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英国创新设计的轻型航母与海上强国的传统

时间:2023-07-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:老牌海上强国英国曾是世界航母强国,在二战结束时,英国皇家海军曾拥有52艘各型航母。按照皇家海军参谋部的要求,新型舰将作为编队指挥舰,舰载“海王”反潜直升机执行反潜战任务。几经修改,创造出新型的指挥巡洋舰概念。“无敌”号航母装有2对不可收放式减摇鳍。为了使原本的陆基“鹞”式飞机适应轻型航母舰载,能够在较小的舰上起降,新型“海鹞”式战斗机进行了不少改进。

英国创新设计的轻型航母与海上强国的传统

■ 从左舷拍摄的英国皇家海军“无敌”号航母(R-05)航行特写,时间为1982年1月1日。

老牌海上强国英国曾是世界航母强国,在二战结束时,英国皇家海军曾拥有52艘各型航母。此后,由于二战以后亚非拉国家纷纷独立,英国失去了绝大部分殖民地,国力日衰,英国海军也逐渐步入低谷,从一支“世界舰队”沦为北约防御体系内的一个普通组成部分。20世纪60年代,随着4艘二战时期留下的老航母退役,英国航母已经只剩下2艘20世纪50年代初服役,标准排水量54000吨级“鹰”号和“皇家方舟”号航母,还有1艘1959年服役,标准排水量23900吨的“竞技神”号轻型航母。

英国皇家海军原本打算建造CVA-01号攻击航母,但由于国内经济不振,政府决定不再建造新航母,这意味着固定翼舰载航空兵将从皇家海军舰队中消失,对这个传统海军大国的航母事业无疑是一个沉重打击。但是,由于冷战还在继续,而前苏联的战略核潜艇发展迅速,因此海军并没有放弃反潜直升机。而航母将逐渐在皇家海军舰队中消失,因此需要有一种能搭载反潜直升机和代替航母指挥舰功能的新舰,于是皇家海军巧妙地提出了指挥巡洋舰的概念。1966-1967年的皇家海军参谋部需求书中规定了该指挥舰能提供指挥控制一个由舰船、飞机和潜艇组成的大的反潜部队的设施,并且有能装载和运用重要的反潜直升机和辅助舰队防空的设备。为了满足这些要求,设计了一个装有“海标枪”舰空导弹系统和载6架“海王”反潜直升机及1000名舰员的12500吨的军舰。该舰从侧影上看很像意大利的直升机巡洋舰,其特征是船首部装有导弹、中部是上层建筑和机库,尾部是飞行甲板。经过进一步研究发现,如果直升机增加到9架,那么作战效率将有很大的提高,但这必须把机库移到下甲板,同时机库甲板和飞行甲板之间要装升降机。排水量必须增加到17500吨,而且为了给出最大的飞行甲板作业面积,将上层建筑移到右舷,飞行甲板成为全通的甲板。

由于那时英国政府已决定不再建造航母,所以设计师们必须编出种种理由来迷惑不懂行的社会政治家,这些人虽然倾向反对建造航母,但实际上并不了解航母的详情。当时的设计师们演出了一场重新创造航母的滑稽戏,把飞行甲板称为全通甲板(throughdeck),而把该舰称为全通甲板指挥巡洋舰。

由于20世纪70年代早期的经济问题,新型指挥巡洋舰的开发进展相当缓慢,不过船身的设计则进行得如火如荼。按照皇家海军参谋部的要求,新型舰将作为编队指挥舰,舰载“海王”反潜直升机执行反潜战任务。

该级舰的设计班子由英国海军造船部的奥斯汀领导,于1970年完成了方案设计。几经修改,创造出新型的指挥巡洋舰(轻型航母)概念。与同期英国的虎级巡洋舰相比较,该级舰有很大差异,结构设计采用了有限元分析方法。该级舰从传统的重量控制设计转变到容积为主要控制因素,安装具有复杂电子控制系统的现代制导武器代替过去相对简单而笨重的火炮系统;以先进传感器和指挥控制系统为重点;提高海军人员舒适性标准;满足直升机加上维修车间和备件舱所需要的空间;燃气轮机代替了传统的笨重的蒸汽动力;引入了先进的整机替换维修方式。而该结构设计方法的改进减轻了舰体结构的重量。

