
燃气轮机和喷气式发动机的原理类似,都是吸收空气和燃料一起燃烧,最后产生的高温燃气推动叶轮旋转,因此被称为燃气轮机。从这里我们也能看出来,燃气轮机原理非常简单,因此其结构自然不会复杂,体积相对来说就比较小,只要有燃气供应,启动起来所花费的时间也比传统的蒸汽轮机要快。虽然燃气轮机有这么多优点,但是目前世界上所有的航母不管是核动力还是常规动力基本上都使用的是传统的蒸汽轮机动力,这种动力装置制造简单,维护方便,单个功率强劲,非常适合用作大型舰艇的动力。
(燃气轮机结构)
更要的是,蒸汽轮机可以为航母的蒸汽弹射器提供足够的蒸汽,而燃气轮机如果作为航母动力,一旦用不上新潮的电磁弹射,那么大概率就只能滑越起飞了。而作为世界上唯一使用燃气轮机作为航母动力的英国,二战后发展的两型航空母舰都证明了这一论断。七十年代建造的无敌级轻型航母采用了鹞式垂直/短距起降舰载机加滑跃甲板(滑越起飞,垂直降落)的组合,而现在的伊丽莎白女王级依旧是这样的搭配,只不过舰载机换成了更加先进的F35而已。
(搭载F35B舰载机的伊丽莎白女王号航母)
那为什么英国会使用燃气轮机作为航母动力呢?燃气轮机本身一般多用于排水量在1万吨上下的驱逐舰或者轻型巡洋舰,主要原因在于一般国家很难将燃气轮机的功率做到蒸汽轮机那么大。但是英国是怎么解决这一问题的呢?主要是因为其坐拥世界上最强大的燃气轮机生产商罗尔斯·罗伊斯公司(其实就是劳斯莱斯公司)!它为伊丽莎白女王级航母提供的燃气轮机不仅动力大,而且非常安全可靠,最关键的是能量转换比高,因此还比较省油,正因为如此才让英国人动心,下决心继续采用燃气轮机作为航母动力,而美国人不用燃气轮机,是因为燃气轮机不能搭配核动力,所以压根看不上!
(伊丽莎白女王级航母MT30,总重只有22吨)
伊丽莎白女王级航母的主动力采用的是两具单机功率为36兆瓦的MT30燃气轮机,辅助动力为两台瓦锡兰公司生产的单机功率11兆瓦的柴油机,当全速前进时,两种动力同时开启,总功率达到约100兆瓦,最高速度26节。虽然这一速度比传统的美式航母30节的速度要低,但这其实是经过了充分考虑和计算的!因为F35B舰载机采用的是短距起飞模式,对于甲板风的要求并没有传统舰载机那么严格,因此出于经济性和作战效能的综合,26节的速度足矣!
(伊丽莎白女王级航母的F35B短距起飞训练)
采用了燃气轮机作为动力的伊丽莎白女王级航母最大的外形变化就是其双舰岛设计。燃气轮机虽然整体体积小,但是产生的燃料废气却很多,因此必须采用更直更粗的排气管道进行排气,所以燃气轮机多布置在舰岛下的舷台上,以便于排气,又不影响甲板舰载机作业。但是如果多台燃气轮机共用一个舰岛的排气管道,在战时如果其中一个燃气轮机或者排气管受损,航母就可能失去动力而直接趴窝,因此伊丽莎白女王级航母建造了两条相互独立的烟道,而这两条烟道的出气口直通甲板,因此就直接修建了两个舰岛,以便于容纳两个出气筒。
采用燃气轮机的伊丽莎白女王级航母还创新性的运用了全电推进技术(将日常用电、武器用电、动力用电三合一,燃料发动机只用作发电),简单点说就是首先利用燃气轮机进行发电,然后用电动机直接带螺旋桨转动,这样做的好处就是减少了许多传动轴和齿轮装置,间接地降低了摩擦力和噪音,提高了静音水平和能量转化效率,加强了航母的操控性能等等,好处多多!
(全电推进的本质:用电解决一切问题!)
由于未来舰艇对电力需求越来越大,全电推进已经成为主流趋势,使用常规燃料的蒸汽轮机相对燃气轮机,体积太大,续航也不行,实际上并不适合用作全电推进。而用核反应堆的蒸汽轮机虽然同样体积大,但是几乎无限的原始能量供应足以克服一切缺点,核反应堆可以源源不断地发电,所以最适合全电推进。而燃气轮机体积小,效率高,虽然比不上核动力装置,但在全电推进的运用上是高于常规燃料的蒸汽轮机动力的,如果搞不成核动力,用燃气轮机做航母动力实际上是个相当不错的选择!