制造功能手机对我国其实已经没有什么门槛了,但随后的几年智能手机开始大范围流行。以至于现在我们还只有华为有真正意义上的智能手机CPU“麒麟”。


对于航母也是这样的。我们来看企业级航母:

企业级航母是世界上第一型使用核反应堆为动力系统的航母,在其内部装有8个Westinghouse的A2W核反应堆。

这种反应堆其实仅仅是能够勉强上舰的一个堆,由于输出功率太小,因此企业号也只好装了8个。

堆有多大,W君这里有当年运送反应堆的照片:

一列火车仅仅能运送六个堆。因此企业号在使用了A2W后空间浪费太大。并且也没有获得想象中那么大的动力。

而目前福特号就仅仅使用了两个A1B反应堆就获得了比企业号大得多的功率。



如果我们自己去研究企业号这个级别的反应堆装在航母上,以目前我们核工业水平来说并没有什么难度。

但是,如果我们现在要按照新的标准对标福特号上面的A1B反应堆,对于我们来说困难还是有的。


但对于航母这种国之重器,其实是宁缺毋滥的。毕竟要持续航行50-80年的时间,所以安下心研究好了反应堆再上也是可以理解的事情了。


军武数据库


全世界只有美国和法国拥有核航母,实际上原因非常简单,那就是世界上拥有大型航空母舰需求的国家不过6个而已,那就是中美俄英法印,以外的其他国家无力支撑大型航空母舰的开销。


而这些国家基本上都有潜用核反应堆技术,整体来说 研发航母用反应堆没有任何技术层次的壁垒,需要的只是研发攻关。

只要国家意志愿意推行,没有任何的技术难度。

然后,英国无意于核动力航母,英国海军连多花一个亿就能购买两条电磁弹射器三条拦阻索从而显著提高女王级航母战斗力的生意都不愿意做。甚至于英国觉得,现在的女王就挺好,已经能够满足英国的战略需求的反对英国的战略需求,也就是作为二线辅助美国航母,毕竟英国海军只有不和美国打起来,在欧洲的一亩三分地上还是可圈可点的。


法国海军已经退化成了全球性的存在舰队,在欧洲以外拥有一定数量的海外驻军,但是也就是轻型护卫舰之流,几近于无,而且,核动力的高昂造价也让法国海军难以承受,因此取消了黎塞留号航母的建造计划。

俄罗斯海军目前经济无力承担航空母舰(指的是纯粹不见回报的支出,实际上俄罗斯在能够创造效益的领域比如核动力破冰船方面的支出非常慷慨)

而且,俄罗斯造核动力航母不存在任何技术上不可弥补的问题 无论是船坞 锅炉 反应堆,或者说系统可行的核动力航母计划,俄罗斯均有,比如说近年来展出的一大串核动力航母模型,但是没钱,没钱很重要,没钱什么干不了,所以俄罗斯也很绝望他们也想造核动力航母哎。

至于咱们?有钱,有需求,没技术,技术正在攻关,等到技术成熟,核动力航母自然就是水到渠成了。

印度?有想法,砸锅卖铁也不是不行,没技术,没船坞,没图纸,没拦阻索等等一系列导致,印度依靠外购的话,价格过度高昂,但是自产?嗯,看维克兰特去


啸鹰评


重要的事说三遍,钱!经费!MONEY!说白了就是国力!核动力航母相比较常规动力航母的建造和维护保障都更为复杂和昂贵,即便对于当今世界来说,也没有几个国家能玩的起。相比较起技术门槛,经济门槛更高。就拿英国来说,他完全有能力制造核动力航母,但新下水的伊丽莎白女王级还是采用了常规动力。对于英国海军来说,目前拥有一支核潜艇部队就足够,高成本的核动力航母根本没必要,而且在它身上获得的利益不见得能有太多,完全不适合现在英国国情。也因此可以得到一个硬性的真理,核动力航母并不是谁玩都合适,要根据自身的情况和需要。