而由于大型反潜直升机和后来新增的舰载“海鹞”飞机的容积系数很低,因此需要很大的空间,所以在航母设计中机库要有足够大的尺寸去装飞机,而且要为未来的舰载机上舰留有足够的空间储备。机库以下设的通道甲板和机库以上公共舱室的容积也都很大。直通飞行甲板的长度要能保证有6架直升机无障碍的起降点和1条短距滑跃起飞跑道。而在飞行甲板之前要安装“海标枪”区域防空导弹发射系统对空间、重量、技术服务和武器控制要求都很高。而由于选用了新式燃气轮机作为舰的主动力装置,因此和原先的蒸汽动力相比,对该舰的设计改动非常大。由于与过去的军舰设计方案差异很大,因此在建造过程中,将通过更换重要设备而不是现场维修的办法达到舰的最佳的可用性

这是一艘英国海军二战以来成功设计的容积大,而排水量中等的军舰。所以该舰相对吃水浅而干舷高。这为适航性带来了好处,但风阻和高质心导致大宽吃水比,由此影响到该舰设计的许多方面。燃气轮机的进、排气道容积大,众多的通信雷达电子天线引起该舰的岛形上层建筑很长。这种窄而长的结构为内部通道和飞行甲板设计带来许多问题。舰体的构形已经影响到有较大的宽吃水比,由此引起阻力略有增加。水线以上的形状有全舰长范围内的大外飘,为了平衡同舰岛有关的偏心重量,这个外飘设定为向左舷方向。

在设计初期利用不同舵布置方案进行了航向稳定性和机动性的试验。选择了一种具有优异的航向稳定性和对操舵响应快的方案。

对于设计这样一艘载飞机和有大的侧开口的航母来讲,运动和淹湿性是重要的操作因子。“无敌”号航母因此进行了大量试验和计算研究。英国海军规定的横摇标准是,在7级海情、迎浪以18节航速航行情况下横摇角出现大于-5度的百分比不得超过30%。“无敌”号航母装有2对不可收放式减摇鳍。经过数据分析表明完全满足上述指标要求,并满足适航性要求。

皇家海军经过一番努力后,该级舰的首舰“无敌”号终于在1973年被批准建造。1号舰的建造合约于1973年4月17日授予维克斯造船厂,当年7月正式动工。其排水量增加到19500吨,预计能装载9架“海鹞”式垂直/短距离起降飞机。

由于维克斯造船厂经常发生罢工和纠纷,无敌级2号舰“卓越”号和3号舰“皇家方舟”号第2艘、第3艘分别于 1976年5月、1978年12月订购,改由斯旺·亨特造船厂建造。“无敌”号和“卓越”号造价1.85亿英镑,“皇家方舟”造价则达到2.20亿英镑。

1975年5月,英国政府正式授权生产海军版“鹞”式战斗机,具有战斗和侦察能力的“海鹞”垂直短距起降飞机将承担区域防空任务。为了使原本的陆基“鹞”式飞机适应轻型航母舰载,能够在较小的舰上起降,新型“海鹞”式战斗机进行了不少改进。该机安装了很多新武器成为多用途飞机。其中包括雷达和武器计算机。为了使其与军舰的环境相容,更换了镁合金构件,并装设了栓系固定点。为了便于着舰作业,使飞行员有更广的视野,升高了座舱的位置。“海鹞”相对于“鹞”式最大的改进在于,起降时消除了对飞行甲板上的弹射、阻拦设备的需求,但由于采用了矢量推力技术,起降时喷嘴旋转调节使飞机保持在最佳的平衡位置却十分复杂,燃耗也很高。为了降低能耗,提高有效负载,利用空气的动升力,采用了短距起飞方式。

■ 返航即将驶入朴茨茅斯港的“无敌”号航空母舰,甲板上正整齐摆放着4架“海王”式直升机。

■ 停泊于“无敌”号甲板上的“海王”式舰载直升机。

为了能在无敌级上搭载“海鹞”,无敌级也进行了相应的改装。在直通式飞行甲板上增加了长167.64米,宽12.19米的短距斜角起飞跑道,1号舰“无敌”号及2号舰“卓越”号为7度倾斜角,3号舰“皇家方舟”号则为12度。为了让开首部安装的“海标枪”区域防空导弹发射装置,这个跑道略向左舷偏。除了飞行甲板上的6个直升机起降点外,原先位于尾部右舷侧的4个飞机起降点根据“海鹞”的性能特点进行了改装。左舷侧和右后舷侧设有通道,飞行甲板上设有完善的消防、飞机加油和泄油、高低压压缩空气、飞机电源、目视着舰信号(“海鹞”进场路线指示器)等航空作业辅助设施。位于舰桥后部的飞行管制室(FLYCO)内设有向飞行中的飞机、飞行甲板上的飞机、飞行甲板上的飞机调度员、司令部和飞机维修中心通信的舰内通信系统。舰岛内设置的飞机调度员、飞机管制、消防、飞行甲板舱库、技术汇报和飞机武器准备等舱室。这些设施都与“海鹞”的起飞和着舰方式相匹配,有别于常规的起降飞机。

