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平原型航母的悲歌,舰岛设计的凯歌,航母上的

航空母舰自诞生起,就是和旧有的舰艇完全不同的军舰。驱逐舰,战列舰,鱼雷艇,甚至是潜水艇的攻击方式均来自于舰艇本身,军舰需要的仅仅是尽可能多的武器装备,主炮普遍安装在甲板中轴线上,以此来获得更大的射界。

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但是航空母舰是使用舰载机作为主要攻击手段的舰艇,因此它需要一个尽可能大尽可能开阔的飞行甲板。但是如何让航母拥有更大的飞行甲板?世界海军从1910年开始就在探索这个问题。

平原型航母没有舰岛,不会影响舰载机的起降,但是平原型航母有弊无利,糟糕的视野与指挥能力让平原型航母暴病而亡。岛式上层建筑解决了航海与指挥的问题,但是摁下葫芦浮起瓢的,随之而来的舰岛侵袭飞行甲板,高耸的上层建筑让航空母舰存在着严重的偏心问题,那么这个问题又该如何解决?

简单粗暴的平原型航母时代,一览无余的飞行甲板

英国皇家海军初代航母百眼巨人号与暴怒号航空母舰,美国初代航母兰利号航空母舰,日本海军凤翔号航空母舰以及赤城号航空母舰和加贺号航空母舰全部使用平原型甲板布局,

平原型航空母舰的舰岛位于前部飞行甲板正下方,烟囱位于两侧。

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飞行甲板像平原一样,这种构型的飞行甲板优点明显,没有了舰岛这个庞然大物扰乱气流,所以飞行甲板上气流更为规整,乱流更少,降落难度更低。

没有舰岛,舰载机在降落过程当中就不用刻意偏向左舷(舰岛会给飞行员不小的心理压力,所以降落过程当中,飞行员会下意识的偏向于左舷降落)

没有舰岛,飞行甲板实际可用宽度显著提升。

没有居于一侧的庞大的岛式上层建筑,航母重心平衡难度低

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舰岛布局对飞行甲板的影响示意图

上图为采用平原甲板格局的航空母舰舰载机降落可选取区域的位置,使用岛式上层建筑,为了避免舰载机擦碰,舰岛正后方绝对不能作为降落甲板使用,为了给舰载机留出一定的安全冗余,再加上舰载机降落跑道需要进一步的向左偏移,而航空母舰飞行甲板宽度有限,所以降落区宽度直线下滑。

平原式航母,飞行甲板全幅宽度均可以作为降落跑道使用,舰载机降落难度明显降低。降落过程当中,飞行员不用担心撞到舰岛,可以放飞自我。

但是甲板上没有任何的永久停机区,没有备用的随时可以起飞的战斗机。

没有上层建筑,空管人员很难观察到航母舰载机的位置,航海人员对于舰艇的状态也是两眼一抹黑。

舰岛的位置就是这么的崎岖.....

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黑框里的是舰桥,视野遮挡相当严重

第三个问题,无论如何航空母舰他都需要排烟,那么,烟囱放在哪里?如果烟囱高度于飞行甲板平齐,那么,舰载机就需要避免触碰烟囱,如果烟囱安装方法是高于飞行甲板的正常安装位置,那么为什么不将舰岛集成在烟囱上,就算工作环境比较恶劣,也比深埋强吧?

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换一个角度,可以看到舰桥的位置真的能够让所有人感到绝望

第四个缺点,平原式航母无法采用封闭式舰首,在海况恶劣的北大西洋,机库进水都是日常操作,操作人员会可能会被泡在水里....

因为缺点太过明显,所以平原型航母被认为是非常失败的设告别历史舞台,二战结束以后,平原型航母还诈尸过,但是,合众国级超级航母被美国国防部一铁锹拍死了。对于现代航母而言,平原型航母的烟囱问题因为核动力的实用化可以忽略,但是,雷达呢?就是舰载固定翼预警机再好用航母也不能抛弃雷达吧?

