设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 2212|回复: 2
打印 上一主题 下一主题

[武器展望] 伊丽莎白女王级航母的双舰岛,跟还是不跟

[复制链接]

该用户从未签到

跳转到指定楼层
楼主
 楼主| 发表于 2023-11-24 02:55:39 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2023-11-23 19:31 编辑
) q9 O! M) z. A: J+ ^- E0 `- e/ g" H6 j) `' Q5 r; B/ P7 c
作为老大帝国的旗舰,英国的“伊丽莎白女王”级航母一言难尽,但技术上还是可圈可点的,尤其是双舰岛设计。
3 j+ ?: ~4 T. i  c! C* K' Z  e; u% m7 B7 F

8 u* {7 R! p2 |英国“伊丽莎白女王”级航母的双舰岛初看怪诞,细思一下,发现很有意思4 M7 u7 B- E" X( D- m2 |
8 [5 c! Z3 ^/ e1 m
航母设计最难的地方就是飞行甲板,其中舰岛是关键难点。传统航母都是单舰岛,尽量减少甲板占地,同时尽量便利航空运作。前舰岛、中舰岛、后舰岛各有利弊,也因此都得到采用。但舰岛设计与其说是由航空运作决定,不如说是由动力设计决定,更具体地说,由烟囱决定。. S* F5 C: \" E$ c8 I; J1 W
8 @% x* X; W' k1 k$ ~5 l. m
航母上的黄金地段是舰艏甲板后、斜甲板右侧和舰岛前方之间的三角区。这里最便于快速出动、着舰后快速脱离跑道、快速加油装弹,而且移动距离最短。最大的三角区保证最高的出动率和周转率。其他地段都可在一定程度上用于起飞、回收、加油、装弹,但都有各式各样的阻碍,如舰岛、升降机、弹射器、着陆区等。
% _2 S0 l5 r  n  B. R* D
# v' [7 M. ]7 Q/ Y$ O
. v$ `0 |+ o) \“福特”号舰岛后置,最大限度地扩大三角区,达到最高出动率和周转率
! V! r' B6 j% s' y8 i8 s$ p+ N, t; R4 T7 v
核动力没有烟囱,所以舰岛位置很灵活。美国核动力航母为了尽可能扩大三角区,一般舰岛位置尽量靠后。“福特”级后置,不仅获得最大的三角区,还把两台右舷升降机都放在舰岛前面,最大限度地便利于飞机调动。问题是后舰岛引起较大的舰艉涡流,影响飞机下滑,也远离舰艏,影响航海指挥。" U* W7 o/ q$ T6 z  @0 y) Q9 U7 T
0 i& p3 l* W4 }0 O- l( s
6 R" d% ?: S3 d& o& ^, m. b; O
法国“戴高乐”号反其道而行之,舰岛前置,空出整个中后甲板为三角区,代价是舰艏右舷只能停机,不能起飞% t3 L$ r$ {2 N0 R" a0 i

, v7 F( s" S, C/ j. R9 v但没有烟囱也意味着可以前置,法国“戴高乐”号就是这样,把三角区整个移到舰岛后面,也是一个办法。问题和后舰岛反过来,有利于航海指挥,尾流干扰很小,但不利于对着舰飞机的航空指挥。前舰岛还决定了前甲板只能有左弹射器。
  ^8 k0 |# G  H3 J" w
) k2 g8 S! V) F: B0 Y$ ]蒸汽动力有沉重的锅炉,只能舰岛中置,三角区有所割裂,升降机也前后割裂,后升降机上的飞机要等到斜甲板着陆作业清空后,绕过舰岛才能到达起飞位置,利用率大大下降。+ I) Y, f+ P; a6 y; a
( R, D$ C$ l, m/ y* N$ s  ?" i5 }

- h0 `2 U: T+ W常规动力因为烟囱位置关系,常常只能中舰岛,既割裂三角区,也使得后升降机比价鸡肋
$ u# |3 R6 _9 U' i, q
) h& K  k: l/ t: i4 D" ]# _3 v燃气轮机的重量大大降低。LM2500的功率为25000千瓦,重量只有4.8吨。相比之下,075使用的16PC2-6V中速柴油机的功率只有8.8千瓦,重量倒有100吨。同等功率条件下,锅炉加汽轮机的重量比中速柴油机更大。航母改用燃气轮机动力的好处显而易见。
8 i! R' i9 ~6 u
: T, m- Q4 w: W$ l/ Q$ d: h* M- B较轻的重量也意味着更加灵活的布置,采用全电推进进一步增加动力布局的灵活性,传统航母动力设计中横向烟道设计的难题避免了。但燃气轮机的空气流量极大增加。LM2500的空气流量为70公斤/秒。相比之下,16PC2-6V的缸径和冲程都是400毫米,以500转/分计算,空气流量约8.2公斤/秒,相差近9倍,折算到同样功率,空气流量增加到23公斤/秒,依然相差3倍。- V) K( i, i: q% l
0 O. W9 E$ L( S! F2 f( _( \! m
更加要命的是,燃气轮机对进排气的畅通要求很高,对弯道的容忍度很低,弯道意味着显著的功率损失。
5 q- Q3 Y& x& m8 M( P1 z
- j, M7 G) B* f6 j' ]" T7 U9 _% C 1 y3 g/ ^/ ~1 _4 e
一般双动力机组水面战舰用纵向前后烟囱,如“伯克”6 R. r( P7 B2 j6 F