在机库甲板上,布置的决定因素是航空设施的安排。除具有存放飞机的机库外,还有加油、重新装武器、飞行前检查、维修保养等设施。机库的舱壁都是双层的,其内布设飞机维修设施和零备件、工具储藏室。大修工作集中在机库的前端,这里有1部门式起重行车,能为飞机换装发动机和其他大件服务,这些都能保证飞机的在航率。发动机、机架、飞机电气系统、武器系统等专门车间布置在机库的四周,为飞机提供1-2级维修保养。此外,还有一些同飞机飞行有关的舱室,如降落伞修理、救生筏和飞行服储藏室、空勤人员简令室、飞行作业指挥室,这些舱室既靠近机库,又根据其功能很容易同飞行甲板相通。

■ 正在进行滑跃起飞的“海鹞”式舰载机。

■ “无敌”号于演习中的空拍俯视,拍摄时间为1991年10月7日。

与传统技术相比,无敌级新研制开发的特征主要有两点:一点是电动飞机升降平台;另一点是滑跃式起飞跑道。升降机由于运行中出现可靠性问题,后来被取消。由于滑跃式起飞跑道是抛物线斜升,增加了首部干舷,对舰的适航性有利,也为飞机起飞离舰增加了安全度。但是,由于它是曲面,不是平甲板,因此在舰上这一部分飞行甲板无法停驻飞机。故而减少了飞行甲板上的停机面积,即减少了停机架数,间接引起飞机的发射量的降低。

1980年7月,“无敌”号正式加入皇家海军服役。而英国的2艘54000吨级航母“鹰”号和“皇家方舟”号在20世纪70年代已经先后退役。1982年4月,英阿马岛之战拉开战幕。英军派出了“竞技神”号航母和“无敌”号为主的特混舰队,2舰共载有20架“海鹞”式战斗机,后来利用2艘集装箱船运来了8架“海鹞”式战斗机和14架空军的“鹞”式攻击机。虽然英军无法彻底掌握马岛上空的制空权,但28架“海鹞”式战斗机总共出动1190架次,在空战中击落阿方20架飞机,自己没有1架在战斗中被击落,战果依然可以令人满意。使用垂直起降飞机的轻型航母在实战中证实了它的价值。

英阿马岛海战严酷的现实说明,没有海军舰载航空兵的参加,很难取得现代海战的胜利,血的代价使英国社会政治家转变了对航母的立场。英国国民也因为马岛之战唤起了心中对过去拥有大规模航母编队历史的荣誉感,普遍对英国海军将在“竞技神”号退役之后,再没有航母感到遗憾。为此,英国皇家海军不再遮遮掩掩,正式将无敌级改称为“反潜航母”。原先英国政府已经敦促皇家海军将无敌级中的1艘卖给澳大利亚,但此时出售计划被断然取消。1982年6月,“卓越”号加入现役。1984年,“竞技神”号退役,被转卖给了印度海军。而在1985年11月,无敌级第3艘“皇家方舟”号加入了皇家海军序列。至此,皇家海军序列中依然保有3艘航母,英国航母起死回生。

1989年1月,“无敌”号完成了为期27个月的现代化改装,改装了滑跃式跑道,使升角达到12度,增加了飞机停放空间和支援设施,使载机量至少达到21架(“海鹞”式战斗机及“海王”空中早期预警和反潜直升机)。加装了3座“守门员”近程防御系统、2016型舰壳声呐、“海蚊”诱饵、996型雷达和指挥控制设置,还增加了120名航空和编队司令部人员的铺位。

1994年2月,“卓越”号也完成了30个月类似的现代化改装,达到了与R05舰同样水准,但对指挥和武器系统又作了进一步改装。另外,“卓越”号还安装了新型桅杆和用于箔条发射装置的新舷台;首楼的右舷侧加装了顶层甲板以提供更多的飞机停放空间,在其下则是航空人员的简易房间。滑跃式起飞跑道的上斜角增加到13度。

1998年中期,“无敌”号和“卓越”号再度进行改装,以搭载空军的“鹞”GR7型攻击机。该项改装包括拆除“海标枪”导弹发射装置、增加7%的飞行甲板面积和安装支持“鹞”GR7型攻击机的设施。1998年晚些时候,开始对“皇家方舟”号也进行了上述所有项目的改装。通常该级舰只有2艘在航,第3艘舰处于改装、维修或待命状态。

