【軍武次位面】 作者：風林火山

作爲全球規模最大、機動力最強的海上力量,擁有數百艘頻繁在全球各地巡航的艦船,美國海軍無疑是耗油大戶。根據美國國防部的數據,國防部是聯邦政府內的燃油消耗第一大戶,其中海軍的燃油消耗量每天高達1.22萬桶之多。

石油作爲非可再生資源,已經是越用越少。美海軍的戰艦如果不改變對石油的依賴,終將面臨兵馬無草料的局面。爲了應對這一局面，美國海軍已於數年前提出了綠色艦隊的概念。在美國海軍的設想中,到2020年,海軍一半以上的戰艦和作戰飛機,將不再以石油作爲能源驅動,這支偉大的綠色艦隊的全部航母和護航潛艇將採用核動力,其他水面艦艇和作戰飛機則使用生物合成燃料,即建設一個完全不依賴石油燃料的航母打擊羣。

▲2016年2月美國海軍首支綠色艦隊首次作戰部署

在如此宏偉目標的指引下,美國海軍都做了什麼呢?目前,石油燃料仍是最主要的能源,而對石油燃料的依賴在短期內也很難改變。爲此,美國海軍打算通過以下3方面措施來節約燃油:第一,改變艦船的驅動方式。目前海軍艦船的驅動能源主要是核能和石油2種。海軍希望減少石油能源驅動艦船的數量,而最可能的做法是擴大核動力艦船的數量以及擴大新型驅動方式艦船的數量。新的驅動方式,主要是使用電力驅動或者混合驅動。這一概念在現代汽車上已有成熟應用。2009年10月24日,第一艘燃氣輪機和電力驅動混合動力的艦船馬金島號兩棲攻擊艦,在聖迭戈軍港開始服役。提供混合動力技術的公司主管表示:阿利·伯克級驅逐艦,如果使用電力發動機,可以12節的航速運作,由此每艘驅逐艦每年節省的燃油將達1.2萬桶。

▲美國海軍上世紀就夢想打造全核艦隊

第二,改變艦船及其系統的運作方式。改變艦船的驅動方式畢竟是大工程,只有在艦船新建或大修時才能進行,對於大部分巡弋海上的艦船來說,改變艦船及其系統的運作方式更爲實際。因此,海軍制訂了激勵能源保護計劃,通過靈巧汽化、靈巧裝載和實行節能獎勵來達到節能的目的。所謂靈巧汽化,就是調整艦船的工程順序,提高燃油利用效率。比如說,僅僅運行那些對執行任務非常重要的系統和動力裝置,在執行任務的前夜關閉主推進系統,使用輔助動力進行生活供電,可以節約燃料達70%以上;由燃氣輪機和柴油機雙軸推進的艦船,可以使用單軸推進巡航,可以節約50%的燃料。所謂靈巧裝載,指的是調整艦船的壓載物,以提高艦船在水中的行動能力。因爲艦船航行狀態的不同,艦艏艏高或者艦艉高,前進所需的動力是不同的。海軍還爲此建立了能源使用報告系統,每個季度發佈燃油使用報告,對水面艦船的能源消耗情況進行量化。具有最好航行燃油節約記錄的艦船將獲得褒獎,獎金將達到9萬美元。

▲使用燃電動力的馬金島號兩棲攻擊艦

第三,加強對於現有成熟節能技術的應用。海軍通過艦隊戰備、研究和開發計劃,進一步研製節能新裝備。基於這種設想,海軍已經研製了一種新型覆蓋材料,艦船停泊於港口時,這種材料可以避免海洋生物與船體和推進器的粘連;艦船開始航行,這些材料會隨着拖曳而使不斷增加的聚積物快速脫落,最大限度地減少艦船航行的阻力,從而使艦船所需動力減少。此外,海軍還研製了一種艉翼來節約燃油。這是一種狹窄的翼狀結構,安裝在艦船的尾部水線位置,將船艉拉高,減少水面的湍流,從而減少拖曳所需要的動力。目前,艉翼已經安裝到海軍大部分艦船上,未來還將在兩梄艦船上進行試驗。戰鬥艦只安裝艉翼而節約的燃料費用,估計是每艘艘船35萬-40萬美元。

▲美國海軍新型混合燃料

在海軍的能源構想中,發展新型燃料也是其能源實踐的重要組成部分。目前,投入使用及正在開發的新型燃料包括:生物燃料和微生物燃料。海軍已經着手積極打造使用生物燃料的綠色超級大黃蜂戰鬥機。2009年10月13日,海軍測試了它的第一臺混合燃油發動機。該發動機以50%對50%的比例,混合使用亞麻薺燃油和JP-5航空燃油。亞麻薺燃油由亞麻籽提煉而成,亞麻籽、芥菜子和油菜籽同屬一科。亞麻將僅用極其少量的水和氮氣就能生長得十分茂盛,而且可以在邊緣農業土壤中種植。2010年4月22日,海軍首架綠色超級大黃蜂,在馬里蘭州帕塔克特森河海軍航空站成功首飛。11月份,同樣是在這個海軍航空站,MH-60S海鷹直升機使用上述新型燃油進行了飛行試驗,這似乎標誌着海軍朝着減少對石油燃料的依賴更進了一步。

▲JP-8混合航空燃料

▲首架綠色超級大黃蜂

在微生物燃料方面,海軍正在努力開發一種徽生物燃料電池,這將成爲一種革命性的海軍能源。微生物燃料電池,能將海洋環境中的生物體(甚至包括腐爛的海洋生物機體)和氧氣轉換爲電能海軍艦艇換用這種電池後,可避免傳統電池和燃料對海洋環境的影響。燃料電池能爲許多類型的傳感器提供能源,也能爲無人水下航行器、水中傳感器和用於海洋環境監測的裝置提供能源。理論上講,如果沒有其他新的替代能源出現,它將在未來較長的一段時間內爲這些系統和設備提供能能源。

美國海上力量的能源構想、無疑是具有前瞻性和戰略性的。正所謂,宜未雨而綢繆,毋臨渴而掘井,這種戰略上的前瞻性,對我們也是有多層面啓發意義的。

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