希弦

航母裝甲防護(hù)結(jié)構(gòu)形式的變遷

包括航母在內(nèi)的大型水面艦艇的裝甲防護(hù)，也隨著艦艇技術(shù)的發(fā)展共同進(jìn)步著，而且在不同的歷史階段，由于技術(shù)水平和海戰(zhàn)武器的不同，裝甲防護(hù)的結(jié)構(gòu)形式也有所不同。在飛機(jī)問世以前，大型戰(zhàn)列艦的裝甲防護(hù)主要是舷側(cè)外掛254～508毫米的“裝甲防護(hù)帶”，來防御大口徑火炮平射的穿甲彈。水下防雷艙結(jié)構(gòu)也很早就在大型戰(zhàn)列艦上出現(xiàn)，以抵御魚雷的攻擊，為了強(qiáng)化防雷效果，還會(huì)增加一道水下外凸艙室（也就是“防雷突出部”），使防雷的進(jìn)深加大，提高了水下防護(hù)能力。

隨著飛機(jī)在戰(zhàn)爭中的應(yīng)用，航空炸彈對(duì)艦艇構(gòu)成了較大威脅，艦艇的甲板防護(hù)在一戰(zhàn)后也得到了廣泛重視。而二戰(zhàn)早期以及戰(zhàn)前的各國航母，在設(shè)計(jì)和建造上還多由戰(zhàn)列艦改裝而來，所以也重視水下防雷艙和飛行甲板的裝甲防護(hù)。不過，這時(shí)期航母的設(shè)計(jì)還在延續(xù)傳統(tǒng)的視距內(nèi)艦炮對(duì)轟的海戰(zhàn)思維，被認(rèn)為還會(huì)參與水面的炮戰(zhàn)，所以航母水線附近的舷側(cè)依舊做了裝甲防護(hù)上的重點(diǎn)強(qiáng)化，艦上還保留了大口徑主炮。

二戰(zhàn)后，重炮巨艦的海戰(zhàn)模式成為了過去時(shí)，可航母剛稱霸海洋不久，就面臨著導(dǎo)彈技術(shù)的興起。在“導(dǎo)彈萬能論”盛行時(shí)也在散播著“航母無用論”，特別是反艦導(dǎo)彈已經(jīng)開始對(duì)航母的戰(zhàn)場生存構(gòu)成了極大的威脅。加之，二戰(zhàn)時(shí)期“航母殺手”的魚雷依舊還是老麻煩。所以，在戰(zhàn)后新一輪的生存危機(jī)中，航母裝甲防護(hù)的結(jié)構(gòu)形式也發(fā)生了較大的變化，總結(jié)說來就是舷側(cè)裝甲防護(hù)帶的取消，和“防雷艙”這種多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)在舷側(cè)防護(hù)上更大范圍的應(yīng)用。

這樣的裝甲防護(hù)結(jié)構(gòu)變化在美國60年代建造的“福萊斯特”級(jí)航母上開始體現(xiàn)。在“福萊斯特”級(jí)航母的裝甲防護(hù)結(jié)構(gòu)剖視圖上，過去“重點(diǎn)加粗”了的舷側(cè)裝甲防護(hù)帶取消了，代表著多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)中縱壁的“細(xì)線”不斷向艦體上部延伸。這種改變與現(xiàn)代的海戰(zhàn)模式和反艦武器的攻擊特點(diǎn)有著緊密的關(guān)聯(lián)性。

現(xiàn)代反艦導(dǎo)彈為了增強(qiáng)攻擊的隱蔽性、提高突防能力和毀傷效能，多采用末端掠海飛行、末端超音速突防，以及對(duì)艦體舷側(cè)近水線部位的攻擊模式。而且反艦導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗部或是半穿甲或是聚能裝藥破甲戰(zhàn)斗部，過去以增加裝甲厚度的方式來防御反艦導(dǎo)彈已經(jīng)行不通了，已經(jīng)很難做到被擊中后不受損傷。所以舷側(cè)的防護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒉豢杀苊獾氖軗p或毀傷控制在允許的局部范圍內(nèi)，通過多道內(nèi)部艙壁來保持艦體的水密，提高艦艇的生存能力和作戰(zhàn)能力，也就是多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)在航母舷側(cè)防護(hù)中得到廣泛應(yīng)用。而說到多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)，還要從典型的防雷艙說起。

魚雷的毀傷與“多艙防護(hù)”的防雷艙

相較于反艦導(dǎo)彈貫穿艦體外板后在艦體內(nèi)部的引爆，魚雷的毀傷效應(yīng)則更為復(fù)雜，特別是魚雷攻擊的是艦體的水線下。當(dāng)魚雷與艦艇在水下接觸爆炸時(shí)，爆炸產(chǎn)物和水中沖擊波直接作用在艦艇殼體上，會(huì)導(dǎo)致艦體的較大破口或大面積塑性變形，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致斷艏、斷艉、艦體從中部的折斷；在爆炸區(qū)域，強(qiáng)烈爆炸沖擊波與大量高速破片可能導(dǎo)致艦上設(shè)備、管系、人員等的嚴(yán)重?fù)p傷，或者電器設(shè)備的短路起火、彈藥和油氣的爆炸等更嚴(yán)重后果；當(dāng)爆炸的沖擊波作用于充滿液體的艙室時(shí)，沖擊波還會(huì)通過艙內(nèi)液體向其它艦體部位擴(kuò)散。

