航空母艦是現(xiàn)代海軍的核心力量,其航行速度一直備受關(guān)注。
美國(guó)核航母的速度約為36節(jié),俄羅斯航母的速度大概是28節(jié)。
在橫向?qū)Ρ绕渌麌?guó)家航母的速度后能夠發(fā)現(xiàn),航速基本上都保持在30節(jié)左右。
為什么航母的速度都差不多呢?這個(gè)速度如果在陸路交通上,大約是多快?
“節(jié)”是個(gè)什么速度?
在浩瀚的大海上,無(wú)法像陸地一樣那么方便地計(jì)算距離和速度。
因此最開始的時(shí)候,一切都要憑借老船長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。
直到16世紀(jì)大航海時(shí)代,一位英國(guó)的航海家想到了一個(gè)十分巧妙的主意,用一塊浮木和一條繩子測(cè)速。
首先將帶有配重的浮木扔到海中,再將打了無(wú)數(shù)個(gè)繩結(jié),且繩結(jié)之間長(zhǎng)度固定打的繩子放出。
通過計(jì)算固定時(shí)間內(nèi)放出繩結(jié)的長(zhǎng)度來(lái)確定航行速度。
到了16世紀(jì)末的時(shí)候,逐漸統(tǒng)一了1節(jié)等于1海里/小時(shí)的換算。
1929年國(guó)際水文會(huì)議確定一海里為1.852千米,因此一節(jié)等于1.852千米/小時(shí)。
依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)換算體系,30節(jié)航速對(duì)應(yīng)55.56千米/小時(shí)的時(shí)速。
這個(gè)速度看起來(lái)似乎并不怎么快,但值得注意的是,航母的重量達(dá)到了十萬(wàn)噸級(jí),而坦克最重也不過80噸。
航母這樣一個(gè)龐然大物,能夠以這么快的速度行駛就已經(jīng)很令人意外了。
那么航母的速度為什么大多都在30節(jié)左右呢?
航母的速度為什么是30節(jié)
- 保證艦載機(jī)起飛
航空母艦航速參數(shù)的確定基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)論證與作戰(zhàn)需求分析。
艦載航空器起降作業(yè)對(duì)甲板環(huán)境存在明確的氣流動(dòng)力學(xué)要求,常規(guī)噴氣式艦載機(jī)在滑躍起飛階段需要至少20-30節(jié)(約37-55.5公里/小時(shí))的合成風(fēng)速以產(chǎn)生足夠升力。
這種空氣動(dòng)力需求通過艦體運(yùn)動(dòng)與自然風(fēng)力的矢量疊加實(shí)現(xiàn),具體表現(xiàn)為:當(dāng)氣象環(huán)境提供X節(jié)自然風(fēng)速時(shí),艦體需以(30-X)節(jié)航速逆風(fēng)航行,使甲板平面形成符合艦載機(jī)操作規(guī)范的30節(jié)相對(duì)風(fēng)速。
以F/A-18艦載戰(zhàn)斗機(jī)為例,其起飛作業(yè)要求甲板合成風(fēng)速達(dá)到25-30節(jié)閾值。
若海面實(shí)際自然風(fēng)速為10節(jié),則需艦載平臺(tái)保持20節(jié)逆風(fēng)航速以滿足空氣動(dòng)力學(xué)需求。
現(xiàn)代航母30節(jié)標(biāo)準(zhǔn)航速的設(shè)定,經(jīng)過多維度效能評(píng)估:既滿足各類艦載機(jī)起降的氣流條件,又避免動(dòng)力系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)造成的燃料效率降低。
這種設(shè)計(jì)理念符合工程學(xué)中的最優(yōu)化原則,在確保作戰(zhàn)效能的同時(shí)有效控制動(dòng)力系統(tǒng)負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)軍事性能與資源消耗的平衡。
維持結(jié)構(gòu)、燃料消耗、機(jī)動(dòng)能力三維穩(wěn)定
對(duì)于非核動(dòng)力的航空母艦過高的速度容易導(dǎo)致燃料供應(yīng)不足,從而大幅縮短航程。
即使是核動(dòng)力航母,比如美國(guó)的尼米茲級(jí),雖然核反應(yīng)堆提供充足的能源,但它需要伴隨眾多燒油的驅(qū)逐艦和巡洋艦等護(hù)航艦艇。
