前言
现在达利安船厂的12万吨超级航母在快速建造中,被很多人认为是核动力,因为加了这便签后,就意味着强大!但遗憾的是,至今没有实际证据说明是核;也有人说东大有核潜艇和核电工业,那么造核动力航母不是很简单么?实际上从从工程角度来说,水面舰船用的压水堆和前面在结构二者有很大差异,是核动力体系的一个分支,之前文章已经有过论述!
作者也一直在强调,核动力航母必须建立一个完整的军民用水面核动力舰船体系,然后再搞核动力航母才有可持续性,当然也是有好消息的,国内四家大型船厂很快具备核动力民用船舶建造资质,这套体系逐渐成型后,后面大家会看到:超级核动力集装箱船,超级核动力航母,甚至全核动力的航母编队。
本文就从前苏联未能完工的8万余吨位的“乌里扬诺夫斯克”核动力航母,介绍一下船体设计、动力系统集成、舰载系统布局等方面,解析一下的发展历程、核反应堆技术细节,以及它留给我们舰船设计建造的经验与教训。

舰船设计和建造,不是简单的技术参数的堆砌,更需要看舰船的诞生、停滞与消亡中,理解技术选型、战略需求、工业基础与时代背景之间的关联。
而乌里扬诺夫斯克号,代表着当时苏联舰船设计与核工业的最高水平,也暴露其在大型复杂舰船研发过程中可能面临的各类问题,这些都值得大家深入思考。
首先我们从它的发展历程讲起。上世纪60年代,美国海军第一艘核动力航空母舰“企业”号建成服役,随后又接连下水多艘核动力巡洋舰,1964年,这些核动力舰艇组成的全核舰队完成了无中途补给的环球航行,充分展现了核动力战舰在续航能力、持续作战能力上的绝对优势,这种优势对当时以近海防御为主要战略的苏联海军形成了巨大冲击;

也让苏联军方深刻认识到,想要在远洋海域与美国形成抗衡,必须拥有自己的核动力航空母舰,这就是乌里扬诺夫斯克号诞生的背景,也是舰船设计中“需求牵引设计”的体现——任何一款大型舰船的研发,首先要明确其战略定位与作战需求,而乌里扬诺夫斯克号的需求,就是打破美国在核动力航母领域的垄断,实现苏联海军从近海防御向远洋作战的转型。
在明确战略需求后,苏联开始进入方案论证与设计阶段,这一过程也充分体现了舰船设计中“妥协与优化”的过程,也充分暴露了当时苏联在舰船设计领域的矛盾与局限。1971年,列宁格勒的“涅瓦”设计局率先启动了1160型核动力航母的概念设计,最初的方案几乎是美国“企业”号的复刻,但尺寸与吨位更大,设计排水量接近9万吨,采用全核动力推进,同时为了规避当时苏联核反应堆技术的不确定性,还预留了一套蒸汽推进系统作为备份,这是舰船设计中“冗余设计”的思路,也是针对自身技术短板的理性妥协。
但这一方案最终因当时苏联军方内部的分歧,被坚决反对大型航母建造的乌斯基诺夫元帅否决,这也提醒我们,舰船设计不仅是技术层面的工作,还会受到战略决策、内部认知等非技术因素的影响,也是我们必须重视的一点。
1974年,在美国尼米兹级核动力航母即将服役之际,苏联再次启动核动力航母设计,项目代号仍为1160型,但设计方改为第17中央设计局,新方案结合了苏联已有的“莫斯科”级、“基辅”级航母的设计经验,同时参考了美国尼米兹级的总体布局,优化了飞行甲板设计与舰载机搭载方案,设计满载排水量提升至95670吨,配备4座KN-3型核反应堆,搭载74架固定翼飞机与10架直升机,甚至计划配备当时仍在研制的雅克-44固定翼预警机,试图实现舰载机作战能力的跨越式提升;

