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图解航母的建造(6):航母机库和飞行甲板对飞机运载的影响

发布时间:2019-06-19 13:28 来源:未知 编辑:admin

  上面讨论了制约航母机库的一些要素,那么我们先对比一下各国目前最先进航母机库的尺度与总面积。航母最重要的武器就是其携带的舰载机。航母机库的尺寸、总面积与舰载机搭载数有着密切的联系,如何在吨位有限的航母舰体上设置尽可能大的机库,以搭载更多的舰载机,是航母在设计阶段的一项重要工作。

  航母机库的总长度与航母总长的比例,是衡量该航母设计水平的重要标准。目前现役的航母中, “库兹涅佐夫”号的机库长和总长的比例是50.3%,其他国家航母的比例在62.5%~67%左右。

  苏联在设计“库兹涅佐夫”级航母机库的时候,受到了一些客观条件的制约。从“库兹涅佐夫”号的结构图来看,在“库兹涅佐夫”级航母机库的前方有很多舱室空间,但是由于某个特种舱室空间(航空弹药库的内部升降机,下部就是航空武器库)的制约,使得机库和升降机平齐,相当于五分之一的机库空间给了占地很小的航空弹药库的内部升降机。

  航空弹药库的内部升降机舱室位置又受到几个方面的影响:一是受到设计定位的影响,为了保证弹药安全,苏联航母倾向于完全将航空弹药库、升降机和机库分离;其次,航空弹药库升降机也受到前部舰首的飞行甲板下方共装有12座SS-N-19垂直发射反舰导弹装置的影响,不能太靠前;三是方便飞行甲板上的作战飞机快速装填的影响,但这个影响是可以通过水平转输系统解决的。在这多种综合因素下导致了“库兹涅佐夫”级航母机库长度略短。但是由于航空弹药库完全和机库分离,弹药的装配就在舰体内部完成,所用的弹药相比之下较为单一,仅能满足几型防空导弹、几型对地攻击导弹。

  美国航母的航空弹药库也在类似的位置,但是美国人宁可通过机库中转这样不安全的方式也要选择大机库。(这与美国出于核战需要全封闭舰体的思路也有一定的关系)。例如“尼米兹”级,其中部弹药装配区本身是由舰员食堂兼任的,在训练和战时转换,不仅在使用时影响员工用餐,而且在有限的空间内要摆放4~ 5个装配工作台,运输通道只能临时设置。作业人员要将主弹体和弹药组件从下层弹药升降机平台运出,再分发给各装配台。装配完成后,作业人员则要将弹药装车,运至上层弹药升降机等待区。

  涉及到多个装配台的作业,弹药运输要并行,不同的运输环节也会有交叉,这就引起了装配区的作业冲突。临时通道会堆积部分待装配或装配好的弹药,不仅降低了效率,同时带来了极大的安全隐患。由此也看出美苏两国的设计人员对作战思路、方式和空间与安全的取舍是有差异的。而这种差异,由于目前美国一极独大掩盖了其自身设计上的缺陷,也导致一些人忽略前苏联的设计思路,盲目贬低苏联时期设计航母的结构方式。

  显然美国也意识到这种弹药贮运是航母上的劳动密集型作业,人力需求较大。以“尼米兹”级航母来说,武器部门负责弹药贮运作业的舰员共有 350人,弹药贮运作业的舰员规模与作战部门的人员相当。人力需求大,最主要的原因还是弹药贮运作业环节步骤较多,需要跨越舰上多层甲板,在多个工作区域联合作业,动用各类型起重、运输设备上千件。因此,舰上武器部门要设置上百个战位协同配合,才能完成保障作业任务。当然这也和美国的弹药种类多、任务的多样性有关系。所以,未来的美国航母在弹药贮运过程中大量应用自动化设备,可以减少人力需求,同时进一步提高作业能力和输送速率,提升弹药在搬运过程中的安全性,以达到减员增效的目的。

  机库的宽度与舰宽的关系和航母吨位大小、舰的总体布局对机库宽度的限制性要求等因素有关。考察现役航母的尺寸,美国航母无论吨位还是机库大小,都在世界前列。其中在机库的宽度上,前苏联设计的宽度是远低于其他国家水平的。

  通常大型航母机库宽度都不延伸到两舷,在机库侧壁与舰舷之间留出一定的空间,供布置舰船纵向通道。笔者在上文也讨论了美国和前苏联对于机库侧舷防护思路是不同的。在舰宽和机库宽度比上,如果向美国设计航母机库的思路靠拢,简化机库侧壁的结构,通过工艺和设计上的改进,使之符合航母强度结构。如果在“库兹涅佐夫”级的基础上进行改进,舰宽略微增长,达到39米左右,在此基础上,机库向两侧各延伸2.5米的空间(改成美国航母的单层侧舷壁),机库的宽度设计是可以达到31~32米的。

  对于滑跃起飞,甲板形状的主要特征参数是:平甲板段长度与上翘段甲板长度、出口角及末端形状。设计斜板跑道时,应在飞机结构强度(尤其是起落架载荷限制)允许范围内,较大程度的提高起飞性能。舰载飞机滑离斜板末端的最初阶段的航迹特性关系到起飞安全性,安全性最基本的要求就是航迹下沉量。斜板末端出射角越大,则航迹下沉量越小,航迹最低点越高。出口角是 10 °、1 4 °时,飞机离舰后最大俯仰角达到 28 °;出口角是12 °的飞机,离舰后最大俯仰角只有17 °,但此时飞机较容易控制。

  “戴高乐”号上的停机情况,注意舰尾的E-2C,收起机翼仍然占据了很大空间。

  滑跃起飞时,对起飞有影响的主要参数是:1、舰载机不同的起飞重量;2、航空母舰的航速;3、滑跑的距离。起飞重量越低,飞机离舰后下沉量越小。苏-33在24 吨起飞质量时几乎没有下沉。

  斜角甲板角度的确定对飞行甲板的长度设计、宽度设计、功能区域划分、特种装备布置等规划问题影响很大,并能够在一定程度上决定一艘航母的飞行甲板特点。斜角甲板的长度决定了飞机的降落重量, 比飞行甲板总长度更为重要。 “戴高乐”号就是由于斜角甲板的长度不够,无法支持E-2C,费了九牛二虎之力重新加长甲板后才马马虎虎能用。无奈E-2D 重量又增加了,估计法国人要二次改装了。

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