最近有个消息就是40兆瓦燃气轮陆地运行发电成功,虽然这是陆地使用型号,但也同步有舰船用的型号,那么之前传说的2.5万吨的超级驱逐舰就有了动力基础;也就是说这种“世一驱”距离越来越近了!本文就根据动力系统对该舰吨位尺寸做一个预判!首先声明,这些都是本号拍脑袋想出来的,如有雷同,纯属巧合!2.5万吨级远洋防空反导驱逐舰当然也可以被叫做巡洋舰,可以 4 台 40 兆瓦(约5.2万马力)燃气轮机+ CODLOG 柴电交替动力,采用四轴一机一轴布局。

整套动力总原动机功率160 兆瓦,燃机冲刺模式总轴功率 150.4 兆瓦(约20万马力),设计最大航速 33 节,恶劣海况仍可稳定维持 31 节;(虽然也可以采用30兆瓦燃气轮机,但40兆瓦功率更加充足)
18 节柴电静音巡航状态下燃机停机,适合拖曳声呐远程反潜。舰上搭载四面固定式大型P+ S 波段氮化镓有源相控阵雷达,单阵面面积可以达到20 平方米以上,可远程捕捉隐身目标与弹道导弹弹头,舰内可布置 152 单元大口径通用垂发,兼顾远程防空、海基反导、远程反舰与反潜。舰体总长248 米,满载吃水 8米,远洋性与港口停靠能力都比较好,而且体积空间大具备编队指挥舰职能。柴电巡航模块以18节静音航速为设计目标,配置四台单机 3兆瓦的推进电机,合计轴功率 12兆瓦(1.6万马力),每根轴各串联一台推进电机;柴油发电机组选用 4 台 4.5 兆瓦机组,总发电容量18 兆瓦,同时供给推进用电与舰上雷达、日用负载,电传动效率取 0.94,发电机输出电功率预留足够冗余,保障 18 节静音反潜航行稳定运行。航速按照海军系数区间C=220~280 核算,燃气轮机冲刺模式,轴功率 150.4 兆瓦,保守线型下航速约 32.5 节,采用现代低阻优秀线型可达 34.5 节;工程层面将设计标称最大航速定为33 节;这个动力在恶劣海况、船体海生物污底、满油满载的极限工况下,依然可以稳定维持31 节航速。柴电静音模式依靠 12兆瓦推进轴功率,设计静音巡航航18 节,此时燃气轮机完全停机,整体声学水平很低,适合开启拖曳声呐开展反潜作业。续航可以达到9000 海里左右。四轴布局降低单轴承载压力,150兆瓦总轴功率均分至四根轴,单根轴额定轴功率约 37.6 兆瓦,折算大约 5.12 万马力。这个功率等级属于大型作战舰艇成熟的轴系工程区间,轴体采用高纯净调质合金钢锻件,满足扭转强度。四轴构型下,每根轴独立配套螺旋桨、轴承组与推力轴承,单轴功率不高,螺旋桨伴流激励带来的交变扭矩水平明显下降,推力轴承、尾轴管密封的冷却与承载压力小,柴电静音航行效果更好。