接着从技术层面来看,对于五常甚至包括日本、印度等国家来说,实际上他们都已具备制造核动力航母的条件和能力,必要的技术不会困扰他们太久,尤其是拥有核潜艇的国家,也因此最头疼的门槛还是金钱。那么目前拥有核动力航母的只有法国和美国两个国家,同时也只有这两个国家的航母拥有舰载固定翼预警机,他们的综合作战实力是不容小觑的。美国拥有如此强大的航母作战群是因为它给了美国一个延伸的远程存在,他们需要把力量投射到偏远的地方,以方便在远方地区的军事存在,维护在全球各地区的利益。

不少国家都有核动力潜艇,它们需要更远的航程和自持力。但正如上文所说,这是非常昂贵的。不过对于需要在水下停留数月、空间和食物有限、超远程航行的潜艇来说,这至关重要,以此来达到必要的核平衡。在上世纪70年代到90年代,美国和苏联都曾研发国核动力导弹巡洋舰,其设计目的就是用于与核动力航母作战。它们的一切成本都非常高昂,以至于它们大部分退役,并建造了常规动力的导弹巡洋舰来取代它们。

以美国的弗吉尼亚核动力巡洋舰为例,这些船的一次燃料补给、大修和升级改装的费用都非常惊人,加起来的费用大约是一艘新船的一半。此外,它们需要相对较多的船员,造成海军人员的资源紧张和浪费。接下来由各项成本均较为低廉的提康德罗加巡洋舰和阿里·伯克级驱逐舰所取代,而且后者拥有能力更为强大的“宙斯盾”系统,所以便很快决定了这些核动力巡洋舰的退役。

弗吉尼亚级核动力巡洋舰

接下来看看法国戴高乐号核动力航空母舰,它更能体现出他们拥有完善先进的国防工业体系,而且航母上的大部分关键武器和系统都是由自己研发。在这方面法国做的要比英国强多了,坚持一贯的自主研发,但也是由于成本太大,所以也有诸多问题,法国仅装备这一艘航母就很好的说明了一切。虽然说每个国家都希望拥有核动力海军舰艇,包括航母、核潜艇,但很少有人能买得起,研发的起,供应的起。

核动力航母的优点就不必赘言了,除了续航性,有吸引力的另原因之一是大量的多余能量可以用来为蒸汽弹射器产生蒸汽。而传统动力航母必须携带额外的蒸汽制造系统,与他们的推进和动力系统分开,这显然不太方便。当然有的轻型航母拥有较好的燃气轮机也能很好的解决这一切。

法国戴高乐号核动力航母

最后从实战方略来看,许多国家拥有建造核动力船的技术和专业知识,然而建造和维护它们的主要限制是成本,而且仅仅拥有一艘核动力航母对一个国家的国防实际上起不了太大作用。一个国家需要经常更换替换战备船只以满足定期维护的要求,所以至少要拥有两艘核动力航母才可以算的上至少有一艘都在24小时工作,目前能达到这样程度的仅有美国。

那么拥有如此多核动力航母的美国面要临的主要问题之一就是必要的定期维护,这就是昂贵的“停机时间”。就在2015年11月,美国11艘核动力航母中只有5艘有可以被部署到“任何地带”。4艘在“深度维护”,即增加核燃料和现代化升级(需时2年),1艘在进行部署工作和训练,最新的福特级仍然在最后的海上测试。

也因此来看对于一些国家来说,拥有核武器或者拥有航母都是毫无意义的,他们既没有技术也没有经济支持。美国自冷战以后成为了世界上仅剩下的唯一超级大国,它要充分稳定太平洋和大西洋的局势,以维持其作为世界超级大国的地位和利益。简而言之美国已经进入了一个循环,要是没有全球军事存在的利益,恐怕美国也养不起如此之多的核动力航母和其他军队。所以说,核动力推进确实相比较常规动力更加便宜,但是高昂的维护费用以及处理旧反应堆的成本仍然让人望而却步。

