航母升降机的进化,福建号比山东号大,升降机还是2台,够用吗?
2022年6月17日,万众期待的中国海军003号航母正式下水,并被命名为"福建"号,这是我国第1代全平甲板航母,并装置了3个电磁弹射器,这不仅使航母上的舰载机运载量大幅增加,更重要的是舰载机的武器挂载能力成倍增加。
航空母舰是一个巨大的武器平台,但是上面除了武器之外还有一些不是武器的装备,对于平台作用的发挥很重要,有一个很古老但是又不古老的装置,叫做升降机,在航空母舰上的作用很大。
而作为舰载机从机库甲板到飞行甲板的重要提升装置,使航母飞行甲板和下方机库实现了快速动态连接。
不过,航空母舰上的升降机跟一般的升降机不一样,它不仅仅是光把装备、飞机送到甲板上的问题,还要考虑在各种情况下的使用问题,所以升降机也是经历了很多代迭代以后,才形成现在这个样子。
但是大家如果观察我国最新下水的福建号,和美国的福特号航空母舰对比,就会发现福特号有三个升降机,而且它的形状是梯形,福建号只有两个升降机排在右船舷。
为什么要用福建号跟福特号比呢?因为这两艘航空母舰,虽然说尺寸上有点差别,但是根据目前大家的推测,排水量可能会比较接近,虽然福建号可能稍微小一点。
长度,福建号320米,福特号333米;宽度,福建号76米,福特号78米(两舰规格已相当接近)。
动力,福建号8台重油锅炉+4台蒸汽轮机,22万马力;福特号,核反应堆+蒸汽轮机,26万马力。
我们国家习惯用标准排水量,而美国习惯用满载排水量。所以福建号的标排8万多,和福特号的满排12万吨之间,虽然有差距,但是不会太大。
而且,福建号、福特号是世界上仅有的两艘装有电磁弹射器的航空母舰,电磁弹射器一般认为弹射效率比蒸汽弹射器要高。
那弹射器的效率会不会影响到升降机的布置呢?应该是会影响到的,从福特号上面升降机的变化就可以看出来。▍航空母舰升降机的简要发展历史。
世界第一艘正式服役的航母,是1918年由商船改装的英国"百眼巨人号",第一次有了直通式甲板和"舰岛"设计。而第一艘为海军作战使用的专业航母,是1922年服役的日本凤翔号航母(排水量7470吨,舰宽17.98米,全长180.8米,航速25节,搭载舰载机21架)。
作为航空母舰必要的舰载机及弹药立体传输系统,舰载机升降机成为各国航母标准配置,其组成包括:动力、液压传动、导向滑轮、控制、及牵引(钢索、或者液压)和升降平台等六大部分。
按装置位置区分,可分为:舷内升降机,和舷侧升降机两种。
二次大战以前,由于航母飞行甲板都是直通式的,为有效缩短机库的舰载机提升至飞行甲板的时间,航母升降机都设计在甲板中线位置,即舷内升降机。
这种升降机防浪性能及安全性较好,但由于机组中置,舰体占用空间较大,而且对飞行甲板强度有影响,长期使用会影响到战机起落安全,舰载机弹射和着舰时也不能使用,使用效率相对低下。
1942年,美军埃塞克斯级航母首舰埃塞克斯号航母入列服役,首次尝试在舷侧设置了一个升降机。
该级别航母是美国海军有史以来建造航母数量最多的一个级别,直到1969年全部正式退出现役,一共建造了24艘。
舷侧升降机有效地避免了对飞行甲板强度持久性的影响,使用时战机可以照常起降,于是美国海军从福莱特号航母开始,全部改为舷侧升降机设计(右舷3或2+左舷1),各国海军也纷纷效仿,成为航母升降机设计标准方案。▍美国现役航母的升降机为何都是梯形?
美国早期的航母(如:福莱斯特级)升降机平台也是矩形,而现役各航母的升降机平在原有矩形的基础上,左右各加了一个小三角区域而成为梯形。
这样的设计有两大优点。
第一,让两架舰载机机翼折叠后,工作空间大为改善,加强了两架舰载机同时驶入升降平台时的方便性和安全性。
第二,舰载机进出机库及平台的角度更加灵活,某些长机身机型甚至可以斜进斜停,更方便调头!
美军航母升降机举升能力在40-60吨,其中尼米兹级航母升降机平台长25.9米,宽15.9米,总工作面积达400平方米以上。
但是舷侧升降机有结构上的问题,就是开一个巨大的开口,会降低舰体的强度。所以这个部位是需要加强的,而且这种大开口越少越好。
所以福特号上的升降机,从尼米兹级的4个减少了一个,而福建号上的升降机沿用山东号的两个,也是有这方面的原因的。
但是升降机数量的减少,要和航空母舰上的其他装备配合。▍航空母舰上到底需要几台升降机?
美国第1艘核动力航空母舰是企业号,上面就有4台升降机,其中右舷3台,左舷是1台。
后面的第2代航空母舰,尼米兹级航空母舰,也是沿用了右3左1布置。
但是到了福特级这级,排水量比以前都要大变,成了右2左1。
中国现在三艘航空母舰,因为辽宁号原来就是瓦良格号的翻新版,所以结构也是瓦良格的结构,当时就是两台升降机没办法改。
到了山东号,也可以算是辽宁号的姐妹舰,整体结构也是差不多的,也保持了两台升降机,然而到了全平甲板的福建号上面也采用了两台升降机。
如果航空母舰回收舰载机作业,飞回来的舰载机在只有右升降机的甲板上,必须越过航空母舰的中轴线才能进入机库。
这个入库的路径要和降落的路径,以及起飞的路径交叉,形成干扰。
▍关于福建号两台升降机问题的讨论。
福建号航母升降机可同时提升4架J-15舰载机(每台升降机提升2架,升降机工作面积约计在27米x19米左右)。
如果提升一个循环需要两分钟时间,每分钟可以把两架飞机提升到夹板,如果舰载机的数量在60架,全部提升到甲板需要30分钟。
我们考虑到电磁弹射器的效率非常高,可以在30分钟之内弹射60架飞机,这就意味着航空母舰最重要的一个概念:全甲板出击可以实现。
因为,航空母舰打架全靠飞机,所以尽量的把飞机放出去才是最重要的,出去的飞机越多,战斗力越高。
也就是说在这种情况下,全部出击全部回收,那么就没有起飞任务,这个时候就可以把回收飞机越过前部起飞区,通过右舷首升降机放到甲板下,来不及回收的部分还可以堆在前面甲板上。
也就是说,出动飞机的速度越快,升降机的数量可以减小。
所以福特号的升降机比前辈减少了一个,而福建号虽然比辽宁号、山东号要大,但是升降机仍然保持两个,这个是可以理解的。▍关于升降机的形状问题。
如果从结构和利用率上来说,矩形的面积的利用效率是最高,制造也是最容易的。
如果考虑到高烈度作战的情况下,航空母舰受损,升降器有可能会卡住,所以采用梯形是最好的,也就是说福特号这种形状是最好的。
美国的航空母舰经历过大规模的海上作战,所以它的设计应该是考虑了以往的作战经验。
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