廣東體育app下載-建造航空母艦有多難

97396572021-04-06 05:05:44.0雷 柱 高德政 劉 輝建造航空母艦有多難艦載機(jī),蒸汽彈射器,彈射技術(shù),抗疲勞性能,小鷹級172556環(huán)球軍事

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眾所周知，航空母艦是大國重器，是一個國家綜合實(shí)力的體現(xiàn)。那么，建造航母有多難？縱觀世界強(qiáng)國發(fā)展航母的艱難歷程，從統(tǒng)籌設(shè)計到施工建造，巨額的軍費(fèi)投入、復(fù)雜的技術(shù)攻關(guān)，讓不少渴望加入“航母俱樂部”的國家望而卻步。

相比一般水面艦艇，航母更像是一個微縮版的城市。艦載機(jī)需要具備起降功能、航母的航行性能要有所保障、艦上各艙室要布局合理、艦島上電子設(shè)備要相互兼容……生活在這座“城市”里，一切工作和生活都要有序展開。

隨著海戰(zhàn)形態(tài)發(fā)生改變，武器裝備加速更新?lián)Q代，航母的攻擊力和防御力都面臨著全新挑戰(zhàn)，一定程度上給航母建造提出更難更高的要求。

挑戰(zhàn)一：艦載機(jī)起降

飛起來還要降得穩(wěn)

關(guān)于航空母艦，科學(xué)家最早的設(shè)想是打造移動的“海上機(jī)場”。

1909年，法國發(fā)明家克雷曼·阿德在《軍事飛行》一書中，提出將飛機(jī)與軍艦結(jié)合的構(gòu)想，航空母艦的基本輪廓第一次被描繪出來。

一年后，美國飛行員尤金·埃利成功完成人類首次飛機(jī)艦上起降試驗(yàn)，正式確定了航空母艦將成為一種新艦種。

讓飛機(jī)在海上起降，并不容易。與陸地起降不同的是，海洋環(huán)境復(fù)雜多變，特別是變幻莫測的甲板風(fēng)，使不少飛機(jī)硬生生地被吹到海里。因此，艦載機(jī)起降被形象地稱為“刀尖上舞蹈”。

隨著噴氣式戰(zhàn)機(jī)問世，戰(zhàn)機(jī)起飛滑行距離延伸到千米級。航母甲板長度不過200多米，真正可供艦載機(jī)起飛的距離更是有限。這意味著，噴氣式戰(zhàn)機(jī)要想成功上艦，采用傳統(tǒng)的水平滑行加速起飛方式并不現(xiàn)實(shí)，必須采取一定的輔助手段。

自此，蒸汽彈射器和滑躍式甲板開始亮相。作為增大起飛速度、縮短滑行距離的裝置，蒸汽彈射器有效解決了重量更大的噴氣式戰(zhàn)機(jī)上艦難題。但彈射器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度遠(yuǎn)超大多數(shù)國家科技實(shí)力所及。

首先，開口氣缸和儲氣罐，是蒸汽彈射技術(shù)繞不開的“兩座大山”。彈射器的開口氣缸，不僅需要承受巨大的蒸汽壓力，還要確保開縫處的絕對密封；儲氣罐則需要具備良好的蠕變性能和抗拉強(qiáng)度，必須采用耐高溫特種合金鋼。目前，世界上只有少數(shù)國家掌握這一尖端制造技術(shù)。彈射器加工工藝十分復(fù)雜，稍有不慎就會導(dǎo)致部件報廢，考驗(yàn)一個國家工業(yè)制造水平。

其次，彈射器安裝維護(hù)也是一道難題。面對噴氣式戰(zhàn)機(jī)噴出的高溫尾焰，不僅航母甲板要進(jìn)行大范圍“改造”，彈射器材料也要耐高溫。這些都是很多國家難以破解的技術(shù)壁壘。

相比復(fù)雜的彈射技術(shù)，滑躍式甲板的出現(xiàn)，讓建造現(xiàn)代航母由單選題變成多選題。

滑躍式甲板，是將航母艦艏甲板做成弧形上翹的結(jié)構(gòu)，使艦載機(jī)沿后部上拋的曲線跑道起飛，從而獲得更大的向上動量。滑躍式甲板技術(shù)簡單可靠，無需對航母進(jìn)行“傷筋動骨”的改造，因此受到了諸多國家青睞。

不得不說，受航母甲板距離限制，只有高推重比、低速起飛、載彈量低的艦載機(jī)才能順利實(shí)現(xiàn)滑躍甲板起飛，這對飛行員的操作要求更高，也影響了航母整體作戰(zhàn)實(shí)力的發(fā)揮。

