近现代水面舰艇主要舰种发展概述(四)
封面:美国海军“福特”级首舰“福特”号核动力航空母舰(USS Gerald R.Ford,舷号CVN-78)
最近一直在找各个舰种发展变化的信息,然后也发现网上没有有关于这方面化的完整叙述,大多都是破碎的,有些甚至是荒谬的,导致我很长时间都没能搞明白这一切。所以自己去花了好大力气搜集整理了一番相关历史,并打算利用用自己目前的知识简单梳理和介绍一下,给后来像我一样的人提供一个完整明确的脉络,希各位读者有所帮助。
前三篇文里梳理了战列舰、巡洋舰和驱逐舰的发展史,在此文中我将对现代海战中的核心和霸主——航空母舰做简要梳理。
PS:本人是真·萌新,细节知识极度匮乏。虽然真是希望能为圈子做点贡献,但是我的叙述必然存在着很多大小问题。之所以没有做潜艇也是因为了解实在太少。所以这篇文章的目的之一也算是抛砖引玉,如果能引来大佬指正,那是荣幸之至。
那么老样子,先把这张核心的梳理图摆上来。然后我们正式开始。
四、航空母舰
航空母舰(Aircraft Carrier),简称“航母”,是一种以舰载机为主要作战武器的大型水面舰艇,可以提供舰载机的起飞和降落[1]。航空母舰是海军中相当年轻的舰种之一,它的诞生到今天也不过一百年,但是在短短二三十年中,它很快用实力证明了自己在现代海战中的核心地位,宣告着海上制空权时代的到来。自二战起直到今天,航空母舰都是各大国海军最为重要的舰种之一,成为了国家综合国力的代表,并且这样的地位还将长久地保持下去。因此在舰种发展史这一系列的最后,我们有必要着重介绍一下航母。
1、飞机的起落
所谓“航空母舰”,首先要有“航空”,而航空技术的出现自然要在飞机出现以后。飞机问世后不久就被应用到了军事领域,最先进行尝试的当然是陆军,而海军紧随其后。首先要解决的就是飞机(此时还不叫“舰载机”)的起落问题。最早尝试在军舰上进行飞机起飞的是美国飞行员尤金·伊利(Eugene Ely),1910年11月14日,他驾驶一架双翼机从静止的“伯明翰”号侦查巡洋舰(USS Birmingham)上起飞,随后安全降落在附近的一片海滩上。不久后,1911年1月18日,他成功降落在静止的、装有木制平台的“宾夕法尼亚”号装甲巡洋舰(USS Pennsylvania)上,成功进行了第一次飞机在军舰上进行降落的尝试。同日,他又完整地进行了飞机在同一军舰上的完整起降试验。这些都是人类在海军航空领域的首次尝试,虽然此时的飞机还完全不具备执行任务的功能,但这是一次伟大的尝试。
1910年11月14日,人类首次从军舰上成功起飞飞机次年的5月2日,英国人格里高利驾驶着双翼机从以10.5节的航速行驶的“海伯尼亚”号战列舰(HMS Hibernia)上起飞,创造了飞机从航行中的军舰上起飞的先例。自此,飞机的起降技术已经初步具备。与此同时,航空母舰的雏形也开始出现。
2、水上飞机母舰
最早的“舰载机”被称为“水上飞机”,它的的出现要比上文的时间稍早一些。水上飞机和其它飞机的最大不同是飞机下方装有浮筒以增加浮力使飞机能够漂浮在水上。最早用于军事的水上飞机不是装载在军舰上的,而是漂浮在水上由军舰拖曳前进。这个做法当然不合适,海军需要一种容纳水上飞机的舰艇,于是英国海军于1912年最先进行了尝试,他们将一艘已经退役的巡洋舰改装为可以容纳水上飞机的舰艇,这便是世界上最早的一艘水上飞机母舰(Seaplane Carrier)。为了给在有限的机库中尽可能装载更多的水上飞机,英国人给水上飞机的机翼进行了折叠设计,这是一个十分重要的发明,它一直应用到今天。
