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單艦島與雙艦島背后的奧秘—從076采取的雙艦島構(gòu)型說起

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去年年末,中國(guó)在滬東中華造船廠,下水了首艘076型兩棲攻擊艦,并將其命名為“四川艦”。與前作075型兩棲攻擊艦有所不同,該艦采用了雙艦島構(gòu)型設(shè)計(jì),與類似于意大利海軍的“迪里雅斯特”號(hào)兩棲攻擊艦類似。于是這讓坊間圍繞單艦島與雙艦島,開啟了一系列爭(zhēng)論。所以上述兩種艦島背后,到底有著怎樣的奧秘呢?

一、不斷演進(jìn)的單艦島



(采用前置艦島設(shè)計(jì)的法國(guó)海軍“戴高樂”號(hào)核動(dòng)力航母)

對(duì)于航母及兩棲攻擊艦而言,單艦島無疑是首選,至于航空艦橋、航海艦橋、旗艦艦橋、船電系統(tǒng)等設(shè)施,都會(huì)被整合其中。再者是按照分布位置不同,單艦島可以被分為前置艦島、中置艦島、后置艦島。前置艦島可以從法國(guó)海軍裝備的“戴高樂”號(hào)核動(dòng)力航母上瞥見。“戴高樂”號(hào)之所以采用前置艦島,一方面是因?yàn)闅v史傳統(tǒng),另一方面則與該艦型寬過窄小(64米,相當(dāng)于尼米級(jí)的83%)有關(guān):進(jìn)一步講,若隨大流即采用后置艦島布局再靠后設(shè)置,會(huì)使得“戴高樂”號(hào)的升降機(jī)位置會(huì)受到影響,斜角甲板跑道空間也會(huì)受到侵占,從而造成導(dǎo)致斜角角度過小,以此會(huì)影響到艦載機(jī)艦面作業(yè)。



(我國(guó)福建艦選擇了中置艦島,至于飛機(jī)升降機(jī)則以一前一后的方式布置在艦島左右兩側(cè))

中置艦島則頗為流行,且在優(yōu)劣性上較為均衡。諸如我國(guó)的遼寧艦、山東艦、福建艦、075型兩棲攻擊艦、俄羅斯“庫(kù)茲涅佐夫海軍上將”號(hào)航母、印度“維克拉瑪?shù)賮啞碧?hào)航母等,均是如此。上述多型艦艇采用中置艦島的原因很簡(jiǎn)單,那就是與常規(guī)動(dòng)力系統(tǒng)煙道布局有著直接關(guān)聯(lián),所以迫使決定了其不得不做此打算。因?yàn)閷焽枵掀渲械呐瀺u無論是前置還是后置,都對(duì)動(dòng)力艙布局提出較大的挑戰(zhàn)。出于保證動(dòng)力組的傳動(dòng)效率和滿足遠(yuǎn)端動(dòng)力組的進(jìn)排氣需求的考慮,艦島中置為最佳,且前后可供挪移的余地小。在已經(jīng)受限的情況下,相比前置艦島會(huì)對(duì)影響彈射作業(yè)產(chǎn)生影響的固有缺陷和便于后方甲板調(diào)度的優(yōu)勢(shì),中置艦島這種做法已然是儼然“取法其上,僅得其中法乎其中,得乎其中”,堪稱是極為妥帖。



(美海軍“福特”級(jí)核動(dòng)力航母則將后置艦島構(gòu)型貫徹到位)

談及后置艦島,人們總會(huì)想起美海軍的“尼米茲”級(jí)與“福特”級(jí),但除此之外,巴西海軍的“圣保羅”號(hào)航母、泰國(guó)海軍的“查克里納呂貝”號(hào)航母,也都采用了這種設(shè)計(jì)。相較于前置與中置,后置艦島被認(rèn)為是一種較更為理想的布局,可以能切實(shí)提高艦載機(jī)調(diào)度運(yùn)與出動(dòng)效率的布局。另一方面,后置艦島在前向視野上不及前置艦島,增加了操艦的難度。至于坊間針對(duì)前置與后置艦島在前后向視野獲取上的高低,以此涉及有關(guān)操艦要求上的難易與否等說法,確有道理可言,即前置艦島得益于視野好,因此有利于水兵操艦,后置艦島則會(huì)因視野受限,所以對(duì)操艦有著較高要求。