但这一方案最终仍未进入实质性建造阶段,核心原因在于当时苏联的工业基础,尤其是舰载机弹射技术、大型船体加工技术,还无法支撑如此庞大、复杂的核动力航母建造需求,这也印证设计必须与工业基础相匹配,脱离自身工业实力的设计,再完美也只能是空中楼阁。
直到上世纪80年代,随着反对大型航母的核心人物相继去世,苏联军方内部达成共识,涅瓦设计局在1160型方案的基础上,启动了1143.7型核动力航母的设计工作,这就是乌里扬诺夫斯克号的最终设计方案。这款方案在继承1160型核动力核心的基础上,进行了针对性的优化与妥协,更贴合当时苏联的工业实力——它保留了滑跃起飞甲板,同时增设两部蒸汽弹射器,这种“滑跃+弹射”的混合起飞模式;
是当时苏联在弹射技术尚未完全成熟情况下的最优选择,既可以利用滑跃甲板快速起降苏-27K、米格-29K等舰载战斗机,又可以通过弹射器起降雅克-44预警机、重型攻击机等需要更大起飞推力的机型。

1988年11月25日,乌里扬诺夫斯克号在乌克兰尼古拉耶夫市的黑海造船厂正式铺设龙骨,开工建造,苏联海军的核动力航母梦想,终于进入了工程实践阶段。为了建造这艘航母,苏联政府专门拨款,对黑海造船厂进行了第二次大规模技术改造,包括建成可容纳船体分段的装配焊接车间、配备350吨级自行平板车、加长船台30米、安装两台900吨级龙门吊车等,
这些改造工作,就是解决大型船体加工、重型设备吊装等工程问题,这样说明,大型舰船的建造,不仅需要优秀的设计方案,更需要配套的工业设施与制造能力作为支撑,设计与制造是相辅相成、不可分割的,否则再好的设计也无法落地。
按照原计划,乌里扬诺夫斯克号将于1991年下水,1995年正式服役,截至1991年底,该舰的船体技术准备已经完成70%,整舰总体准备程度达到18%,黑海造船厂已加工近2.9万吨船体钢材,其中2.5万吨已完成船台组装,部分机械设备如“花岗岩”反舰导弹垂直发射系统也已安装到位,核动力蒸汽发生系统、弹射装置等核心设备也已进入制造与安装阶段。
但就在此时,苏联解体后,资金断流成为建造工作无法继续的核心难题,黑海造船厂多次赴莫斯科寻求帮助,但均无果。与此同时,西方资本上演了一出精心策划的“骗局”——挪威一家造船公司提出在黑海造船厂建造6艘大型商船,要求立即占用零号船台,美国一家废旧钢铁回收公司则以远高于国际市场的价格,提出收购废旧钢铁。
在船台需求与高价回收的双重诱惑下,黑海造船厂无奈决定拆解尚未完工的乌里扬诺夫斯克号,可就在拆解工作接近完成时,挪威公司取消订单,美国公司大幅压低回收价格,黑海造船厂陷入进退两难的境地,最终只能以极低的价格将拆解后的废钢铁出售。
至此,苏联第一艘也是最后一艘核动力航母,尚未完工便走向消亡,苏联数十年在航母领域的投入与积累,也随着这艘巨舰的拆解而付诸东流。这段历程,不仅是一段历史的遗憾,更给我们深刻的警示——大型复杂舰船的研发的是一项系统性工程,不仅需要技术、资金、工业基础的支撑,更需要稳定的国家环境与持续的战略投入,任何环节的断裂,都可能导致整个项目的失败.
接下来深度解析乌里扬诺夫斯克号的核反应堆技术——这艘航母核反应堆的选型、设计与集成,直接决定了航母的续航能力、航速性能与整体作战效能,也集中体现了当时苏联核工业与舰船动力系统设计的最高水平,同时也暴露了一些技术短板,这些细节,对我们核动力系统设计也有参考价值。
乌里扬诺夫斯克号配备的是4台KN-4-43型压水堆,这款核反应堆是在苏联“基洛夫”级核动力导弹巡洋舰使用的KN-3型核反应堆基础上改进而来,由苏联机械工业试验设计局设计,总工程师帕诺夫主导研发,1987年正式立项,1988年通过技术验收并投入生产,至1991年初,该舰的核动力设备已基本就位,装载一次燃料可以运行12年,这些都是苏联在核动力水面舰艇领域的前期积累——在此之前,苏联已经拥有核破冰船、核动力巡洋舰的核反应堆设计与使用经验。
这也说明了舰船技术发展的“继承性”,任何一款新型动力系统的开发,都需要前期技术的积累与迭代,盲目追求跨越式发展,很容易陷入技术瓶颈。
从技术参数来看,KN-4-43型压水堆单堆热功率达到305兆瓦,蒸汽温度475摄氏度,蒸汽产生量达到900吨/小时,远远高于当时苏联常规动力航母使用的KVG-2型燃油锅炉的蒸汽产生能力,4台反应堆协同工作,总功率达到28万马力,采用4轴推进模式,驱动4具五叶螺旋桨(主螺旋桨直径4.8米,转速300转/分钟),可使这艘满载排水量8万吨的航母,最高航速超过30节,巡航航速达到18节,核动力系统的核心优势的就是续航能力,乌里扬诺夫斯克号在不进行燃料补给的情况下,可连续航行数十万海里,摆脱了常规动力航母对燃油补给的依赖,这也是核动力航母与常规动力航母的核心区别,也是当时苏联海军追求的目标。

