從遼寧號的黑煙淺論艦船動力系統
近日，遼寧號訪港期間，不少傳媒和港人對遼寧號的黑煙進行了廣泛的討論。對於遼寧號的黑煙，部分香港議員以法例為根據指控遼寧號的動力
近日，遼寧號訪港期間，不少傳媒和港人對遼寧號的黑煙進行了廣泛的討論。
對於遼寧號的黑煙，部分香港議員以法例為根據指控遼寧號的動力系統使用重油，違反法例。同時，香港亦市民甚至利用一些網上搜索的圖片對遼寧號進行口誅筆伐，甚至直指遼寧號是令香港近日空氣質素下降的元兇。
然而，作為一位業餘的（偽）軍事愛好者丶見證遼寧號下水入港丶親自登上遼寧號的香港市民和茶會的編輯，筆者認為我有必要在這個時刻對遼寧號的黑煙和動力系統進行簡單的討論並探討目前流傳的軍事流言。
1.遼寧號的動力系統
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遼寧號的前身是蘇聯海軍的庫茲涅佐夫元帥級航空母艦2號艦里加號。因此，遼寧號理所當然的繼承了「庫茲涅佐夫」號的動力，同樣是一艘使用蒸汽輪機動力的大型常規航母。
因此，遼寧號和美軍的核動力航母不一樣，需要使用燃油蒸汽鍋爐來驅動蒸汽輪機。目前，遼寧號使用了國產化的4臺TB-12型20萬匹馬力蒸汽輪機作為主要推進系統。
首先，先介紹蒸汽鍋爐吧。蒸汽鍋爐是艦艇上常見的外燃機，目前普遍的艦船使用的蒸汽輪機以燃油作為燃燒的介質。蒸汽輪機出現的時間比較晚，大概是在20世紀的前期成為艦船使用的主流。在蒸汽輪機出現前的19世紀到20世紀前中期，燃煤鍋爐則是常見的鍋爐。至於較新式的艦船動力則為柴油機丶燃氣輪機丶全電推動和核動力引擎。
在柴油機方面，非常著名的例子是德國MTU公司為德意志級戰列艦製造的柴油機。至於燃氣輪機，現代最有名的則是美國的LM-2500燃氣輪機，幾乎是所有西方大型戰艦的標準配備。在全電推動方面，英國的45級驅逐艦和美國的朱姆沃爾特級驅逐艦可謂最為有名的代表。在核動力引擎方面，美國的核動力航空母艦和俄羅斯的彼德大帝級導彈巡洋艦則是這方面的代表。
2.排出黑煙的原因
在瞭解遼寧號的動力系統和其他國家的船艦動力系統後，也許是時候進入正文討論排出黑煙的原因了。
根據外國民間防火工程師協會（SFPE）《煙霧產生成因及特性》手冊，煙是指一種物理及化學的現象。當物質燃燒，急速的化學變化，是轉化或分解出的微粒、液體或氣體所而成的叫做煙，有時則夾雜各種混合物。
因此，無論是外燃機還是內燃機，在燃燒燃料後會排放出燃燒後的副產品。對於燃機而言，發動機的工作狀況會對其燃燒後產生的廢氣排放帶來影響。
對於蒸汽輪機而言，煙的成分不同自會產生不同的顏色。在使用同樣燃料的情況下，煙色越深便說明存在問題，以下為問題的成因概覽：
1）鍋爐設計失當
2）鍋爐控制水平低下
3）鍋爐燃料品質差
4）燃料在燃燒時不充分
5）空氣/燃料比例出現問題
6）燃燒溫度過低
那麼，遼寧號有這些問題嗎？沒有，這是因為目前為止尚未有遼寧號排出如同庫茲涅佐夫元帥號在今年度排放濃濃黑煙一樣的新聞或者圖片。
那麼，香港媒體報導的遼寧號排放黑煙的說法是如何出現的？以下可以參考01新聞的報導：
「遼寧號今日早上（7日）經東博寮海峽駛達大嶼山東面、交椅洲對開海面下錨、停泊在固定位置，記者現場所見航母的煙囪一度噴出濃濃黑煙，為時數秒。」