对于我们来讲,这是迟早的,面包会有的,啤酒会有的,我们期待着。


战武奇兵


1.全球核航母只有美国和法国。但是法国那个只能算半个,因为戴高乐航母用的是核潜艇的发动机,功率输出,航程都比常规还差。如果随便装个核潜艇发动机上去就是核航母,那我国也拥有了。可事实牵扯到一项关键技术

2.这技术就是“核反应堆小型化”。而掌握这技术的只有美国一家,而且还不是完全掌握,美国最新的福特级核航母不停出问题就是技术还不成熟。

3.核反应堆小型化是核发动机小型化,能装航母上,不占用空间,功率和航程无限的发动机。而不是法国的小牛拉大车。这里区分核武的小型化,核能小型化发动机是可控的,核武是战争武器,一次性。不一样,这里要区分。所以很多国家掌握了核武器小型化,还是造不出发动机的原因。

4.美国航母技术发展了近百年,核武器美国先发明并唯一实战过,所以美国单独有小型化技术不是很惊奇的事,而我们中国需要赶超的地方很多,未来的核航母还需要几代人去研发并壮大!大家怎么看?










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首先需要了结核动力航母在技术难度上一定是要高于常规动力航母的。这也可以间接体现在二者间的差距上。

核动力航母最大优点是拥有无限航程,而且是无限高速航程。这导致了很多优势:

核动力航母无需携带自用燃油,可以携带更多的航空燃油。(尼米兹级航母携带350万加仑航空燃油,而肯尼迪号携带的是180万加仑航空燃油和240万加仑船用燃油。

核动力航母可以部署在更安全的后方,无需靠前部署。

同样航程则比常规动力航母更快到达战区。

(注:此优势非常微弱,因为常规动力航母一样可以飚高速,只不过要多花-点点时间补给燃油,后勤依赖较高而已。

到达时间的对比如下图,跑12000海里,也就差了几小时而已

核动力航母单独行动的时候不需要燃油补给舰,而航空燃油和弹药补给舰可以稍后出发,更加安全。

降低了全球海军基地的燃油预置数量,以及日常或战争中保护这些燃油储藏点的难度。即使燃油储藏点被攻击毁坏,核动力航母的行动依然不受任何限制。

最重要的应该是更大的电力供应能力。(尤其是未来服役的电磁弹射,电磁轨道炮,激光武器,超大面积相控阵雷达等等耗电大户。

核动力航母舰队减少了1/3的行进中燃油补给,降低了补给时候被攻击的风险。

核动力航母的加速性能强得多,能轻松应对突

的风力变化,或者:飞机故障需要迫降。

不过报告也指出,常规动力航母从来没有因为加速能力不足,而导致飞机坠毁。

另外

航空母舰采用核动力推进以后,具有很多明显的优点:首先,没有烟囱带来了许多好处。常规航母_上的进气道、排气道和大型烟囱不仅占去大量空间,而且降低了舰体强度。它们排放的高温废气一方面严重腐蚀舰上设备,一方面也会产生湍流而影响飞机的着舰。而核动力航母一劳永逸地消除了这些问题。

其次,大量空间被节省下来,可大大提高舰艇的有效荷载,可以装载更多的航空燃油、武器 给品,增加航母的自持力,更适合航母这一战略性兵力的作战特点。

第三,常规动力航母的续航能力一般在1 .5万一2.7万公里,而核动力航母可50倍于此。且更换一次燃料就可连续航行数十万海里,核动力使航母具有了近乎无限的机动能力。核燃料更换一-次即可连续航行数十万海里,这在常规航母是不可想象的。

第四,核动力航母的工作、生活条件大为改善。它没有烟囱排出的有毒气体的影响,没有恼人的噪声。进气道和烟囱所节省下的空间使居住舱室更加宽敞,巨大的动力资源可以大量淡化海水,也可以使舱室的空调效果更好。不要小看生活条件的改善,在长期枯燥乏味的海上生活中,良好的生活条件可以大大激发舰员的工作热情。一-节选自《百年航母》张召忠著。

