航母设计的最大秘密是什么,你知道吗
“飞行第一”原则下的飞行甲板
航空母舰,正如其英文原名“Aircraft Carrier”,是aircraft+carrier的组合,原英文名直译过来也就是“飞机搭载舰”了,这也正是航母与一般水面舰船的最大不同点。所以,满足舰载机的起降作战的需求,是航母整舰设计上的基本出发点和关键点。所以,飞行甲板也就有理由成为航母整舰设计中重要一项。飞行甲板的设置很大程度上影响着舰载机的起降能力,最终也就反映到航母舰载机系统的整体作战能力上。在航母的发展过程中,随着航母平台包括吨位在内的性能指标上的提升,舰载机由活塞时代进入喷气式时代,航母的飞行甲板也同样经历了较大的变化。
虽然战后喷气式舰载机的上舰,使得航母飞行甲板的尺寸面积大幅增加,加之斜角甲板的引入,现代航母有着较大的舰宽和外飘的巨大舷台。虽说这样的实际是满足了舰载机的作战使用需求,但考虑到机动性和水道的通过能力,航母在设计上尽量压缩舰宽、限定尺寸
俯瞰“一战”时期航母的飞行甲板,基本呈现的是长方形,直接贯通航母的首尾舰面,这样的飞行甲板被成为“直通式”。而如今现代航母的斜直式飞行甲板,呈现的是不规则的多边形设计。这种革新性的变化是因为直通式飞行甲板有着突出弱点。直通式飞行甲板限于飞行甲板的长度,前后两个作业区的缓冲距离过短,起飞和降落难以同时进行,影响了航母作战效能的发挥,甚至还会因舰载机的着舰失败冲向舰艏起飞区或停机区造成严重的机毁人亡事故。
50年代,英国皇家海军率先提出并验证了斜角甲板,进而使得航母的飞行甲板有了两条跑道,一条通直跑道用于起飞,一条斜跑道用于降落,斜直两跑道相交形成的三角区正好用来停放飞机。这就是现代航母飞行甲板的基本样式。这种斜直两段式设计的飞行甲板可以较好的规避了飞机起降、停放和运行操作之间的相互影响和干扰,提高了甲板作业效率,也使得航母具备了起飞与着舰同时作业的能力。由此也就奠定了当下航母基本构型上的宽大的飞行甲板和巨大的外飘舷台结构。这种基本构型,也正是航母整舰的设计、航母飞行甲板的设计,都在始终彻底贯彻着的“飞行第一”的原则。
Mk.13 Mod.0 IFLOS改进型菲涅尔透镜光学助降系统,在高度设计上就如简图所示针对航母上的“超级大黄蜂”舰载机做了高度上的适配设计,高度为72英寸(1.829米),露出飞行甲板平面的高度仅为0.884米
围绕着“飞行第一”的设计原则,除了看到宽大的飞行甲板和巨大的外飘舷台,在飞行甲板的细节布置上还有着诸多“走心”的设计。为保证舰载机的起降安全,飞行甲板及周围的设施都要严格控制。比如说飞行甲板的任何物体都不能突出,要与甲板水平面成向下15°倾斜的平面在飞行甲板的降落区,包括菲涅透镜光学助降系统在的任何设施设备所突出飞行甲板水平面的高度都限定在了1.2米以内。飞行甲板左舷上层建筑的形状和布置也应尽量避免在飞机降落时对飞行员产生心理上的压力,对于常规动力航母而言,更要考虑有着各种排气烟道的上层建筑对甲板上部气流的扰动影响,总之,飞行甲板上各种设施的布置都应尽量为舰载机创造最佳的安全起降条件。
同时,为便于甲板飞行作业期间舰员们的舰面通行,要在飞行甲板的两舷设置纵向裙廊和过道,以保证在飞行甲板处于作业状态时甲板人员仍能在两舷通行。这些裙廊和过道在设置上自然是必须低于甲板面的,但也要保证甲板作业时在裙廊和过道上的舰员能观察到飞行甲板的情况,便于飞行作业相关的弹射、通信和消防等设备和操作的展开。在舰体的结构上,裙廊和过道一般设置在了飞行甲板和顶楼甲板之间的中间位置上,有着与飞行甲板、顶楼甲板、桅杆、跑道灯以及飞行甲板下面贯穿的全舰通道的出入口。
飞行甲板两舷设置的纵向裙廊和过道除了便于人员的通行外,还设置诸多设备设置,也是甲板人员重要的工作战位
在“飞行第一”原则下,飞行甲板在设计配置上另一同样值得留意的是细节是所涂覆的防滑涂层。航母的各层甲板都会相应的涂覆上涂层,而在这些涂层中尤以飞行甲板的防滑涂层最为重要,最为直接关系到舰载机的出动能力,也是涂料技术上研发难度最大的。在飞行甲板上涂覆的防滑涂层,首要的用途是能够为舰载机在飞行甲板上的起降作业提供足够的摩擦力,保证舰载机起降、转运、停放中的安全性。其次是能够在航母飞行甲板的钢结构表面形成保护层,减缓舰载机着舰时对飞行甲板的冲击力,同时有效降低海上高盐高湿的恶劣环境、舰载机的高温燃气尾流、以及日常各种油料、洗涤剂、酸碱性溶剂等对飞行甲板的冲击、腐蚀和磨损等形式的破坏。
在相对大众通用的防护涂层上,起防滑作用的成分通常是在环氧树脂中适当加入一定粗细的天然氧化物颗粒,起防腐作用的成分是金属锌和铝涂层和聚合物粉末涂层。而航母上所涂覆的防滑涂层,对防护、防腐和抗冲击等方面的性能提出了更高的要求。图为CVN-70“卡尔·文森”号上飞行甲板防滑涂层的涂覆
