航空母舰知识大全美国海军想向人们展示其实力时,就会派出它的超级航空母舰。
这种舰艇水上部分有20层楼高,从船首到船尾的长度达333米,如果竖起来的话,相当于足有77层的克莱斯勒大厦,这些船舰的庞大体形让人望而生畏。
但超级航母真正令人惊异的地方并非体积,而是其飞行甲板的紧张场面。
当船员全部行动起来时,平均只要 25 秒钟就可起飞或降落一架飞机,所有工作都是在普通起落跑道的局促空间内完成的。
在本文中,我们将会详细介绍美国海军现在服役的尼米兹级航空母舰。
我们将会了解到在不同的甲板上都有哪些东西,深入观察这个用于飞机起降的庞然大物,并稍微了解一下在这个漂浮着的巨大基地上的日常生活。
我们将看到,这种现代航空母舰是人类历史上最惊人的载具之一。
从最基本的层面来说,航空母舰也不过是一艘船,只是配备了一个飞行甲板——这是一个起落区,用于起飞和降落飞机。
这种概念几乎可以追溯到飞机的诞生年代。
莱特兄弟于1903年进行了历史性飞翔,此后10年里,美国、英国和德国都开始在搭载于巡洋舰的平台上进行试飞。
试验取得了巨大成功,多国海军开始改造现役战舰,实现这种用途。
有了这种新型载具,军队就可以将只能短程飞行的飞机运到世界各地。
航空母舰在第一次世界大战时并没有发挥多大作用,但在第二次世界大战中却成了空战主力。
例如,日军发动的1941年珍珠港攻击就是依靠航空母舰派出的飞机。
今天,超级航空母舰几乎成为美国军队所有重要军事行动的关键部分。
虽然航空母舰本身作为武器来说并不是很重要,但它所运输的空中力量可能决定战争的胜负。
在战争中使用空中力量的一个主要障碍,在于如何让战斗机飞到目的地。
为了在国外地区维持一个空军基地,美国(或者任何国家)必须与东道主国签订特殊协议,并且必须遵守该国的规定,而这些规定会随时间变化。
不消说,这在某些国家可能是极其困难的。
国际航行自由法规定,航空母舰和其他军舰几乎在所有海域均被视为主权领土。
只要舰船不是太靠近其他国家的海岸,船员就可以像在本国一样行动。
因此,虽然美国军队需要与外国签订特殊协议才能设置地面军事基地,却可以将航母战群(集结一艘航空母舰和6到8艘其他军舰)自由移动到世界各地,就像是美国领土的一小部分。
轰炸机、战斗机和其他飞机可以飞入敌占区执行各种任务,然后返回相对安全的航母群基地。
在多数情况下,海军可以不断补充(再补给)航母群,使其能够无限期地保持在配属位置。
航空母舰的航行速度可以超过64公里/小时,使其能够在几周内抵达任何海域。
美国目前有6个航母群位于世界各地,可以随时候命投入行动。
美国尼米兹级超级航母有大约10亿个部件,是地球上最复杂的机械系统之一。
但是在概念层面上,它们却是非常简单的。
它们的基本任务只有四种:跨海运输各种飞机飞机的起飞与降落作为军事行动的移动指挥中心为工作人员提供居所为完成这些任务,航空母舰需要结合作为一艘船舰的各种元素,它是一个空军基地,也是一座小城市。
其中包括:飞行甲板,在船顶部的一个平坦的平面,可用于飞机的起飞和降落机库甲板,位于甲板下方的一个区域,暂时不用的飞机就放在那里导航室,在飞行甲板顶部的一个建筑,指挥官可以在那里指挥飞行和船只的运作船员生活和工作的房间动力装置和推进系统,用于为航母的航行提供动力,并为整艘船发电其它各种系统,用于提供食物和淡水,以及处理所有城市都要解决的问题,例如污水、垃圾和邮件,以及基于航母的广播、电视台和报纸船体,在水面上漂浮的舰船主体下图显示了这么多部件是如何组合在一起的。
船体采用了极其坚固的钢板,有十几厘米厚。
