蒸汽轮机的全称叫蒸汽涡轮发动机，能将水蒸汽的能量转换为使涡轮旋转的动能，其工作原理是：先用锅炉产生高温高压的水蒸气，然后通过喷嘴将高温高压水蒸气喷射到涡轮叶片上，以此推动涡轮高速旋转，进而产生带动螺旋桨旋转的机械能。蒸汽涡轮发动机早已不是瓦特时代的单级往复式蒸汽机可比的了，现代蒸汽轮机的热效率有了很大改善，单机功率更大，由于用连续旋转的涡轮取代了往复运动的活塞，运行更加平稳可靠，且振动小、噪音低，使用寿命长，已成为现代大型舰船一种主要的动力装置。

蒸汽轮机工作原理动图

需要特别强调的一点是，与燃气轮机、柴油机这样的内燃机不同，蒸气轮机是外燃机，锅炉的炉膛与汽轮主机是分开的，只要能把水烧开，木柴都能烧，对燃料的适应性非常强。不过为了保证足够的输出功率，一般用蒸汽轮机的军舰烧的都是专用的燃料油，也就是重油，价格只有汽柴油的一半，非常经济。

作为现代航母，我国辽宁舰与小鹰号也都采用了蒸汽轮机，要分析中美两国各自的舰用蒸气动力水平，它们很有代表性，那么二者孰优孰劣呢？

辽宁舰的动力是由4台TB12蒸汽轮机和8台КВГ-4增压锅炉构成的，这套动力装置能提供近20万匹马力的功率。TB12是前苏联研制的一种大型蒸汽动力装置，为了满足各类舰船的不同要求，前苏联研制了功率不等的蒸汽轮机，如TB-9功率为10000马力，用于排水量1300吨的“里加”级护卫舰，TB8为36000马力，用于排水量3950吨的“科特林”级驱逐舰，TB-12功率为45000马力，而单机功率最大的TB-4达到了70000马力。除了TB12，我国还曾引进其中的TB8，用于051型驱逐舰。

辽宁舰的蒸汽轮机

因为蒸汽轮机的动力来源为高压蒸汽，所以它需要通过一系列的管道连接锅炉，也就是说一台蒸汽轮机应当连接一到两台锅炉，辽宁舰的4台TB12蒸汽轮机连接的是8台КВГ-4增压锅炉。

所谓增压锅炉，是指进入炉膛参与燃烧的空气带有0. 2-0. 4 MPa压力的锅炉，增压的目的是加强燃烧效果，强化传热，提高锅炉热效率，也可以使锅炉的体积减小。增压锅炉的这些特点非常适合舰船。相比于常规锅炉，增压锅炉蒸汽压力的上升速度要快得多，在不关闭主机的情况下，大型增压锅炉从点火至达到指定工作压力只需要 45分钟 - 2.5小时，能够极大提高军舰的反应能力。

因此，КВГ-4增压锅炉首先有尺寸小、重量轻的优点，能节省出不少的航母内部空间，其次是性价比高，因壁厚远大于常规锅炉，抗打击性也较强。КВГ-4增压锅炉每小时能产生115吨高压蒸汽，一艘航母配备8台这样的锅炉，每小时的供汽量就是920吨。需要说明的一点是，增压锅炉产生的蒸汽并不是我们常温常压下的100℃，而是超过300℃，因为如果蒸汽压力不够，就无法形成足够的力量冲击叶片做功。

俄罗斯的КВГ-4增压锅炉

但由于要承受巨大压力和温度，КВГ-4增压锅炉的维护保养非常复杂，需要经常检查工况，排除故障隐患，否则后果严重。同样采用КВГ-4增压锅炉的印度“维克拉马蒂亚”号刚刚改装完毕，还在俄罗斯试航时，就发生过多台锅炉爆炸的事故。而辽宁舰因锅炉维护保养工作做得好，一直运行良好，不仅如此，还经过了改进，在“瓦良格”号到大连时，马上就被拆下一台锅炉送到哈尔滨锅炉厂，通过全面研究分析和相应实验进行了改良，因此，辽宁舰在很大程度上克服了姊妹舰“库兹涅佐夫”号冒黑烟的现象。

“库兹涅佐夫”号航母正在更换锅炉

小鹰级航母的蒸汽来源为8台D型燃油锅炉，每台每小时可产蒸汽118吨，压力84公斤以上，按照1公斤压力等于0.1MPa的换算关系，约为8.4MPa，而蒸汽温度则高达540摄氏度，这使得其蒸汽轮机的最大单机功率高达70000马力。小鹰级共有4台这样的蒸汽轮机，连接4根大轴，配套4个大型的推进螺旋桨，总推进功率达28万马力。

因前苏联对蒸汽动力装置参数的选择比较谨慎，因此性能相比美国的同类产品低。如苏联/俄罗斯驱逐舰蒸汽轮机所用蒸汽压力一般为6.4MPa，温度450～470℃；而小鹰号燃油锅炉的过热蒸汽最高压力为8.4MPa，最高温度可以达到580摄氏度，二者差距还是比较明显的。

这种差距的外在表现就是苏联/俄罗斯蒸汽轮机的油耗较美国高，如美国小鹰级第四艘“肯尼迪”号航母耗油率为381g/(kW·h)，而前苏联的TB-12蒸汽轮机的耗油量尽管比TB-8下降了25％，但仍为444.9g/(kW·h)。

正因为如此，虽然辽宁舰有8000吨的最大载油量，比小鹰级7800吨的最大载油还多，但二者在载油量差不多的情况下，续航力却有很大差距，辽宁舰18节经济航速的续航力为7000海里，而小鹰级航母20节航速下的航程高达12000海里，这还是在小鹰号要向蒸汽弹射器供应高压蒸气的情况下。可见，别说是核动力，中美两国就在蒸汽动力系统方面也有不小的差距。

但种种迹象表明，山东舰所用蒸汽轮机是不同于辽宁舰的一种新型号，通过高热负荷炉膛和内置式过热器的设计，山东舰动力装置不仅有更小的体积重量，且蒸汽的温度和压力也有提高，其单机功率已经提高到5万马力以上，一举超过了TB12。

正在狂飙的中国航母

以我国在蒸汽轮机方面的长期积累，003型航母通过工艺技术水平的升级，在山东舰已有成果的基础上进一步提高锅炉蒸汽的温度和压力，完全有可能把下一代蒸汽动力系统的单机功率提高到70000马力，为003型航母甚至未来的核动力航母打下坚实的基础。