之所说飞行甲板的防滑涂层是关系到航母舰载机出动能力的一个重要因素,是因为在航母的出海部署和作战期间,应避免频繁修补防滑涂层以免影响飞行作业。为此,对航母飞行甲板的防滑涂层有着更为苛刻的性能要求。按照美国的军标,航母飞行甲板着舰区的防滑涂层要能够承受10000次着舰,最高为15000次。这样也就基本与航母在半年多的海外任务部署期间近万次的航母起降任务相切合。自然,防滑涂层要做到可承受万余次的舰载机着舰时的冲击和磨损,在研发上的难度可想而知。美国海军也是直到2003年,在“杜鲁门”号上试验的“抓牢”防滑涂层,才达到了这一预期理想的性能指标,才不需在航母任务部署期还要对防滑涂料快速修补2-3次,不再需要在进港维护保养中更换近80%区域的防滑涂层。
美航母弹射起飞区,可见甲板涂覆的颗粒感明显的防滑涂层,甲板上的系留孔,以及弹射作业中蒸汽弹射器系统的弹射滑块、前起落架弹射拖曳杆和限位杆
起飞区中的滑跃起飞甲板
飞行甲板是航母上最大的甲板,所以也是确定航母主尺度的主要依据,更是航母舰载机的主要使用作业面。飞行甲板的各功能区在划分上也是主要围绕舰载机的作战使用为主线来展开的,而舰载机在飞行甲板上的周转流程也就决定了其功能区的总体布局。总体上讲,航母的飞行甲板上最主要的功能区为起飞区、着舰区和停机区。舰载机的使用离不开起飞和着舰,直接关乎舰载机着舰安全的着舰区,就设置在航母舰艉至舰艏侧舷的一段斜角甲板上,设置的光学助降系统和拦阻索以及应急中使用的拦阻网是航母对舰载机拦阻回收的基本设施。同时在美法与中俄的海军航母上,这段斜角甲板着舰区的末端还设置着一或两台弹射器,或3号起飞位,在斜角甲板没有回收任务时还会担负着一定的舰载机放飞任务。
舰载机甲板作业的基本流程示意图
飞行甲板的起飞区位于航母的舰艏部位,主要功能就是通过此阶段的滑跑或弹射,让舰载机离舰起飞,长度一般为从舰艏端向后60~100米左右,大约占据航母三分之一的飞行甲板面积。对于美法两国航母为代表的弹射起飞,在弹射起飞甲板的设置上是大体相同的,只是在弹射器的安置数量上略有差异,弹射起飞甲板也就是在起飞区甲板下安装了蒸汽弹射装置。
美海军的大型航母上为提高舰载机的出动效率,除了在舰艏设置弹射起飞甲板外,在舰艏着舰跑道的末端设置2台蒸汽弹射弹射器,兼顾了舰载机的弹射方法任务
对于起飞区甲板的设置,因航母舰载机起飞方式的差异也就有着很大不同。而舰载机起飞方式上的差异,直接决定了航母的综合作战能力上的差距。直观上来看起飞方式直接影响着舰载机的起飞效率,从而使舰载机在空中集结编组所需的时间不同。同时,由此造成的飞行甲板结构上的不同,影响着甲板停靠飞机的数量,最终决定了一波次出动飞机的能力不同。起飞方式的这种差异更为深层次的是,决定着舰载机起飞离舰时武器和燃油的挂载能力。毕竟起飞效率和出动能力是还可通过甲板作业上的优化得以一定程度上的弥补,但限于起飞方式所决定的舰载机离舰时的最大起飞重量是注定无法改变的物理定律。
采用滑跃起飞甲板的辽宁舰,其起飞甲板的长度比弹射起飞甲板的长度略长,一定程度上占用了停机区的甲板空间,使得飞行甲板能够停放的舰载机数量大为减少,进而影响了舰载机的出动率。比如说综合各方面信息来看辽宁舰飞行甲板可同时运作的舰载机数量可能只有12架(1、2号起飞位2架,舷侧升降机上的2架,停机区8架)
对于如俄海军的库兹涅佐夫舰和我国海军辽宁舰这般采用滑跃起飞的大型航母而言,放飞的苏-33和歼-15“飞鲨”舰载机势必要在武器载荷和燃油载荷之间做以一定的取舍,这最终限定了二者作为重型舰载机在作战半径(航程)和武器挂载能力上优势的全面发挥。所以从航母的整体战斗力和舰载机的使用效率、性能的发展角度而言,弹射起飞较于滑跃起飞有着全面优势,是更为理想的起飞方式。
但各国在航母的发展历程上都不可能是理想的直接选择最佳的方式,都要综合考虑自身的技术能力和国防预算等方面因素。毕竟从航母的舰体结构上来看,滑跃式起飞甲板不需要更多的技术支持,简单耐用而弹射起飞甲板则涉及飞机弹射的设计,以及弹射器与起飞甲板的结合,技术难度大,且需要更多的维修保养。所以选择适合自身的舰载机起飞方式,发展适合自身发展阶段和能力需求的航母,是各国最现实的选择。所以说滑跃起飞甲板作为开创式的舰载机起飞方式,为航母的舰载机提供了一种性能与成本颇为平衡的起飞方式,成为多国海军在航母发展上重点考虑的方式。
舰载机在航母上的成功滑跃起飞,除了需要舰艏的滑跃甲板,更需要翻转式机械制动轮挡的辅助。舰载机进入起飞阵位后制动轮挡升起挡住两个主机轮,使舰载机在原地打开加力、不断提高发动机的推力功率。当达到最大推力后制动轮挡快速放下,舰载机得以以最佳的离舰速度从舰艏滑跃甲板跃升、起飞