早期的水上飞机母舰多是由老旧军舰和商船货船改装而来,可供飞机进行起飞和降落的空间非常狭小,所以大部分水上飞机母舰采用的起降方式都是先将飞机吊到水面上,待飞机完成任务降落在水面后再进行回收。即使是后来专门建造的水上飞机母舰,具备一定的甲板空间和弹射器弹射起飞装置,能起飞的飞机重量和种类都非常受限,基本上只能用于侦查。这样无论是飞机还是军舰都受到了巨大的限制,显然不符合海军的需求。
日本海军“千岁”级“千代田”号水上飞机母舰(IJN Chiyodaku)模型图。其飞行甲板只有舰艇中部的一小段3、早期航空母舰
英国作为一战中唯一一种使用过水上飞机母舰的国家,明显认识到了水上飞机母舰的短板,决定设计一种能够搭载并供普通作战飞机起降的军舰。他们选中了正在建造中的“暴怒”号巡洋舰,移除了部分上层建筑,铺设了69.5米长的甲板供飞机起飞。1917年,“暴怒”号航空母舰(HMS Furious)完工服役,是为世界历史上第一艘航空母舰,满载排水量21600吨。“暴怒”号的出现奠定了航空母舰的标志性特征:有甲板和跑道供非水上飞机进行起降。但是“暴怒”号只铺设了前端的起飞甲板,没有空间供飞机降落,仍存在着很大缺陷,于是英国人于1918年对其进行了改装,在舰艇后方加装了86.6米的飞行甲板,以中部上层建筑为界,前部起飞、后部降落,互不干扰。但是过短的起降距离仍旧限制了飞机的重量,航空母舰的设计还需要很大的改进。
改装之后的“暴怒”号航空母舰。注意其前后两段飞行甲板1918年完工的“百眼巨人”号航空母舰(HMS Argus)标志着航空母舰布局理念的重要进步。这艘航母依旧是由一艘客轮改建而来,但它移除了原舰船上全部的上层建筑,铺设了全长168米前后贯通的飞行甲板,这就是“全通式飞行甲板”,它使得更大更重的飞机能够在航母上起降,大大增强了舰载机的作战能力,这种甲板设计也深刻影响了航母的未来发展,成为了此后三十余年中航母设计的范本。
率先采用全通式甲板的“百眼巨人”号此前,航空母舰都是由旧军舰和民用舰艇改装而来,属于中途转职,这与航空母舰的地位不重要以及技术不成熟都有关系。而在“百眼巨人”号问世以后,航母建造技术已经初步成型,“纯种”航母的建造已经势在必行。1921年,日本的“凤翔”号航空母舰(IJN Hosho)下水,满载排水量10500吨,同样采用全通式甲板。该舰虽然比英国的纯种航母建造略晚,但是却更早完工,于是成为了世界上第一艘完全按照航母标准设计和建造的航空母舰。
“凤翔”号航空母舰世界的另一头,英国的“竞技神”号航空母舰(HMS Hermes)虽然已于1919年下水,但之后还进行了数次改装,于1924年最终服役,慢了日本一步。服役时满载排水量13200吨。不过,由于其使用了大量现代航母通用的新技术,如首次同时将舰桥、桅杆和烟囱合并成大型舰岛置于舰体右舷等[2],因此也有人认为它比“凤翔”号更接近世界上第一艘现代意义上的航空母舰。
“竞技神”号航空母舰。注意其庞大的舰岛相比之下,美国的航空母舰就显得有些姗姗来迟。美国的第一艘航空母舰“兰利”号(USS Langley)是由“木星”号运煤船改装而来,1922年服役,满载排水量14700吨,飞行甲板长165米,无舰岛等上层建筑。然而,该舰仍旧是改装航母而非纯种航母,美国拥有自己真正的纯种航母还要等到近十年之后的“游骑兵”号航空母舰(USS Ranger)。
“兰利”号航空母舰自此,被称为海军大国英、日、美三国都有了自己的航空母舰,而即将到来的两个时代使得航母这一新生的舰种得以受到大量重视并快速发展,最终成为现代海战的霸主。
4、“海军假日”与二战时期的航空母舰