从设计优化来看,KN-4-43型压水堆最大的改进,就是增设了屏蔽偿系统,尤其是航母,搭载数千名船员与大量舰载机、弹药,一旦核反应堆发生泄漏,后果严重。按照设计,KH-3-43型为自动化四回路热中子压水反应堆,其一回路的组成模块包括反应堆主体部分、4台主循环泵、采用套管结构的4台独立式蒸汽发生器、稳压器、带有冷凝器的离子交换过滤器及其他配套附件。反应堆的壳体由低合金耐热钢制成,堆芯周围还装有反射层材料。所有设备都垂直装配在屏蔽层中,以防止舰上人员受到辐射伤害。
除此之外,乌里扬诺夫斯克号的核动力系统,还采用了“核动力+常规动力”的备份设计模式,在配备4台核反应堆的同时,单独增设了2台KVG-4型燃油锅炉,与“库兹涅佐夫”号常规动力航母使用的锅炉型号一致:
这也是一直有人说乌里扬诺夫斯克号是核常混动,实际上更本不是那么回事!
这种设计,源于苏联此前在核动力舰艇领域的惨痛教训——1970年,苏联627型K-8号攻击型核潜艇因动力系统故障丧失动力后沉没,这一事件让苏联军方深刻认识到,核动力系统虽然性能优越,但也存在故障风险,一旦核动力系统出现故障,航母将失去动力,非常危险。
因此,增设常规动力备份,能够在核反应堆发生故障时,为航母提供应急动力,保证航母以10节的航速安全撤离战场或返回港口,同时,舰上还配备了10组涡轮发电机(单台功率1500千瓦)和8台柴油发电机(单台功率1500千瓦),发电总功率达到2.7万千瓦,能够为航母的舰载系统、生活设施、作战设备提供充足的电力支持.
当然,我们也要客观认识到,乌里扬诺夫斯克号的核反应堆技术,虽然在当时达到了苏联的最高水平,但与同时期美国尼米兹级航母使用的A4W压水堆相比,仍然存在一定的差距。从技术成熟度来看,美国的A4W压水堆经过了长期的实践验证,可靠性更高;
而KN-4-43型压水堆作为改进型反应堆,尚未经过实际服役的检验,很多技术细节还存在优化空间;从动力效率来看,A4W压水堆单堆功率更高,体积更小,能够在保证动力性能的同时,节省船体内部空间,用于搭载更多的舰载机、弹药与燃料,而乌里扬诺夫斯克号的4台KN-4-43型反应堆,体积相对较大,占用了较多的船体空间,一定程度上影响了机库布局与舰载系统的优化,这也是当时苏联核反应堆技术的短板所在——在小型化、高效化方面,与美国还存在差距。
这也说明舰船核动力系统的设计与发展,不能脱离整个国家的核工业水平,必须循序渐进,在积累中优化,在实践中完善,当年美国搞核动力航母,但也同时建造了4艘小鹰航母作为托底。
结合前面讲到的发展历程与核反应堆技术细节,乌里扬诺夫斯克号留给我们舰船发展经验与深刻教训,这些经验教训,比技术参数本身更有价值,
首先,从战略层面来看,大型复杂舰船的研发,必须坚持“战略需求与工业基础匹配”的原则,不能盲目追求核动力标签,脱离自身实际状况,最终只会走向失败。