在俄罗斯、中国、英国、意大利、西班牙、泰国和印度等国海军使用滑跃起飞的航母中,滑跃起飞甲板的设置上又可进一步细分为整体滑跃甲板和部分平台式滑跃甲板。整体式滑跃甲板,也就是航母的滑跃起飞甲板的宽度占据了整个舰艏的甲板。以我国海军的辽宁舰为例来看,整舰的艏部都是作为起飞甲板而设计的,起飞跑道105米的1号、2号起飞位正好位于斜角甲板着舰区和舰艏起飞区的边界出,而195米的3号起飞位深入斜角甲板着舰区域,大致处于降落跑道一半的位置。这3条起飞跑道在舰艏前端交汇,上翘的舰艏起始部分略带弧形过渡,采用14°的斜升角,在保证了具有良好短距起飞性能的舰载机滑跑上这段斜坡后实现滑跃起飞的同时,又能使舰载机的结构载荷保持在极限范围内。
部分平台式滑跃甲板的设计,是发端自英国海军
部分平台式滑跃甲板相对于整体式滑跃甲板,顾名思义滑跃起飞甲板的宽度只占据了舰艏甲板的部分宽度,或者也可以说是在舰艏甲板安装了一座滑跃起飞平台。采用这种设计主要是英国海军的轻型航母(包括印度海军接手的R-22“维拉特”号)和意大利“加富尔”号、西班牙“胡安·卡洛斯一世”等这类“业余”航母。这种部分平台式滑跃甲板的宽度,只有舰艏甲板宽度的一半,一般就只能设置一条滑跃起飞跑道,这显然会进一步压缩了滑跃起飞的舰载机的出动率,不过此消彼长下的另一面是舰面预留出了更多的舰载机停机区域,增加了舰载机的停放数量和其他舰面作业空间。
当然,这样的设计一方面是因为“鹞”式短距/垂直起降战斗机的上舰,凭借“鹞”式优异的短距起降性能,对滑跃起飞跑道的数量需求变得并不迫切了。加之,这类轻型航母已开始向多功能化转型,所担负的是防空反潜、兵力运输投送、战场支援等多样化作战任务,因此在航空能力上的一定削弱又此消彼长了对直升机、两栖登陆艇、坦克等装甲车辆和作战人员的搭载和运用能力。
欧洲海军所装备的可执行任务多样化的轻型航母,与直升机母舰、两栖攻击舰的界限已是十分模糊
执行攻击型任务时,航母飞行甲板的停机区一般会停放航母40%~50%的舰载机。这个停机数量就是航母可以一次放飞和回收战机数量的上限,也是一个攻击波中最多能够出动的架数
停机区
随着斜角甲板的引入,现代航母的飞行甲板舰艏起飞区与斜角甲板着舰区之间的交汇区域形成了大面积的三角形停机区域,这里可在不干扰舰艏甲板与斜角甲板区域作业的情况下停放于调度舰载机。这里既便于舰载机向起飞区流转,又便于着舰后不需入库的舰载机在此停靠,同时这块停机区域旁边还有2~3部舷侧升降机,可以用来转运机库和飞行甲板之间的舰载机。在飞行甲板上划设的停机区,除了这块相对特定的区域外,航母甲板的其他区域比如舷侧的升降机在某些时刻也可以用来停靠飞机,在没有舰载机回收任务时斜角甲板也可以临时划入停机区。
机头朝着舷内、机尾朝向舷外是舰载机停放的一个较为直观的基本规则。这样当需要调动舰载机时,舰载机驾驶员就可以很容易驾驶飞机向前滑动,或者利用牵引车把舰载机拖到相应的位置
舰载机在甲板停放区内的停放,除了基本的数量外,首先要在机种上能够满足作战任务的需求,也就是说飞行甲板上停放舰载机的主力的战斗机,与预警机、反潜和救援的直升机、伙伴加油机、电子支援战机等机种是有一定搭配要求的。其次,停机区内的舰载机有着“处于待命状态”和“作为备份”之分,前者是指只需要作一些常规的检测和后勤支援作业即可随时起飞执行任务的舰载机,后者主要用于替换计划起飞但未能放飞的战机。
舰载机在停机区的停放几乎都是以机头朝着舷内、机尾朝向舷外的方式停放。处于待命状态的飞机和备用飞机多是停放在了甲板边缘、机尾朝着舷外,这样利于舰载机起飞前的发动机预热,预热时发动机所排出的高温尾气朝向舷外,就不会对飞行甲板上的其他舰载机和设施造成危险,以及不会影响到正常的甲板作业。而着舰降落后准备再次循环起飞的舰载机由于其发动机关闭迅速,可以相对较为自由的停放在飞行甲板中心、舰艏起飞区的后面。
飞行甲板上舰载机的停放布列需要有适合于机群起飞或机群降落的几种不同的方案
航母舰载机的飞行计划若只是进行起飞,那么斜角甲板着舰区就可以关闭,可以停放和放飞舰载机
飞行甲板的总体面积毕竟是有限的,能够停放舰载机的空间是很有限的,舰载机在停机区的停放布局需要围绕飞行计划来指定。停放在飞行甲板上的飞机既不能影响机群的起飞,又不能影响机群的降落,因而飞行甲板上舰载机的停放布列需要有适合于机群起飞或机群降落的几种不同的方案。比如甲板的飞行作业只是围绕舰载机的放飞来展开,那么这时候斜角甲板着舰区就可以关闭,临时划入停机区,斜角甲板的第三、第四弹射器或者说滑跃起飞中的3号起飞机位就可以与舰艏起飞区一同放飞战机。
机械锚链和舰面系留孔组成了舰上系留设备,也是舰载机能在停机区停放的前提
航母虽是海军中体量最大的作战舰艇,但十万吨级在茫茫大洋上也只是一叶扁舟,特别是在较为恶劣的海况下更是风雨飘摇。那么航母作为海上运动中的舰载机载体,舰载机在飞行甲板上的停放,首先就要解决必须遵循一定的规则,以保障脱载机的安全和整个飞行甲板的运行秩序。这其中最基本的前提是,将停放舰载机的牢固的固定在飞行甲板上,而“锚链”和舰面的“系留孔”就组成了舰上系留设备,通过对舰载机几个关键部位的系牢,进而把舰载机紧紧固定在飞行甲板上,防止舰载机在飞行甲板上产生滑动和翻滚。而在恶劣海况下,即便是系留舰载机的锚链则进一步增加到十几二十条,有时也还是难免意外的发生。
