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【校场】航母升降机的背后隐藏着怎样的设计语言

【校场】航母升降机的背后隐藏着怎样的设计语言
2021年05月26日 17:30 新浪军事
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  最近,继弹射器配置之后,航空母舰的升降机配置也成为了网上军迷热议的焦点。在二战结束之后,以美国为首的世界各国航母在其升降机配置上都拿出了不同的设计方案,其中设计建造航母最多的美国,更是前后尝试了4种航母升降机的布置方式,其积累下的经验也十分值得我们分析借鉴。

   

  在之前的文章中我们也曾介绍过,航母的机库和升降机其实与航母的架次生成量关系并不算大。这是因为现代航母出于安全考虑,并不会在机库中对飞机进行加油和挂弹作业。所以航母放飞飞机前的所有准备工作(包括为飞机加油、挂弹、充气等)几乎全部是在甲板上完成的。此外,由于航母载机量往往比机库载机量高出许多,因此航母在进行放飞准备之前,就已经有大量飞机系留在甲板上了,在准备放飞前,有充足的时间将数量不多的飞机从机库经升降机转运至甲板。

   

  在经典的航母操作流程中,回收的飞机也并不会直接运去机库,而是会直接推进甲板的整备区进行整备,以便这架飞机能够在最短的时间内再次投入战斗。在这个流程中,唯一需要用到飞机升降机的过程是将战损飞机在卸载油弹后推进机库进行维修,并从机库中推出储存的飞机进行补充。以下我们的讨论也都是以此为基础的。

   

  美国战后的第一型航空母舰是中途岛级航空母舰,这也是美国最早改装为带有斜角甲板的航母。在原本设计时,中途岛级航母拥有前后两台舷内升降机和位于左舷前中部的一台舷外升降机。这种配置相对不适合战后喷气式战斗机的升降调度,因此,在第一次进行斜角甲板改装时,中途岛级的升降机配置也随之改为了左舷前中部和右舷后中部两台舷外升降机。

   

  作为一种改装航母,中途岛级无法在甲板布局上做出脱胎换骨的变动。因此,真正确立了美国战后航母甲板布局的,其实是后来建造的福莱斯特级。该级航母拥有4部升降机,其中左舷前中部一部,右舷舰岛前方一部,后方两部。在这4部升降机中,右舷的3部全部在右舷整备区中,左舷的一部位于斜角甲板弹射器的前方。其设计想法是在斜角甲板降落的飞机可以直接向前推到升降机上运回机库里。

   

  不过,福莱斯特级的左舷升降机在使用时却有一个很大的问题——这部升降机降下时,航母既不能在斜角甲板上弹射飞机、也不能在斜角甲板上回收飞机。因此,在后来的小鹰级、企业级、尼米兹级航母上,这部弹射器都被后移到了斜角甲板尾部新开辟出的整备区中。加之这三级航母的舰岛位置相比福莱斯特级都有所后移,就形成了美式航母最经典的右前2、左后右后各1的升降机布局。在这种布局出现后,小鹰级航母也进行了第二次大规模升级改造。在这次改造的过程中,其左舷升降机也同样移动到了后部甲板。

   

  上述布局的优势在于甲板右前、左后、右后三个整备区都至少有一个升降机可以与机库连通。甲板与机库之间的交通不需要穿越降落区。这让飞机的调度更加简单。但其缺点在于,绝大部分时候,这些升降机是用不上的。19977月美国曾使用尼米兹号航空母舰进行了一次高强度舰载机出动演习。这次演习的结果显示,即使在超高强度的舰载机轮转过程中,航母依旧不需要频繁在甲板和机库之间调度飞机。该舰升降机的使用频率仅为每75分钟一次,而且其中还有一大部分时间是用来运转弹药和其他补给品的。

   

  在每个升降机的使用频率上,右舷的第二部升降机(前方靠近舰岛的那一部)是最常使用的,因为这部升降机在使用时完全不会影响甲板的常规操作。而其前面的1号升降机可能会影响舰载机的弹药卸载,所以使用频率稍低。右舷舰岛后方的3号升降机所在的整备区非常小,使用升降机时会极大影响该区域的停机功能;而其对侧的4号升降机除了会遇到与3号升降机相似的问题外,其降下时还会影响飞机驶入斜角甲板的起飞区。因此3号和4号也是在舰载机轮转时最不常使用的两部升降机。

   

  从美军的经验来看,3号和4号升降机的最主要作用是在发动第一个攻击波之前,将机库中的飞机迅速提升至降落区进行起飞前的整备。由于此时并没有在天上飞着的攻击波,因此不需要考虑飞机的降落问题。

   

  在福特级的设计过程中,美军意识到此前的切角甲板对架次效率会有较大影响,因此开始减小武器舷台的面积来扩大甲板可用面积。但舰岛后部的整备区在使用效率上又不如舰岛前部的整备区。这是因为前部整备区可以连接前后两组弹射器的4个起飞位,而舰岛后部的整备区通常只能连接到斜角甲板上的2个起飞位。两个因素叠加起来,美军便将舰岛继续向后移动了一个身位。这导致舰岛后部再也没有地方塞下升降机了(宽度不够,面积也非常紧张)。所以美军在福特级航母上干脆取消了舰岛后部的升降机,只保留了3部升降机。

   

  对于福特级这样的典型美式大倾角降落甲板的航母来说,甲板后部的整备区一直是一个难以处理的问题。由于斜角甲板左侧必须设置LSO战位,因此左舷后部甲板必须进行相当大面积的切角处理,这直接限制了左舷整备区的面积。

   

  而右舷整备区的问题则在于,不管其整备的飞机是要推进12号起飞点还是34号起飞点,亦或是从降落区推回整备区都需要侵占降落跑道。这毫无疑问会影响这片整备区的使用效率。在实际使用中,右舷后部整备区也经常会优先停放诸如E-2预警机、EA-18G电子战飞机这样使用频率较战斗机稍低的飞机,来降低其对于甲板调度的影响。因此,在总体设计的过程中,右舷后部整备区的面积也都不会太大。而既然舰艇后部的两个整备区面积都不会太大,那么只在其中的一个区域放置升降机自然也是合理的。

   

  曾经有论文,在系统鲁棒性的角度上分析了航母到底应该装多少部升降机。分析的结论是,3部升降机与4部升降机对航母回收鲁棒性的影响不大,而如果只安装2部升降机,则未必能很好地应对因系统故障或敌军攻击造成的损失。从科学的角度上说,这确实有一定的道理,但类似的论文通常只考虑升降机的绝对数量,而没有考虑过升降机布置的具体位置。比如上文提到的,在尼米兹级航母上使用频率最高的2号升降机故障和使用频率最低的3号、4号升降机故障出了问题,对于航母回收作业的效率影响显然是不一样的。

   

  而如果我们把目光放到美国之外,法国戴高乐级只在舰岛后部的整备区设置了两部升降机,因为他们的舰岛在整备区的最前面;英国伊丽莎白女王级的STOVL方案和CATOBAR方案都是在每个舰岛后布置一部升降机,因为他们的两个舰岛天然把整备区分成了两个最主要的组成部分;苏联的库兹涅佐夫级是右舷舰岛前后各一部,因为他们的舰岛把整备区切割成了一个凹型……这些例子表明,千奇百怪的甲板规划往往会对应千奇百怪的升降机摆法。不同甲板设计思路下,升降机布置的最优解也会有差别。同时,升降机布置的问题对于航母来说影响也相对较小,因为小鹰号的例子已经证明了,一国海军有充足的时间在这个问题上穷举试错。

航母左舷
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