https://www.hk01.com/港聞/103166/-遼寧號訪港-有片-航母燒重油噴黑煙-環保署無符
事實上，筆者在7日早上亦前往青衣青強路附近目擊遼寧號抵港。當時，01新聞記者與筆者身處同一位置，直到中午才離開。但是，本人並未觀察到明顯可見的黑煙（只有數秒，可能是筆者錯過了）。
至於視頻中的幾秒黑煙則相當有趣，因為從視頻顯示的煙量看也是正常狀態，煙囪的排煙量並不是很多，實在算不上是濃濃黑煙。
一般來說，軍艦都會出現冒出黑煙的情況。冒出黑煙是油份燃燒的正常現象，並非單純是動力系統故障或者燃油的問題。
艦艇冒出黑煙的主要原因是基於動力系統燃燒不充分而出現的。一般來說，這種情況會發生在軍艦使用全速航行和緊急加速的時候。
同時，艦艇動力系統進行冷啟動的場合下亦會令艦艇冒出黑煙。在這些場合，鍋爐機/發動機燃燒過快會造成燃料欠缺充分燃燒的現象，導致煙霧產生。當消煙的煙量不足時便會有大量煙霧排出。
3.外國的黑煙排出情況
排出黑煙是普遍出現的現象，絕非遼寧號一個個例。
最著名的艦船動力系統冒出黑煙狀況絕非遼寧號，而是俄羅斯庫茲涅佐夫號航母。在2017年10月21日，俄羅斯海軍庫茲涅佐夫號航母編隊從摩爾曼斯克起航，通過英吉利海峽，進入地中海，赴敘利亞執行打擊任務。庫茲涅佐夫號航母一路南行時，艦上的煙囪冒出了滾滾黑煙。
當時，庫茲涅佐夫號出海時始終冒出濃煙，甚至一度能在衛星圖像上看到濃煙的影像，淪為國際笑話。
至於該艦冒出濃濃黑煙的原因非常簡單：保養失當。
在過去的十幾年來，庫茲涅佐夫號的動力系統一直多災多難，發生過鍋爐爆炸丶艙室著火等多起離奇事故。
在2016年10月23日，俄羅斯網絡就出現了幾張關於庫茲涅佐夫號航母內部鍋爐艙的照片。
從照片中可見，庫茲涅佐夫號的動力艙相當殘舊破敗，線路幾乎雜亂無章。雖然這組照片拍攝時間並沒有說明，但是網上討論普遍認為這是某次庫茲涅佐夫號航空母艦在岸上大修或者保養的時候拍攝的照片。
相反，同樣是在動力艙，中國海軍的遼寧號卻乾淨清新，軍艦維護保養相對更好。
由此可見，庫茲涅佐夫號的主機是出現需要徹底大修或更換嚴重問題才會冒出濃濃黑煙。反觀遼寧號，該艦只有幾秒的黑煙排放，並沒有發現與庫茲涅佐夫號一樣的問題。
同時，遼寧號排出黑煙的問題亦如上一部分所言，是正常現象。
在剛放入燃料時，燒機由於燃燒不充分，普遍會出現黑煙冒出的情況。因此，只要是使用燃料的燒機，全世界所有國家的艦船都會出現黑煙的情況。
—大吉嶺紅茶
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延伸閱讀：海軍動力系統簡談
由於紅茶對海軍動力的歷史認知有限，在海軍動力系統的討論上非常概略。因此，紅茶的友人拉菲將在以下進行補充說明：
在1850年，海軍戰場正式直接感受到工業革命裡最重要的一環，也就是蒸氣動力的強大。第一艘擁有蒸氣輔助動力的海軍戰艦——法國的拿破崙號建成；而在1873年，依然能夠宣稱自己是日不落國的大不列顛及北愛爾蘭聯合王國，建成了第一艘沒有風帆，只靠蒸氣動力驅動裝甲化艦身的HMS Devastation 毀滅號。
然後，這時候，又要提無畏了。