1998年1月18日,“无敌”号搭载7架“鹞”GR7攻击机和12架“海鹞”FA2战斗机出航,开始执行混合配置后的首次作战使命——配合美军对伊拉克实行空中打击。

1998年夏,“无敌”号和“卓越”号2艘航母参加了北约“坚定决心”联合军事演习。这一次,“卓越”号搭载1个由“鹞”式攻击机和“海鹞”式战斗机组成的混编大队,“无敌”号则搭载1个海陆军混合直升机大队和700名海军陆战队员,从而全面实现了“由海向陆”的作战概念,无敌级航母承担起了新的作战使命。

2003年,“皇家方舟”号参加伊拉克战争,舰载“海鹞”式战斗机执行了对地攻击和火力支援任务。不幸的是,其舰载直升机发生了空中相撞事故,造成很大的人员伤亡。(www.xing528.com)

随着伊丽莎白女王级航母的建造计划提出,“无敌”号在服役25年之后,于2005年7月退出现役,改为预备役直至2010年。如今,“卓越”号已取代“无敌”号成为皇家海军的旗舰,预计将于2012年退役。“皇家方舟”号则将于2015年退役,届时将由2艘新型伊丽莎白女王级航母取而代之。

■ 无敌级“卓越”号(R06)舰艏特写,照片拍摄于2007年7月29日。

无敌级轻型航空母舰数据与性能

舰名 舷号 开工 下水 服役 退役

无敌

Invincible R05 1973.7 1977.5 1980.7 2005.7

卓越

Illustrious R06 1976.10 1978.12 1982.6

皇家方舟

Ark Royal R07 1978.12 1981.6 1985.11

满载排水量:19500吨(初期)/20600吨(改装后)

主尺度:总长209.1米,水线长192.6米;总宽36米

飞行甲板:长167.8米,宽13.5米

航速:28节

续航力:7000海里/19节

■ 改建中的“无敌”号,照片摄于20世纪90年代中后期。在这次改造中,该舰拆除了舰艏的“海标枪”发射架,延长了舰艏位置的飞行甲板。

人员编制:685人,其中60名军官;航空人员366人,其中80名军官;600名海军陆战队员

动力装置:COGAG,4台罗尔斯-罗伊斯公司的“奥林普斯”TM3B燃气轮机,持续功率97200马力,双轴

导弹:1座双联装英国宇航公司的“海标枪”舰对空导弹发射装置,雷达/半主动雷达寻的,射程40千米,飞行速度2Ma,对空射程100-18300米,备弹36枚

舰炮:3座美国20毫米6管MK15“密集阵”速射炮(R07号舰),射速3000发/分钟,组合射程1.5千米。3座荷兰电信/通用电气公司的7管30毫米“守门员”速射炮(R05号舰和R06号舰),射速4200发/分钟,射程1.5千米。2门厄利孔/布马克公司的20毫米GAM-B01速射炮,射速1000发/分钟,射程2千米

对抗措施:8部“海蚊”130毫米诱饵发射装置,装有美国“大草原”气幕噪声抑制系统。雷卡-索恩公司的UAT电子侦察设备,索恩公司的675(2)型电子干扰机

作战数据系统:ADAWS10,ADIMP10(R06号舰)作战数据自动处理系统。10号、11号、14号数据链西门子-普莱西公司的JTIDS16号数据链,JMCIS。马特拉-马可尼公司的“赋税”2C(R05号舰)或2D(改装后的R06号舰和R07号舰)卫星通信设备

火控系统:GWS30Mod2舰空导弹指挥仪

雷达:马可尼/电信公司的1022型雷达,D波段,搜索距离265千米;马可尼公司的992R型雷达(R07号舰)或普莱西公司的996(2)型雷达(R05号舰和R06号舰),E/F波段;2部凯尔文-休斯公司的1006型(R05号舰和R07号舰)、1007型(R06号舰)雷达,I波段;2部马可尼公司的909型或909(1)型(R06号舰)雷达,I/J波段

声呐:普莱西公司的2016型舰壳声呐,主动搜索与攻击,中频

固定翼飞机:9架FA2“海鹞”垂直/短距起降战斗机和6架“鹞”GR7型攻击机

直升机:9架“海王”HAS6反潜直升机或EH101“默林”直升机。3架“海王”空中早期预警机(AEW2)

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