嚴(yán)幼辰
2017年4月26日,我國(guó)國(guó)產(chǎn)001A型航母正式下水的新聞引起了世界的關(guān)注。而早在2013年前后,關(guān)于這艘國(guó)產(chǎn)航母的討論就已經(jīng)沸沸揚(yáng)揚(yáng):核動(dòng)力還是常規(guī)動(dòng)力?彈射起飛還是滑躍起飛?艦島構(gòu)型和設(shè)備布置又是什么路數(shù)……等到001A露面下水塵埃落定后,大家又開(kāi)始熱鬧地討論起接下來(lái)的002會(huì)是怎樣的構(gòu)造了。既然如此,不如就讓我們來(lái)談?wù)勛院侥刚Q生以來(lái),百年發(fā)展中的技術(shù)區(qū)別與演變吧。
起降基礎(chǔ):從前甲板到全甲板
第一代航空母艦通常是由巡洋艦和運(yùn)輸船改裝而成的水上飛機(jī)母艦,以“一戰(zhàn)”時(shí)期的英國(guó)“暴怒”號(hào)為例,這一時(shí)期的航空母艦甲板通常較短,以至于起飛的飛機(jī)并不能返回母艦,而是需要前往海岸機(jī)場(chǎng)降落。
當(dāng)然,勇敢的飛行員們還是會(huì)去探索海上起降的辦法,英國(guó)海軍的鄧寧少校更是一度利用側(cè)滑著陸,成功地在地勤人員的幫助下(靠人力抓住滑行中的機(jī)翼后緣減速)在“暴怒”號(hào)上降落??墒沁@種辦法實(shí)在太靠運(yùn)氣,再加上海上的風(fēng)向與海浪瞬息萬(wàn)變,即便是再熟練的飛行員也難保不會(huì)失手。因此“暴怒”號(hào)很快便進(jìn)行了二次改裝,將后部也鋪上了86.6米長(zhǎng)的飛行甲板,徹底從巡洋艦變成了航空母艦。
上層建筑:從艦橋到艦島
雖說(shuō)甲板被加長(zhǎng)到了全艦,但這一時(shí)期的航空母艦依舊有一個(gè)問(wèn)題繞不過(guò)去,那就是在船體正中以艦橋和煙囪為主體的上層建筑。托它們的福,飛行甲板從中被截成了兩半,只能在船首起飛,船尾降落。盡管如此,煙囪排出的煙氣和上層建筑在航行中引發(fā)的復(fù)雜氣流還是對(duì)飛行員造成了不少影響,飛行員對(duì)艦上降落依舊望而生畏。
于是海軍專家們開(kāi)始對(duì)“暴怒”號(hào)進(jìn)行了第三輪的改裝,拆除全部上層建筑改為全通式甲板。這樣的設(shè)計(jì)雖然方便了飛行員,地勤人員和海員們卻開(kāi)始叫苦連天了。自從少了艦橋這個(gè)觀測(cè)站,不僅飛機(jī)的起飛降落難以調(diào)度,連出入軍港的難度都大大增加,這便指向了最后一次設(shè)計(jì)變動(dòng)——側(cè)舷島式上層建筑的誕生,而這些設(shè)計(jì)變動(dòng)都由英國(guó)第一艘專用航母“競(jìng)技神”號(hào)所繼承。全通甲板,封閉艦首,側(cè)舷艦島,事實(shí)上,這些設(shè)計(jì)也被現(xiàn)代航母所繼承下來(lái),只是細(xì)節(jié)方面有所變化而已。
安全法寶:彈射器、阻攔索、尾鉤
全通甲板雖然一度解決了飛機(jī)起降的問(wèn)題,但隨著時(shí)代發(fā)展,飛機(jī)的重量和滑行距離都在逐漸上升,單憑增加甲板長(zhǎng)度或是提升航母航速的方案已不足以解決問(wèn)題。因此,用于安全降落的阻攔索,以及幫助重型飛機(jī)起飛的彈射器便進(jìn)入了海軍的視野。這些外部動(dòng)力源不僅能讓艦載機(jī)在航母低速航行中得以起飛,而且對(duì)飛行甲板的長(zhǎng)度也降低了需求,所以每波次可同時(shí)整備出擊的艦載機(jī)數(shù)量也得到了提升。
