海上的移动堡垒

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2023年03月31日 05:01

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严幼辰

2017年4月26日,我国国产001A型航母正式下水的新闻引起了世界的关注。而早在2013年前后,关于这艘国产航母的讨论就已经沸沸扬扬:核动力还是常规动力?弹射起飞还是滑跃起飞?舰岛构型和设备布置又是什么路数……等到001A露面下水尘埃落定后,大家又开始热闹地讨论起接下来的002会是怎样的构造了。既然如此,不如就让我们来谈谈自航母诞生以来,百年发展中的技术区别与演变吧。

起降基础:从前甲板到全甲板

第一代航空母舰通常是由巡洋舰和运输船改装而成的水上飞机母舰,以“一战”时期的英国“暴怒”号为例,这一时期的航空母舰甲板通常较短,以至于起飞的飞机并不能返回母舰,而是需要前往海岸机场降落。

当然,勇敢的飞行员们还是会去探索海上起降的办法,英国海军的邓宁少校更是一度利用侧滑着陆,成功地在地勤人员的帮助下(靠人力抓住滑行中的机翼后缘减速)在“暴怒”号上降落。可是这种办法实在太靠运气,再加上海上的风向与海浪瞬息万变,即便是再熟练的飞行员也难保不会失手。因此“暴怒”号很快便进行了二次改装,将后部也铺上了86.6米长的飞行甲板,彻底从巡洋舰变成了航空母舰。

上层建筑:从舰桥到舰岛

虽说甲板被加长到了全舰,但这一时期的航空母舰依旧有一个问题绕不过去,那就是在船体正中以舰桥和烟囱为主体的上层建筑。托它们的福,飞行甲板从中被截成了两半,只能在船首起飞,船尾降落。尽管如此,烟囱排出的烟气和上层建筑在航行中引发的复杂气流还是对飞行员造成了不少影响,飞行员对舰上降落依旧望而生畏。

于是海军专家们开始对“暴怒”号进行了第三轮的改装,拆除全部上层建筑改为全通式甲板。这样的设计虽然方便了飞行员,地勤人员和海员们却开始叫苦连天了。自从少了舰桥这个观测站,不仅飞机的起飞降落难以调度,连出入军港的难度都大大增加,这便指向了最后一次设计变动——侧舷岛式上层建筑的诞生,而这些设计变动都由英国第一艘专用航母“竞技神”号所继承。全通甲板,封闭舰首,侧舷舰岛,事实上,这些设计也被现代航母所继承下来,只是细节方面有所变化而已。

安全法宝:弹射器、阻拦索、尾钩

全通甲板虽然一度解决了飞机起降的问题,但随着时代发展,飞机的重量和滑行距离都在逐渐上升,单凭增加甲板长度或是提升航母航速的方案已不足以解决问题。因此,用于安全降落的阻拦索,以及帮助重型飞机起飞的弹射器便进入了海军的视野。这些外部动力源不仅能让舰载机在航母低速航行中得以起飞,而且对飞行甲板的长度也降低了需求,所以每波次可同时整备出击的舰载机数量也得到了提升。

另一方面,阻拦索和尾钩则是保证这些重型战机得以安全降落的法宝。顾名思义,阻拦索就是在飞行甲板上支起用于帮助飞机减速的绳索阵列,而尾钩则是飞机尾部和起落架一同放下时用于钩住这些绳索的装置。这两样设计虽然能大幅降低飞机的滑行距离,但它们所承受的反作用力却不可小觑。早期双翼机因为重量与马力较小,减速钩尚可装载于机翼下方。但等到“二战”时期,减速钩和机身的连接处所受到的反向拉扯力已经相当于机身自身重力的三倍,所以减速钩连接处的结构强度就成了飞机设计中的重中之重。因此,阻拦索从最初的纵向排列改成了横向网状排列,而机翼下方的减速钩则变成了尾钩。如果此时的结构设计不合理,就会造成连接处脱离机身,或者机头下沉幅度过大导致螺旋桨变形等问题。

技术革命:喷气式飞机与斜角甲板

“二战”之后,由于喷气式飞机的横空出世,航空母舰也不得不迎来一轮新的技术革命。由于喷气式飞机的重量和马力都远远超出传统的螺旋桨飞机,起降失败造成的损害也会远大于以往,这便对甲板作业能力提出了更高的要求。为解决这个问题,英国皇家空军研究中心(RAE)提出了去除飞机起落架以避免机首触地,并利用拦阻网和弹性橡胶甲板减速的思路。这样虽然解决了降落的危险,却无法处理战时对战机同时起降的需求。为此,RAE又提出了配置●斜角甲板的提议,这一创意不仅在实验期得到了飞行员们的广泛赞誉,采集到的数据反馈也表明这一技术的应用可以让2万吨级的斜角甲板航母发挥出3.3万吨级直通甲板航母的甲板作业能力。

不过由于经费紧张,真正拔得头筹的是财大气粗的美国海军。美国人毫不犹豫地拿出了埃塞克斯级航空母舰用于斜角甲板改造及海上测试,超过500次的无事故起降成功折服了所有人,就此指明了现代航母的甲板设计方向。

内部驱动:核动力还是常规动力?

时至今日,在无处不在的监控下,现代航母的外部设计已经少有秘密可言了,军方也更为关注这些海上堡垒的内在。顾名思义,核动力航母最大的优势便是那一颗核动力的心脏,因为核燃料的更换周期通常以十年计,核动力航母可以省出更多的空间携带航空燃油和淡水等物资,变相地增加了航母的作战時间和作战半径,这样的优势也同样会在平顶直通甲板设计和弹射器上反映出来。蒸汽弹射器每次使用都会消耗600公斤的蒸汽,这意味着航母需要携带大量的淡水;而电磁弹射器所需要的电力则需要至少四个发电机组来供应。这些额外的消耗会大大缩减其他物资的携带空间,因此常规动力航母通常采用滑跃起飞技术来降低损耗并保证战斗时间与航行半径。

诸位看官现在大概已经明了,航空母舰的发展从来都不是一帆风顺的。保证战斗力与实验新技术也常常是个殊途同归又一时两难的抉择,而究竟哪个才是正确的选择,恐怕也只有让后人评说了。与其一直盯着001A的设计,倒不如静静期待传说中的002型国产航母能带来怎样的惊喜。

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