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【校场答疑】斜角甲板真的是为了同时起降飞机发明的吗?

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问:“既然不考虑同时降落和起飞,为何不把起飞和降落甲板完全合并”这个问题本身就有问题吧?斜角甲板不就是为了能让飞机同时起飞和降落发明的吗?

答:

这个还真不是。其实“斜角甲板就是为了能让飞机同时起飞和降落而发明的”本身才是一个流传甚广的误区。虽然不能排除某些具备斜角甲板的航母确实能够同时进行起降作业,但这并不是其被发明出来的主要目的。

斜角甲板的发明人是英国皇家海军准将丹尼斯·坎贝尔。对于这一发明坎贝尔自己应该是有发言权的。这种发明的想法诞生于1951年8月的一次海军研讨会上。后来他自己是这么回忆的:I spend some time over a sandwich lunch preparing some possible ways of devising an operational layout that would help the task of movement after landing... I sketched a few ideas (but) none of which looked really practicable. And then right out of the blue it came to me – why not angle the deck about 10 degrees to port?(我花了一些时间吃了三明治午餐,顺便准备了一些能够帮助舰载机着舰后运动的布局方案……我想到了一些想法,但都不具备可行性。随后我产生了一个大胆的想法——为什么不把甲板向左舷拧10度呢?)。

考虑到把甲板“拧歪”的想法并不是特别成熟,还有很多相关问题需要解决。他最开始没有在会上开口公布自己的方案。直到会议快结束时,坎贝尔才公布了自己的方案。但由于方案本身过于挑战常识,所以会议在大伙的哄笑声中结束了:I presented a large sketch I had prepared showing the four arresting wires offset 10 degrees to port. I admit I did this with something of a flourish, and was accordingly somewhat miffed at not getting the expected gasps of gratifying amazement. In fact, the meetings' reaction was a mixture of apathy and mild derision.(我公开了一张我准备好的大草图,在有向左倾斜10度的甲板上装了4根阻拦索。我承认我这么做是为了引起人的注意,但事情发展让我非常恼火,会议最后在冷漠和嘲笑声中结束了)。不过会上还是有人对坎贝尔的方案产生了兴趣,只是碍于大家都在嘲笑坎贝尔的设计而没好意思吱声。其中一个是皇家飞机研究所的专家刘易斯·伯丁顿。他在会后找到坎贝尔要求再看看草图。“I remember he jotted in a few pencil lines to show that the port forward corner of the angled decks could be faired into the main edge of the deck.”(我记得他用铅笔画了几条线,证明甲板左舷前角可以装进主甲板的突出里)。

当时刘易斯·伯丁顿还有一个任务就是为英国打算建造的新皇家方舟号航母设计飞行甲板布局。一直以来,他都因为没有找到适合更重、更快的喷气式飞机的甲板布局而苦恼——这意味着飞机降落时的动能更大,阻拦索的行程和降落甲板的长度必须更长,而这就意味着飞机在传统直通甲板上降落时很有可能会撞到前面停着的飞机。然而坎贝尔的斜角方案却几乎就是为喷气机量身定制的——坎贝尔的斜角甲板本就是为了优化舰载机着舰后的运动而出现的,即舰载机降落后可以快速离开降落甲板,给后面的飞机腾出位置。此时舰载机降落后可以直接驶入甲板右前方,从而避免后面降落的飞机与其相撞。此外,倾斜后的甲板也势必比原本的直通甲板更长,这就解决了喷气机需要的降落跑道长度增加的问题。因此,在会议结束的三周后,伯丁顿就把应用斜角甲板的皇家方舟号甲板布局的详细图纸寄给了英国海军建造部的副主任。最终,新皇家方舟号成为了最早使用斜角甲板的新建航母(此前为了试验斜角方案,美英都在二战老航母的基础上改建过斜角甲板)。

可以看到,无论是突发奇想的坎贝尔还是慧眼识珠的伯丁顿,都没有考虑过“舰载机同时起降”的问题。这一点在新皇家方舟号的设计上也能很好地体现出来。皇家方舟号航母一共有两部弹射器,前甲板一部,斜角甲板一部。其中斜角甲板的弹射器与降落甲板完全重叠,而前甲板的那一部则深深插入了斜角甲板的末端。换言之,皇家方舟号自己就不能同时进行起降作业。

另一个较早使用斜角甲板设计的是美国人。美国最早的“类斜角甲板”设计诞生于1946年,当时美国设计了一个新的双舰岛舰队航母。不过这艘航母设计方案中的“斜角甲板”其实就是一部比较靠外的弹射器,跟英国的斜角降落甲板并不是一回事。后来在合众国级、福莱斯特级航母的设计中,美国延续了1946舰队航母的设计思路,在直通甲板的左右两舷增加了两部突出的弹射器。不过合众国级刚铺下龙骨就被国会干掉了,福莱斯特级则在设计过程中“偶遇”了坎贝尔的发明。所以最终并没有出现采用“美式斜角甲板”的航母。

