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單艦島與雙艦島背后的奧秘—從076采取的雙艦島構型說起

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去年年末,中國在滬東中華造船廠,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型設計,與類似于意大利海軍的“迪里雅斯特”號兩棲攻擊艦類似。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、不斷演進的單艦島



(采用前置艦島設計的法國海軍“戴高樂”號核動力航母)

對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、船電系統等設施,都會被整合其中。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海軍裝備的“戴高樂”號核動力航母上瞥見。“戴高樂”號之所以采用前置艦島,一方面是因為歷史傳統,另一方面則與該艦型寬過窄小(64米,相當于尼米級的83%)有關:進一步講,若隨大流即采用后置艦島布局再靠后設置,會使得“戴高樂”號的升降機位置會受到影響,斜角甲板跑道空間也會受到侵占,從而造成導致斜角角度過小,以此會影響到艦載機艦面作業。



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

中置艦島則頗為流行,且在優劣性上較為均衡。諸如我國的遼寧艦、山東艦、福建艦、075型兩棲攻擊艦、俄羅斯“庫茲涅佐夫海軍上將”號航母、印度“維克拉瑪蒂亞”號航母等,均是如此。上述多型艦艇采用中置艦島的原因很簡單,那就是與常規動力系統煙道布局有著直接關聯,所以迫使決定了其不得不做此打算。因為將煙囪整合其中的艦島無論是前置還是后置,都對動力艙布局提出較大的挑戰。出于保證動力組的傳動效率和滿足遠端動力組的進排氣需求的考慮,艦島中置為最佳,且前后可供挪移的余地小。在已經受限的情況下,相比前置艦島會對影響彈射作業產生影響的固有缺陷和便于后方甲板調度的優勢,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”級核動力航母則將后置艦島構型貫徹到位)

談及后置艦島,人們總會想起美海軍的“尼米茲”級與“福特”級,但除此之外,巴西海軍的“圣保羅”號航母、泰國海軍的“查克里納呂貝”號航母,也都采用了這種設計。相較于前置與中置,后置艦島被認為是一種較更為理想的布局,可以能切實提高艦載機調度運與出動效率的布局。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,后置艦島則會因視野受限,所以對操艦有著較高要求。



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

對于各國而言,如何決定艦島的位置,主要與各國航母的動力構成、作戰需求、兵力配置等因素有關,所以不用過分追究其并無絕對的優劣之分,反之要從艦島位置本身是否合適去著手。最后一點極為重要,那就是但不論怎樣,單艦島經過的發展,已經呈現出后置化、小型化的趨勢特征,就比如法國海軍新一代航母,最終也選擇了后置艦島,、至于我國的004型航母,也會采用此類設計。這么做的目的只有一個,那就是通過壓縮艦島體積,以此節省出寶貴的飛行甲板面積,以及降低對艦載機艦面作業的影響。

二、頗具爭議的雙艦島



(采用雙艦島設計的英國海軍“伊麗莎白女王”級常規動力航母)

縱觀世界可以發現,似乎各航母國家各國都對雙艦島興趣在逐漸增加不大,當然在英國海軍的“伊麗莎白女王”級,意大利海軍的“迪里雅斯特”號兩棲攻擊艦(包括076)和我國的076型兩棲攻擊艦以外,韓國CVX航母方案和俄羅斯“風暴”航母方案都有試水雙艦島的意圖則屬于例外,接下來咱們就一個一個說。



(俄羅斯“風暴”航母模型上的雙艦島)

首先是伊麗莎白女王級,按照英國人的說法稱,該艦之所以會采用雙艦島,主要有以下幾方面的考量。首先,從空氣動力學角度考慮,雙艦島的布局減少了飛行甲板上空的氣旋,能夠使艦載機起降時的周圍氣流更加平穩安全性更高。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”號兩棲攻擊艦并未在艦島之中間設置舷外升降機)

再次,從提升航母生存能力的角度考慮,大噸位的航母勢必需要更大的艦島,將單個艦島拆開能夠有效縮小尺寸,易于降低雷達反射面積,這與伊麗莎白女王級的整體隱身設計一致。同時兩個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,從艦載機調控管理的角度考慮,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控飛機著陸的最佳位置,有利于更好地控制艦載機的起降秩序,提高艦載機的出動效率。再者是“迪里雅斯特”號兩棲攻擊艦,外界普遍認為,意大利海軍為其引入雙艦島的設計很簡單,那就是可以大幅提高艦載機的起降效率。



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

此外還有說法稱,由于“迪里雅斯特”號未能妥善解決船電系統的電磁兼容性問題,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支撐,因此還需要商榷。值得一提的是,當談起雙艦島的優勢時,網友總會將能夠降低艦體雷達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降低多少RCS,那么所以雙艦島到底擁有哪些優勢呢?要知道,常規動力的航母或兩棲攻擊艦的雙艦島優勢是和單個大艦島的同類艦艇比較得出的。



