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中國CGT40燃氣輪機達到世界一流水平,可研制2萬噸甚至更大武庫艦

2024-03-10軍事

燃氣輪機基本構造

中國廣瀚燃機公司研制成功CGT40燃氣輪機。CGT40是中國最新研制成功的大功率燃氣輪機,可以裝備於各種大中型水面艦艇上。此前廣瀚燃機公司生產的CGT25M燃氣輪機就是中國052D、055驅逐艦的動力。CGT40的額定功率可達44.1百萬瓦、熱效率39.4%,可以使用天然氣也可以使用柴油作為燃料,效能達到世界一流水平。在西方國家大功率軍用燃氣輪機中效能最好的就是英國羅羅公司的MT30燃氣輪機,功率可達38百萬瓦,熱效率可達40%。可見在功率指標上CGT40是占有很大優勢的。

CGT40燃氣輪機效能參數

CGT40是在中國引進的烏克蘭GT25000燃氣輪機基礎上研制的,GT25000國產化後軍用型號就是CGT25M,在此基礎上增加了了間冷技術研制出來的燃氣輪機就是CGT40,也可以稱為CGT25000IC間冷迴圈燃氣輪機。如果要論熱效率,中國其實還有一個40百萬瓦級的燃氣輪機QD400,這是在太行核心機基礎上研制的燃氣輪機,也采用了間冷技術。QD400熱效率可達42.2%,可以超過西方軍用燃氣輪機的最高水平42.1%。

國產QD400燃氣輪機

42.1%這個紀錄是英國羅羅公司的WR-21燃氣輪機和美弟的GE LM-6000PC保持的。不過WR-21燃氣輪機的功率只有25.2百萬瓦,和中國的CGT25M燃氣輪機相當。GE LM-6000PC功率是42百萬瓦。MT30是目前西方國家軍用燃氣輪機中綜合效能最好的大型燃氣輪機。正是因為如此,MT30燃氣輪機廣泛裝備於西方國家最新的大中型水面艦艇上。比如美海軍的DDG1000驅逐艦、瀕海戰鬥艦,英國的伊莉莎白女王級航空母艦。

CGT25-D燃氣輪機的效能指標

大家知道中國055驅逐艦的動力就是四台CGT25M燃氣輪機。上圖是CGT25-D燃氣輪機的效能指標。這裏的D指的是機械驅動,M指軍用,E指的是發電。這三個型號的效能指標差異不大。055驅逐艦裝備了四台CGT25M燃氣輪機,總功率接近105百萬瓦,可以推動055達到36節以上的航速。055的滿載排水量可以達到13000噸以上,裝備112個飛彈垂直發射模組。如今我們有了效能更好的CGT40燃氣輪機,當然可以做一艘排水量更大,載彈量更大的大型艦艇。比如一艘2萬噸級甚至更大的巡洋艦,也可以稱之為武庫艦。

055驅逐艦的滿載排水量可以達到13000噸以上

更大的排水量可以提供更大的舞台,就可以承擔更多,更艱巨的任務。比如海上中段反導。其實055可能本身就有海上中段反導能力,在055的機庫兩側就有兩塊巨大的X波段雷達天線。這種天線可能就是反導雷達天線。其形狀和尺寸和美弟薩德反導系統使用的AN/TPY-2 雷達類似。甚至尺寸更大,發射功率也更大。不過受055的通用垂直發射系統模組的尺寸限制,055的通用垂直發射系統能夠攜帶的反導攔截彈尺寸是比較有限的。其攜帶的攔截彈射程可能無法超過1500公裏。因為鷹擊21的射程就是1500公裏,而且反導攔截彈的末段速度可能要高於反艦飛彈,所以其射程不可能大幅超過彈道式反艦飛彈。

AN/TPY-2 雷達

但是1500公裏的反導攔截距離對於真正的海上中段攔截其實是不夠用的。海上打來的大部份都是洲際飛彈,無論是三叉戟、民兵還是和平衛士洲際飛彈射程都在1萬公裏以上。靠1500公裏的射程是無法有效攔截的,攔截這樣的目標至少需要4000公裏左右的射程才能滿足要求。否則就需要在太平洋上部署數量非常多的水面艦艇執行海上中段反導任務,而這樣做是不現實的。所以我們非常有必要采用更大的垂直發射模組,來攜帶射程更遠的中段攔截彈。