1921年的《华盛顿海军条约》在介绍战列舰的时候就已经提到过,这里还要重新涉及。这份条约的目的是限制各海军大国的军备竞赛以减轻财政压力,条约文件中除了限制各国主力舰的规格和总吨位之外,还有一个重要的内容就是对航空母舰总吨位的限制,比例仍按照主力舰比例分配;允许各国将正在建造但因条约签订而不得不终止建造的两艘主力舰改造为航空母舰;同时,限定了非改造航母的最高吨位为27000吨。这一系列规定看似是对航空母舰的打压,但是航空母舰作为一个新兴的舰种,在该条约中却实际上被赋予了仅次于主力舰的地位,其实是提高了各国对航空母舰的关注度。于是,各国原先对战列舰和战列巡洋舰的追求在“海军假日”时期内部分地转移到了航空母舰上,如日本的“赤城”级航空母舰(IJN Akagi-Class)就是由“天城”级战列巡洋舰二号舰“赤城”号以及“加贺”级战列舰首舰“加贺”号改造而来。在战列舰发展停滞的十数年中,航空母舰有了相对较大的进步。值得注意的是,虽然纯种航母似乎应当比改造航母的性能更加优越,但由于原有航母和改造航母的吨位已经基本接近了各国的限额上限,所以二战前各国海军航母的代表仍旧是由主力舰改造而来的航母。
“赤城”级首舰“赤城”号航空母舰。如图所示,“赤城”级航空母舰尝试过一种独特的“三段式飞行甲板”布局,将舰载机的起飞和降落分开,但以失败告终,在后来的改造中回归了全通式甲板20世纪30年代后期,世界的局势又变得紧张起来,此时的《华盛顿海军条约》和《伦敦海军条约》也开始松动。各国开始重启了大型航母的建造计划,由于没有了条约的限制,这一时期的纯种航空母舰相比于“海军假日”的改造航母吨位更大、综合性能也更强。代表性的战舰有美国的“约克城”级航空母舰(USS Yorktown-Class)、英国的“光辉”级航空母舰(HMS Illustrious-Class)[3]等。这些战前设计建造的航母也成为了二战前期和中期各国海军依靠的主要力量。
“约克城”级“企业”号航空母舰(USS Enterprise)。该舰是整个二战中获得最多荣誉的战舰,太平洋战争中美军非常重要海上力量,是名副其实的传奇战舰“光辉”级“胜利”号(HMS Victory)航空母舰。注意其飞行甲板的厚厚的装甲防护二战爆发后,航空母舰在数次海战中证明了掌握制空权的重要性和超视距打击的强大力量,而多次海战中暴露出的问题也为航空母舰的改进提供了可能性。同时,由于各国战争机器的全面开动,在二战短短的数年中,世界上也出现了许多性能优异的航空母舰,如美国的“中途岛”级航空母舰(USS Midway-Class),其满载排水量达到60000吨[4],正是航母大型化的突出表现,此外她们在舰身、武备等方面都有较大的改进。这些航母和二战前夕建造的航母一起构成了二战中海战的主角,也凭借她们自身的优异表现彻底终结了战列舰称霸海洋数百年的局面,开启了全新的时代。
“中途岛”级“中途岛”号航空母舰5、二战后的常规动力航空母舰
此前数十年中,所有的航母采用的都是贯通舰艏、舰艉的全通式甲板布局,这的确是一定技术条件下最佳的布局方式。但是在二战中,人们发现全通式甲板有着很大的缺陷:随着舰载机变大、变重,其起飞和降落的距离不断加长,导致航母的甲板长度不足,无法在两端同时进行起降工作。于是在1952年,英国人发明了“斜角甲板”,从航母后侧延伸出一条略有倾斜的甲板,将航母拆分为两个工作区,分别进行起飞和降落,从而解决了这一问题。斜角甲板的设计是巧妙且伟大的,它在首次应用于英国“半人马座”级航空母舰(HMS Centaur-Class)之后,一直使用至今。