(從中上圖可以看到見,美海軍“佛萊斯特”級(jí)航母的艦島位置,一開始也在艦體右舷中部區(qū)域)

對(duì)于各國(guó)而言,如何決定艦島的位置,主要與各國(guó)航母的動(dòng)力構(gòu)成、作戰(zhàn)需求、兵力配置等因素有關(guān),所以不用過分追究其并無絕對(duì)的優(yōu)劣之分,反之要從艦島位置本身是否合適去著手。最后一點(diǎn)極為重要,那就是但不論怎樣,單艦島經(jīng)過的發(fā)展,已經(jīng)呈現(xiàn)出后置化、小型化的趨勢(shì)特征,就比如法國(guó)海軍新一代航母,最終也選擇了后置艦島,、至于我國(guó)的004型航母,也會(huì)采用此類設(shè)計(jì)。這么做的目的只有一個(gè),那就是通過壓縮艦島體積,以此節(jié)省出寶貴的飛行甲板面積,以及降低對(duì)艦載機(jī)艦面作業(yè)的影響。

二、頗具爭(zhēng)議的雙艦島



(采用雙艦島設(shè)計(jì)的英國(guó)海軍“伊麗莎白女王”級(jí)常規(guī)動(dòng)力航母)

縱觀世界可以發(fā)現(xiàn),似乎各航母國(guó)家各國(guó)都對(duì)雙艦島興趣在逐漸增加不大,當(dāng)然在英國(guó)海軍的“伊麗莎白女王”級(jí),意大利海軍的“迪里雅斯特”號(hào)兩棲攻擊艦(包括076)和我國(guó)的076型兩棲攻擊艦以外,韓國(guó)CVX航母方案和俄羅斯“風(fēng)暴”航母方案都有試水雙艦島的意圖則屬于例外,接下來咱們就一個(gè)一個(gè)說。



(俄羅斯“風(fēng)暴”航母模型上的雙艦島)

首先是伊麗莎白女王級(jí),按照英國(guó)人的說法稱,該艦之所以會(huì)采用雙艦島,主要有以下幾方面的考量。首先,從空氣動(dòng)力學(xué)角度考慮,雙艦島的布局減少了飛行甲板上空的氣旋,能夠使艦載機(jī)起降時(shí)的周圍氣流更加平穩(wěn)安全性更高。其次,從充分利用艦體空間的角度考慮,雙艦島提高了下層甲板空間布置的靈活性。



(值得一提的是,“迪里雅斯特”號(hào)兩棲攻擊艦并未在艦島之中間設(shè)置舷外升降機(jī))

再次,從提升航母生存能力的角度考慮,大噸位的航母勢(shì)必需要更大的艦島,將單個(gè)艦島拆開能夠有效縮小尺寸,易于降低雷達(dá)反射面積,這與伊麗莎白女王級(jí)的整體隱身設(shè)計(jì)一致。同時(shí)兩個(gè)艦島存在部分指控重疊度,這也能提升航母自身的抗打擊能力。最后,從艦載機(jī)調(diào)控管理的角度考慮,將航行與飛行管理功能分開后,后島上的飛行控制中心位于調(diào)控飛機(jī)著陸的最佳位置,有利于更好地控制艦載機(jī)的起降秩序,提高艦載機(jī)的出動(dòng)效率。再者是“迪里雅斯特”號(hào)兩棲攻擊艦,外界普遍認(rèn)為,意大利海軍為其引入雙艦島的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單,那就是可以大幅提高艦載機(jī)的起降效率。



(076型與075型兩棲攻擊艦的CG圖,兩者在飛行甲板、體量尺寸、艦島構(gòu)型上均有所差異)

此外還有說法稱,由于“迪里雅斯特”號(hào)未能妥善解決船電系統(tǒng)的電磁兼容性問題,所以才讓其不得不采用雙艦島,但這一說法目前缺乏更多證據(jù)支撐,因此還需要商榷。值得一提的是,當(dāng)談起雙艦島的優(yōu)勢(shì)時(shí),網(wǎng)友總會(huì)將能夠降低艦體雷達(dá)反射面積這一條列入其中,但這明顯是胡說八道,原因在于雙艦島根本不會(huì)降低多少RCS,那么所以雙艦島到底擁有哪些優(yōu)勢(shì)呢?要知道,常規(guī)動(dòng)力的航母或兩棲攻擊艦的雙艦島優(yōu)勢(shì)是和單個(gè)大艦島的同類艦艇比較得出的。



