发布日期:2025-03-07 00:57 点击次数:100
近日,我国自主研发的首艘076型两栖攻击舰在上海正式下水并命名。这艘巨舰拥有庞大的体型和排水量,独特地采用了双舰岛设计和贯通式飞行甲板,能同时搭载飞机、直升机和各种两栖作战车辆。其规模在全球同类型舰艇中数一数二,因此也被不少人称为“小航母”。
二战结束,航空母舰凭借强大的实力,取代战列舰成为海上主宰。它独特的船体结构,上宽下窄,两侧不对称,巨大的飞行甲板中央矗立着醒目的舰岛,与其他军舰相比,显得格外与众不同。
航母的舰岛,就像一座高耸的瞭望塔,是整艘航母最显眼的部分。它不仅是航母的“大脑”,负责指挥和控制,还集成了舰桥、烟囱等重要设施,以及雷达、天线等各种关键设备。航母的航行、飞机起降,都依赖于舰岛的指挥调度。
一百多年来,航母的每一次升级换代都凝结着无数人的心血和实战经验。 舰岛、飞行甲板、弹射器、光学助降系统等部件,都是历经不断改进才达到今天的成熟度。那么,航母舰岛是如何一步步发展演变的呢?它的尺寸和位置选择,以及最终设计,又会如何影响航母的整体性能?
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早期航母并非一开始就拥有独立的舰岛结构。海军最初利用现有的战列舰和巡洋舰,改装其前后甲板,以便飞机起降。那时军舰的舰桥依然位于船体中部,把前后改装的甲板隔离开来。
第一次世界大战期间,英国海军将“暴怒”号巡洋舰改造成航空母舰,在舰艏和舰艉各加建了一座飞行甲板。但实际使用证明,这种设计存在严重缺陷:舰桥和烟囱产生的气流扰动严重干扰飞机着陆,前后甲板的飞机调度也极不方便。“暴怒”号最终不得不再次大修,拆除了中间的舰桥等建筑,将飞行甲板贯通。
1918年9月,“百眼巨人”号航母正式服役,它是全球首艘采用全通平直甲板设计的航母,其设计源于对“暴怒”号的改进。 这艘航母的整个甲板由木头构成,没有传统的舰岛。然而,这种设计也存在问题:一是尾部烟囱排出的废气会干扰飞机降落,影响飞行员视线;二是飞行和航海控制室设在飞行甲板下方,指挥和飞机起降调度十分不便。
美国和日本都在加紧建造航母。1922年,美国将“木星”号煤船改造成了“兰利”号航母。这艘航母的飞行甲板简洁明了,没有多余的建筑物。虽然烟囱设在船体左侧,减少了废气对飞机的影响,但指挥室仍位于甲板下。
1918年6月,英国海军“鹰”号航母正式下水。借鉴了“暴怒”号的经验教训,“鹰”号成为英国第一艘拥有舰岛的航母,其设计和建造为日后英国航母的改进提供了宝贵的经验,堪称技术验证舰。最初,“鹰”号的设计方案甚至考虑过在左右舷各设置一个舰岛,分别控制飞机起降,并用桁架连接两个舰岛,舰桥设在桁架中央。不过,最终“鹰”号只安装了右舷的舰岛。
英国首艘航母“竞技神”号,大胆采用了直通式甲板和右舷舰岛的布局,这些设计经验开创了航母舰岛设置的新纪元。这种设计日后成为二战前后各国航母,比如美国“埃塞克斯”级、“约克城”级和“列克星敦”级的主流样式。
为了舰载机顺利起降,没有舰岛的全通式甲板当然是最佳选择,飞行员视野开阔,甲板空间也更大。 但指挥、通信、导航等设备,例如雷达和天线,都必须安装在高处才能有效工作,所以舰岛是必要的,即使它在一定程度上会影响飞机起降。于是,设计师们巧妙地将这些设备整合到一起,形成我们看到的“舰岛”,从而最大限度地保证了甲板的可用面积。
航母舰岛究竟该建在左边还是右边?起初各国并没有统一标准,但大多数国家都选择了右舷。这主要出于两方面考虑:首先,从物理角度来看,二战时期的螺旋桨飞机在飞行中,螺旋桨的旋转会使飞机有向左偏航的趋势。其次,如果舰岛在左边,飞机着陆时若出现问题需要复飞,舰岛会严重影响飞行员的操作,而舰岛设在右边则能避免这种情况。
航母舰岛位置设计,除了战略考量,还关乎飞行员生理反应。左舷舰岛违反飞行员操作习惯,紧急情况下,飞行员本能地向左偏航,如同司机紧急刹车时下意识向左打方向盘。将舰岛设在右舷,则能有效避免降落时意外撞击,保障舰载机安全,更符合人的自然反应。