4 S2 }, b% v; J; t5 [6 [
2 w2 l+ j% U/ y) I4 G但也可用量舷烟囱,如071级两攻
# G7 ]2 {8 P. r$ m: B6 O8 }' Z/ ~3 b" q1 h* O: _3 c& f1 s3 B  f% x' p+ A
对于一般战舰而言,这不是问题,两个烟囱沿纵轴线前后布置不是问题,左右布置也不是问题,但对于航母,左右布置不行,单舰岛的话,前后布置也不行。
" d. p" l. q1 A2 u6 a4 W5 ^. ~: a+ D8 g& l& o' D3 \
所以“伊丽莎白女王”级一反惯例,采用双舰岛。1 `5 S1 ~, U! }; d+ {

. F3 {) [- H: F7 f  N这首先解决了两台燃气轮机组的进排气通道问题。但双舰岛也带来一些意外的好处:# P! L8 t% J2 I( z6 h
0 i$ }+ R$ J, C) `2 J. x
1、可以妥善均衡航海指挥和航空指挥的问题
( q  {+ Z( \, g0 H  W' V2、有利于重量分布,降低甲板的横摇和纵倾& t/ q, u. K( L7 Q) L, F
3、有利于电磁兼容性,两个大型结构有利于天线的物理隔离2 @1 Q! b) Y8 \+ U; \1 W; l
4、有利于战损管理,一个舰岛被击中,不至于一损俱损& m4 s" d6 w1 I- X, b1 r
5、降低舰岛总重量和占地面积! X  d" V; A" g+ P0 \& |
6、便于升降机和停机区的安排
' X) f- a5 S5 X# m8 ?  }$ E" U% Q( N
8 k5 d; ^  v+ V6 b! O# ^1 I4 ^第一、三点好理解,不多说。
) Y! N/ M+ N0 i+ l# p& }% X" D
5 H5 b+ E! l2 w. y; _* [' M第二点有点费解。燃气轮机大大降低动力机组的重量,两个较小的舰岛的总重量实际上不高于甚至低于一个很大的舰岛,重量分散比集中更加便于管理,这一点在第5点还要谈到。& h- U0 R, E0 t

1 K9 d9 C! p7 F* p% A- H6 ?第四点除了显而易见的方面,单舰岛意味着单进排气结构,被击中后两套动力机组都要受到影响,所以双舰岛也提高动力机组的抗战损力。5 z1 R4 V7 s# y$ \" k

: o) k( A+ R* o第五点比较费解。单舰岛为了容纳两台燃气轮机的进排气系统,往往必须较长,甚至比舰岛舱室容量要求的更长,如“美国”级两攻。“山东”号航母的舰岛比“辽宁”号有所缩短,但还是较长,大大增加右舷重量。这可以通过左舷的斜甲板增加外飘来平衡,代价是增加横摇惯量,不利于风浪中的飞机降落。$ z# @6 r* V5 O5 v' g5 y9 s
1 y" I( z; N% Y6 B9 ?, C
1 v( B1 R& f6 B% e5 S
“美国”级用两台LM2500+燃气轮机作为动力,但前后双烟囱还是使得舰岛格外地长
2 d+ m( w  q2 H6 b6 ^# |9 j. D  L% |" H9 K9 P

5 j' M8 v7 x% X5 h“山东”号的舰岛也长,可以与升降机的尺度相比较5 [: v7 n# P( i6 w9 E$ e
: S3 Q% j) A6 L% s5 F
双舰岛在某种程度上是把长长的单舰岛从中割断,实际上是降低重量、减少占地面积的,尤其是采用下小、中大、上小的菱形外形的话。
) b1 i6 U" y8 y0 h; x
4 E8 q( t- d) C" E3 z# [" k长长的单舰岛只能中置,也对升降机和停机区造成困扰。升降机应该与三角区相邻,但中舰岛决定了后升降机不仅远离三角区,还要跨入着陆跑道、绕过舰岛才能到达三角区,所以使用率很低,有点鸡肋。
( [5 K! D( y( _2 r" ]3 S8 v/ y
, _" q( Y& S; p$ X3 W双舰岛的话,舰岛之间是天然的升降机位置,也可作为停机区使用。另一个升降机就看双舰岛是前-中布置,还是中-后布置了。“伊丽莎白女王”级因为放弃弹射起飞,前甲板右舷用作停机区,采用前-中布置解放出后甲板,便于停机,便于STOVL的F-35B从后甲板滑跑起飞,还便于无人机从后甲板斜穿滑跑起飞。/ s& ]! d+ K( A9 q; _( D$ B