這老太婆，除了確定裝備同口徑的大口徑主砲和對付魚雷艇的小口徑副砲這武裝上的革命，也就是多數人唯一關心的這項外，其實也是最早捨棄以往的往復式蒸氣機，使用蒸氣渦輪的戰艦。
而當神力女超人結束......啊不是，我是說，當凡爾賽條約簽訂以後，各國為了防止海軍競賽，簽訂了倫敦海軍公約，此時因為戰艦/戰巡建造數量而被改裝成航艦的列克星頓級姊妹花，上頭採用的渦輪-電力推進，是為了減速齒輪工藝所苦的美利堅（帝國）海軍無奈的折衷方案，但這個在當時苦於能量轉換效率（燃燒>煮蒸氣>渦輪機發電>電動馬達驅動大軸）的折衷方案，在她們的後代身上發揚光大。
先擱著得等到電子技術成熟的近現代才獲得解決的電力驅動，來談談其他的驅動方式。
在戰間期的開始暗潮洶湧的1930年代下水的德意志級袖珍戰艦和許多提督苦苦無法迎回鎮守府的大鯨採取了現在多見於商船的柴油動力，那是個燃氣渦輪還沒發明，柴油動力就只是柴油動力的單純年代。
為何這麼說呢？
除了見於DDG-51家系的純燃氣渦輪動力外，為了低速時的燃料經濟性，還出現了CODOG（Combined diesel or gas）（結合柴油或燃氣渦輪，柴-燃交替動力）.CODAG（Combined diesel or gas）（結合柴油或燃氣渦輪，柴-燃聯合動力）等結合了燃氣渦輪適合高速航行的特性和柴油動力適合低速巡航特性的各樣組合，甚至近來出現了CODLAG（Combined diesel-electric and gas）CODLOG（Combined diesel-electric or gas）這兩種結合馬達，使主機不必開機，只需要啟動發電機的推進方式，他們和待會將會提到的IEP相比，雖然依舊需要笨重吵雜的減速齒輪箱，但他們的馬達出力要求沒有純電力驅動的IEP高，加之技術風險較低，所以目前是新造艦可以接受的選項，如採用CODLAG的德國F125護衛艦和即將沒有反艦飛彈可用，且不再能宣稱自己是日不落國，甚至連聯合王國都稱不上的英國的23型護衛艦。
至於剛剛跳過的整合式電力推進，IEP，則是可以遇見的未來中，各國趨之若鶩的主流形式。
同樣在可遇見的未來，艦上可能會搭載耗電量十分可觀的各式裝備，譬如功率越來越高的雷達、電磁砲、電磁彈射器、雷射等直接能量武器。
但洛克希德.馬丁（史塔克企業）的黑科技核融合尚未實用化的這陣子，英美不約而同的將腦筋動在了動力系統上面——如果，我們將軍艦改成電力驅動，這樣一來，不就可以在不需要航速，但需要大量電力的時候，就能把那些驅動船船已經足夠的能量使用在武器系統上嗎？
秉持著這樣的概念，由寇克艦長的曾曾...曾阿公指揮的朱瓦特級、同樣即將沒有反艦飛彈可用，出勤率也不是是否能護衛同樣採用IEP的伊麗莎白女王的45型驅逐艦，便採用了整合式電力系統，以保留未來升級時，可以遇見的龐大電力需求，不必像伯克級的技術重啟型和Flight III那樣為電力供應所苦（美帝定義的苦惱）
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後記：冒煙中的外國軍艦
在現代，即使是美軍的LCS在進出港口時亦有冒出濃煙的紀錄。（比遼寧號更黑更濃）
這邊是日本運輸艦大隅級的照片，同樣一片黑煙，嚴重於報導中遼寧號噴出的黑煙。
