这两天关于中国核动力航母的消息刷爆了网络。原因是江南造船厂官方账号的一篇文章使用了一艘大型弹射航母（舷号20）的CG作为封面。这艘航母在外观上虽然与003航母接近，但是从明显靠后的舰岛判断应该采用了核动力。紧接着大连造船厂在第二天发布了为某型船舶动力装置招标中标的公告，中标方是中国核动力研究设计院，这表明这艘船舶将采用核动力。有网友据此认为两家船厂通过上述方式官宣了中国将建造核动力航母（004航母）。

至于这张CG图会不会是随便画的，笔者认为应该可能性不大。原因是早在去年年底大连造船厂为某个大型活动专门定制了一艘舷号同为20的航母模型。可以看到与这次江南厂给出的航母CG几乎是一模一样，部分细节上的差异则可以理解为出于保密的要求而进行的模糊化处理。

2018年2月27日，中船重工官网发布的一份战略纲要首次提到了核动力航母。文章写到：“以构建中国特色海上现代作战体系为牵引，加快实现核动力航母。。。。。。全域作战能力，为海军2025年实现走向深蓝远海的战略转型提供高质量武器装备。”

当时有分析认为，这份战略纲表明中国核动力航母的研制工作已取得初步进展，并进入到攻关阶段。而最后一句很可能意味着核动力航母将在2025年前后服役。

然后巧合就来了！在这份纲要发布后，003航母便出现在了大家眼前，由于拥有与福特级一样紧凑的舰岛，并且相比上代的技术迭代非常大，电磁弹射、电磁拦阻装置等尖端科技一应俱全，再加上003航母的预计服役时间也在2025年。这就导致003航母在很长一段时间里被不少网友误认为是核动力。当然，随着003航母的下水，其常规动力的身份也被正式确认。

不过004航母的舰桥比003航母还要小，而且舰岛位置也更加靠后，因此其核动力的身份是可以确定的。原因是常规动力航母有烟囱，受进气通道和排烟通道的限制，舰岛无法大幅往后移。这也解释了为什么明明知道舰岛尽量往后移对提高舰载机调度效率有巨大好处，但是003航母舰岛的位置却依然相对靠前。

另外这也解释了我们为什么一定要发展核动力航母。不单单是为了简化后勤补给，也是为了进一步缩小我们与美国之间在航母舰载机出动效率方面的差距。事实上，舰载机出动效率高不仅能够提升航母战斗力，还可以不用建造太多数量的航母。

福特级和003飞行甲板前部和中部可用空间对比

既然004航母核动力的身份被确认，自然就免不了被大家拿来与美国最先进的福特级航母进行比较了。

核反应堆这一块福特级的优势巨大。比较有意思的是，从当前的公开资料判断，中美两国在核动力航母上都面临着巨大的挑战。其中中国面临的挑战就是缺少合适的航母用核反应堆；美国面临的挑战则是“电磁弹射器”和“电磁拦阻系统”的性能和可靠性迟迟达不到设计要求。而双方的挑战却又正好是对方的强项。

核动力航母的动力系统从原理上说与蒸汽轮机并无本质区别，都是烧开水，只是热量的来源不同而已，不过一个是核反应堆，一个是蒸汽锅炉。核动力航母通常使用的是压水反应堆。压水堆利用轻水作为冷却剂和中子慢化剂，具有较好的“安全性”。但是水的热中子吸收截面较大，因而压水堆不能使用天然铀作燃料，而必须使用浓缩铀。

核反应堆工作原理示意图

相比常规动力航母，核动力航母在执行任务期间拥有后勤保障方面的巨大优势。比如，由于不需要携带航母自用的燃油，能够节约下大量的内部空间用于携带更多的航空燃油和弹药，持续作战能力更强，也因此更适合进行全球部署。

不过在很长一段时间里，核动力航母的出勤率不如常规动力航母。据统计，福特级之前的核动力航母的出勤率要比常规动力航母低8%以上。原因就在于它们的核反应堆无法做到舰堆同寿，简单来说就是核反应堆预先加注的核燃料无法使用到航母退役，因此需要在航母中修时更换核燃料。又因为核反应堆安装在航母内部，而且层层保护，换料时需要对航母开膛破肚，整个换料加上大修需要3年以上。而作为比较，常规航母中修只需要1年左右。

2019年返厂大修的布什号航母

而福特级航母则没有这个方面的限制。其使用的A1B核反应堆是美国最先进的一体化压水堆，一方面结构紧凑功率密度大，最重要的是实现了舰堆同寿，一次加注核燃料便可以使用50年，做到了与福特级航母同寿命，全寿命周期费用更是因此下降了20% 。