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在诸多无法避免的不利因素的综合作用之下,即便平原型航母被扫进了历史的垃圾堆。

航空母舰标杆——岛式上层建筑的时代

在认识到平原型航母弊端多多之后,各国海军在其第二代航空母舰上,普遍采用了岛式上层建筑设计。(日本除外)

英国皇家海军第二艘改装航母竞技神号航空母舰在改造初期就使用了全长的飞行甲板(暴怒号航空母舰经历过多次改造才有了比较长的飞行甲板)与岛式上层建筑设计,美国的列克星敦级航空母舰更是一开始就使用了封闭式舰首,封闭式机库与舰岛设计。

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岛式上层建筑发展初期,确实是避免了平原构型航母没有一个直观的能够让航海人员看到大海,航空指挥人员看到甲板的缺憾。

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大烟囱,大舰岛,还有4座双联装203的列克太太

但是舰岛上需要容纳大量的人员和舱室,再加上因为科技水平问题导致动力密度低,烟囱体积庞大,再加上,一些国家还喜欢在航母上装上中旬级别的火力,所以舰岛非常大,非常重。所以直接使用舰岛的缺点非常明显。

第1, 舰岛挤占飞行甲板面积,舰岛正前方与正后方的飞行甲板只能用于停放舰载机,航母舰载机的最大出动效率受限(螺旋桨战斗机的起飞方式一般为列队滑跑起飞,飞行甲板差三米,就意味着舰载机出动队列少了一列)

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第2, 重量分布不均衡,如果不采取措施会出现右侧舰体过重,导致航母失衡的问题。

第3, 庞大的上层建筑扰乱了气流,提升了舰载机的降落难度。

第4, 舰岛的存在影响了防空火力的布置,但是这个问题航空母舰选择放弃治疗。

殊途同归,各国海军不约而同的采取的航母舰岛重心偏置解决途径

抵舰岛设计所带来的不利影响。各国海军在尽量弥补,最常规的解决方式为,增大航母左侧舱室密度,让航母舰岛侧的空仓尽可能的大,通过结构重量不均衡分配来抵消舰岛设计的不利影响。

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第二种方式,两侧的质量动平衡。使用燃油作为压舱物平衡质量,同时使用压舱水平衡。左舷布置更多的油库,当油库满油的时候,航空母舰两侧质量相等,航空母舰在燃油消耗的同时,压舱水仓吸入同等质量的海水,以实现舰体平衡,但是这种平衡方式直接等于削弱全舰储备浮力,当航空母舰单侧受创时,左侧储备浮力不足,被雷击后,抗损伤能力差。

右侧受雷,因为舰岛在飞行甲板右侧,所以航空母舰的质量分布天然不均衡,中雷之后左右侧平衡问题雪上加霜,航母右侧侧倾严重,甚至于都有可能翻船。

但是燃油和压舱水的动态平衡对于航空母舰操作人员的要求比较高,调整舱室布局实现质量均衡分布对于航空母舰的设计难度比较高,因此充斥着凑活意味的廉价型航空母舰比如说美国的独立级轻型航母和日本的飞鹰级航空母舰等非常耿直的使用了压舱铁配平。左侧加一个与舰岛同样重量的铁坨子。

东营双刀,烟囱与舰岛对向安装

赤城号航空母舰的烟囱位于飞行甲板右侧,烟囱向下弯曲排气,舰岛位于飞行甲板左侧,这种设计能够尽可能的降低平衡难度,舰政本部觉得这种设计能够让两艘航母在并行航行时,他们的舰载机可以一个向左盘旋,一个向右盘旋,两者降落不会产生干扰

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然后日本发现一个很严肃的问题,飞行员一有点什么事就喜欢往左拐,所以通过舰岛位置平衡航母中心的思路宣告终结