6 _7 h3 K0 C  }7 y& t7 v9 B; r ' }8 n: A8 i: q3 n. X$ U
“伊丽莎白女王”号的前后舰岛占地都很小,可以与升降机尺度相比照
' `) p' b9 S- Y7 S8 g( z
5 C1 [) N; Z* t' Y* `. u / T: F1 t' X% ~. ?. B8 j
解放出来的后甲板很宽大,甚至能容许无人机斜向滑跑起飞6 W" C; G* }/ e: e, s

1 u: J) w. _) A6 {' m无人机对海洋战场有大用,但大翼展对航母上起飞“碍手碍脚”。另一方面,大翼展也使得起飞和着陆滑跑很短。在“伊丽莎白女王”号上,MQ-1B“莫哈维”无人机在后甲板斜向滑跑起飞,巧妙地避开了舰岛,既尽可能地利用了甲板的面积,又保证安全,万一起飞失败,直接掉海里就是了。着陆时为了降低难度,还是沿着航母航行方向直对着着舰的,好在滑跑距离很短,没有翼尖触及舰岛的危险。  ]: {. R7 ^: [: c' }8 V

, z1 ~) x- g+ U# L4 A但对于弹射起飞的航母来说,可能还是中-后舰岛更加有利,尽可能解放三角区,便于与舰艏甲板右舷弹射器协调。. ^, Q( g$ [. j. m1 C4 S3 N& G1 n

% y% d8 v; O: [. v% E003海试在即,004会等003积累一点使用经验再造。005是核动力还是常规动力,现在还争论不休。现在看来,核动力在油弹载量、在航率、载机数量和出动率方面都缺乏足够优势,常规动力不仅成本低得多,还有在航率高的优势。005和006依然是常规动力的可能性不小,但未必沿用蒸汽动力。
# {! v, i; W5 N3 }& W9 U- M  q' R1 M6 C5 i0 B
中国已经初步实现舰用燃机自由。现在常用的QC280用于驱动航母还是有点不够给力,更大功率的舰用燃机已经没有不可跨越的技术障碍了,更带来新的机会和挑战。
4 }5 C+ Y6 `' S5 ~- e  f- J( G
7 V( J5 p6 _; h7 ?0 ?003的蒸汽动力决定了必须采用中舰岛,代价是前后割裂的升降机,而且前升降机与舰艏甲板右舷弹射器的位置平行,不便于同时运作,影响周转率和出动率。后升降机进出在着陆跑道和舰岛之间绕来绕去,使用不便。" Z9 c2 S7 l" S6 M) D

' U; ]  V- X7 |/ m. A% x
/ P1 M2 j3 b7 [4 ]005如果采用中-后双舰岛,前升降机的位置可以更尴尬,但后升降机夹在两个舰岛之间,大大便于进出,甲板布局更加合理
& ~3 k$ d$ _$ k- _, @
2 P' D! _8 o6 R1 T. ^如果005采用双燃气轮机动力,采用中-后舰岛,前升降机的位置可能更加局促,但不比003更坏。后升降机靠前,大大便利进出和飞机调度。要是能进一步优化,前升降机也避开右舷弹射器,这就真的接近“福特”级的出动率了。

评分

参与人数 2爱元 +8 收起 理由
住在乡下 + 4 涨姿势
pcb + 4 涨姿势

查看全部评分

本帖被以下淘专辑推荐:

该用户从未签到

沙发
发表于 2023-11-24 07:49:59 | 只看该作者
也许还需要全电综合系统的加持才能最大程度发挥上述设计的优点。传统传动由于轴系的缘故,动力模块不得不布置在较深的舱室,并且靠近中线的位置。舰岛在右舷是不可更改的,由此燃气轮机的进排气道会占用很多空间,重量上也显得头重脚轻。全电综合系统解除了这个位置上的束缚,使得动力模块的布置更灵活,这样可以大幅度缩短进排气道的长度,减少流气损失,重心分布上也会更加合理。
回复 支持 反对

使用道具 举报

该用户从未签到

板凳
 楼主| 发表于 2023-11-24 08:02:14 | 只看该作者
沉宝 发表于 2023-11-23 17:49& w4 {& |$ c6 B
也许还需要全电综合系统的加持才能最大程度发挥上述设计的优点。传统传动由于轴系的缘故,动力模块不得不布 ...

- \. d" c" b, f. i% F, U. `# s5 u# p+ s没错。“伊丽莎白女王”级恰好是全电推进,避免了轴系位置问题。
& h' b2 m' r: Z. p& L. X, A3 ~8 C* z! a& b5 V& a
燃气轮机重量轻,重量分布上倒是问题不大。
回复 支持 反对

使用道具 举报

手机版|小黑屋|Archiver|网站错误报告|爱吱声   

GMT+8, 2025-4-2 15:11 , Processed in 0.038535 second(s), 23 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表