为了缩短舰载机循环出动的时间、减少在舰面维护保障中的转运、停放次数,停机区还引入了F1中的Pit Stop“维修点”这种一键解决方案
飞行甲板的停机区内除了设置系留穴,在舰载机停放时对其加以系留固定外,在周围还要配套设置供油、供电、供气、供水以及信息数据接口等一系列设施。这种设计被称作“维修点”(Pit Stop)。特别是舰载机自身性能上的可靠性、稳定性越来越高,舰载机的出勤率、出动能力也由此大幅增强,已经具备了多波次循环起降的能力。那么随着在停机区设置“维修点”,拦阻着舰回收后的舰载机就可以直接划入停机区的维修点,经过维护检修、弹药补给等飞行准备工作后即可再次放飞。事实证明,停机区中Pit Stop维修点的设置,仅仅通过减少在维护补给等舰面作业中重新停放舰载机的次数即一定程度上了提高单机出动率。
对于“无敌”级还要强调:大型反潜直升机和舰载VSTOL飞机的容积系数很低,因此需要很大的空间。所以在航母设计中机库要有足够大的尺寸去装飞机。而且要为未来的舰载机上舰留有足够的空间贮备。
飞行甲板的长度要能保证有6架直升机无障碍的起降点和1条短距滑跃起飞跑道。在飞行甲板之前要安装“海标枪”区域防空导弹发射系统。而这种导弹系统对空间、重量、技术服务和武器控制要求都是很高的。
机库以下设的通道甲板和机库以上公共舱室都是很大的。选用燃气轮机作为舰的主动力装置对舰的设计影响很大。通过更换重要设备而不是现场维修的办法达到舰的最佳的可用性。
这是一艘英国海军二战以来成功设计的容积大,而排水量中等的军舰。所以该舰相对吃水浅而干舷高。这为适航性带来了好处,但风阻力和高质心导致大宽吃水比,由此影响到舰设计的许多方面。
由于燃气轮机的进、排气道容积大和众多的通信、雷达电子天线引起该舰的岛形上层建筑很长。这种窄而长的结构为内部通道和飞行甲板设计带来许多问题。
舰体的构形已经影响到有较大的宽吃水比,由此引起阻力略有增加。水线以上的形状有全舰长范围内的大外飘,为了平衡同岛有关的偏心重量,这个外飘向左舷方向大。在设计初期利用不同舵布置方案进行丁航向稳定性和机动性的试验。选择了一种具有优异的航向稳定性和对操舵响应快的方案。
对于设计这样一艘载飞机和有大的侧开口的航母来讲,运动和淹湿性是重要的操作因子。“无敌”号航母因此进行了大量试验和计算研究。
英国海军规定的横摇标准是,在7级海情、迎浪以18kn航速航行情况下横摇角出现大于-5的百分比不得超过30%。“无敌”号航母装有两对不可收放式减摇鳍。经过数据分析表明完全满足上述指标要求。并满足适航性要求。
该舰结构设计采用了有限元分析方法。
福特级的设计重点包括:
新的推进系统设计将能有效减少动力部门在运转与维护方面所需的人员编制达50%
电磁弹射器取代蒸汽弹射器,效率更高,输出功率大,让前方短跑道也可弹射全武装的战斗机
先进的降落拦截索系统,以电磁方式提供拦截力,电脑可控制力量平均施于拦截期间,也不再需要调整重物以拦截不同重量的舰载机
改良的武器与物资操作设计,能在航舰上更有效地运送、调度弹药或后勤物资,大幅提升后勤效率
改良且加大的飞行甲板,能大幅提升出击率,由每日最多160架次提升到220架次
较小的舰岛设计可以容纳由DD(X)计划所发展出的新式双频雷达(Dual Band Radar,DBR)
新式的整合化作战系统(Integrated Warfare System),包括更为弹性的船舰构造设计,能根据未来的作战任务需求,弹性地调整舰上设施的配置
瞎扯蛋哪有那么厚,航空母舰是一座海上移动机场,还是一座海上移动成市,航母从出现到现在已经有100来年的历史,现在的航母设计非常的复杂,远非过去那么简单,现在的航母要适应现代化的作战体现,所以和二战时期的航母看起来相似,其实就是两个不同的概念,当然说夹板厚度五米,那简直就是骇人听闻。
航空母舰的钢材不是普通的钢材,而是使用特种钢材建造的,而且一艘航空母舰其实有大致三类钢板组成,舰体本身使用的是耐压型钢材,水面部分比较薄,大约是二三十毫米的厚度,而水下部位比较厚,大约厚度在150到200毫米的厚度,有的是双层甚至三层叠加,为了应付外部受损内部仍然起到作用。
舰岛指挥部位,这些属于中枢部位,也是敌方重点攻击破坏的目标,所以装甲是比较厚的,厚度超过300毫米,这种属于装甲类钢材,跟舰体本身的钢材是有区别的,和夹板跑到使用的钢材也不一样,这种属于防护型装甲厚度高,主要用于舰岛以及弹药库和其他一些重要位置。
第三就是夹板类型的钢材,这种钢材的厚度大约是50到60毫米厚,宽度长度整体性越大越好,尽量减少那些组合拼接缝隙的存在,以免造成影响飞机起降,这种钢材的要求是抗压能力在200到300mpa之间,平整度要求比较高,当然每个国家的标准不一样,所以夹板的类型厚度也是不一样的。
