美國上世紀(jì)六七十年代用于登月的土星五火箭，使用5臺F1火箭發(fā)動機(jī)。
一臺F1火箭發(fā)動機(jī)每秒鐘消耗788公斤煤油，5臺火箭發(fā)動機(jī)每秒鐘一共消耗3940公斤煤油。
5臺F1發(fā)動機(jī)并聯(lián)，總功率高達(dá)1.18億千瓦。
尼米茲級核動力航空母艦的排水量是10萬噸，由兩座A4W核反應(yīng)堆，驅(qū)動4臺蒸汽輪機(jī)，總輸出功率是19.4萬千瓦，而且這19.4萬千瓦也不是全部用于推進(jìn)的。
如果僅從功率上來說，土星5號的5臺發(fā)動機(jī)的功率是尼米茲航空母艦核反應(yīng)堆功率的500倍。
那么把這5臺發(fā)動機(jī)裝到航母上，是不是就把航母推散架了呢？實際上是不會的。
火箭發(fā)動機(jī)噴射的是高溫燃?xì)?，在低速的情況下，它的推進(jìn)效率是非常低的。
》讓物體運(yùn)動起來，需要的不是能量，而是動量。
動量等于速度乘以質(zhì)量，按照動量守恒，M1×V1=M2×V2。
這里面有兩個變量，一個是速度，一個是質(zhì)量。
如果讓物體達(dá)到同樣的運(yùn)動效果，可以噴出低速度、大質(zhì)量的工質(zhì)，也可以噴出高速度、小質(zhì)量的工質(zhì)。
我們再看一個能量守恒的公式，1/2×M1×V1^2=1/2×M2×V2^2。
我們可以看到，在能量的公式里面，速度是平方的關(guān)系。如果把等式一邊的速度降下來，那么要達(dá)到等式的平衡，就意味著質(zhì)量會急劇增加。
看清楚這個關(guān)系：讓物體產(chǎn)生運(yùn)動，在輸入能量不變的情況下，提高工質(zhì)的噴射量，比提高噴射工質(zhì)的速度效果更好。
這一點(diǎn)在航空發(fā)動機(jī)上非常明顯。
我們知道有一種發(fā)動機(jī)叫渦輪噴氣發(fā)動機(jī)，還有一種叫做渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)。
渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，實際上就是在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的前面再加了一組風(fēng)扇和一個外涵道。
從外涵道向發(fā)動機(jī)后面噴出的不是高溫的燃?xì)?，而是冷氣?/span>
相同的功率輸出下，渦輪噴氣發(fā)動機(jī)向后噴出的燃?xì)獾乃俣雀?，質(zhì)量??；而渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)向后噴出的燃?xì)馑俣壬缘停琴|(zhì)量更多。
所以，在一定的條件下（主要是低速情況下），渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)推進(jìn)效率要比渦輪噴氣發(fā)動機(jī)高。所以現(xiàn)在航空器的主流動力，都是渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)。
》如果用火箭發(fā)動機(jī)來推動輪船，效率會很低。
火箭噴出的高溫燃?xì)庥泻芨叩臒崮埽瑹崮苁菦]有辦法直接轉(zhuǎn)化為推力的。
土星5號的5臺火箭發(fā)動機(jī)，總推力是3000噸，但是航空母艦螺旋槳的總推力也非常高，這個我們可以簡單算一下。
以尼米茲級航空母艦為例，假設(shè)其在高速巡航的情況下可以達(dá)到32節(jié)，相當(dāng)于60公里每小時，等于16.6米每秒。
如果此時，分配到螺旋槳上的推進(jìn)功率為15萬千瓦。
航空母艦螺旋槳的推力F=功率/速度，等于8982千牛頓，等于916噸。
從這個計算上來看，土星5號發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的3000噸推力是可以把航空母艦推到超過32節(jié)。
》3000噸的推力，能讓航空母艦飆到多高的速度呢？
航空母艦在推力的作用下做勻速直線運(yùn)動，此時推力等于阻力。
一般情況下，船舶航行的阻力只和速度有關(guān)。
船舶的阻力包括摩擦阻力、興波阻力、粘壓阻力、洶濤阻力、空氣阻力和螺旋槳阻力。
其中空氣阻力和船速的2次方成正比，而興波阻力和船速的4次方成正比。
而且，在高速的情況下，興波阻力恰恰是航行的最大阻力。
由此可見，只要船速提高，船的阻力就會急劇增大。
簡單估算一下，如果三千噸的推力作用在尼米茲級航空母艦上，也只能夠讓航空母艦的速度達(dá)到100公里左右。
但是用土星5號火箭發(fā)動機(jī)做航空母艦的推進(jìn)動力，相當(dāng)于使用了500個航空母艦的功率。
可見用噴氣動力作為船舶的推進(jìn)系統(tǒng)，是多么的不劃算。
當(dāng)然，推進(jìn)系統(tǒng)的效率也和速度有關(guān)系，當(dāng)被推進(jìn)的物體前進(jìn)的速度越來越快的時候，才要不斷的提高噴射工質(zhì)的速度。
在水中航行的船舶，在低速的情況下是螺旋槳的推進(jìn)有效率。
如果我們把水看成一種推進(jìn)工質(zhì)，螺旋槳就要大面積推大量的水，但是速度不高，所以大型船舶的螺旋槳都很大。尼米茲航空母艦的4個螺旋槳，每個直徑都有6.4米。
在高速的情況下，螺旋槳的轉(zhuǎn)動已經(jīng)很難推動水了，這個時候就要使用泵推，泵推的推進(jìn)截面比螺旋槳要小。
像火箭發(fā)動機(jī)噴出的高溫燃?xì)?，只有在真空、高速中才能發(fā)揮它的最大作用。