巨大的船体能够非常有效地防止大火和战争引起的损坏。
船的支撑结构主要依靠整个船体内的三个水平结构:船脊(船底部的金属脊骨)、飞行甲板和机库甲板。
吃水线以下的船体部分是圆形的,相对较窄,而水上部分呈喇叭状展开,形成了宽敞的飞行甲板空间。
船的下部有一个双底,顾名思义,它包括两层钢板:船的底层钢板和上面一层钢板之间存在一定间隙。
这种双底结构主要是为了防范鱼雷或者海难。
如果敌人炸到船的底部,在外层钢板炸出了一个洞,第二层钢板可以防止大量进水。
从20世纪50年代开始,几乎所有美国超级航母都是在弗吉尼亚州纽斯新港市的诺斯罗普·格鲁门纽波特纽斯公司建造的。
为了提高造船效率,多数航母都是多个名为上位量单元的单独模块部件组装而成。
每个上位量单元可能包含很多隔间(房间),跨越多层甲板,重量可达约70到800吨。
一艘超级航母几乎可由200个独立上位量单元构成。
里根号航空母舰,在Northrop Grumman公司的干坞进行制造将上位量单元放入船内之前,建造人员要组装刚体,并连接绝大部分的电缆和管线。
然后他们使用一个巨型的桥式起重机将模块吊起,将其准确地降落到船内的恰当位置,然后与周围的模块焊接到一起。
在建造的最后阶段,工人们要将最后一个模块(522 吨重的导航室)连接到飞行甲板上。
正将上位量下降到美国军舰哈里·S·杜鲁门号的恰当位置上像家用摩托艇一样,航空母舰靠在水中旋转的螺旋桨推进。
航母的四个铜制螺旋桨宽约6.4 米,与游艇当然不能同日而语。
而且,它们提供的动力要强大得多。
每个螺旋桨装有一个长传动轴,连到由核反应堆驱动的蒸汽涡轮机上。
航空母舰的两个核反应堆位于船中部一个装甲厚实的严格控制区,可产生大量高压蒸汽,转动涡轮机内的风扇叶片。
风扇带动涡轮机的轴旋转,轴上的螺旋桨推动船体前进,同时还有巨大的方向舵控制航行方向。
推进系统的动力据称超过28万马力(军方并未透露准确数字)。
四个船载涡轮发动机还为船上的各种电子和电气系统供电。
包括一个船上的海水淡化车间,它平均每天能将约150万升海水转化为可饮用的纯净水,足够供2000个家庭使用。
与老式的燃油锅炉航母不同,现代核动力航母不需要定期补给燃料。
实际上,在不补给燃料的情况下可运行15到20年。
需要权衡取舍的问题是更为昂贵的发电装置、时间更长且更为复杂的燃料补给过程(需要数年)以及造成海上核灾难的风险。
为了将这种大灾难的风险降到最低,超级航母内的反应堆采取了严格的防护措施,并且进行严密监控。
天文数字这些数据可以很好地说明尼米兹级航空母舰的宏大规模。
来自西奥多·罗斯福号军舰网站:总高度,从船脊到桅杆——约74米,相当于二十四层高楼满载排水量(当船处于完全战斗模式时的排水量)——约8.8万吨结构钢总重——约5.4万吨飞行甲板总面积——约1.8公顷飞行甲板长度——约333米飞行甲板宽度(最宽部分)——约78米船上的隔间与空间数量——超过4000个每个锚的重量——约27吨锚的链条上每个环的重量——约160公斤每个螺旋桨的重量——约3万公斤每个舵的重量——约41吨航空燃料存储容量——约1250万升船上电话机数量——超过2500部船上的电视机数量——3000台以上船上的电线总长度——超过1600公里空调装置容量——约2,040吨,足够冷却超过500户住宅来自美国尼米兹级军舰网站:船上贮藏的冷冻食品和干粮:足够让6,000人吃上70天。
船上的邮局每年处理的邮件重量——约45万公斤牙医的数量——5个医生的数量——6个病房床位数量——53个礼拜堂的牧师数量——3个每周剪头发的人次——超过1500人次理发店的数量——1家起飞与降落航空母舰的飞行甲板是世界上最让人喜欢也是最危险的工作环境(当然也是最嘈杂的地方之一)。