DF26長度超過DF31A 實際上是中遠端飛彈 也即射程超過5500公裏

其實我們早就說過可以讓DF26飛彈下海,部署在水面艦艇和核潛艇上。DF26飛彈的射程是足夠的,可能在5500公裏左右。當然DF26的彈體尺寸不太合適,有點偏細長了,可以考慮增粗一點,把彈體長度降下來。比如采用1.7公尺的彈徑,長度控制在12公尺左右。這樣還可以采用一坑四的方式在一個發射模組裏整合四個0.85公尺口徑的通用垂發。1.7公尺的彈徑12公尺的長度,這樣的模組尺寸也方便多用途化,比如裝載一枚射程6000公裏的彈道式反艦飛彈,或者一枚射程在6000公裏的多彈頭中段反導攔截彈,甚至是一枚射程在8000公裏的乘波體彈頭的彈道式飛彈,還可以核常兼備。

畢昇艦發射的攔截彈可能就是紅旗26

如果中段反導攔截彈的射程能夠達到6000公裏左右,那麽中國只需要維持一艘武庫艦就可以覆蓋整個太平洋。當然我們需要部署更多的數量來應對可能來自十幾艘核潛艇發射來的彈道飛彈。中國現有的反導攔截彈的射程都不遠,比如紅旗19的射程可能在500公裏左右,而紅旗26的射程可能在1500公裏左右,這樣的射程都是不夠用的。所以足夠的射程是必須的。如果考慮到一枚彈道式飛彈至少需要1枚攔截彈來攔截,那麽一艘武庫艦至少需要部署24枚中段攔截彈。如果按照一枚彈道式飛彈需要兩枚攔截彈的配置,需要48枚攔截彈。而且最好是多彈頭的攔截彈,以防備彈道飛彈提前散開彈頭。

MQ-25A無人空中加油機加油給F35戰鬥機加油

中國現有的鷹擊21反艦飛彈的射程還不夠遠,只有1500公裏左右。F35C的航程是1200公裏左右。如果使用MQ-25A無人空中加油機加油,可攜帶6.8噸燃料用於空中加油,可以在距離航母926公裏處為兩架F35C空中加油。可以讓F35C的活動半徑擴大到1850公裏,這已經超出了鷹擊21彈道式反艦飛彈的射程。因此我們需要艦載的彈道式反艦飛彈的射程進一步提高,以維持對核子動力航母戰鬥群的防區外打擊能力。

鷹擊21彈道式反艦飛彈未來可能有射程不夠用的問題

當然在武庫艦上也可以布置對地打擊飛彈,比如乘波體彈頭的彈道飛彈或者巡航飛彈。不過這類飛彈其實布置在攻擊型核潛艇上可能更合適。我們前面也建議過核潛艇可以戰略戰術打擊一體化,也就是不再區分彈道式飛彈核潛艇和攻擊型核潛艇。因為中國缺乏堡壘海區,不能給專門的彈道彈道核潛艇提供一個安全的巡邏區。所以更為合理的方法是把所有核潛艇統一為一型核潛艇,把戰略核打擊力量分散在更多的核潛艇上。比如每艘核潛艇只攜帶10到12枚飛彈,從而提高生存能力。也就是把飛彈做小,比如就是1.7公尺的彈徑12公尺的長度。可以和武庫艦通用彈藥。用這樣一個彈體尺寸可以做一個對地的彈道式飛彈。其射程可能在8000-9000公裏的樣子,透過采用乘波體彈頭把射程提高到12000-13500公裏,仍然可以執行核打擊或者常規打擊任務。

對於執行海上中段反導任務來說13000噸的排水量仍然是不夠用的

總之如果能夠把中國武庫艦噸位提高到20000噸甚至更高的排水量,對於中國的海上攻防體系的作戰能力就是一個革命性的提高。這實作起來也並不困難。中國現有的055驅逐艦采用的是四台燃氣輪機作為動力,我們可以布置六台甚至更多的燃氣輪機,只要采用全電推進方式就可以避免受到發動機數量的限制。因為去掉了合並功率的齒輪變速箱,發動機數量就不用局限在4台。五台、六台、七台、八台都可以根據需要自由添加。把排水量做到四萬噸也不會有問題。因為對於全電推進方式來說,合並功率非常容易。當然做到四萬噸的排水量還使用燃氣輪機可能就不合適了,用核子動力可能就會成為更好的選擇,不過這樣做出來可能就是馬偉明院士的超能艦了。