“半人马座”级首舰“半人马座”号航空母舰。其斜角甲板已圈出。该舰是最早采用斜角甲板的航空母舰,其与舰艇中心线的夹角为5°,近些年的航母斜角角度大约在10°左右二战后,航母面临的一个重要的挑战便是喷气式飞机的上舰,喷气式飞机有着更大的吨位,意味着更高的起飞速度,并且这种速度是飞机凭借自身助跑无法达到的。为了解决这个问题,同样是在1952年,英国人又试验成功了蒸汽弹射器。其实,弹射起飞技术早已有之,如英国的压缩空气弹射器和美国的液压弹射器,但是其技术和普及度都不足,而蒸汽弹射是真正的稳定实用的技术,解决了喷气式飞机上舰的难题。这一技术也迅速被美、英两国使用,建造了诸如美国“福莱斯特”级航空母舰(USS Forrestal-Class)等第一批使用蒸汽弹射器的航空母舰,同时改造了旧有的航空母舰。直到今天,世界上绝大多数安装弹射器的航母采用的都还是蒸汽弹射器。
首批采用蒸汽弹射器的“福莱斯特”级首舰“福莱斯特”号航空母舰。该级舰奠定了美国航母斜角甲板+蒸汽弹射的基本模式。四部蒸汽弹射器的位置已标出在改造后加装了斜角甲板和蒸汽弹射器的美国二战航母“埃塞克斯”级首舰“埃塞克斯”号(USS Essex)航空母舰但是,弹射器本身属于大型设备,使用者也是重型的舰载机,对于吨位比较小的航母和中、轻型舰载机来说,这样的设备既增加负担也提高成本,尤其是对二战后迅速衰落的英国来说,大型航母和弹射器并不适合他们的国情。这些国家需要一种能够起飞较重舰载机同时降低成本的方法。于是又是英国人发明了“滑跃式甲板”,放弃斜角甲板+弹射器的布局,在起飞跑道的末端设置一个12°左右的倾斜甲板,使飞机离开甲板的时候机头向上,并且将部分动力变为升力,解决了较重的舰载机难以滑跑起飞的问题。这一技术也被迅速应用到了英国的“无敌”级航空母舰(HMS Invincible-Class)上。同时期采用滑跃式甲板的还有苏联,但是苏联选择的是滑跃式甲板+斜角甲板的布局,和英国又有不同,这个布局也被中国继承,体现在了“辽宁”号和“山东”号航空母舰上。
“无敌”级“卓越”号航空母舰(HMS Illustrious)中国海军的第一艘航空母舰“辽宁”号航空母舰。该舰改装自苏联的“库兹涅佐夫”级航空母舰“瓦良格”号,继承了滑跃甲板+斜角甲板的布局和滑跃起飞同时期问世的还有垂直起降技术,不过这个更多是体现在舰载机方面。垂直起降主要是通过发动机的推力转向来实现[5]。垂直起降飞机的代表是英国的“鹞”式战斗机以及美国今天最先进飞机之一的F35-B战斗机。垂直起降基本摆脱了飞机对跑道的依赖,但对飞机发动机技术和整体布局设计的要求很高,而且会因起降过程消耗过多燃料而减少飞机的武备。垂直起降和滑跃起飞也被合称为“垂直/短距起飞”。一般来说,目前采用这类技术的基本上只有英国。
正在进行垂直起降的F35-B战斗机6、核动力航空母舰
核动力能够提供稳定、持久且强大的动力,能够几乎无限期延长舰艇的续航性,对于航空母舰这种海上作战平台来说,采用核动力绝对是有价值的一次尝试[6]。财大气粗的美国人率先进行了这样的尝试,1961年,世界上第一艘核动力航空母舰“企业”号(USS Enterprise)开始服役,并在不久之后和上一篇文章中提到的“长滩”号核动力导弹巡洋舰进行了全程无补给的环球巡航,证明了核动力的优秀素质。自“企业”号之后,美国开工的所有航空母舰都采用了核动力,即“尼米兹”级航空母舰(USS Nimitz-Class)和当今世界上最强大的“福特”级超级航空母舰(USS Gerald R.Ford)[7]。除去美国之外,当今世界上唯一的核动力航空母舰是法国的“戴高乐”号核动力航空母舰(MNF Charles de Gaulle),然而该舰采用的是核潜艇的核反应堆,因而经常出现动力不足的问题。苏联也曾尝试建造“乌里扬诺夫斯克”级核动力航空母舰,只是由于苏联解体而被迫放弃。