每根轴独立接入一台推进电机,柴电功率也均分至四轴,电机单体功率变小,设备采购与维护难度更低。代价是增加两套完整的齿轮箱、轴系、尾轴管、螺旋桨与支撑轴承,动力舱段长度增加,轴系相关重量上涨,舰体内部要预留四条轴系贯通的空间。
该探测装备为四面固定式大型P+S 波段有源相控阵雷达,阵面安装于前部上层建筑四个方向,四面合计总阵面面积 80 平方米,采用氮化镓 GaN 收发组件,阵面单元数量约 1万个以上。雷达设计为远程防空与海基反导双用途,具备对空远程预警、目标搜索、多目标跟踪、导弹制导、弹道导弹识别能力,对典型大气层内高空非隐身战机目标最大探测距离可达600到700 千米,对 RCS0.01 平方米的隐身飞行器探测距离约 400千米,同时具备深空卫星弹道导弹探测能力船型选用常规排水型,搭配球鼻艏与隐身修型,参考大型巡洋舰与重型驱逐舰的成熟长宽比经验确定主尺度,满载排水量2.5万 吨,总长 248 米,水线长 232 米,型宽 28.6 米,水线宽 27.2 米,型深 15.3 米,满载吃水 8.2 米,水线长宽比约 8.53。这个长宽比属于远洋作战舰艇经典区间,如果长宽比超过9,高速性能虽然更好,但舰体刚度下降、横摇加剧,恶劣海况适航性变差;长宽比低于 8,稳性提升的同时兴波阻力会明显上涨,同等功率下航速衰减明显,8.53 的取值能够兼顾高速冲刺性能与远洋适航能力。船型系数选取方形系数0.54,棱形系数 0.58,偏低的棱形系数用于优化兴波阻力,降低高航速段波浪阻力,匹配 33 节冲刺指标,适中的方形系数保障舰体内舱容积,用来布置垂发装置、雷达设备、动力舱与燃油舱。
从吨位匹配合理性来看,这套4 台 40 兆瓦燃机总原动机功率,功率密度约 6千瓦每吨,可以和基洛夫级做对标,基洛夫满载 24300 吨,轴功率约 140 兆瓦,功率密度约 5.76 千瓦每吨,最大航速 32 节,本舰功率密度略高于基洛夫,理论航速更高,功率储备更加充足。

平静海况可实现33 节稳定航速,遭遇大浪、船体生物附着或者重载满油时,依旧保留 31 节稳定航速,能够满足航母编队高速占位、机动脱离的作战需求。需要客观注意,40 兆瓦级别燃气轮机单机体积庞大,配套的进排气管道、空气滤清、排烟冷却系统会占用相当长的舰体长度,CODLOG 构型新增的柴发机组、推进电机、大功率配电盘整套柴电模块增重约 200 吨,只是该舰吨位大,这个重量不明感;当然也可以选择4台30兆瓦方案,双轴推进,只是在高速和大风浪航行条件下降速厉害,有可能跟不上航母的速度;舰体总长248 米,可以划分连续舱段,舰艏段布置前置大型垂发、舰艏声呐与锚机舱;前部上层建筑集成四面大型相控阵阵面、综合射频系统以及指挥控制舱;舰体中段布置中段垂发、燃油舱、淡水舱、弹药舱;动力舱段是全舰核心,设置前后两组独立机舱,前机舱容纳两台燃机与对应两套齿轮箱,后机舱容纳另外两台燃机与齿轮箱,柴油发电机组分组布置在两个机舱之间的辅机舱内,以此提升抗毁性能;舰艉段布置四条轴系的尾轴通道,设置拖曳声呐收放舱、双机库与飞行甲板,同时布置后置垂发。舰内空间可布置152 单元大口径通用垂发,能够兼容远程防空、反导、远程反舰、反潜导弹,还留有冗余空间布置指挥通信设备,具备编队指挥舰的能力。满载吃水8米,全球主流军港和大型干船坞都可以停靠,型宽 28.6 米,横向稳性储备充足,高海况下横摇幅度可控,有利于雷达持续稳定跟踪目标,保障直升机安全起降。就算同一机舱两台燃机损毁,还保留另外两台燃机对应的两根轴,依然可以维持26 节以上航速脱离战场。柴电系统提供兜底能力,就算 4 台燃气轮机全部在战斗中损坏,依然可以依靠柴油发电机组与四台推进电机保持 18 节低速自航返港,这是纯 COGAG 全燃方案不具备的生存特性。这套方案同样存在客观取舍短板,低速纯燃机工况油耗偏高,因此需要依靠CODLOG 柴电模块承担长时间巡逻反潜任务。4 台大功率燃机的进排气通道会占用上层建筑空间,对综合射频和天线布局带来一定挤压,隐身外形需要精细的优化设计。整套动力系统造价偏高,4 台大功率燃气轮机搭配完整 CODLOG 电传动与四套独立轴系,维护保障体系也更加复杂,这套构型适合作为远洋航母编队防空反导核心舰艇,兼任编队指挥舰,存在长时间远洋反潜巡逻需求,要求具备33 节以上持续高航速;但并不适合追求180 单元以上超大垂发容量,或是搭载大量高能定向能武器的设计,如果有这类需求,就需要把吨位提升至 2.8 到 3 万吨区间。实际上现有动力模式也是完全支持;结语:有“世一航”,“世一补”,那么“世一驱”也是合情合理!
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