乌里扬诺夫斯克号的设计方案,虽然在技术上实现了苏联航母的跨越式发展,但当时苏联的工业基础,尤其是舰载机弹射技术、大型船体加工技术、核反应堆小型化技术,还无法完全支撑这一方案的落地,再加上苏联解体导致的资金断流与战略中断,最终导致项目失败。
从技术层面来看,舰船设计是一项系统性工程,注重各个系统之间的匹配与协同,不能孤立地追求单个系统的性能领先。乌里扬诺夫斯克号的核动力系统,虽然性能优越,但与舰载机系统、船体结构、电子系统之间,还存在一定的协同问题——比如核反应堆体积过大,影响机库布局;
“滑跃+弹射”的混合起飞模式,虽然兼顾了不同舰载机的起降需求,但也增加了飞行甲板设计的复杂性,影响了甲板作业效率;舰首设置的反舰导弹垂直发射系统,虽然增强了反舰能力,但也影响了弹射器的布局,导致舰首两部弹射器被取消,这些问题,都是由于系统集成考虑不周全导致的。

从技术发展来看,舰船技术的进步,注重前期技术的积累与迭代,不能盲目追求跨越式发展。乌里扬诺夫斯克号的核动力系统,继承了“基洛夫”级核动力巡洋舰的核反应堆技术,在继承的基础上进行优化改进,这种“继承性创新”,是技术发展的合理路径,也让苏联在短期内实现了核动力航母动力系统的突破。
如果脱离前期技术积累,盲目研发全新的核动力系统,不仅会增加研发难度与成本,还会降低系统的可靠性与安全性。
从工程实践来看,大型舰船的建造,需要整个供应链,保障项目的持续推进。乌里扬诺夫斯克号的建造过程中,虽然苏联对黑海造船厂进行了技术改造,但仍然面临大型船体分段加工、重型设备吊装等制造难题,再加上苏联解体后,供应链断裂、资金断流,最终导致项目终止。
这告诉我们,舰船设计不仅要关注“设计方案好不好”,还要关注“能不能造出来”“能不能持续造下去”,在设计过程中,要充分考虑制造工艺的可行性,优化船体分段设计、设备布局设计,降低制造难度;
同时,要重视项目管理与供应链建设,保障资金、设备、原材料的持续供应。
从安全层面来看,核动力系统的安全性,是舰船核动力设计在任何时候都不能忽视,在设计过程中,要充分考虑各类风险因素,设置合理的冗余系统与应急方案,提升系统的容错能力与应急处置能力,保障舰员的人身安全与舰船的生存能力。
本文对乌里扬诺夫斯克号的解析,不仅仅是回顾一段历史、了解一款舰船,更重要的是,从这艘未完工的巨舰中,看出设计的逻辑、技术要点与实践教训。
既要仰望星空,也要脚踏实地,不能好高骛远。