最终建造完成的福莱斯特级采用了4部弹射器,2部位于前甲板,2部位于降落甲板。这4部弹射器中,降落甲板的两部肯定不能在回收飞机时进行弹射。而舰艏左舷的2号弹射器虽然没有侵入降落甲板,但侵入了降落甲板的安全停机线(也叫罚球线,Foul line),因此也不能在舰载机降落的时候使用。换言之,美国的超级航母也最多只能在降落飞机的同时使用4部弹射器中的1部。完全算不上是为了这个目的而特别优化过的。而更像是航母变大后自然而然的一个结果。

不过作为一种应急手段,在回收舰载机时准备一两架飞机随时准备起飞也确实具备一定的战术意义。因此,在足够大的航母上各国还是会通过一定的优化解决这个问题。以美国超级航母为例,后来的小鹰级、企业级、尼米兹级和福特级都通过将舰艏弹射器倾斜布置来使其可以在不影响舰载机降落的前提下停放机翼折叠好的舰载机。英国在新皇家方舟号之后设计的CVA-01型航母也通过把舰艏弹射器向右舷移动获得了相似的能力。

问:美国的弹射器根本没必要参考,他们那是蒸汽弹射的产物,因为一个蒸汽弹射器在发射前到发射后都要较长时间来准备,所以换个角度也是无奈之举拉了四条出来吧。实际上以现在美军最大的航母来看,依旧是三条布局最合理,因为弹射即便都是电磁的,四条也不比三条快多少,这里牵扯到调度问题。

答:

弹射器在弹射前后需要准备不假,但这和弹射器是蒸汽弹射器还是电磁弹射器无关。毕竟用了电磁弹射器的福特级也是4条弹射器。

从弹射流程上来说,大概分这么几步:1、穿黄衣服的飞机指挥员指挥舰载机进入准备位、展开折叠翼并放下弹射器牵引杆。2、穿绿衣服的弹射器操作员为飞机前起落架安装释放杆并检查飞机尾钩状态。3、飞机指挥员指挥安装好释放杆的驶入弹射位,此时释放杆会自动滑入弹射器后的制动装置并限制飞机使其不至于开过头。4、弹射器滑块前移勾住飞机前起落架的牵引杆完成弹射准备。5、飞机指挥员提示飞行员加大油门完成起飞准备。6、双方互相敬礼表示准备完成,之后飞机指挥员向弹射器控制室发出信号并由后者按下发射键弹射飞机。在一般的任务流程中,步骤1~6总共耗时1~2分钟时间。

在整个弹射过程中,弹射器对于操作时间的影响微乎其微。基本只在两个方面:弹射器滑块滑回起飞位的时间;弹射器补充蒸汽的时间。前者可以在执行步骤1和步骤2的时候完成,后者则只要在步骤6之前完成即可。从美国海军的实际操作来看,几乎没有出现过因这两个问题而耽误弹射的案例。

除此之外,还有一个只广泛流传于中文网络的谣言:美军航母在以30节的航速弹射8架飞机后航速就会下降到22节,需要用较长时间恢复蒸汽压力。理由是每弹射一架飞机就需要600多千克蒸汽和1吨多缓冲淡水(当然这些年来这个谣言被复述的已经很少了)。事实上,航母其实很少在最大航速下弹射飞机。这样做的原因主要是航母在弹射飞机时通常需要逆风航行很长时间,这个过程通常会导致航母偏移既定的航线(PMI),弹射飞机时航母的速度越快,偏离得就越远。此外,虽然美国航母没有公布过相关数据,但胡蜂级两栖攻击舰(7万轴马力)两台锅炉每小时产生的蒸汽量就有400吨,平均每分钟6吨。将其等比例套用到22多万轴马力的航母上,航母每分钟产生的蒸汽量将高达18吨以上,分出1吨多来弹射飞机还是有很大余裕的。此外,以小鹰级航母肯尼迪号来说,在只有4座锅炉运行的情况下,航母的航速就能达到28节,这样一来“航速下降到22节” 的说法根本就是无稽之谈。

至于美军航母的实际操作,确实以使用3条弹射器的调度方案居多。但这并不意味着3条弹射器方案是最合理的。因为美军绝大多数情况下同时使用的都是1、3、4号或2、3、4号三条弹射器。而现有的3弹射器方案往往对应的是美军的1、2、4号弹射器。无论采用哪种调度方案,都不太可能保证航母在对大量飞机进行起飞前准备的同时,使用3条弹射器弹射飞机。

问:问一下为什么没有可变翼的隐身战机f14和f22的合体?

答:

这个真的有。和F-22亲缘关系最近的就是被洛克希德拿去竞标海军先进战斗机(NATF)项目的NATF-22。基本就是把F-22拉长,改可变后掠翼,增加内油容积和弹舱尺寸。

这个脱胎于F-22的项目后来又一步步发展成了AFX。然后被国会老爷砍掉了。

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