日本海军曾尝试将航母舰岛设置在左舷,比如“赤城”号和“飞龙”号,目的是为了提高航空战队两艘航母同时回收飞机的效率。他们的想法是,两艘航母舰岛分别位于左舷和右舷,可以使等待降落的飞机分散开来,避免拥堵,方便飞行员识别母舰。但实际使用证明,这种设计并未改善效率,反而增加了风险。恶劣天气、光线和飞行员疲劳等因素,让飞行员难以准确判断航母的方位,甚至会把舰艏误认成舰艉,导致危险的降落事故。因此,“翔鹤”级航母(1937年开工)取消了左舷舰岛的设计,此后日本航母都将舰岛设置在右舷。
即使二战后舰载机普遍采用喷气发动机,像螺旋桨飞机那样着陆时明显左偏的情况也极少发生。 但舰载机围绕航母逆时针方向进场着舰的程序已成为惯例,如果需要复飞,也必须向左,沿着逆时针的椭圆形航线重新尝试着舰。
二战结束后,航空母舰技术突飞猛进,各种先进武器装备纷纷上舰。但航母的飞行甲板面积毕竟有限,为了确保舰载机顺利起降和安全运行,舰岛(指挥塔)就越小越好。
小舰岛设计的好处多多。首先,它能为飞机起降腾出更多甲板空间。其次,体积小巧,能降低雷达探测概率,不易被敌人发现。再次,小舰岛减少了甲板上的乱流。航母着舰需要逆风,但舰岛等设施会产生乱流,甚至形成影响飞机降落的“公鸡尾”,小舰岛能有效缓解这个问题。最后,它还能降低航母重心,提高航母在风浪中的稳定性。
航母舰岛的尺寸并非无限缩小,主要受以下因素限制:首先,舰岛容纳航海、飞行控制、雷达、通信和指挥等多种系统。设备的自动化整合有助于减小体积。其次,常规航母的烟囱设计直接影响舰岛。为保证航母性能和舰载机起降,烟囱常与舰岛一体化设计。 为了避免烟雾影响飞行员视野,各国多采用大型集中式烟囱,所有烟道汇集于此统一排放。这使得烟囱占据大量空间,并连带影响舰岛设计及内部管道布局,从而限制了舰岛的缩小。
二战时期的日本航母,如“赤城”和“加贺”,为了缩小舰岛,采用了独特的烟囱设计。它们将烟囱整合在一起,安装在舰体侧面,并向下排放尾气。 “凤翔”号早期甚至尝试过可折叠和侧向直排的烟囱,但因可靠性差而被淘汰。 与通常航母向上排放尾气不同,这种设计让日本航母的舰岛尺寸大幅减小。
日本海军航母早期烟囱向下排放废气,导致烟雾弥漫,影响视野,甚至海水倒灌,降低蒸汽轮机效率。 为改进这一缺陷,“隼鹰”号、“大凤”号、“信浓”号等后继航母改用向上排放的烟道,并将舰桥和烟囱结合,从而使得舰岛规模越来越大。
二战后,苏联海军发展航母,可谓步履维艰,与美国航母技术快速发展形成鲜明对比。从“莫斯科”级、“基辅”级到“库兹涅佐夫”级,苏联航母的建造历程充满挑战;甚至连“乌里扬诺夫斯克”号都未能完工,可见其道路之坎坷。
苏联航母的指挥塔普遍庞大,而美国航母,从“企业”号到“小鹰”级再到“尼米兹”级,其指挥塔却越造越小。这源于两国海军作战理念的差异。
苏联海军水面舰艇不如美国强大,地理位置也逊色于美国,缺乏良好的港口条件。苏联领导层当时极力推崇导弹至上,认为携带核弹头的导弹才是关键,因此优先发展潜艇力量。苏联水面舰艇的主要任务是保护核潜艇出海作战,面对美国航母战斗群,需要强大的防空、反舰和反潜能力,所以火力配置成为苏联水面舰艇建造的重中之重。
苏联海军把“莫斯科”级和“基辅”级称作载机巡洋舰,而非航母。这些舰艇不仅搭载飞机,还配备大量反舰导弹等武器,需要很大空间。所以,为了塞下更多设备和设施,比如军官的休息室,它们的舰岛就建得特别大。“乌里扬诺夫斯克”号核动力航母的设计阶段,海军战略调整了,舰岛的设计也因此缩小了。然而,它最终未能服役,随着苏联解体,被拆解了。
美国海军将航母视为移动机场,所以即使是常规动力航母,其舰岛也比苏联的要小得多。进入80年代后,美国新建航母都采用核动力,省去了烟囱,舰岛自然更小巧。加上电子技术的飞速发展,航母舰岛设计也越来越紧凑。
“福特”号航母的舰岛比“尼米兹”级的小,主要是因为它的雷达和电子战系统设备更小巧。 “福特”号使用了先进的双波段有源相控阵雷达,结构紧凑。这套雷达系统由6个阵列组成,安装在舰岛的三个侧面,每个侧面两个,包括一个大范围搜索的S波段阵列和一个多用途的X波段阵列,实现了全方位探测。而且,两个波段的雷达共用一套系统,这样既高效又方便维护。
