水面舰艇的动力方式，从最早期的人力、风帆动力再到蒸汽动力，完成了向全化学能量发展演变的过程，在蒸汽动力形式中，通过燃烧煤炭或者重油/柴油等方式来加热淡水，产生大量的高压水蒸气，利用这一水蒸气来驱动涡轮旋转，从而实现将化学能转化成旋转工作的机械能，通过减速齿轮进一步减速之后驱动螺旋桨旋转，推动舰体向前运动。
到了上个世纪六十年代又进一步演化出了核动力形式，核反应堆工作原理其实和传统的蒸汽动力比较类似。
核反应堆内部发生可控的核裂变反应，释放出大量的热能，这些热能通过环绕和内置的冷却管不断的和另外独立的淡水锅炉管道进行热能交换，从而实现对淡水的持续加热，产生高压水蒸气，之后这种水蒸气通常就会一分为二，其中一份用来驱动涡轮旋转，产生旋转机械能之后，一方面用来带动发电机发电，另一方面就是用来驱动螺旋桨工作；第二份水蒸气就会被输往蒸汽弹射器，用来进行弹射舰载机使用。
相比于传统的烧煤或者烧重油的蒸汽动力而言，核动力方式动力更为充足，而且整个动力装置体积更小、自动化程度更好，最为关键的是核动力不需要设置巨大的烟囱，因为整个过程完全不需要外界空气。在整个服役期限内，核反应堆都最多只需要更换一次堆芯，美国现在航母专用核反应堆已经做到40年不更换堆芯的程度了。
核动力航空母舰从上个世纪六十年代末期就开始建造了，目前世界上拥有核动力航空母舰的国家只有美国和法国，其中法国是中型航空母舰，且只有一艘，美国拥有十二艘大型核动力航空母舰。
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美国的核动力航空母舰和“辽宁”舰一样都是由蒸汽轮机推动前进的，其实因为这事以前有人骂过我文盲，反问我烧锅炉的“辽宁”舰怎么能和美国的核动力相比？然而事实就是这样，核反应堆并不是直接推动螺旋桨，不管是烧锅炉还是核反应堆都只是在产生高温高压蒸汽，最终的驱动还是要靠蒸汽轮机带动主轴和螺旋桨。
我们先说一下蒸汽轮机的问题再反过来说一下核反应堆的。蒸汽轮机和蒸汽机是两回事，虽然他们都是带着“蒸汽”两个字。蒸汽轮机的原理并不难，利用高温高压蒸汽高速冲击蒸汽轮机叶片，大量叶片带动中心轴旋转再驱动主动和主轴上的螺旋桨，军舰就可以走了。这种蒸汽轮机功率可以做的很大，舰用单机可以超过7万马力，比较适合大型的军舰来使用。而且蒸汽轮机损耗较小，如果工艺达到一定水平那么大修间隔可以做到很长，整体的震动和噪音水平比柴油机小的多，经济性能比燃气轮机要好的多。世界上重型的航空母舰除了英国的“伊丽莎白女王之外”都是用的蒸汽轮机作为驱动。船用蒸汽轮机的照片没找到，用一个发电站用蒸汽轮机替代吧
但是问题来了，冲击叶片的蒸汽是从哪里来的？这就是核反应堆的作用。我们都知道核裂变的链式反应可以产生大量的能量，所以我们就用这个能量将水转换为水蒸气，水蒸气就可以推动主轴和螺旋桨了。这一点其实和常规动力是一样的，常规动力通过锅炉烧重油产生热量将水转换为水蒸气，往后就和核动力一样了。只是核动力的产热效率要高很多，加注一次燃料可以航行数十万海里，节省的空间也可以搭载更多的航空燃油和弹药。未来想要发展重型航空母舰还是以核动力为主。
所以……其实核动力推进没有那么神秘，并不是大家想象的核反应堆可以直接驱动螺旋桨，中间还是要用蒸汽作为媒介。当然了，未来还是以电推为发展方向，美国的“福特”级动力航空母舰最初方案就是核动力+电推，只是电推不太成熟依旧采用核动力+蒸汽轮机动力。
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想要了解核动力驱动航母的推进原理，了解核动力航母的发展过程是必要的。
航母发展史
