法國海軍開建新一代航母，光為核動力系統就操心十年！軍艦都要裝軍用鋼，航母的鋼材特殊在哪兒

4月26日 法國國防部長塞巴斯蒂安·勒克爾尼發布消息稱 法國海軍已經訂購了新一代航空母艦 截止目前 法國海軍集團 大西洋造船廠以及法馬通防務公司等軍工企業都已經收到了航母建造計劃的配套通知 其中還包括核動力推進系統的研發事項 為什麼法國造航母要聯合這麼多企業造出一艘航母究竟是有多難呢 其實早在2020年12月8號 法國總統馬克龍就曾前往位於 勒克魯索的法馬通核能工廠探討為法國下一代航母配裝核動力的問題 由於法國對新航母的噸位設計要比現有的戴高樂號航母大得多 所以不論是馬克龍本人還是法國海軍總參謀部都十分關心艦載核動力系統的研發進度 也正因為如此 馬克龍在當時正式啟動了法國新一代航空母艦計劃 相關的研究工作最早從2018年10月就已經開始了 歷經了七年的努力後 法國的新一代航空母艦建造計劃已經走到了建造項目前期階段 如果一切順利 新航母上的相關設備將在2025年底就將啟動生產開發 而戰艦的本體部分則會在2031年初啟動建設 初期的航母生產線位於法國的聖納澤爾 等到船身大致建造完畢後 新航母會在2035年轉制土輪 並在此地完成西裝工作 而在這期間呢 航母內部的管網閥門及其他大型設備和鋪裝材料都會與之前建造的船身結合 只要此環節不出問題 新航母就能在2036年開始下水實驗 並於2038年底正式交付法國海軍服役 法國的這款新航母從2018年開始進行初期研究 到2038年進入海軍服役 即使所有環節都完美無誤 都要足足花費法國人20年的時間 航空母艦到底是有多難造 從時間成本上就可見一樣 尤其法國人要造的還是重型核動力航空母艦 根據法國海軍集團在2022年歐洲海軍展覽會上公佈的數據 法軍下一代航母全長310米 寬85米 滿載排水量能夠達到7.5萬噸 航母將使用兩臺新型的K22核反應堆 該反應堆由法馬通防務公司與原子技術公司聯合開發 能夠提供220-230兆瓦的推進功率 讓航母最大航行速度達到27節 船上搭載的電磁彈射器以及定向武器裝置 也都要依靠新型核反應堆運行 法國雖然是有核國家 也有建造核電站的經驗 但是要做出能讓航母搭載的小型化核反應堆也是非常不容易的 航空母艦上的核反應堆是一種利用核裂變原理 為船舶和推進系統產生熱能和電力的裝置 通常呢 是由反應堆堆芯 冷卻劑系統 蒸汽發生器 渦輪機 以及冷凝器和控制棒等裝置組成的 與一般核電站使用的民用反應堆相比 海軍艦艇對反應堆的要求會更嚴格 首先 核電站使用的濃縮油 風度很低 通常只有個位數 但是美國和俄羅斯等國的核潛艇 甚至會搭載風度超過95%的濃縮油 而這個等級的濃縮油已經達到了核武器級別 一般來說呢 核反應堆所使用的濃縮油 風度越高 它的燃燒使用效率就會越高 甚至可以連續20年不換燃料 這對於需要進行遠洋作戰的航空母艦來說呢 其實非常重要 但真的要操作起來 光是給濃縮油提脣就要難倒一片國家 據說伊朗啊 當年是在搞濃縮油提脣時 用了10萬臺離心機 讓離心機轉了10年時間 才提脣出300多千克的濃縮油 而這些濃縮油的純度呢 也只有3% 並且核電站的反應堆在運行時 並不太考慮噪音問題 畢竟呢 他們都在遠離居民區的地方 地點也都是公開的 但是核動力軍艦需要載人作戰 不能忽視海軍官兵的身心健康 也不能因為噪音問題 讓敵人早早的偵測到自己 所以呢 對於這些核反應堆來說 噪音是一定要得到控制的 與此同時 一款艦載反應堆還要在保證運行功率的前提下 儘可能減少對航空母艦內部空間的佔用 