夹板太厚就会增加了航母的整体重量,会让航母变得特别的笨重,影响机动性能和航行的速度,一般都只是五厘米左右的厚度,而题目说的五米的厚度的夹板,重量得多重,整个航母肯定会直接沉到海底变成海底航母而不是水面航空机场,五米的厚度根本就完全不科学。
军用机场起降各种大型军机,机场跑到的厚度都没有五米厚度,甚至连零头都没有,五米夹板厚度的航母怎么能漂浮在水面上,除非这个夹板是泡沫做的,航母夹板太厚其实没有什么用,一般情况下只要跑道表面不平就很难起降战机,五米的厚度纯属多余。
早期航母甲板是设计成规则样子的,现代航母甲板才设计成不规则的样子。这是现代航母设计者总结前人经验,提升航母甲板使用率的设计方式,是航母甲板现代化的标志。现代航母甲板设计成不规则的形状,主要是为了,航母舰载机可以同时起降作业,以及可以更加方便的调度舰载机,和停放舰载机。
早期航空母舰的甲板是规则的细长方形,起飞区和着舰区是在同一范围内,因此,舰载机是不能同时起降的,甲板利用率低,而且容易贻误战机。
早期航母甲板
二战末期英国发明了斜角甲板,起飞区和着舰区是分离的,从此,舰载机可以在航母甲板同时起降作业,而且,斜角甲板同时扩大了,航空母舰的甲板面积,有利于,舰载机的存放和调度,所以,现代大中型航母甲板,基本都设计称为不规则的样子。
现代大中型航母甲板
库兹涅佐夫元帅级航母由涅夫斯基工程设计局设计,船体设计参照了其前型基辅级。该级舰原本是设计成排水量为 9 万吨级的核动力航母,由于资金紧缺被迫降低标准排水量降至55,000吨,尽管如此,库兹涅佐夫级航母无论规格上抑或规模上仍要比基辅级的更大。 与美国尼米兹级航空母舰相仿,飞行甲板采用斜直两段式,斜角甲板长 205 米,宽 23 米,与舰体轴线成 7° 夹角,其板后部安装了4 道拦截索,以及紧急拦机网。飞行甲板右舷处则安装了两座甲板升降机,分别位于岛式舰桥的前后方。
而飞行甲板起飞段出于成本考虑采用上翘 12°的滑跳式甲板而非平面弹射器。
这种起飞方式比采用平面弹射器的航母,具备更高飞机起飞角度和高度,而且所需要甲板工作人员较少。 虽然这种设计有上述优势,但由于飞机离舰的动力完全依靠飞机自身引擎,要在较短的甲板上达到足够的离舰速度(每小时 120 - 140 千米),则需要其固定翼舰载机有较高的技术要求;而且这种设计会使得舰载战机无法实现全副武装/全程燃料情况下的升空,大大降低了作战效能;为保证飞机在超低速状态下平稳而不进入失速状态,这对飞行员技术提出了更高的要求。
该舰设计上可起降小型固定翼预警机。然而实际上只有库兹涅佐夫号航母上进行过 An-74(安东诺夫设计局基于 An-74 而设计的舰载预警机)的起降试验。 该级舰装有 3座 D/E频段空中与海面搜索雷达(MR-710“顶板”标对空/对海雷达),2 座F频段海面搜索雷达(MR-320M“双支撑”对海雷达),1 座 G/H频段相控阵雷达(“天空哨兵”相控阵雷达,瓦良格号在建造时期由于其可靠性不佳而取消列装),I频段导航雷达(“蛋糕台”战术空中导航雷达),以及 4 组 K频段的用于卡什坦近程防御武器系统的火控雷达(每组由 1 座MR-360“十字剑”火控雷达和 2 座 3P37“热闪”火控雷达)。
除此之外,该级舰上搭载的反潜直升机装有海面搜索雷达、投吊式声纳、无线电音以及磁性反常控测器。其防御系统还包括6台数字式计算机、发射机、信号处理机、控制台及辅助设备,可对15~18个目标进行分类跟踪,为母舰发射的导弹提供攻击目标的修正数据,还可指挥对空作战。 与前型基辅级航母一样,库兹涅佐夫级航母也是集重武装于一身,其前飞行甲板下装备了 12 具P-700 Granit反舰导弹(SS-N-19)垂直发射井(据传瓦良格号在改造工程中会拆卸之),左右舷共安装了 8 具 AK-630防空炮(6 连装 30毫米口径,每分钟 6 千发, 24 千发弹)、8 具CADS-N-1 Kashtan 近迫防卫炮(2 连装 30毫米口径 3K87 格林机枪),18 具 8 槽 3K95 Kinzhal 防空导弹(192具垂直发射系统3秒一发)以及两具 RBU-12000DAV-1 反潜火箭(60发)。
然而根据《简氏国际海军》2010年4月20日报道,库兹涅佐夫号航母将在未来为期5年的大修中拆除舰艏的12支SS-N-19垂直发射架。
原本航母即使扣除舰载机,其仍然具有相当强大的近程战斗力量。不同于美国航母:受美国军队偏重编队作战策略的影响,航母只装备小规模的防御型武器,而战斗力量则依赖于其舰载机,需要更大规模的护航舰队来组建航母战斗群以抵消航母本身的武装的不足。 西方国家最初分析该级航母的动力原设计为核动力,采用与基洛夫级巡洋舰相同的压水式核子反应炉。
