前无古人，后无来者——LHD-8 “蒸改燃” 案例简析LHD-8马金岛号，是USN采购的最后一艘黄蜂级两栖攻击舰，是第一艘采用燃气轮机作为主动力装置的美系两栖攻击舰。在马金岛号之前，USN舰队中所有平甲板两栖攻击舰——包括7艘黄蜂级（LHD 1-7）均采用蒸汽动力，至LHD-8开始，USN正式抛弃了美系蒸汽动力装置，转而投资燃气轮机和柴油机，美系常规蒸汽动力装置也随之销声匿迹上世纪80年代，USN实现了CG+DD+DDG+FFG舰队的全燃化，塔拉瓦级LHA和黄蜂级LHD是20世纪后期仅有的新造大型蒸汽动力战斗舰船，她们均采用2锅炉+2汽轮机组成的蒸汽动力系统。至80-90年代起，USN开始研究为两栖攻击舰改用燃气轮机动力装置，这一研究的结果便是LHD-8马金岛号相比塔拉瓦级LHA和黄蜂级LHD的蒸汽动力系统，由燃机组成的动力系统具备以下2点显著优势：1. 油耗更低：美系蒸汽动力系统的燃油消耗率约为380-390g/kw-h，而提康CG装备的LM2500燃机，其燃油消耗率为230-260g/kw-h，美系蒸汽动力系统与燃机动力系统均使用F-76燃料，更低的燃油消耗率意味着更低的燃料花费2. 维护成本和人力更低：蒸汽动力系统相比燃气轮机更加庞大，舰上维护班组的人数更多，且维护时间更长。燃机装置的自动化、模块化程度很高，维护人数较少，且当时已在CG+DD+DDG+FFG舰队中形成规模效应，LHA/LHD改换燃机后，能有力促进舰队维护的通用化和便利化但当时的主流船用燃机——比如CG和DD使用的LM2500燃机，其单机额定功率仅有18-20兆瓦，而塔拉瓦LHA和黄蜂LHD的单锅炉-轮机额定功率达到了26兆瓦，除非采用2燃机替换1锅炉-1轮机的模式，否则LM2500完全无法胜任至90年代中后期，27兆瓦级LM2500+燃机的问世，扫清了LHA/LHD “蒸改燃” 方案的最大障碍: 单台LM2500+燃机可以直接替换1锅炉+1汽轮机，且二者输出功率相当，锅炉被替换之后，原本需要锅炉供能的若干汽轮发电机组也会被一并替换掉，转而由柴电机组承担舰上发电任务此外，随着带英RN在90年代开始装备23型护卫舰，USN也开始追随盟友，开始重视机电混动系统。根据使用经验，USN装备的LHA/LHD在抵达任务海区后，其航速介于11-15节之间，无论是蒸汽动力还是燃机，仅需保持低工况即可满足该航速段的动力需求，但燃油消耗率将达到260-390g/kw-h，总体经济性较差。如果由柴电机组+推进电机负责该航速段的推进，则燃油消耗率将低至200-220g/kw-h，具有更好的经济性90年代末，USN正式确认第8艘黄蜂LHD——马金岛号将采用全新设计的混合动力系统 (Hybrid Propulsion Plant)，该舰于2004年下水，2009年服役。其动力-电力系统设计特点如下：1. 该系统共有两套推进机组：每套动力机组由1套LM2500+燃气轮机+1套3.75兆瓦级推进电机+1套离合器-齿轮箱共同组成，两套机组分别负责驱动舰船的左+右共两套推进轴-螺旋桨2. 两套LM2500+燃气轮机的总功率达到56-54兆瓦，完全满足黄蜂级LHD的推进需要，且在各个功率段中具有更好的燃油经济性3. 该系统共配备6套4兆瓦柴电机组，负责舰上电网常用供电。在舰船11-14节航速段下，由柴电机组负责为推进电机供能，由推进电机承担舰船推进，燃机不参与该航速段的推进。