飛起來還要降得穩(wěn)。茫茫大洋，航母猶如一葉扁舟，高速飛行的艦載機(jī)，要在搖擺不定的航母上精準(zhǔn)降落難度非常大，不僅要求飛行員有高超的駕駛技術(shù)，還需要可靠的飛機(jī)攔阻裝置幫助飛機(jī)短時間降速為零。

看似簡單的攔阻索，工藝制造卻異常復(fù)雜，需要攻克機(jī)械、電氣、液壓等諸多技術(shù)。攔阻索自身既要“過硬”，直接承受艦載機(jī)尾鉤的沖擊力和阻攔力，又要經(jīng)得起“折磨”，成百上千次彎折后完好恢復(fù)原狀。目前，世界上能夠獨(dú)立生產(chǎn)攔阻索的只有少數(shù)幾個國家。

挑戰(zhàn)二：艦載機(jī)制造

“魚”和“熊掌”不能兼得

作為航母的攻擊“鐵拳”，艦載機(jī)已成為航母不可或缺的重要武器?？v觀全球，目前已有不少國家具備制造陸基飛機(jī)的能力，但能夠制造艦載機(jī)的國家屈指可數(shù)。

首先，艦載機(jī)對機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有著很高要求。無論是3秒內(nèi)從靜止加速到起飛速度，還是在攔阻索制動下減速至靜止?fàn)顟B(tài)，艦載機(jī)機(jī)體都要承受巨大的沖擊力。部分艦載機(jī)的起落架系統(tǒng)更要承受航母彈射器的巨大推力，必須具備優(yōu)異的抗疲勞性能，確保足夠耐用。

其次，動力系統(tǒng)是艦載機(jī)制造的第二道“門檻”。要在有限長度的甲板上成功起飛，艦載機(jī)需要獲得巨大推力，這對各種輔助器材和戰(zhàn)機(jī)自身動力系統(tǒng)有著更高要求。

其中，矢量發(fā)動機(jī)能夠顯著縮短艦載機(jī)起飛、著落滑跑距離，有效提升最大升力系數(shù)。但受制于尾噴管結(jié)構(gòu)、材料設(shè)計和矢量推力控制等技術(shù)“瓶頸”，很多國家不得不對傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

再次，高濕高鹽高酸的海洋環(huán)境，是艦載機(jī)制造不容忽視的難題。高腐蝕性的海洋環(huán)境，會加速艦載機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)老化，影響發(fā)動機(jī)、飛行雷達(dá)和電子器件等設(shè)備正常工作。設(shè)計師需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計、防腐措施、材料和工藝選擇等方面進(jìn)行綜合考慮，以延長艦載機(jī)使用壽命。

此外，艦載機(jī)的折疊機(jī)翼、尾鉤、氣動布局等方面的設(shè)計制造難度也很高，每處細(xì)節(jié)都決定艦載機(jī)制造質(zhì)量，這需要設(shè)計制造部門環(huán)環(huán)相扣、高度配合。

正所謂“魚和熊掌不能兼得”，任何武器都是技術(shù)折中的結(jié)果。艦載機(jī)滿足了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、發(fā)動機(jī)推力和耐腐蝕等要求，必然要以犧牲航程和載彈量為代價，而這2項(xiàng)數(shù)據(jù)恰恰是艦載機(jī)戰(zhàn)斗力的重要指標(biāo)。

以印度“光輝”艦載機(jī)為例，從提出構(gòu)想到成功著艦，耗費(fèi)了大約20年時間，雖然滿足上艦要求，但航程僅有500公里，甚至比一些艦載導(dǎo)彈的射程都小。其載彈量也只有3.5噸，遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代空戰(zhàn)需要。

挑戰(zhàn)三：戰(zhàn)場防御

航母的生命力有多強(qiáng)

進(jìn)入21世紀(jì)，越來越多的軍事專家開始關(guān)注一個話題：航母的生命力有多強(qiáng)？會不會像上一任“海上霸主”戰(zhàn)列艦?zāi)菢?，逐漸走向消亡？

話題的矛頭，直指航母的戰(zhàn)場生存力。

一切擔(dān)憂并非空穴來風(fēng)。據(jù)統(tǒng)計，二戰(zhàn)期間各交戰(zhàn)國共有42艘航母被擊沉，其中19艘是被飛機(jī)擊沉，17艘被潛艇擊沉，其余的則是遭水雷、火炮等攻擊而沉沒。

雖然現(xiàn)代航母發(fā)展已今非昔比，配備了強(qiáng)大的編隊(duì)艦艇保駕護(hù)航，但當(dāng)危險真正來臨，航母自身防御力始終是最后一根“救命稻草”。

現(xiàn)代航母防御主要分為主動防御和被動防御。主動防御包括近程防御、電子干擾以及誘餌等系統(tǒng)，目標(biāo)很明確——盡可能避免對方武器直接命中。