A1B核反应堆

其实我们在研制003航母的时候就已经具备建造核动力航母的能力，但由于我国的核反应堆还做不到舰堆同寿，考虑到由此带来的核动力航母出勤率低的弊端，我们并不急着造核动力航母。而此次官方放出004航母的消息，显然我国在舰堆同寿核反应堆的研制上可能已经取得了重大突破。

综合电力系统004航母优势明显。与003航母一样，004航母也将采用我国自研的舰载中压直流综合电力系统，这套系统比美国福特号航母上使用的故障不断的中压交流综合电力系统要领先整整一代。

福特号的中压交流综合电力系统由于交流电的特性（频率会变），原动机与发电机之间需要相连减速齿轮箱进行减速。这就造成了整套系统结构复杂、重量体积偏大，震动噪音高，更关键是可靠性很差。这也是福特级首舰福特号航母交付6年之久还未形成战斗力的核心原因。

此外，福特号航母的中压交流综合电力系统采用的是机械储能方式，具体来说就是“飞轮储能”。简单来说，就是需要储能时，电动机驱动真空环境中的飞轮高速旋转将电能转化为动能。然后在需要释放储能时将这个过程逆转，由高速旋转的飞轮带动发电机发电，然后通过一些列的转换器转换成合适参数的电能。这种机械储能方式必然存在不菲的能量损失，同时精密机械部件太多也导致可靠性大幅下降。这也让福特号航母的电磁弹射器和电磁拦阻索故障频发，可靠性和性能不仅无法达到设计标准，甚至连尼米兹级都不如。

以电磁弹射器为例，美军宣传的无故障弹射次数为4166次，但在实际使用中无故障弹射次数仅为181次。2020年，福特号航母的电磁弹射器甚至出现两次严重故障，造成6天里没有弹射器可用，这等同于直接丧失战斗力，如果是战时无疑会非常致命的。

耐人寻味的是，2019年美国海军为福特级制定的舰载机12小时出动效率为160架次，比尼米兹级航母的12小时120架次高30%。但是美国目前已经放低了要求，给福特号最新的目标是先达到尼米兹级航母的出动效率。

此外，福特号航母的电磁弹射器还存在推力不足的问题（飞轮储能的锅），理论上最大弹射重量为45吨，但实际最大弹射重量只能达到26吨。美国航母主力的超级大黄蜂的最大起飞重量为29吨，F-35C的最大起飞重为31.8吨，这意味着在福特号航母上这两款主力舰载机均无法满载起飞，作战效能大打折扣。

还有福特号的电磁拦阻装置也是问题不断。设计要求的故障间隔是16000次，但是刚交付后的测试中平均每40次就会出现一次故障。现在6年过去了，电磁拦阻系统仍然未能达到设计要求。所以现在我们经常能够看到福特号在完成训练后拦阻索被拆下来的照片。

在去年秋季的部署中，美国记者乘坐的C-2A运输机复飞3次才在福特号上成功着舰，其电磁拦阻装置之拉胯由此可见一斑。

最新的消息是福特号的阻流板也出问题了。而福特号的拉胯也让美国海军将福特级2号舰肯尼迪号(CVN-79)的预计交付时间将从2024年6月推迟到了一年，也算是祸不单行吧。

我国的003航母和004航母采用的舰载中压直流综合电力系统就没有上述问题。首先直流电的特性（频率恒定）决定了不需要安装减速齿轮箱，整套系统的体积更小，振动和噪音更低，可靠性也大幅提升。再加上起点更高，技术水平也更强，难怪马伟明院士放出豪言：“领先就领先美国”！

其次是我们这套系统采用了更先进的电容来储能。原理是利用电极 / 电解液界面电荷分离所形成的双电层，或者是借助电极表面电化学反应所产生的法拉第“准电容”来实现能量的储存和释放。相比福特级使用的机械储能方式，不仅能量密度和比功率远高于后者，而且能量转换几乎零消耗，也几乎没有噪音和振动，同时可靠性也更高，能够充分满足航母实战条件下苛刻的使用条件。

舰载机这一块，004航母将沿用003航母的配置，包括弹射型歼-15T、歼-35、空警-600预警机、歼-15电子战机、舰载运输机和直升机等。区别主要在于搭载数量将会大幅增加到约80架左右，与福特号航母的舰载机数量相当，舰载机的性能上也基本处于同一水平。

唯一体现差距的海上在舰载机的起降效率上，在假设福特号航母的电磁弹射器和电磁拦阻装置没有问题的前提下，福特号航母无疑要更占优势，不仅仅是因为多一条弹射器，更在于美国相关方面的经验是我们短时间里无法比拟的。当然，如果福特号无法解决电磁弹射器和电磁拦阻装置的问题，那就是另外一回事了。

总的来说，我国建造核动力航母已经“万事俱备只欠东风”！而这个“东风”就是舰堆同寿的核反应堆。相信随着该领域的全面突破，我们将在不久后收到核动力航母开建的好消息。