並且艦載反應堆對於安全性的要求也會更高 在地面核電站的核反應堆之外 往往會有一層堅固的安全殼 就算發生了核洩漏 也不容易危害外部環境 但是航空母艦內部的核反應堆只能依靠自身的安全屏蔽裝置 保證不發生核外洩事故 也正是因為建造核動力航母需要考慮的地方太多了 法國才會叫上其他國內的軍工企業通力合作 畢竟除了動力系統之外 航母還有其他的製造難點需要專門解決 雖然航空母艦這種武器在二戰時期出場率就已經很高了 但那時的航空母艦和現代戰艦有本質的區別 因為那個時候的螺旋槳艦載機飛行速度偏慢 重量也比較輕 甚至有些飛機的機身還是木製材料包裹鐵皮製作而成的 所以呢 他們也不需要面積更大 質地更堅硬的甲板來進行起降 例如二戰時代的日本海軍 就曾使用貨輪加上平直甲板改造出了軍用航母 這些航母的甲板呢 不需要太高的鋼材強度 就足以應對作戰需求 可時代發展到今天 戰爭對於航空母艦的要求已經提高了很多 更大更重的噴氣式戰機出現了 軍事衝突的節奏也變快了 現在要是有一個國家想獨立建造航母 必須擁有齊全的工業技術 成熟的產業體系 以及充足的資金投入 航空母艦就像是一個在海上移動的微縮城市和機場 它要保障艦載機的起降 要維持連續不斷的航行能力 戰艦內部的艙室也要進行合理劃分 並且船上的各種電子設備還得相互兼容 畢竟讓飛機在海上起降是很不容易的 海洋環境本就複雜多變 狂風甚至能將甲板上的飛機直接吹到海里 並且隨着噴氣式戰鬥機的問世 戰機起飛的滑行距離也開始以千米作爲計算單位 而現代航母的甲板長度不過200到300米 要讓噴氣式飛機在航母上起降 就必須在傳統起飛模式的基礎上加入專門的輔助手段 如果飛機帶着巨大慣性在航母上降落 那麼甲板流出的滑行長度也是遠遠不夠的 必須通過人工阻攔措施讓艦載機安穩降落 使艦載機減速前行的是一套系統設備 包括阻攔裝置 液壓緩衝裝置和復位裝置等一系列結構 其中呢 技術含量最高的就是甲板上的阻攔索 在加速度的作用下 阻攔索所承受的拉力會使艦載機自重的好幾倍 阻攔索在短時間內承受的拉力至少會在100噸以上 就算想要建造航母的國家能夠研製出這種由幾百根不同鋼絲和鋸齒繩心組成的高強度阻攔索裝置 也還是繞不過如何讓飛機起飛的問題 在世界各國的現役航空母艦中 蒸汽式彈射器以及滑躍式飛行甲板是兩種最常見的艦載機起飛解決方案 尤其是蒸汽彈射裝置 它能夠幫助艦載機提升起飛速度 縮短滑行距離 幫助重量更大的艦載機起飛 可問題在於彈射器的加工工藝十分複雜 很多國家根本做不出來 例如蒸汽彈射器裝備的開口氣缸和儲氣罐 就是蒸汽彈射技術繞不開的兩座大山 彈射器的開口氣缸需要承受巨大的蒸汽壓力 並且開縫處要保證絕對密封 而儲氣罐則需要具備良好的抗拉強度和乳變性能 必須採用耐高溫特種合金鋼製作 而且彈射器的零部件在組裝的時候 如果沒有控制好拼接精度 就會導致彈射器性能大幅下降 彈射器在安裝到航母上後 進行後期維護也是一道難題 由於噴氣式戰機起飛時會產生高溫尾煙 安裝在航空母艦表面的材料都要承受高溫炙烤 所以彈射器的本體也要和航空母艦甲板一樣耐高溫 這就不得不說到航母在建造過程中所使用的特殊鋼材 首先 航母所用的鋼材應該具備優秀的抗海水腐蝕能力 海水對艦船底部的腐蝕性極強 很容易影響艦船的行駛速度和防護能力 雖然民用船隻也會考慮到這一點 但是航空母艦沒有民用船隻那樣寬鬆的養護頻率和條件 爲了應對隨時可能到來的作戰任務 航母底部的鋼材會專門在抗腐蝕性上提高標準 不僅如此 航母鋼材還需要具備良好的防磁能力 一般的鋼鐵材料會先天帶有低水平的磁力 