然而,首舰库兹涅佐夫号最后还是放弃核动力,采用传统动力:8 台蒸汽锅炉以及 4台TB-12蒸汽轮机,每台输出约 37 兆瓦(5万马力),共20万马力。其动力通过 4 支主轴传递到4个大型螺旋桨。极速 32节(约 63千米/时);在航速 18 节(约 33 千米/时)时,最大续航距离为 8,500 英里(约 13,700 千米)。
Ⅰ、中国海军造航母、重型航母非首选:
1、 依照笔者的分析判断,中国未来的第一艘航母还是以中型规模的航母为首选。这主要是因为中国海军的未来航母,是中国海军的历史上第一次拥有可以进行外海远洋作战的海上打击编队的指挥中心。而在航母建造方面中国海军现在无论是在使用经验和资金投入,以及在航母编队的作战编队的整合都不能与美俄等世界海洋军事强国比拼。从前苏联三代航母的发展历程可以看出,前苏联是在研制成功"莫斯科"级直升机母舰和"基辅"级轻型航母两代"准航母"后,才开始研制"第比利斯"级航母的,而"瓦格良"号正是作为该级舰而设计的。因此中国海军跨越中型航母而直接装备像"瓦格良"号这样的重型航母而是不可取的。相比之下不管是为了解决南沙群岛归属问题还是台湾回归问题以及中国和日本未来可能在中国东海发生的海上军事对峙,中型航母编队将成为中国海军最合适装备的首选。可是现在看来中国海军将不会走前苏联和军的航母建设之路;中国海军既不会选用泰国海军的轻型航母、也不会像印度海军那样改装别国使用过的直升机母舰作为航母。
2、按照当今世界海军约定俗成的航空母舰分类法,满载排水量在6万吨以上的为大型,处于3~6万吨的为中型,在3万吨以下的则为小型。如果严格依据这种分类法采衡量各国海军现役航母,那么美国现有的3个级别12艘航空母舰的满载排水量都在8万吨以上,全部属于大型航母;满载排水量6.75万吨的俄罗斯"库兹涅佐夫"号航空母舰也可勉强归于大型航母之列。而目前真正属于中型航母的只有法国"戴高乐"号一艘;其余国家的航空母舰皆为小型。
有些人认为,大型航空母舰和中型航空母舰只是吨位与舰体方面存在着差别,但实际上两者从设计理念、建造工艺、搭载飞机、武器装备、动力装置、作战能力等诸多方面都有很大、甚至质的差异。当然,一个国家海军究竟是发展大型航空母舰,还是研制与建造中小型航空母舰,完全要根据本国的经济状况、科技水平、军事战略的变化、海洋利益的拓展,以及海军的使命任务等来决定。
前苏联库兹涅佐夫级航母由涅夫斯基工程设计局设计,其总设计师为帕·亚·索科洛夫和帕·弗·别洛夫,副总设计师为迪·谢尔盖耶夫,建造主任为亚·尼·谢列金。
海上霸主
——1918年航空母舰的诞生1918年9月,法国大发明家克雷曼·阿德的梦想实现了,世界上第一艘真正的航母——“百眼巨人”号完工,随后正式加入英国海军。它已经具备了现代航空母舰所具有的最基本的特征和形态。“百眼巨人”号航空母舰的诞生,标志着世界海上力量发生了从制海到制空和制海相结合的一次革命性变化,敲响了一直在各国海军中占统治地位的“巨舰大炮”理论的丧钟,并逐步使世界各主要国家的海军作战原则发生了本质性的变化,同时也为现代航母的产生奠定了坚实的物质基础。
1909年,法国发明家阿德发表了《军事飞行》一书,第一次提出了航母的基本概念和关于航母的设想。从此,世界各大国开始了研制既能制海又能制空的航母的尝试。
最先试验成功飞机在舰上起飞和降落的是美国海军。美国人捷足先登,主要是格伦·柯蒂斯的功劳。柯蒂斯是美国著名的柯蒂斯公司的创始人。柯蒂斯公司主要从事的是制造和销售飞机的生意,当时著名的柯蒂斯式飞机就是他的公司制造的。柯蒂斯非常赞赏阿德的航母设想,他一方面为了销售他的柯蒂斯飞机,另一方面也是为了实现他“未来的战斗将在空中进行”的预言,遂开始游说尚无一架飞机的美国海军。美国海军终于为其所动,同意在军舰上进行飞机起降的试验。
1910年11月11日,美国海军停泊在弗吉尼亚州汉普敦水道的一艘轻巡洋舰“伯明翰”号的舰艏甲板上,铺设了一条约26米长的木制飞行跑道。驾驶员尤金伊利驾驶民用柯蒂斯式双翼飞机在该舰起飞。由于滑跑的距离太短,速度不够,升力不足,飞机越飞越低,就在飞机将要掉进海里的一瞬间,飞行员伊利沉着地操纵飞机尾水平舵,将飞机拉了起来,飞行了3公里后,在海湾旁边的一个广场上着陆了。这次试飞成功,令美国海军欣喜不已,于是两个月后,他们又进行了一次飞机在军舰上降落的试验。1911年1月18日,停泊于旧金山湾内的另一艘美国装甲巡洋舰“宾夕法尼亚”号的后主甲板上,铺设了一条36米长的木制跑道。在跑道上每隔1米,横方向装了一根绳索,共22根,绳的两端系着沙袋。飞机仍由伊利驾驶,并从附近的机场驾机起飞。当飞机飞到军舰附近时,伊利操纵飞机对准跑道,朝跑道俯冲下来。飞机着舰后,机身下装的一个钩子勾住了一道绳索,拖着沙袋向前滑跑。因飞机被绳索和沙袋拖住,阻力很大,滑不多远,很快就停了下来。约一个小时后,飞机又起飞离舰,在塞尔弗里奇机场降落。飞机在军舰上降落的试验也成功了!