與其他水面艦艇相比，航母防御系統(tǒng)在設(shè)計上面臨諸多難題。航母體積太大，安裝幾座防御系統(tǒng)才能滿足全方位防御要求？安裝在哪里才能最大限度不影響艦載機(jī)安全起降？

目前，這些問題解決得并不是很理想?，F(xiàn)代航母以安裝3-4座近程防御武器系統(tǒng)最為常見，飛行甲板一側(cè)則安裝在甲板下層平面上，高度必須低于甲板，這無疑給方位射界造成一定影響。

被動防御，即利用航母材料結(jié)構(gòu)來抵御外來武器攻擊?，F(xiàn)代航母主要由3種鋼板組成：第一種是裝甲鋼板，主要用在航母指揮中心和動力系統(tǒng)等重要防護(hù)部位；第二種是船體鋼板，用于抵御水下魚雷與潛艇導(dǎo)彈的攻擊；第三種是甲板特種鋼，用來抵擋反艦導(dǎo)彈和航空炸彈的直接打擊。

其中，甲板特種鋼制造技術(shù)難度最大。印度“維克蘭特”號航母建造就曾因?yàn)楦哔|(zhì)量鋼材的斷供問題，不得不推遲3年時間。

為了測試航母防御力，美國還曾多次做過自炸航母的試驗(yàn)。2005年，美國小鷹級“美國”號航母在經(jīng)歷25天的常規(guī)武器立體飽和式打擊后，沉入大西洋。航母上安裝的數(shù)百套傳感器和攝像機(jī)拍攝和記錄了所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為美國建造新一代航母提供了重要參考。

挑戰(zhàn)四：后裝保障

國家綜合實(shí)力的縮影

一艘航母需要多少人？

法國“戴高樂”號航母告訴人們，一艘標(biāo)準(zhǔn)排水量4萬噸級的航母，需要近2000人才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

可以說，除了搭載武器，航母還是一座“水上城市”。各類生活保障設(shè)施，也是航母建造的另一個難點(diǎn)。

現(xiàn)代航母都設(shè)有服務(wù)機(jī)構(gòu)，專門負(fù)責(zé)官兵的日常生活保障。美國航母供應(yīng)部門有近400人，是航母最大、構(gòu)成最多元化的部門之一。

這些保障功能也是一步步完善起來的。早期航母設(shè)計，設(shè)計師往往注重航母戰(zhàn)斗力，較少關(guān)注艦上保障力。

二戰(zhàn)時期，航母官兵除了正常住宿、飲食外，基本沒有太多生活空間和娛樂設(shè)施。每次長時間遠(yuǎn)航執(zhí)行任務(wù)，官兵不僅要面對生活保障困難的現(xiàn)實(shí)問題，還要面臨諸多心理問題。

后來，這些問題受到各國海軍重視，生活保障艙室應(yīng)運(yùn)而生。部分國家在進(jìn)行艦船設(shè)計時，甚至將電子和生活設(shè)施分列第一位和第二位進(jìn)行考量。

隨著航母快速發(fā)展，生活保障設(shè)施設(shè)計更加人性化，洗衣房、健身房、生活超市等成為標(biāo)配。這些艙室使航母成為一座復(fù)雜的“大樓”，房間如同蜂窩般密集，管線密布且互不干擾。

航母的動力保障同樣重要?，F(xiàn)代航母航速在30節(jié)左右，這就注定它要擁有一顆動力充沛的“心臟”。

航母動力系統(tǒng)，并不是小型艦艇動力系統(tǒng)的“放大版”。一艘6-8萬噸的常規(guī)動力航母，動力總功率相當(dāng)于一個能為20萬人城市供電供暖的熱電廠。如何在滿足航母空間結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提下，把重型設(shè)備放進(jìn)去，又是一大挑戰(zhàn)。

相比常規(guī)動力航母，核動力航母技術(shù)更復(fù)雜。核反應(yīng)堆功率體積比例與航母布局的關(guān)系、核燃料純度與控制技術(shù)的平衡以及安全和應(yīng)急冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，都是一個個棘手難題。

此外，航母防火系統(tǒng)也不容小覷。1967年7月，美國“福萊斯特”號航母就曾發(fā)生過一起火災(zāi)事故，造成26架飛機(jī)燒毀，40架飛機(jī)嚴(yán)重受損，10層甲板6層遭到破壞。這也給航母設(shè)計師敲響了警鐘。

回顧航母百年發(fā)展歷程，可謂一路艱辛、充滿荊棘。雖然很多核心技術(shù)問題正在一步步突破，但航母無疑是世界上最復(fù)雜的武器系統(tǒng)。

航母建造是一個國家綜合實(shí)力水平的體現(xiàn)。正如有人所言，“航母，非大國難造也！”

圖①：俄海軍暴風(fēng)級核動力航母效果圖。

圖②：入塢改裝的俄“庫茲涅佐夫”號航母。

資料圖片

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