而当舰船需要提升航速时，推进电机通过离合器-齿轮箱实现与推进轴的解列，由燃机来承担舰船的更高航速推进在完成了动力系统的设计后，LHD-8的设计团队还需要解决几项比较棘手的问题：黄蜂级LHD原本的进排气系统只能满足2锅炉的进排气+若干机组的通风通气，而新动力系统中共有8台机组（2燃+6柴）需要进气-排气，且燃机的进排气规模是锅炉的数倍，基于设计需求和条件限制，设计团队做出了以下改动：1. 在右舷新增两个大型外置凸起结构（图8-9），用于安装燃机的进气过滤系统2. 利用了原有的锅炉进排气管道结构-舱室作为燃机的进排气管道。这些结构原本是根据锅炉位置和上部结构布局设计的，最终其利用率远未达到理想状态（图10）3. 采用更大的烟囱，以容纳燃机和柴电机组的排气管道，为保证排气不会对舰岛+桅杆上的各设施造成不利影响，新的大型烟囱采用了倾斜式设计，桅杆上一些设备的安装位置也随之进行了调整（图11）由于LHD-8采用左+右共两套机械动力传动系统，且燃机进气-排气系统均置于右舷侧，因此左侧舱室的燃机，其进排气管道的长度会更长，理论上会有更高的进排气效率损失。相比之下，076由于采用综合电力系统，2套燃机得以全部安置在右侧舱室，其进排气效率会更高一些在后续的设计工作中，设计团队结合LM2500系列燃机的特点，为LHD-8定制了一套整机拆出-维护方案：与伯克级类似，LHD-8的燃机可实现整机分件（燃气发生器+动力涡轮分离后）拆出，仅需依靠舰上自有的吊装设备和预置开口，就能在72小时内实现一整套燃机的拆出。即使在海外开展部署时，也能通过岸基基地等多部门的联动支援，实现燃机在海外部署状态下，在短期靠港期间完成整机拆出和更换（图12-13），这种无与伦比的维护便利性，是蒸汽动力系统远远不可比拟的（大辽动力系统修了多久，这大家应该都知道哈）在2019-2020年，USN统计了所有黄蜂级LHD在一段时间内的燃油消耗量情况，结果显示：采用蒸汽动力的LHD 1-7，在出航时间与LHD-8相当的条件下，燃油消耗量比LHD-8高出至少40%，此项统计证明了LHD-8的混合动力系统确实具有卓越的燃油经济性（图14-15）。该系统后续被应用至美国级LHA，在15-20年后将成为USN两栖攻击舰部队的主流动力系统外界普遍流传着"燃机排气系统会挤占甲板和机库面积"的传言。从目前已公开的资料中，已证实LHD-8的甲板面积与其他黄蜂级LHD没有变化，且尚未找到LHD-8机库尺寸更改的相关表述，与LHD-8规格高度类似的美国级LHA，其机库可以容纳纵直摆入的MV22（MV22处于收纳状态，图17），预计机库宽度尺寸不低于20-21米，与欧洲的加富尔号和霓虹的出云级非常接近就像标题所说的那样：“前无古人，后无来者”，LHD-8 “蒸改燃” 的成功，是USN在21世纪头30年内，在新一代动力系统领域所取得最大的、仅有的成功： 无论是DDG 1000的综合电力系统，还是星座的柴电-燃联合装置，均大量采用了欧系厂家的动力主机和传动装置，且最终无法在主战舰船部队中获得推广，更无法应用于主流大型作战舰船。相比之下，LHD-8 “蒸改燃” 是一个几乎百分百"Made In USA"的纯血美系技术项目，虽然技术含金量一般，但却实实在在地获得了广泛应用，不仅赶上了时代浪潮，达到了USN的技术要求，还在维护性、可靠性和燃油经济性等方面取得了巨大成功，与后续各种新型动力-电力系统的难产形成了极为鲜明的对比