甲板看上去只不过像是普通的地面飞机跑道,但因其面积较小,运作方式有很大不同。
当船员全部行动时,飞机在极其有限的空间内以惊人的速度降落和起飞。
一个小小的失误,就有可能造成战斗机的喷气引擎将人吸入,或者将人从甲板喷到海里。
飞行甲板虽然对于甲板上的工作人员来说非常危险,但危险性最大的还要数飞行员。
飞行甲板对于大多数军用飞机的正常起降来说是不够长的,因此飞机在起飞和降落时必须使用一些特殊机器辅助。
一架A-6E入侵者从乔治·华盛顿号航母起飞起飞如果您看过飞机如何飞上蓝天,可能已经知道飞机需要让大量气流经过机翼以产生升力。
为了让起飞稍微容易一些,航母可以通过在海上朝起飞方向逆风行驶,令飞行甲板获得额外气流。
经过机翼的气流可以降低飞机的最低起飞速度。
让气流经过甲板很重要,但主要的起飞辅助工具还是航母的四个飞行弹射器,它可以让飞机在很短距离内产生极高的速度。
每个飞行弹射器由两个活塞构成,藏在两个平行汽缸内,每个汽缸的长度相当于一个足球场,其位置在甲板下方。
每个活塞的顶部有一个金属突缘,通过每个汽缸顶部的窄口向外突出。
两个突缘通过橡胶边缘向外延伸,封住汽缸,穿过飞行甲板上的一个缺口,再连接一个小型的弹射梭。
为准备起飞,飞行甲板的工作人员将飞机移动到弹射器的尾部位置,并将飞机鼻轮(前轮)的弹射杆挂到弹射梭的一个槽中。
工作人员将另外一个杆,即后撑杆放在轮子后方和弹射梭之间(F-14和F/A-18战斗机的后撑杆位于鼻轮内部,对于其他飞机则是单独部件乔治·华盛顿号航母的一位飞行甲板工作人员正在检查F-14雄猫战斗机弹射器的连接情况。
当一切就绪后,飞行工作人员升起飞机后方的射流导流槽(JBD)(在此例子中为飞机尾部)。
当 JBD、弹射杆和后撑杆都就位,并完成所有的最终检查后,弹射指挥员(又称为“射手”)在弹射控制室让弹射器就位。
弹射控制室是一个封闭的小控制站,也就是在飞行甲板上的一个透明圆顶突出物。
一架F-14雄猫飞机停在尼米兹航母一号弹射器的射流导流槽前飞机准备起飞时,弹射指挥员打开阀门,向弹射器汽缸填充由航母反应堆产生的高压蒸汽。
蒸汽提供必要动力,高速推动活塞,将飞机向前抛射,产生必要的起飞升力。
最初,活塞是锁定于原位的,这样汽缸内的压力会不断增强。
弹射指挥员小心监控压力水平,使其适应特定的飞机和甲板环境。
如果压力太低,飞机就无法获得起飞所需速度,弹射器就会将其投掷到海里。
如果压力太大,骤然推力会一下子将鼻轮折断。
当汽缸达到了合适的压力水平时,飞行员开始发动飞机引擎。
引擎产生相当大的冲力,飞机依靠后撑杆停在弹射梭上。
弹射指挥员随即放开活塞,其推力让后撑杆松开,蒸汽压力向前猛击弹射梭和飞机。
在弹射器尾端,弹射杆从弹射梭射出,放出飞机。
这个完全由蒸汽推动的系统可以在两秒钟内将一架2万公斤重的飞机从静态加速到266公里/小时!一架F/A-18大黄蜂从乔治·华盛顿号航母上起飞如果一切顺利,高速前进的飞机会产生足够的升力起飞。
如果不成功,飞行员(可能是多个)会打开他们的弹射椅在飞机扎入船前方的大海之前逃出(这种情况很少发生,但风险总是存在的)。
起飞非常困难,但真正的难题在于降落。
在下一段中,我们将会介绍标准的航母降落,或者说返航降落的过程降落降落到飞行甲板,是海军飞行员需要面对的最困难的任务之一。
飞行甲板上用于降落飞机的跑道空间,只有大约150米长,如此狭小的空间对于将重型高速喷气机降落在航母上是远远不够的。