除了航空母艦,哪些東西可以體現一個國家的最高工業水準?

紙上的宣仔,為您解答。

如果題主指的是武器和軍事設備,那么除了航空母艦以外還有太多武器都可以體現一個國家的工業水平甚至是基礎科學能力了,比如:核潛艇,航空發動機,重型火箭等等,都可以代表一個國家的最高工業水準。因為這些武器涉及的領域非常多,對設計和工藝能力要求都超級變態,最能體現一個國家的工業能力和人才水平。多了篇幅限制也說不完,我就專挑一個核潛艇來講講吧。

核潛艇有多難搞

耐壓殼加工

核潛艇某種程度上是比航母還要難搞的。因為航母是水面艦艇,不需要面對高水壓對殼體的擠壓的問題,而核潛艇為了躲避聲納和魚雷的追蹤,下潛深度往往要達到500米以上,水壓極高。這對潛艇的鋼材料和焊接技術都提出了很高要求,否則很容易因為鋼殼變形或者焊縫開裂導致一整個潛艇都報銷掉。這潛艇所需要的鋼材,是高屈服強度加高可焊性的特種鋼材。目前美國在潛艇用的特種鋼材上已經用上了HY180鋼,屈服強度達到1100MPa,屬于最強水平。

美國俄亥俄級核潛艇,擁有世界上最大直徑的耐壓殼體,鋼材料和焊接技術功不可沒

再一個是焊接技術。潛艇焊接時,兩個幾十米長,直徑10m以上的圓柱形分段對接需要分毫不差,平整性極高。用于結構加強的肋骨鋼材則要保持高垂直度。厚度達50~100mm厚的耐壓殼體需要一次性焊透,避免出現虛焊冷焊的現象(否則后果就是不堪設想的)。焊接完成之后,還要進行探傷;比如舍得下血本的蘇聯,直接建造了一個探傷車間,焊完的分段放進去一次性就能完成探傷,效率很高,但是成本更高。潛艇焊接這種工藝,即便是對于超級大國來說,也顯得挺吃力的。最近美海軍最新一代的“哥倫比亞”級彈道飛彈核潛艇供應組件方面就出現問題,共同彈道飛彈發射艙段在焊接過程中發現大量誤差,嚴重影響“哥倫比亞”級核潛艇項目進度。強如美國,也會遇到這樣的問題,焊接難度可想而知。

哥倫比亞級的共同彈道飛彈發射艙段,即潛艇的垂直發射系統,發射筒里都能站個人

當然了,光有鋼材和焊接能力強還不行,還得有能把這種強度高且厚的鋼板卷成耐壓殼的能力。這就需要大型卷板機了。比如大陸的核潛艇,直到093、094,耐壓殼直徑也不超過10m,蘇聯的雙殼體潛艇耐壓殼直徑也一直不如西方,其中一個原因就是卷板機的加工能力不足,說白了就是缺少能加工大直徑的卷板機。這玩意美國自己都不能自產,用的還是瑞典的Ursviken卷板機,其研制難度可想而知。好消息是,這個能力我們最近幾年也已經補足了,造13m大直徑耐壓殼已經不是事。Ursviken的大型卷板機

蘇聯臺風級雖然是水下排水量最大的核潛艇,但是內部的耐壓殼直徑很小,三個小耐壓殼呈品字型擺放

094高聳的龜背,很大程度上還是大直徑耐壓殼體加工能力不足的結果


反應堆

核潛艇另一個難搞的就是核反應堆了。反應堆其實原理上沒多難,就是拿核燃料燒鍋爐,水燒開了蒸汽驅動蒸汽輪機做功,為潛艇提供動力和發電。難就難在,核潛艇的空間是有限的,在這么小的空間里塞一個大功率的反應堆比較難,對管路的材料和設計以及整體安全性都提出了很高要求。有投入就有回報,核潛艇水下航速動輒30節,甚至40節,讓常規潛艇望塵莫及,這就是反應堆和配套系統的功勞。

核潛艇用的反應堆一般都是壓水堆。比如美國的弗吉尼亞級攻擊核潛艇,使用的是S9G壓水堆,熱功率150MW,軸功率30MW,最大航速25節;俄羅斯的北風之神級戰略核潛艇,使用OK-650壓水堆,熱功率可達190MW,最大航速30節。你以為這就完了?美國在建的最新一代哥倫比亞級核潛艇,熱功率直接躍升到了380MW,蒸汽輪機軸功率70MW!作為一款全電推進的潛艇,這意味著哥倫比亞的發電能力是非常富余,而且水下最高航速應該會達到難以置信的高。別國都在琢磨怎么把反應堆熱功率提上去的時候,美國已經在玩電推了,這的確是美的掌握核心科技。

核潛艇反應堆結構

弗吉尼亞級的動力系統控制面板

SSBN-26 哥倫比亞級,首個用上電推的核潛艇

除了壓水堆以外,還有一種小型核反應堆也用在了核潛艇上,這就是液態金屬做冷卻劑的快中子反應堆。比如蘇聯的阿爾法級輕型核潛艇,就使用鉛鉍合金做冷卻劑。由于鉛鉍合金熔點比水高,因此熱功率密度比壓水堆要大,搭載了這種反應堆的阿爾法級水下航速高達45節。前幾天出事的AS-12微型核潛艇,用的也是一種液態金屬反應堆。這種反應堆研制難度較高,使用起來也有很大風險。比如鉛鉍合金冷卻劑,在反應堆的中子照射下容易變成釙-210,造成放射性污染。所以除了俄羅斯沒有其他國家敢用。

蘇聯阿爾法級

核潛艇雖然功率大,但是各國都在研究如何讓潛艇做到靜音。又要動力足,又要安全,又要安靜,這對于設計人員來說,難度不亞于在三個雞蛋上跳舞。核潛艇在靜音技術上,有幾個主流辦法,那就是敷設消聲瓦,消除共振,泵噴應用等方式。目前擁有核潛艇制造能力等五個國家里,除了大陸的現役潛艇以外,其他4個國家都已經是用上了泵噴。之前各國核潛艇主要使用螺旋槳推進。由于螺旋槳的直徑較大,槳葉末端線速度很高,劃過海水時會產生很多小氣泡,這些氣泡的破裂時的沖擊嚴重損傷了槳葉使其壽命大大降低,同時也產生了很高的噪音;而使用泵噴技術后,這個問題就不存在了,噪音問題也得到很大程度上的解決;目前應用到核潛艇的是有軸泵噴技術,仍然存在一個傳動軸,這個仍然是一個噪聲源;當無軸泵噴得到應用后,潛艇將徹底變的安靜。如果再加上全電推進,那么這樣的潛艇被動聲納基本上很難發現了。

美國海狼級核潛艇的泵噴推進器

從冷戰到現在, 一直只有美國和蘇/俄兩個超級大國能夠持續不斷地維持超大超強的核潛艇規模;英法兩國就要弱的多,大陸在這一領域,由于基礎工業落后較多,只能屈居末位;近年來才有較大突破,相信會在下一代潛艇露面后見到這些驚喜。當然不管咋樣,還是比泡在水里印度核淺(fu)艇強得多了。

聯合國五常的戰略潛艇

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