(俄羅斯海軍的“庫(kù)茲涅佐夫”號(hào)航母的巨大單艦島非常醒目)



(英國(guó)海軍“競(jìng)技神”號(hào)輕型航母也有相對(duì)巨大的單艦島)

一是有實(shí)驗(yàn)證明,海風(fēng)吹過兩個(gè)小艦島時(shí)產(chǎn)生的空氣擾流會(huì)比一個(gè)大型單艦島要少,有利于艦載機(jī)起降作業(yè)的安全。



(可以看出,075型動(dòng)力系統(tǒng)的進(jìn)排氣道特別大,所以使得其艦島體積也會(huì)相應(yīng)有所拓展)

二是在建造航母建造過程中,兩個(gè)小艦島比一個(gè)大艦島更容易建

造和安裝。如“伊麗莎白”號(hào)航空母艦的兩個(gè)艦島于樸茨茅斯和格拉斯哥分別建造后,再運(yùn)至羅賽斯吊裝至船體之上,這對(duì)工期和成本的好處不言而喻。

三是航母搭載的對(duì)空搜索雷達(dá)和對(duì)海搜索雷達(dá)等兩部主要雷達(dá)距離相距越遠(yuǎn)相互干擾就越小,前后分置的雙島結(jié)構(gòu)使得兩部主要雷達(dá)的相互距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)拉開,是為雷達(dá)的分散布置提供了電磁兼容性設(shè)計(jì)的最佳解決方案可能,能有效提高電磁兼容性。如,“伊麗莎白”級(jí)航母上的1046型遠(yuǎn)程對(duì)空監(jiān)視雷達(dá)安裝在前艦島,而997型Artisan 3D中距雷達(dá)安裝在后艦島。如果安裝得太近,高功率發(fā)射的雷達(dá)即使頻率不同也可能導(dǎo)致相互干擾或形成盲點(diǎn)。分開布置后,各雷達(dá)都擁有清晰、無遮擋的“視野”。



(“伊麗莎白”號(hào)航母分置于前后艦島上的雷達(dá)系統(tǒng))

四是雙島設(shè)計(jì)使得前向艦島所處的位置十分靠前,值班人員操艦人員能夠更好地觀察到艦艏和前方的情況,這在受限狹窄水域中航行時(shí)非常有用。同時(shí)后置的艦島更利于航空作業(yè)的管理,因?yàn)槠涮幱谟^察飛機(jī)著陸的最佳位置。在飛行員最需要母艦幫助的降落階段,后艦島中的一名專職的飛機(jī)控制員(通常是前飛行員)可以提供準(zhǔn)確的引導(dǎo)。 其崗位設(shè)在從后艦島中伸出、擁有3米高巨大窗戶的平臺(tái)上,可提供290度的視野,能夠輕易觀察到高空的飛機(jī)。

后艦島的飛控中心可以通過耳機(jī)或使用安裝在后島一側(cè)的大型LED顯示屏向飛行甲板上的飛機(jī)操作人員發(fā)出指令。它還連接到飛行甲板下面的機(jī)庫(kù)控制室,在那里發(fā)出將飛機(jī)提升到甲板上的命令。這一切能夠良好地運(yùn)作,自然是得益于雙艦島布局帶來的便利。



(3米高的多層裝甲玻璃面板略微著色以防止眩光,可以承受“支奴干”直升機(jī)旋轉(zhuǎn)槳葉的直接撞擊)



(對(duì)于艦載機(jī)飛行員來說,艦島數(shù)量越少,體積越小,將會(huì)更有利于著艦作業(yè)的展開,反之或多或少都會(huì)產(chǎn)生不利影響)