(俄羅斯海軍的“庫茲涅佐夫”號航母的巨大單艦島非常醒目)



(英國海軍“競技神”號輕型航母也有相對巨大的單艦島)

一是有實驗證明,海風吹過兩個小艦島時產生的空氣擾流會比一個大型單艦島要少,有利于艦載機起降作業的安全。



(可以看出,075型動力系統的進排氣道特別大,所以使得其艦島體積也會相應有所拓展)

二是在建造航母建造過程中,兩個小艦島比一個大艦島更容易建

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

三是航母搭載的對空搜索雷達和對海搜索雷達等兩部主要雷達距離相距越遠相互干擾就越小,前后分置的雙島結構使得兩部主要雷達的相互距離遠遠拉開,是為雷達的分散布置提供了電磁兼容性設計的最佳解決方案可能,能有效提高電磁兼容性。如,“伊麗莎白”級航母上的1046型遠程對空監視雷達安裝在前艦島,而997型Artisan 3D中距雷達安裝在后艦島。如果安裝得太近,高功率發射的雷達即使頻率不同也可能導致相互干擾或形成盲點。分開布置后,各雷達都擁有清晰、無遮擋的“視野”。



(“伊麗莎白”號航母分置于前后艦島上的雷達系統)

四是雙島設計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非常有用。同時后置的艦島更利于航空作業的管理,因為其處于觀察飛機著陸的最佳位置。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控制員(通常是前飛行員)可以提供準確的引導。 其崗位設在從后艦島中伸出、擁有3米高巨大窗戶的平臺上,可提供290度的視野,能夠輕易觀察到高空的飛機。

后艦島的飛控中心可以通過耳機或使用安裝在后島一側的大型LED顯示屏向飛行甲板上的飛機操作人員發出指令。它還連接到飛行甲板下面的機庫控制室,在那里發出將飛機提升到甲板上的命令。這一切能夠良好地運作,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”直升機旋轉槳葉的直接撞擊)



(對于艦載機飛行員來說,艦島數量越少,體積越小,將會更有利于著艦作業的展開,反之或多或少都會產生不利影響)

五是既解決了常規動力系統的進排氣問題(進排氣道體積較大)。大型軍艦一般會配置彼此間隔一定距離的多臺鍋爐,每臺鍋爐產生的廢氣均需要由煙囪排至艦外。在采用蒸汽輪機作為主要動力系統時,由于排氣壓力足夠大,多臺鍋爐的煙囪可以設計成彎曲的形狀,將上部管道整合起來,以減少對內部艙室的侵占。



(二戰中沉沒的英國海軍“皇家方舟”號航空母艦的剖面圖,可見煙囪需要繞過機庫)

但在現代航母和兩棲攻擊艦采用燃氣輪機后,由于廢氣溫度在500度以上,排氣壓力低和進排氣需求量巨大,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繞升到飛行甲板右側的過程中,航母和兩棲攻擊艦的內部的煙道已經損失了一定的排煙能力了,實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臺間隔一定距離的燃氣輪機的艦艇就只能以2個分開的煙囪示人,而包裹煙囪的艦島數量變為2個也就順理成章了。

又可以在兩座艦島之間布置一個舷外升降機。六是當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備份系統,由此可顯著提高戰場生存性。后艦島上還設有一座類似前艦島的艦橋,備份有船舶駕駛和控制系統。

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

值得一提的是,當談起雙艦島的優勢時,有些網友總會將降低艦體雷達反射面積這一條列入其中,但應當說此條意義不大。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考慮一些折線設計,但是單純將一個大艦島變為兩個小艦島并非基于“隱身”的考慮。

三、結語



(對于076型兩棲攻擊艦來說,大力提升航空作戰能力才是關鍵,所以便只能通過雙艦島設計來實現)

2001年,一名在Thales CVF 設計團隊工作的英國皇家海軍軍官靈感迸發,產生了為航空母艦設計雙艦島的想法,為后來的“伊麗莎白女王”級航母的獨特外形奠定了概念基礎。與斜角甲板、光學助降鏡和蒸汽彈射器一樣,這無疑是英國這個老牌航母國家在載機艦艇設計上的又一大創舉。

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,其優勢要遠大于劣勢相對于一個包裹2個煙囪的巨大單艦島,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,雙艦島就是采用燃氣輪機的航母或兩棲攻擊艦的最優解,所以這便是我國剛下水的076型兩棲攻擊艦為何要選擇此類設計的真正原因自然也概莫能外。

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