“尼米兹”级“罗纳德·里根”号核动力航空母舰(USS Ronald Reagan)“戴高乐”号核动力航空母舰核动力除为舰艇提供机械动力之外,也能够生产大量的电力供舰上的各种设备使用,这样充沛的电力就使得另一项技术——电磁弹射成为了可能。电磁弹射,顾名思义,就是利用电磁场加速而非高压蒸汽做功来给飞机提供额外的初始速度,与蒸汽弹射器相比,电磁弹射器的体积小、效率高、使用方便、能量高、技术复杂,因而只有先进且能量充足的舰艇可以使用。最早装备、也是目前唯一装备电磁弹射器的航空母舰是“福特”级的首舰“福特”号核动力航空母舰,但是“福特”号的电磁弹射器由于技术尚不成熟,在实际使用中出现了诸多问题,目前还处于改进阶段。虽然电磁弹射器较高的能量要求使其看起来只能和核动力绑定,实际上则不然,随着舰艇综合电力系统技术的进步,即使是采用常规动力的大型舰艇也能够装备电磁弹射器了。目前,我国在建的第二艘国产常规动力航空母舰很有可能采用的就是电磁弹射器,整体构成排水量达八万吨、斜角甲板、三部电磁弹射器的航母布局,取消了滑跃式甲板,是为中国航母的一次重要革新。该航母建成服役之后,将超越英国的“伊丽莎白女王”级航空母舰成为世界上最强大的常规动力航空母舰,其作战能力将可以与美国的“尼米兹”级核动力航空母舰一较高下。
中国在建的003型航空母舰。可以看到该航母设置了斜角甲板和三部弹射器,建造工程已经步入尾声航空母舰到今天已经走过了一百多年的时间。虽然在冷战期间,美国曾爆发过“航母无用论”的争论,认为大型航母在导弹面前不堪一击,这种舆论甚至一定程度上影响了苏联海军,但是美国在60-70年代的航母仍旧处于快速发展的时期,并且直到今天航母编队仍然是美国军事力量的重要基石。这是因为当今的海战仍旧是二战中确立的以争夺制空权为主的作战模式,航母的本质搭载舰载机的武器平台,而舰载机是争夺制空权的主要力量,那么航母就不会被时代所淘汰。并且,今天的航母已经不再是二战那种简单的机库和起落平台,而是综合了机械化和信息化时代的大量技术和理念,成为了一个综合的、信息化的作战中心和指挥中心。所以,航母的霸主地位还将长久地维持下去,直到能够颠覆制空权为核心的作战理念的新技术的出现。
参考
^https://baike.baidu.com/item/%E8%88%AA%E7%A9%BA%E6%AF%8D%E8%88%B0/5794?fr=aladdin^事实上,“凤翔”号在初期也存在着岛式上层建筑,但由于该舰的飞行甲板比较狭窄,岛式建筑在起降时显得非常碍事,为了保证舰载机的安全起降,又拆除了岛式建筑。说明“凤翔”号的舰岛技术尚不成熟^“光辉”级航空母舰也被称为“装甲航空母舰”,这是因为英国作战靠近陆地,因此航母的防御压力更大,于是“光辉”级在机库和甲板四围都铺设有装甲,这大大加强了其生存能力,但同时也减少了舰载机的数量^日本同时期建造的“信浓”号航空母舰(IJN Shinano)满载排水量也能达到六万吨,但是该航母是“大和”级战列舰的舰体改造而来,很多空间布局设计是不适合的,因而实际作战性能很差^直升机也是垂直起降的一种主要形式^核动力实际上还是利用核燃料加热水产生蒸汽驱动蒸汽轮机,和传统的蒸汽动力仅仅是动力源的区别;建造、维护核动力舰艇的时间和费用都比较高;而且,核动力航母的战斗效率也没有比常规动力航母高多少。因此,盲目追求核动力是不经济、不理智的^航母按吨位划分,可以分为小型航母(满载排水量30000吨以下),中型航母(30000-60000吨),大型航母(60000-80000吨),超级航母(80000吨以上)本站所有文章、数据、图片均来自互联网,一切版权均归源网站或源作者所有。
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