美国人的试验证明了飞机是可以从军舰特制的跑道上安全地起飞和降落的。这实际上也证明了阿德的航母设想是完全能够实现的。此时,英国正埋头于水上飞机的研制,惊闻美国人的飞机在军舰上起降成功的消息后,也进行了同样的试验。1912年,萨姆森中尉驾驶一架肖特27水陆两用飞机成功地从停泊在希尔内斯湾的“非洲”号战列舰上起飞,并在附近的海岸着陆。接着,为了炫耀大英帝国海军高超的飞行技术,于同年5月9日,由格雷戈里中尉驾驶肖特27式琶机从正以每小时10.5节的航速在韦茅斯湾内航行的“爱尔兰”号战列舰上起飞,为此,肖特27飞机成了第一架在航行的军舰上起飞的飞机。
1912年,英国海军把一艘老巡洋舰“竞技神”号改装成了世界上第一艘水上飞机母舰(英国人称其为“飞机搭载舰”)。然而,这并不是阿德所梦想的那种航母,也不是现代意义上的航母的雏形,因为舰上所载的水上飞机还不能在舰上直接起降。为了改建“竞技神”号,英国人拆除了这艘舰上的一些火炮和设备,在舰艏铺设了一个平台用于停放水上飞机,另外还在舰上加装了一个大吊杆,用于将飞机吊放到水面上起飞和将降落在水面上的飞机吊收回舰上。“竞技神”号水上飞机母舰上装备有3架水上飞机,这些飞机都是从水上起飞和水上降落的,最后都要被从水里提升到舰上。
继第一艘水上飞机母舰改建成功之后,英国海军又成功地改建了几艘水上飞机母舰。1914年7月,英国“皇家方舟”号战列巡洋舰试载海军索普威斯807式水上侦探机成功。不久,英国海军又将其改建成了水上飞机搭载舰,1915年底,它作为英国海军的第一艘正式的水上飞机母舰开始服役。后来这艘水上飞机母舰改名为“柏伽索斯”号,也就是有些史料上所说的世界上的第一艘航空母舰。实际上,“柏伽索斯”号只能称其为能够在舰上起飞飞机的第一艘水上飞机母舰,因为它只不过是在舰艏的停机平台上加装了一个能够使飞机起飞的“平台拖车”而已。这就使“柏伽索斯”号除了能在海面上吊放水上飞机之外,还能使水上飞机通过平台拖车的办法弹射起飞,但水上飞机却不能在舰上降落。虽然“柏伽索斯”号还不是一艘真正的航空母舰,但英国人离实现航母的梦想已经不远了,事实上也只差飞机能否在舰上降落这一步了!