即便是魚雷與艦體發(fā)生非接觸性的爆炸，沖擊波和水中氣泡載荷同時(shí)作用在艦艇上時(shí)，也會(huì)造成艦體局部的破口、裂縫、變形等損傷，特別是氣泡載荷對(duì)艦艇的強(qiáng)烈震動(dòng)，將會(huì)對(duì)艦體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、艦上的精密設(shè)備和人員造成更大范圍的損傷。如果再遇到惡劣海況，受損艦艇還會(huì)因?yàn)榕烍w的升沉、縱橫搖運(yùn)動(dòng)的疊加，受到二次損傷，乃至引發(fā)因艦體局部受損造成的整艦的結(jié)構(gòu)毀傷。

所以，以防雷艙為代表的“多艙防護(hù)”有著如下的結(jié)構(gòu)來應(yīng)對(duì)魚雷的毀傷。

在艦體外板內(nèi)設(shè)置空艙，內(nèi)部交錯(cuò)布置著隔板（扶強(qiáng)材），為第一道防線，給接觸爆炸或被穿透的外板提供變形空間，供爆炸后產(chǎn)生的氣浪膨脹，從而迅速減弱沖擊波的壓力，該艙稱為膨脹艙?？张撛傧騼?nèi)為常滿的液艙，裝有水或重油，用于吸收魚雷的戰(zhàn)斗部爆炸后將外板炸壞產(chǎn)生的高速碎片和彈片，衰減破片彈片的速度，防止破壞內(nèi)層防護(hù)縱隔壁。液艙內(nèi)部還可根據(jù)防護(hù)需求再設(shè)置第二個(gè)空艙，進(jìn)一步吸收爆炸沖擊波和氣泡脈動(dòng)的能量，降低作用于內(nèi)層防護(hù)縱隔壁的沖擊壓力，該艙稱為吸能艙。

吸能艙再往艦體內(nèi)部設(shè)置的是第三空艙和防護(hù)縱隔壁，作為多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)的最后一道防線，再次阻隔沖擊波及破片對(duì)內(nèi)層艦體的破壞，對(duì)艦艇的生命力起著至關(guān)重要的作用。第三空艙可供防護(hù)縱隔壁作較大的塑性變形以更有效地吸收爆炸能量，保證軍艦內(nèi)部艙室不進(jìn)水，所以這層艙室的功能上還要兼顧著水密。多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)中的防護(hù)縱隔壁是舷側(cè)多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，作為可犧牲結(jié)構(gòu)，通過破損和大的塑性變形來大量吸收沖擊波能量，達(dá)到保護(hù)舷側(cè)內(nèi)部艙室的作用，是舷側(cè)防護(hù)結(jié)構(gòu)中吸能的主要力量。防護(hù)縱隔壁的厚度為35～50毫米，其材料為高強(qiáng)度的特種裝甲鋼。

上述的膨脹艙、吸能艙和水密艙，是以功能屬性來劃分的。而隨著新材料和新結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)，這種多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)在航母上也在調(diào)整與改進(jìn)。比如說，從剖視圖上來看，“福萊斯特”級(jí)的多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)是5個(gè)艙室的結(jié)構(gòu)形式，而到了“尼米茲”級(jí)航母上則變成了更為分明的3個(gè)。從并不算多的船塢中航母建造的相關(guān)照片來看，“尼米茲”級(jí)舷側(cè)防護(hù)結(jié)構(gòu)的這3個(gè)艙室，最外側(cè)的是膨脹吸能的空艙，內(nèi)部的是大小液艙，裝載燃油和淡水，平時(shí)作為航母上的必要艙容，在需要時(shí)則通過液體的阻抗特性進(jìn)一步衰減沖擊波能量。而且小液艙內(nèi)還有相對(duì)密布的隔板構(gòu)件，也成為了艦體內(nèi)部重要艙室的有力屏障。

這種“多艙防護(hù)”理念也體現(xiàn)在航母的船底結(jié)構(gòu)中。航母的船底承受著建造中塢墩的反力、結(jié)構(gòu)上的總縱彎曲力矩、外部靜水壓力、航行時(shí)的波浪拍擊力和螺旋槳水動(dòng)力等動(dòng)力負(fù)載，所以航母的船底都要通過雙層（甚至三層）結(jié)構(gòu)來重點(diǎn)強(qiáng)化。在兩層船底之間是橫縱密布排列的加強(qiáng)用肋板、縱桁等構(gòu)件，在遭到水下攻擊、爆炸沖擊時(shí)，通過雙層底與內(nèi)部構(gòu)件的變形來吸收爆炸能量、控制毀傷向艦體內(nèi)部的擴(kuò)散。