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日本这种烟囱与舰岛对向布置的思路并非没有可取之处,至少这种思路能够良好的解决航空母舰的平衡问题,但是因为飞行员老想撞舰岛。因此舰岛烟囱对向设计和左舷舰岛的设计思路被一块丢进了垃圾堆。

日本这种脑洞大开的舰体平衡模式以失败为结局,同一阶段的其他国家设计的航空母舰,舰岛与烟囱就像被哥俩好粘住一样不可分离。

大风号航空母舰,舰岛右移,飞行甲板采用非对称设计

舰岛很重,那么,让飞行甲板往左挪一点,增加飞行甲板的结构重量以平衡航空母舰的重心。这种方式的代表是日本的大凤级航空母舰。大风级航空母舰的舰岛位于飞行甲板外侧,舰岛下部有大量的支撑体支撑舰岛

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舰岛的支撑体

飞鹰级航空母舰也采用了这种舰岛外移的设计,但是,因为飞鹰级航空母舰依旧存在着严重的平衡问题所以以大凤级航空母舰为例进行描述

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飞鹰级航母线图


舰岛右移设计让大凤级和飞鹰级航空母舰的舰岛避开了飞行甲板,全幅宽度的飞行甲板都可以放飞舰载机机群,这种设计提高了飞行甲板的整体性,提高了单波次机群的出击数量。

但是这个设计不是大凤级航空母舰最大的亮点,大凤级航空母舰最大的亮点是偏心铺设的飞行甲板,偏心甲板设计在因为大量色彩的干扰,所以在彩图上看的不是很清楚

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通过彩图很难注意到大凤级航母的设计亮点

因为彩图形式的三视图是流传的最广泛的形式的三视图。所以大凤级航母的偏心飞行甲板,容易被忽略。

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从舰尾的两个防空炮塔中点水平画一条舰体轴线

在线图上要清楚一点,从舰尾的防空炮中央引出一条水平线,可以看到,两侧飞行甲板略有差异。

后以中心轴为对称轴。翻转部分后部甲板。

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宽度明显不一样


很明显能够发现大风号航空母舰飞行甲板的宽度是不一样的

大凤级航空母舰舰岛的左舷对应位置开始飞行甲板宽度增加两米,通过增加飞行甲板宽度从而增加左侧质量,实现质量平衡,航空母舰的平衡方式终于不是靠浪费吨位来强行平衡了。

中途岛级航空母舰,左右舷装甲厚度不同与侧舷升降机


飞行甲板平衡问题是必须要解决的,航空母舰所常用的细分舱室增加结构重量,或者燃油压舱水的动态平衡,简单粗暴的压舱物平衡,虽然说这三种方式解决了航母的平衡问题,但是上述三种方式实际上都是以牺牲航空母舰的续航能力或者储备浮力为代价换取航母平衡的,是不可取的,因此美国海军在中途岛级航空母舰上提出了它的解决方法

中途岛级航空母舰左右侧主装甲带的厚度不同,左侧装甲带厚度为7.6英寸(193MM),右侧装甲带厚度7英寸(178MM)。

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右舷装甲带厚度


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左舷装甲带厚度

通过装甲带的重量不同,来实现航空母舰的质量分布均衡。

但是这种方法的缺点也是非常明显,那就是舰岛侧的装甲带厚度要更薄,抗打击能力不足。不过么,等到航空母舰的主装甲带派上用场的时候,航母舰员需要的是赶紧开溜而不是依靠防空炮和对面的驱逐舰对A,更何况这种思路比加压舱铁强太多了,虽然说中途岛级航空母舰在SCB-101现代化改装当中,增大了斜角甲板大小之后,老毛病就又犯了,左舷的斜角甲板有点重,所以得在舰岛侧的舱室内加几吨的压舱铁....