可见核动力航母的实力和战斗力是要远高于常规动力航母的。这也是目前中国还在积极发展自己的核动力航母的原因。

建造核动力航空母舰,与建造常规动力航空母舰相比最核心的区别就是舰用核反应堆。船用动力堆小型化是科研难题,其要求是核物理上动力充沛、中子毒物效应小、辐射防护设计容易,制造上体积小巧、高度集中、堆与水力回路一体化。换言之,进一-步提高能量密度。

增加核燃料丰度是最直接的办法,后果需要重新设计核物理模型。但核燃料丰度增加成功,则带来热力学密度上升,又需要重新设计热工水力模型。以上又带来材料学、机械设计、电气部仪表控制等上难度的增加。

这种设计是个综合性难题。对于除美国外的全世界有核国家,大功率船用反应堆都是工程学难题。前苏联也曾经掌握,但不及充分实践(水下舰艇成熟,水面舰艇仅实践于破冰船,航母未实际完成建造安装)苏联就解体了。

两个典型的不成功案例。一个是法国的戴高乐号航母,由于无法完成高浓度燃料堆的设计(原因.非常多) ,导致需要多个低浓度堆工作,占据了宝贵的船体空间,也使得蒸汽系统变得复杂。另一个是日本陆奥号核动力科考船,同样因为堆体积问题导致辐射屏蔽空间不足,船体内许多空间不适宜工作和居留,既不宜靠港,也达不成功能需求,最终拆除反应堆恢复为传统动力。





剑指蓬莱


核动力航母是海军装备中技术难度最高的一种舰艇,从美国的第一艘核动力航母下水至今,世界上只有两个国家成功服役了核动力航母,只有美国一个国家成功研制出了专用于核动力航母的动力系统。世界上制造核动力航母的国家比较少,主要有两个原因,一方面是核动力航母的研制周期长,技术门槛比较高。另一方面是核动力航母的研制成本过高,维护成本过高。


海军是陆海空三军中最容易拉开差距的一个兵种,海军舰艇装备进行一次彻底的更新换代,往往需要数十年的时间。拿美国的福特级核动力航母来说,美国在研制福特级核动力航母的时候,已经成功研制了尼米兹级核动力航母,然而美国的福特级航母和尼米兹级航母的服役时间仍然相差了整整42年。这42年时间里面,仅用于福特级航母的研制时间便长达38年。

在美国研制出世界上第一艘核动力航母之后,只有法国采用核潜艇的发动机滥竽充数制造出了一艘袖珍版的核动力航母,其余的国家仍然在使用常规动力航母。实际上即使是戴高乐航母使用的核反应堆技术门槛也非常高,戴高乐级核动力航母使用的是凯旋级核潜艇上的核反应堆,凯旋级核潜艇是一艘吨位超过1.4万吨的大型核潜艇。世界上能够制造核潜艇的国家只有6个国家,拥有吨位超过1.4万吨核潜艇的国家只有4个国家。



在使用了核潜艇的发动机之后,戴高乐级核动力航母的航速还不如普通的常规动力航母,只是空有一个核动力航母的牌子。戴高乐号核动力航母也给其他国家一个教训,只有研制出专门的航母发动机才能够真正拥有核动力航母,否则研制出来的航母航速根本达不到作战的需求。除了技术难度高之外,航母的高昂造价和保养费用,也让很多国家望而却步。

美国虽然有十一艘核动力航母,但是美国的大部分航母都在船坞里面进行保养,非战争时期保持战斗状态的只有3艘左右。核动力航母要比常规动力航母更加的金贵,需要经常的返厂维修,维修费用远不是中小国家所能承受的。而且核动力航母的造价非常高,美国的福特级航母的造价高达128亿美元,再加上航母上使用的战机所花费的费用,一艘福特级航母的造价能够超过200亿美元。而根据一些媒体的报道,福特级航母一直使用到报废,需要花费的费用大约在2000亿美元左右,如此高的花费足够让大部分国家都望而却步。


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