水上飞机母舰最早被用于海战,是在第一次世界大战初期。1914年12月25日,以“恩加丹”号、“女皇”号和“里维埃拉”号三艘水上飞机母舰及巡洋舰和驱逐舰组成一支英国特混舰队,授命去袭击在库克斯港的德军飞艇基地,因雾大飞行员未找到飞艇基地,遂改袭停泊在港内的舰队,但却无功而返。世界海战史上第一次飞机对军舰的袭击失败了,然而,这次攻击作战的真正价值即在于,它向人们展示了用以母舰为主的特混编队,从空中攻击地舰的全新的海战设想。正如负责制定这次作战计划的塞西尔·莱斯克兰奇海军少校所说:“12月25日发生的事件,是海军作战原则发生变化的明显证据。可以想象,如果我们的飞机,携带的是鱼雷而不是小型炸弹,那么,德国的军舰就有可能被击沉。”遗憾的是,英国海军根本就没有把这样一个小人物的话当回事,还在做着“巨舰大炮”决胜的美梦呢。
时隔不久,在达达尼尔海峡海战中,水上飞机母舰上的飞机意外地立了一功,证明了莱斯克兰奇少校见解的正确性。1915年8月12日,英军驾驶员埃德蒙斯驾驶从水上飞机母舰上起飞的一架肖特184式水上飞机,成功地用一枚367公斤重的鱼雷击沉了一艘5000吨的土耳其运输舰。但埃德蒙斯的成功,却未能引起英国海军将领们的重视,特别是英国海军司令杰里科上将,他在思想上根本就没有意识到这一点。在1916年5月的日德兰大海战中,杰里科手中虽掌握着“坎帕尼亚”号(飞行甲板已加长到61米,飞机可从舰上弹射起飞)和“恩加丹”号两艘水上飞机母舰,但是由于他不知道如何使用母舰上的飞机进行作战,也未曾想到用母舰上的飞机去侦察德军舰队的动向,结果遭到了不应有的惨重损失。
英国的水上飞机母舰,在第一次大战中得到了应用,也取得了一些战果,但是由于水上飞机自身的局限性,在海战中也暴露出它致命的弱点:一是飞机吊放、回收不便,受风浪影响很大;二是速度慢,航程短,载弹量小,炸不透重型装甲舰,而陆地起降飞机在战争中却得到了巨大的发展,特别是鱼雷机,它携弹量大、速度快、航程远,在战争中得到了广泛的应用。所以,水上飞机在作战中根本就无法与陆地起降的飞机相抗衡。
针对这一情况,英国人及时总结战争的经验教训,为适应战争需要,又重新回到了研制可在舰上起降飞机的航母的道路上,并提出了把陆地飞机带到海上去的新设想。只不过,他们还在等待着有利时机的到来。
机会终于来了。由于1916年改装“暴怒”号巡洋舰时,只在该舰没有安装前主炮的前甲板上设置了起飞甲板,而没有在后甲板安装飞机降落甲板,故舰载飞机只能在上面起飞,却不能在上面降落。为了试验飞机在军舰上的降落,英国皇家海军航空队的飞行中队长邓宁中校曾经在该舰甲板上作了一次成功的起降尝试(该舰当时是逆风航行的),但是当他进行第二次尝试时,飞机掉进了大海。
由于邓宁中校在“暴怒”号上驾机降落时不幸身亡,致使“飞机在母舰上降落”的问题引起了英国海军界的高度重视,遂加快了研制航母的步伐。英国人做的第一件事是改善舰载机的性能,即用陆基起降的飞机去替代他们一直难以割舍的水上飞机;第二件事是在母舰上铺设了飞机降落用的甲板。
“暴怒”号的悲剧发生后不久,英国海军就把该舰上原先装后主炮的地方改成了后飞行甲板,这样在“暴怒”号上前后都装上了桥梁结构的飞行甲板,飞机也换成了陆地起降的飞机,并可在舰上起飞和降落。该舰改装成功后,可以装载20架飞机。1918年7月,从“暴怒”号上起飞的飞机轰炸了德军的一个飞机基地,并获得了成功。世界上第一艘可以直接起降飞机的航母就这样诞生了。但是,问题接着也就来了。处在该舰前后甲板中间的上层建筑,仍然是飞行的障碍,飞机要在舰上降落很不安全,并且经常失败。究竟是什么原因造成的呢?原来,由于排烟、热气以及上层建筑的综合作用,在着舰甲板的上空形成了一个“不定常的涡流”,影响了飞机安全着舰。原因找到了以后,英国人通过不断改进,终于在世界上首先推出了第一艘全通平甲板的真正航母——“百眼巨人”号。
该舰原名“卡吉士”号,是为意大利造的一艘客轮,开工不久,即被英国海军买下,准备改建成航母。改建开始于1917年,完工于1918年9月,随后正式加入了英国海军。在改建的过程中,遇到的最大问题,就是如何解决上面所提到的影响飞机着舰的问题。虽然找到了形成涡流的原因,但对于任何一艘水面舰艇的设计来说,都要求提供舰桥、桅杆,通常还有烟囱,或者至少是供主机排除废气的出口位置。怎样设计才能处理好这几者的关系,而又不影响飞行员着舰呢?这的确成了建造“百眼巨人”号的一大难题。正当英国造船专家们百思不得其解时,一名海军军官却想出了一个解决方法,即把舰桥、桅杆和烟囱合并到上层建筑上去,而上层建筑的位置从飞行甲板的中间线移到右舷。这一方法名曰“岛”型设计。它后来也就成为了航母的标准设计。
改建后的“卡吉士”号被英国海军命名为“百眼巨人”号,舰上的飞机起飞和降落甲板相连在一起,飞行跑道很长,飞机的起飞降落也很方便。在飞行甲板的前端还设有一道栏栅,可以升起,也可以降下,目的是为了防止正在着舰的飞机,碰到停在甲板上的飞机,以及防止飞行员连同其飞机一起栽到海里去。另外还采用了岛型舰桥且可以收缩,机库则在飞行甲板下层的舱内。舰上所载的飞机是一种“杜鹃”式攻击机,有折叠式机翼,能携带450公斤重、457毫米的鱼雷。这种飞机在当时是一种优秀的舰载攻击机,但由于建造的速度很慢,未能赶在第一次世界大战中参战。
航空母舰是目前世界上最大的战舰,它以其强大的制海、制空能力,续航能力和其在战争中辉煌的战绩著称于世,并一直横行于大洋之上。在第二次世界大战中,美国建造了120艘航空母舰,使海战变成了空战。现代航空母舰不仅具有强大的装备和现代化的作战指挥系统,而且分明就是一座“海上浮动城”,几十万匹马力的核动力推进系统,使其不用添加燃料就能在大洋上航行作战十几年。如今,舰载飞机的重量可达35吨,蒸气弹射器在几秒钟内可使飞机加速到每小时300公里。世界两艘最大的航空母舰是美国的“企业”号和“尼米兹”号,都长330米,30万马力,排水量8.5万吨,航速每小时65公里,可携带100多架飞机,舰上人员达4600名之多。