另一方面,阻攔索和尾鉤則是保證這些重型戰(zhàn)機(jī)得以安全降落的法寶。顧名思義,阻攔索就是在飛行甲板上支起用于幫助飛機(jī)減速的繩索陣列,而尾鉤則是飛機(jī)尾部和起落架一同放下時(shí)用于鉤住這些繩索的裝置。這兩樣設(shè)計(jì)雖然能大幅降低飛機(jī)的滑行距離,但它們所承受的反作用力卻不可小覷。早期雙翼機(jī)因?yàn)橹亓颗c馬力較小,減速鉤尚可裝載于機(jī)翼下方。但等到“二戰(zhàn)”時(shí)期,減速鉤和機(jī)身的連接處所受到的反向拉扯力已經(jīng)相當(dāng)于機(jī)身自身重力的三倍,所以減速鉤連接處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就成了飛機(jī)設(shè)計(jì)中的重中之重。因此,阻攔索從最初的縱向排列改成了橫向網(wǎng)狀排列,而機(jī)翼下方的減速鉤則變成了尾鉤。如果此時(shí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,就會(huì)造成連接處脫離機(jī)身,或者機(jī)頭下沉幅度過(guò)大導(dǎo)致螺旋槳變形等問(wèn)題。
技術(shù)革命:噴氣式飛機(jī)與斜角甲板
“二戰(zhàn)”之后,由于噴氣式飛機(jī)的橫空出世,航空母艦也不得不迎來(lái)一輪新的技術(shù)革命。由于噴氣式飛機(jī)的重量和馬力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的螺旋槳飛機(jī),起降失敗造成的損害也會(huì)遠(yuǎn)大于以往,這便對(duì)甲板作業(yè)能力提出了更高的要求。為解決這個(gè)問(wèn)題,英國(guó)皇家空軍研究中心(RAE)提出了去除飛機(jī)起落架以避免機(jī)首觸地,并利用攔阻網(wǎng)和彈性橡膠甲板減速的思路。這樣雖然解決了降落的危險(xiǎn),卻無(wú)法處理戰(zhàn)時(shí)對(duì)戰(zhàn)機(jī)同時(shí)起降的需求。為此,RAE又提出了配置●斜角甲板的提議,這一創(chuàng)意不僅在實(shí)驗(yàn)期得到了飛行員們的廣泛贊譽(yù),采集到的數(shù)據(jù)反饋也表明這一技術(shù)的應(yīng)用可以讓2萬(wàn)噸級(jí)的斜角甲板航母發(fā)揮出3.3萬(wàn)噸級(jí)直通甲板航母的甲板作業(yè)能力。
不過(guò)由于經(jīng)費(fèi)緊張,真正拔得頭籌的是財(cái)大氣粗的美國(guó)海軍。美國(guó)人毫不猶豫地拿出了埃塞克斯級(jí)航空母艦用于斜角甲板改造及海上測(cè)試,超過(guò)500次的無(wú)事故起降成功折服了所有人,就此指明了現(xiàn)代航母的甲板設(shè)計(jì)方向。
內(nèi)部驅(qū)動(dòng):核動(dòng)力還是常規(guī)動(dòng)力?
時(shí)至今日,在無(wú)處不在的監(jiān)控下,現(xiàn)代航母的外部設(shè)計(jì)已經(jīng)少有秘密可言了,軍方也更為關(guān)注這些海上堡壘的內(nèi)在。顧名思義,核動(dòng)力航母最大的優(yōu)勢(shì)便是那一顆核動(dòng)力的心臟,因?yàn)楹巳剂系母鼡Q周期通常以十年計(jì),核動(dòng)力航母可以省出更多的空間攜帶航空燃油和淡水等物資,變相地增加了航母的作戰(zhàn)時(shí)間和作戰(zhàn)半徑,這樣的優(yōu)勢(shì)也同樣會(huì)在平頂直通甲板設(shè)計(jì)和彈射器上反映出來(lái)。蒸汽彈射器每次使用都會(huì)消耗600公斤的蒸汽,這意味著航母需要攜帶大量的淡水;而電磁彈射器所需要的電力則需要至少四個(gè)發(fā)電機(jī)組來(lái)供應(yīng)。這些額外的消耗會(huì)大大縮減其他物資的攜帶空間,因此常規(guī)動(dòng)力航母通常采用滑躍起飛技術(shù)來(lái)降低損耗并保證戰(zhàn)斗時(shí)間與航行半徑。
諸位看官現(xiàn)在大概已經(jīng)明了,航空母艦的發(fā)展從來(lái)都不是一帆風(fēng)順的。保證戰(zhàn)斗力與實(shí)驗(yàn)新技術(shù)也常常是個(gè)殊途同歸又一時(shí)兩難的抉擇,而究竟哪個(gè)才是正確的選擇,恐怕也只有讓后人評(píng)說(shuō)了。與其一直盯著001A的設(shè)計(jì),倒不如靜靜期待傳說(shuō)中的002型國(guó)產(chǎn)航母能帶來(lái)怎樣的驚喜。