艦隊(duì)的整體速度需協(xié)調(diào)一致,不能讓航空母艦過快行駛而甩開其他艦船。
因此,30節(jié)被認(rèn)為是一個(gè)折中的速度,既能保證快速航行,又能控制燃油消耗。
航空母艦作為大型海上艦艇,通常排水量可達(dá)10萬(wàn)噸級(jí)。
由于海洋上的風(fēng)浪較大,航母必須保持穩(wěn)定,以確保飛行甲板不出現(xiàn)劇烈晃動(dòng),從而保障飛機(jī)的正常起降和人員的工作安全。
如果高速航行,則無(wú)法保證這樣的穩(wěn)定性。
經(jīng)過多次設(shè)計(jì)和測(cè)試,30節(jié)航速在結(jié)構(gòu)應(yīng)力、燃料消耗與機(jī)動(dòng)能力三維度達(dá)到最優(yōu)平衡點(diǎn)。
超過此速度,船體會(huì)承受更大的應(yīng)力,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞,進(jìn)而影響航母的使用壽命。
航母并非游輪,它需要隨時(shí)準(zhǔn)備投入戰(zhàn)斗。
30節(jié)的速度使其能夠快速調(diào)整位置,躲避敵方潛艇的魚雷或?qū)椆?/strong>。
在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,航母還需前往熱點(diǎn)區(qū)域提供支援或撤離危險(xiǎn)地帶,30節(jié)的速度已經(jīng)足夠靈活。
- 提升航速難度較高
盡管提高航速至40節(jié)并非不可能,但此舉將大幅增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率需求和船體強(qiáng)度要求,導(dǎo)致造價(jià)和維護(hù)成本顯著上升,而戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)卻并不明顯。
現(xiàn)代航母通常采用蒸汽輪機(jī)或核動(dòng)力推進(jìn)方式。
尼米茲級(jí)的核反應(yīng)堆能夠推動(dòng)重達(dá)10萬(wàn)噸的船只達(dá)到30多節(jié)的速度,這已接近物理極限。
若想進(jìn)一步提高速度,需重新設(shè)計(jì)船體線型并升級(jí)動(dòng)力裝置配置。
計(jì)算數(shù)據(jù)顯示,航速每提升5節(jié),流體阻力將呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)上升趨勢(shì),動(dòng)力系統(tǒng)需額外提供超過40%的輸出功率。
即如果想要提升至40節(jié)的速度,動(dòng)力需求就要增加60%,建造成本增長(zhǎng)1.8倍以上,航程卻受到影響縮短40%。
這種損失率讓各個(gè)國(guó)家最終選擇30節(jié)左右作為航速上限。
從作戰(zhàn)效能評(píng)估體系分析,速度增量帶來(lái)的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)尚未達(dá)到資源的損耗率,因此導(dǎo)致了提升航速的難度較高。
總結(jié)
航母30節(jié)的航行速度,是當(dāng)前科技水平下的最優(yōu)解,同時(shí)也在一定程度上反映了國(guó)家的海軍實(shí)力與工業(yè)發(fā)展。
美國(guó)憑借核動(dòng)力保持36節(jié)的優(yōu)勢(shì),俄羅斯因?yàn)楣I(yè)停滯而導(dǎo)致航母動(dòng)力系統(tǒng)老化,僅28節(jié)左右。
中國(guó)則通過常規(guī)動(dòng)力與補(bǔ)給體系實(shí)現(xiàn)了突破,遼寧艦的總功率達(dá)到20萬(wàn)馬力,最大航速32節(jié)。
未來(lái)航母會(huì)不會(huì)擁有更快的航速?
這是有可能的。
但更大的概率,會(huì)將研究重點(diǎn)放在無(wú)人機(jī)、戰(zhàn)機(jī)等方面,畢竟航母只是一個(gè)海上移動(dòng)的機(jī)場(chǎng)。
真正影響戰(zhàn)局的,并不是航母的航速。
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