而且诸多美式航母还采用了侧舷升降机设计,在左侧飞行甲板的外侧安装一个升降机,通过这个升降机平衡一部分的结构重量

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(上图为左舷的侧舷升降机,这个设计一个设计初衷就是为了平衡结构重量)

殊途同归,英国开创的最为成功的舰体平衡方式——斜角甲板

完美解决舰岛平衡问题的是英国人,英国人表示,左侧在加一段飞行甲板不就得了么?为啥非要挖空心思去掏空舰岛侧的舱室?美国海军在获知这一思路之后,立马就在中途岛号航空母舰上,画了一条斜向的降落跑道,并于1952年对埃塞克斯级航空母舰安提坦号进行SCB-27C改装计划(安装斜角甲板的计划在安提坦号上叫做SCB-27C,在其他埃塞克斯级上叫做SCB-125)

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斜角甲板设计不仅完美的解决了喷气式战斗机的降落问题,还解决了困扰世界航母长达三十年的舰体平衡问题,舰岛太重怎么办?来一个斜角甲板平衡一下。舰岛很重怎么办?斜角甲板大一点

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鹰号航空母舰,可以看出斜角甲板的角度非常小,甚至可以忽略

英国航母的斜角甲板安装改造的幅度非常小,但是美国航母的改造幅度就很大了,美国航母的斜角甲板起始位置更靠近于左舷,所以斜角甲板的外飘幅度也更明显。

SCB-101改装之后的中途岛飞行甲板面积从11,300平米增加到了16,200平米,位于左舷的舷侧升降机后移,这种设计极大的增加了中途岛号航空母舰的飞行甲板,但是,左侧的外飘飞行甲板重量过重,直接导致中途岛级航空母舰的稳定性降低

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本来是右侧重,改成了左侧重,这种设计直接导致,航母摇的太嗨,就像迪斯科美国海军想了想,美国海军极度郁闷的加压舱铁强制解决平衡问题,但是这也导致中途岛号航空母舰的灵活性差,舵效低。

在这一阶段,航空母舰已经解决了平衡问题,但是舰岛侵袭飞行甲板问题依旧没有解决。

完美解决舰岛侵袭飞行甲板问题与航母重心问题,舰载机降落问题的双外飘设计


在斜角甲板问世后,各国海军积极探索下一代航母构成时,各国海军不约而同地使用了双外飘布局。通过大量支撑体让航空母舰的舰岛和飞行甲板全部移出舰体正上方,舰岛正前方与正后方用作舰载机停机区,斜角甲板左后侧用作升降机位置或者舰载机临时停机区

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在这个方面各国是形成高度一致的,区别仅仅是两侧外飘幅度的区别,舰岛重的右侧飞行甲板的外飘幅度明显小于左侧飞行甲板,舰岛比较轻的,左右侧的外飘幅度基本相同,

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但是整体来说就算外飘宽度相同,左侧飞行甲板的完整度也要大于右侧飞行甲板的完整度(例如,绝大多数航母的舷侧升降机在左侧)

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外飘设计对于航母来说是完美的,除了增加设计难度,增加建造成本以外没有任何的缺点。

轻型航母普遍也采用了外飘设计,但是外飘幅度相对较小

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只能说对于轻型航母而言,外飘设计仅仅就是为了解决飞行甲板的平衡问题

航母的诞生就伴随着平衡问题,为了解决这个问题,平原型航母,增加隔舱密度,使用压舱水,飞行甲板外移,削减装甲带厚度,各国海军用了几十年的时间探索这一问题,一系列的探索,花费了大量的人力物力财力,大量的航母为了解决平衡问题而沦为笑柄。

最终因为一个三明治而解决了这个困扰航空母舰家族几十年的问题(斜角甲板的构思来自于一个三明治)喷气式飞机的降落问题因为一个女秘书的口红而完美解决,让轻型航空母舰起死回生的滑越甲板设计则是来自于设计人员看到的滑雪比赛。这些思路一直是触手可及,但是能够想到用这种方式来解决航母问题的人,却寥寥无几,而这些发明就却不经意间改变了整个世界。

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