1910年11月14日，美国飞行员在世界上首次成功在巡洋舰上起飞，次年完成在舰上滑行降落，可视为早期航母雏形。
1961年11月，美国首先将核动力装置搬上航母，建成了世界上第一艘核动力航母——企业号，以解决当时常规动力航母上动力资源紧张的问题。
现代海战中航母的职责定位是大型移动基地，即航母为航母战斗集群中的预警机、轰炸机、歼击机等提供后勤保障，外加蒸汽弹射器、发动机、阻拦索到处都是需要蒸气动力的地方，建设一个能源动力充足的核动力航母就变得很有必要。
企业号装载了8座A2W压水堆，每台反应堆功率约3.5万马力，这种堆型是由美国西屋公司研发生产供美国海军使用的，目前中核集团下属三门核电站AP1000堆型就是从西屋公司引进的技术。
图释：反应堆压力容器顶盖，上面伸出来的就是为控制棒和测量装置预留的通道
核动力航母的驱动原理
压水堆的原理如下图，整体上分为三个回路，一回路为热源，二回路为工作回路，三回路为专门的冷却回路，一回路的Pressure Vessel（反应堆压力容器）中装载有浓缩度达90%的核燃料（在商用压水堆仅为4%左右），核燃料在Pressure Vessel中通过核裂变释放出能量，再通过热传递将裂变热传递给一回路中的水，一二回路中的水在Steam Generator（蒸汽发生器）中完成热量交换，将二回路中的水加热到6MPa，270摄氏度左右，这些高压蒸汽就可以推动汽轮机旋转，汽轮机通过轴系传递给了尾部的螺旋桨，为航母提供航行动力，还有一小部分蒸汽推动汽轮机带动发电机为航母上电子设备提供能源。
图释：核动力航母驱动原理动图
下图为航母驱动原理简图，可以看到汽轮机主轴通过减速器带动螺旋桨和发电机，通过减速器一方面降低了螺旋桨的转速，减小了磨损，另一方面提高了螺旋桨的扭矩，增强了动力。
图释：核动力航母驱动原理简图
全电推进航母驱动原理
美国福特号航母曾经打算采用全电推进系统，即蒸汽轮机不在通过轴系带动螺旋桨旋转获得动力，而是先由汽轮机带动发电机发电，再由电能驱动电机带动螺旋桨获得动力，但最后由于此项技术还不成熟，没有应用到航母上。英国伊丽莎白女王号航母采用了全电推进动力，全电推进动力有着突出的优点，此前在文章中讲过，有兴趣的读者可以关注本号查看。
图释：A4W压水堆，装备尼米兹级
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核反应堆只是航母动力系统的原动机，不是发动机，发动机是蒸汽轮机，核反应堆取代的是过去的锅炉。航母的动力系统长久以来一直是最昂贵、最复杂、最传统也是最可靠、最稳定、最强劲的蒸汽轮机系统。
世界上采用蒸汽轮机动力的航母占了大部分，美国海军的所有核动力航母都是蒸汽轮机动力，我国海军的辽宁舰和国产首艘航母以及规划中的下一代航母也都是蒸汽轮机动力，印度海军的4万吨新航母维克拉马蒂亚号也是蒸汽轮机动力，还在试航的时候爆炸了其中的7个缸。蒸汽轮机需要靠加热的蒸汽来推动机械结构运转，蒸汽的产生就是锅炉。
核反应堆也被称为核子锅炉，他主要就是用来取代过去的普通锅炉，不论是柴油机锅炉还是燃煤锅炉，总之，航母上的蒸汽轮机要运转就必须要有一个锅炉来产生原始的动力能量，这个设备就叫做原动机，核反应堆就是一个原动机，它本身只产生能量，而不产生驱动力，驱动力需要靠发动机，但是发动机也只是转换动力。
动力最终要转换到航母的驱动轴系上，航母的推进轴数量不同，有的多有的少，但是除了电力推进不需要轴系外，起码目前为止大部分航母，全部的核动力航母还是需要驱动轴系的，驱动轴系在发动机的带动下转动起来，给航母产生了推动力，这就是核动力航母的能量转换过程和原理。