如今,电磁兼容技术显著提升,舰载电子系统和雷达系统的天线、发射器及传感器得以更紧密地集成部署。 不像“尼米兹”级早期舰艇那样,需要在舰桥后另建桅杆来安装大型雷达,以避免系统间的相互干扰。
现代化舰艇的航行、作战、指挥、通讯和网络系统软硬件都得到了显著改进,这使得船舶自动化和信息化程度大幅提升。 结果是舰岛上所需人员大幅减少,从而优化了空间布局,也节省了宝贵的船体空间。
随着航母技术进步,舰岛体积不断缩小,位置也随之调整。“福莱斯特”级航母的舰岛位于右舷中部,而到了“企业”号、“小鹰”级和“尼米兹”级,则后移至右舷中后部。“福特”号航母的舰岛更是挪到了右舷的尾部。
为了不影响航母升降机运送舰载机,航母舰岛位置的选择至关重要。升降机需要方便地将飞机从机库运送到起飞点,以及将着陆的飞机送回机库。大型航母起飞区和降落区距离较远,常在舰体前后设置升降机,这直接影响舰岛布局。“福特”号将舰岛置于后部,能让所有升降机都布置在舰岛前方,缩短飞机从升降机到起飞点的距离。然而,这会导致舰岛尾流干扰飞机着舰,并使航海指挥受限。
辽宁舰、山东舰、福建舰,以及俄罗斯的“库兹涅佐夫”号和印度的“维克拉玛蒂亚”号等中型常规动力航母,都采用了舰岛居中的设计。这是因为这种布局能最大限度地提高动力系统的效率,并方便动力装置的进排气,所以被认为是最理想的选择。
法国“戴高乐”号航母吨位较小,只有4万多吨,甲板空间有限,仅配备两部升降机,起降跑道部分重叠。为了提高效率,减少飞机绕过舰岛的调度工作,设计师将两部升降机分别靠近降落区和起飞区,以方便飞机的起降作业。
“戴高乐”号航母的两部升降机,一个在中间,一个在后面,中间留出空间作为飞机的停放和调度区,这样既方便飞机起降,又提高了效率。 这种设计使得舰岛不得不挪到船头。
因为“戴高乐”号航母的甲板宽度有限,如果把舰岛设在后面,距离着陆跑道太近,容易发生危险。所以,为了保证飞机着陆的安全,避免飞机与舰岛发生碰撞,只能把舰岛设置在前面,为飞机着陆预留足够的安全空间。
为了方便航海指挥并减少尾流影响,舰岛通常设计在前部。但这会导致航空指挥受阻,而且航母前甲板只能容纳一个弹射器。
英国“伊丽莎白女王”级航母、意大利“的里雅斯特”号两栖攻击舰和我国的076型两栖攻击舰四川舰,都采用了双舰岛设计。这种设计虽然曾饱受争议,但实践证明其拥有独特的优势,打破了人们对单舰岛设计的传统认知。
双舰岛设计巧妙地减少了飞行甲板上方的气流紊乱,使舰载机起降更平稳安全。这种设计降低了起降时的干扰,提高了作业精准度,尤其在恶劣天气下,优势更加显著。
双舰岛设计提升了航母指挥效率。前方的舰岛负责航母的航行和整体系统管理,尤其在狭窄水域航行时作用显著;后方的舰岛则专注于舰载机的起降和飞行管理,便于观察飞机着陆。这种设计将舰载机的飞行作业和航母的日常运行区分开来,避免了指挥人员之间的互相干扰,从而减少延误和混乱。
现代海战对舰艇电子设备和通信系统的稳定性要求极高。双舰岛设计巧妙地解决了这个问题,它让舰艇上的雷达、通信天线等电子设备能更合理地布局,有效减少它们之间的电磁干扰,显著提高舰艇的电磁兼容性,保证所有电子设备和作战系统稳定可靠地运行,最终提升舰艇的作战能力和信息化水平。
双舰岛设计显著增强了舰艇的战场生存能力。它实现了系统冗余,将核心功能和关键设备分散布置。万一发生事故或受损,即使一个舰岛受损,另一个舰岛也能接替部分关键职能,保证舰艇基本运行和作战能力,为维修争取时间,避免全舰系统瘫痪。
航母双舰岛设计确实存在一些不足:设计和维护会更复杂,操作需要更多磨合练习,并且对航母整体平衡提出了更高的要求。 此外,两个独立指挥中心的设置也可能导致指挥协调不够顺畅,影响整体作战效率。
百年来,航母的舰岛见证了海军的发展。舰岛的尺寸和位置,取决于航母的动力系统、作战任务和人员编制等多种因素,没有绝对的好坏。然而,未来舰岛的发展趋势一定是小型化、模块化、隐形化和高效化,目标是提升甲板作业效率,加快舰载机起降速度,最终增强航母的战斗力。