而地球本身呢 是有磁場的 這些普通鋼材會不斷的被地球磁場磁化 逐漸產生磁力 航母作爲一種大量使用鋼材的戰艦 一旦服役時間比較長 船體產生的磁力也會逐年增加 這對軍艦來說呢 可不是一個好消息 因爲船身磁力增加到一定程度後 軍艦就會被敵軍的磁力探測器偵測到方位 或者受到敵方磁性水雷等武器的攻擊 所以對於航空母艦來說 鋼材本身的磁性越小越好 除了低磁特性外 航母所需的鋼材還需要具備耐高溫 耐衝擊 以及高強度的高韌性的特點 艦載機在起飛時噴射的尾煙會給甲板帶來上千度的高溫 普通鋼材遭遇這種情況很容易發生融化跡象 不僅如此 艦載機的重量一般都在15到30噸之間 當這些重量級選手在航母上完成從滑跑起飛騰空的過程時 會給航母甲板帶來極大的衝擊力 如果甲板鋼材的抗衝擊力和抗扭曲力性能不夠強 那麼飛機降落時 艦載機就可能會連着阻攔索帶鋼板拽壞一片甲板部件 像郵輪 貨船等民用船隻所用鋼材的強度只有250兆帕就夠用了 普通軍用船呢 也只需要在300兆帕以下就行 而航母用鋼 特別是航母飛行甲板所用的特種鋼 一般呢 要求強度是在850兆帕以上 簡單來說 就是這種鋼材任選一平方釐米的部位都能夠承受5000到8000公斤的衝擊力 不僅如此 使用比普通軍艦強度更高的特種鋼板 還可以從某種意義上減輕船身的重量 光是研製出強度這麼大的鋼材 對世界絕大多數國家來說呢 已經非常困難 而航母這種裝備偏偏對鋼材的需求量還特別大 如果要建造一艘7.5萬噸級的大型航空母艦 需要使用4萬多噸的特殊品種後鋼材 這些鋼板呢 還要被分成各種規格和作用 一般呢 可以被分爲船體板 裝甲板和結構板三大類 船體用鋼板是航空母艦上強度要求最低的板材 但是爲了防止魚雷和潛艇導彈的攻擊 一些船體鋼板的厚度也有將近20公分厚 爲了安全考慮 航空母艦還會使用雙層或者三層船體 當外部鋼板被擊穿時 內部鋼板還能支撐船體 航母的裝甲鋼板則是用在關鍵核心部位的防護鋼材 一般呢 會在艦島的指揮中心以及動力機艙大量存在 它們的厚度一般在30公分左右 有點類似於坦克使用的裝甲鋼板 至於結構鋼板 主要是用在甲板 隔艙以及船體結構部位的鋼板 它們的最大特點呢 是耐熱抗壓強度高 截至目前 世界上能夠製造航空母艦鋼材的國家 只有美國 法國 俄羅斯 日本等工業強國 其中鋼材性能表現最好的還要屬美國 美國已經開發了兩個系列的特種鋼 一個是HY系列特種鋼 一個是HSLA系列鋼材 HY系列特種鋼使用了將鋼鏈加入鈦的合金技術 這種合金鋼的強度能夠達到800兆帕 是製造航母或者核潛艇的最佳鋼材 使用HY鋼材製造的潛艇可以下潛到水下2000米 準備建造新航母的法國也擁有製造軟鋼的技術 其強度能夠達到550兆帕左右 但是這種鋼材用來製造大型航母的話 在性能方面比不上美國的HY系列鋼材 像法國現役的戴高樂號航空母艦 用的就是美製的HY80鋼 至於俄羅斯的AK系列合金鋼材呢 其實強度也不錯 可以用來製造航母 早在2021年5月 俄羅斯就曾將建造三艘新航母的計劃加入2024-2033年的國家軍備發展規劃 可是造航母除了對技術有要求外 還有一個硬性的門檻 那就是大量的資金 如果俄羅斯對建造新航母的資金預估 在三年前就已經超過了70億美元 那麼俄烏戰爭爆發兩年後的今天 要俄羅斯拿出資金開建新航母就更是一種挑戰了 造航母這件事啊 至少對於現在的俄羅斯而言 可真是一件難事 不過話又說回來了 航空母艦在當下依舊是強大海軍的象徵 想要新航母的俄羅斯和法國 究竟誰能搶先一步美夢成真呢 歡迎各位在評論區留言 我是大斌 我們下期節目再見