航母裝甲防護(hù)設(shè)計(jì)的方法論

對(duì)作戰(zhàn)能力有著較大影響的艙室，顯然也包括航母甲板上最顯眼的右舷的艦島。但艦島是密布各種雷達(dá)天線、電子設(shè)備和開設(shè)了大量周向舷窗的地方，顯然艦島又是特別容易被毀傷、防護(hù)上又沒法做強(qiáng)的地方。

航母上的裝甲防護(hù)，除了“多艙防護(hù)”、雙層底和密布整艦的水密艙這種“以柔克剛”的防護(hù)外，還要對(duì)艦上諸多重點(diǎn)艙室進(jìn)行“硬碰硬”的裝甲防護(hù)上的全面強(qiáng)化。所謂航母上的重點(diǎn)艙室，是指對(duì)作戰(zhàn)、生存、機(jī)動(dòng)有著較大影響和威脅的艙室，比如作戰(zhàn)指揮室、艦島、機(jī)庫、核反應(yīng)堆、彈藥艙、燃油艙、動(dòng)力艙、主機(jī)艙等。這些艙室，根據(jù)其對(duì)作戰(zhàn)能力和生存能力的影響，防御的武器類型、最終允許的毀傷程度等多方面因素來綜合衡量，評(píng)定相應(yīng)的防護(hù)等級(jí)。比如說，對(duì)航母上的核動(dòng)力艙、主機(jī)艙的防護(hù)就要力爭做到最后一層防護(hù)縱隔壁不被擊穿或發(fā)生大的變形，不會(huì)有毀傷破片、彈片、氣體進(jìn)入；而像作戰(zhàn)指揮艙、彈藥庫等艙室，則可以允許防護(hù)縱隔壁上出現(xiàn)破損，但是不允許彈片、破片的飛入，以防對(duì)關(guān)鍵設(shè)備和人員的傷害，嚴(yán)防彈藥庫被引爆；相對(duì)而言，像機(jī)庫、燃油艙這類艙室的防護(hù)等級(jí)可以再次之，可以允許少量低速彈片、破片的飛入，但不能引起艙內(nèi)燃燒或爆炸。而對(duì)這些艙室的裝甲防護(hù)強(qiáng)化，也就是增加特種裝甲鋼艙壁的厚度，再敷設(shè)凱夫拉材質(zhì)裝甲或陶瓷與鋼的復(fù)合裝甲。

可見，航母的裝甲防護(hù)，不論是多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)、雙船底，還是針對(duì)重點(diǎn)艙室的防護(hù)等級(jí)，都體現(xiàn)了選擇性的取舍、體現(xiàn)著裝甲防護(hù)要與航母艦體的總體設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)。這是因?yàn)楹侥傅目臻g和作為海上平臺(tái)的浮力都是有限的，當(dāng)這些有限的資源配置給航母的各個(gè)子系統(tǒng)時(shí)，即便是關(guān)乎航母生存性的裝甲防護(hù)，也會(huì)有所限制約束。另外還可以看出，航母上的裝甲防護(hù)結(jié)構(gòu)是與艦體結(jié)構(gòu)相互交叉的，是與艦體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求相適應(yīng)的。一定條件下，艦體結(jié)構(gòu)也可起到裝甲防護(hù)的作用，而裝甲防護(hù)結(jié)構(gòu)又可兼作艦體結(jié)構(gòu)，共同保證艦體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

關(guān)于航母裝甲防護(hù)的上述文字都還只是紙上談兵的概括性介紹，將“多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)”等概念落實(shí)到實(shí)際航母的設(shè)計(jì)建造時(shí)還需要更為嚴(yán)密系統(tǒng)的理論研究和復(fù)雜的實(shí)船爆破毀傷試驗(yàn)，需要將“多艙防護(hù)結(jié)構(gòu)”落實(shí)為結(jié)構(gòu)形式、艙室寬度、艙室布置、防護(hù)壁板厚等詳細(xì)具體的參數(shù)。像美國這樣的航母大國，還通過對(duì)“獨(dú)立”號(hào)、“薩拉托加”號(hào)、“美國”號(hào)航母進(jìn)行了實(shí)船實(shí)爆試驗(yàn)，測試航母在遭受空中、水面、水下的各類型武器飽和攻擊時(shí)的艦體穩(wěn)定性能，特別是艦體防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)效能，獲得了大量接近于實(shí)戰(zhàn)的參考數(shù)據(jù)。這些試驗(yàn)反饋?zhàn)罱K將會(huì)在新一代“福特”級(jí)航母的防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有所體現(xiàn)。