五是既解決了常規(guī)動(dòng)力系統(tǒng)的進(jìn)排氣問題(進(jìn)排氣道體積較大)。大型軍艦一般會(huì)配置彼此間隔一定距離的多臺(tái)鍋爐,每臺(tái)鍋爐產(chǎn)生的廢氣均需要由煙囪排至艦外。在采用蒸汽輪機(jī)作為主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)時(shí),由于排氣壓力足夠大,多臺(tái)鍋爐的煙囪可以設(shè)計(jì)成彎曲的形狀,將上部管道整合起來,以減少對(duì)內(nèi)部艙室的侵占。



(二戰(zhàn)中沉沒的英國(guó)海軍“皇家方舟”號(hào)航空母艦的剖面圖,可見煙囪需要繞過機(jī)庫(kù))

但在現(xiàn)代航母和兩棲攻擊艦采用燃?xì)廨啓C(jī)后,由于廢氣溫度在500度以上,排氣壓力低和進(jìn)排氣需求量巨大,要求煙囪盡量短,最好平直向上突出艦體。在從艦體底部千方百計(jì)繞升到飛行甲板右側(cè)的過程中,航母和兩棲攻擊艦的內(nèi)部的煙道已經(jīng)損失了一定的排煙能力了,實(shí)在沒有余力在飛行甲板的上方整合為單煙囪。如此一來,配置2臺(tái)間隔一定距離的燃?xì)廨啓C(jī)的艦艇就只能以2個(gè)分開的煙囪示人,而包裹煙囪的艦島數(shù)量變?yōu)?個(gè)也就順理成章了。

又可以在兩座艦島之間布置一個(gè)舷外升降機(jī)。六是當(dāng)其中一座艦島遭受攻擊失去功效后,另一座艦島便能啟用相關(guān)備份系統(tǒng),由此可顯著提高戰(zhàn)場(chǎng)生存性。后艦島上還設(shè)有一座類似前艦島的艦橋,備份有船舶駕駛和控制系統(tǒng)。

至于雙艦島的劣勢(shì),主要為會(huì)對(duì)飛行員的視場(chǎng)產(chǎn)生一定影響,以及艦島高度水平面下方的橫向氣流不夠穩(wěn)定等。此外還有說法稱,由于“迪里雅斯特”號(hào)未能妥善解決船電系統(tǒng)的電磁兼容性問題,所以才讓其不得不采用雙艦島,但該說目前缺乏更多證據(jù)支撐。

值得一提的是,當(dāng)談起雙艦島的優(yōu)勢(shì)時(shí),有些網(wǎng)友總會(huì)將降低艦體雷達(dá)反射面積這一條列入其中,但應(yīng)當(dāng)說此條意義不大。目前的雙艦島航母或兩棲攻擊艦均談不上是真正意義上的“隱身”艦艇,可能在艦體外形上會(huì)考慮一些折線設(shè)計(jì),但是單純將一個(gè)大艦島變?yōu)閮蓚€(gè)小艦島并非基于“隱身”的考慮。

三、結(jié)語



(對(duì)于076型兩棲攻擊艦來說,大力提升航空作戰(zhàn)能力才是關(guān)鍵,所以便只能通過雙艦島設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn))

2001年,一名在Thales CVF 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)工作的英國(guó)皇家海軍軍官靈感迸發(fā),產(chǎn)生了為航空母艦設(shè)計(jì)雙艦島的想法,為后來的“伊麗莎白女王”級(jí)航母的獨(dú)特外形奠定了概念基礎(chǔ)。與斜角甲板、光學(xué)助降鏡和蒸汽彈射器一樣,這無疑是英國(guó)這個(gè)老牌航母國(guó)家在載機(jī)艦艇設(shè)計(jì)上的又一大創(chuàng)舉。

綜上所述,盡管目前雙艦島并非尚難言主流,但是通過一系列分析可以看出,其優(yōu)勢(shì)要遠(yuǎn)大于劣勢(shì)相對(duì)于一個(gè)包裹2個(gè)煙囪的巨大單艦島,取消連接煙囪的中間部分而形成的雙艦島也有其可取之處。一定程度上,雙艦島就是采用燃?xì)廨啓C(jī)的航母或兩棲攻擊艦的最優(yōu)解,所以這便是我國(guó)剛下水的076型兩棲攻擊艦為何要選擇此類設(shè)計(jì)的真正原因自然也概莫能外。

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