对比滑跃起飞和弹射起飞的优缺点 滑跃起飞可以满载但影响效率

滑跃起飞是个好东西,他帮很多国家实现了航空母舰梦,只要航空母舰设计的好(斜角甲板),滑跃起飞配合阻拦索完全可以搭载正常起降的固定翼战斗机。但是滑跃起飞的优点和缺点都极为突出,综合来看弊大于利,所以在大国在发展航空母舰上还是优先倾向于效率较高的弹射器弹射起飞。

对比滑跃起飞和弹射起飞的优缺点 滑跃起飞可以满载但影响效率

由“辽宁”舰上起飞的歼-15重型战斗机

滑跃起飞就是在甲板前端安装一个上翘一定角度的甲板,大部分应用在轻型航空母舰上,比如英国2万吨“无敌”级轻型航母、泰国1.2万吨“扎克里纳吕贝特”号轻型航母,意大利“加里波第”、意大利“加富尔”。可以说世界上现役的轻型航母和战略投送舰的标配就是滑跃起飞。而大中型航母也有,比如印度“维克拉玛蒂亚”、俄罗斯“库兹涅佐夫”、中国“辽宁”、中国002、英国“伊丽莎白女王”。“伊丽莎白女王”因为缺钱,他的本质还是搭载F-35B,而剩下那些都是搭载固定翼战斗机依靠阻拦索着陆

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英国皇家海军“无敌”号轻型航空母舰

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泰国皇家海军“扎克里纳吕贝特”号轻型航空母舰

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意大利海军“加里波第”号轻型航空母舰

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意大利海军“加富尔”号轻型航空母舰

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印度海军“维克拉玛蒂亚”号中型航空母舰


优点:技术低、节省重量空间、省钱、对舰艇动力系统没有负担,综合适应性强

技术低:滑跃起飞仅仅依靠舰体结构就可以实现,不需要单独研制弹射器。就目前世界上来看,拥有完整弹射器设计加工能力的国家只有美国(可能也有中国),英国和苏俄只是技术储备。而不管是蒸汽弹射器还是电磁弹射器对基础工业的考验极大,先不说能否设计出结构可靠地弹射器,就在现有图纸上加工也是极其困难的。下图为美国现役的C-13-2型弹射器的气缸及断面示意图,他的活塞行程为93.64米,每条气缸由多节缸体组合而成。而缸体需要频繁的接受高温高压整蒸汽的侵蚀,所以对缸体的材料和加工工艺都有很高要求。对缸体最终组装也是有极高精度要求。而弹射器中的牵引、制动、复位和蒸汽这几个循环部分必须组成完整的封闭运行系统,热部件和运动部件数量较多,部件多理论故障率也高。对于弹射器的实际可靠性和运转效果只能通过长期的载荷试验,通过大量的实验进行改进。这个周期需要非常长金钱和时间投入。

就目前世界上装备弹射器航母的国家只有美国和法国,而法国的“戴高乐”号使用的C13‑3型弹射器也是由美国原装引进。

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节省空间:既然滑跃起飞仅仅依靠舰体结构就行实现,那么就节省了弹射器的空间。下图还是C-13-2型蒸汽弹射器的大致结构,整套弹射器并不是简简单单只有气缸和水箱这么简单,仅蒸汽部分就包括储汽筒、储汽筒充气阀与排气阀、加热槽系统,以及相关的阀和管道。而弹射发动机系统又包括弹射阀装 置、弹射发动机汽缸、弹射发动机活塞、往复车、水力制动缸、 汽缸密封带等。C-13-2型蒸汽弹射器的占用空间达到1133立方米,全结构重量达到538吨。这样如果1艘航空母舰上配备2台C-13-2,那么总占用空间就将近2300立方米,占用排水量达到1070吨以上。如果是4台那么占用空间就达到4500立方米以上。而滑跃起飞就不需要这2000多立方米了,这些空间可以部署更多的舱室。

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对舰艇动力系统没有负担:滑跃起飞本身就是靠舰体自身结构实现的,不牵涉动力系统的输出。所以对于使用滑跃起飞的航空母舰来说,动力系统只需要满足自身电力、液压、航行动力的要求即可,这样动力系统设计起来相对就要求低一些,不需要太大的输出功率,动力选择性也多(燃气轮机、蒸汽轮机)。但是弹射器需要动力系统支持,无论是蒸汽弹射器还是电磁弹射器其本质就是将内能/电能→机械能,而内能和电能的来源都是靠舰上动力系统。就以C-13-2型弹射器为例,该弹射器单次弹射输出能量为134MJ,考虑到蒸汽弹射器的整体效率只有5%左右,实际上动力系统要为一次弹射输出2680MJ能量。30节航速航行的“尼米兹”级航空母舰以进行8次蒸汽弹射后,其航速就下降到22节,此时需要停止弹射作业恢复蒸汽压力。美国退役的“小鹰”级、“福莱斯特”级、“企业”级,现役的“尼米兹”级和“福特”级的动力全部在26万马力以上,都是蒸汽轮机驱动(锅炉或核反应堆作为产热工具)。

对比滑跃起飞和弹射起飞的优缺点 滑跃起飞可以满载但影响效率

“瓦良格”号航空母舰使用的KGV-4型燃油锅炉

省钱:省钱这个优点其实是最直接的,不要钱研制弹射器、不要钱采购弹射器、不需要额外的舰体空间、不需更强大的动力系统、不需要弹射器维护人员,上面这些都间接降低了航空母舰的设计、采购和维护费用。就美国现役的“福特”级航空母舰使用的电磁弹射器,他的总研发费用为30亿美元,而每条电磁弹射器的价格为1.5亿美元,这30亿美元的研发费用都将平摊在每艘航空母舰上,再加上4条弹射器,每艘航母仅弹射器部分就比滑跃起飞航母多支出近10亿美元。英国“伊丽莎白女王”级航空母舰原本计划的是弹射器+阻拦索+F-35C的模式,最后还是因为缺点砍掉了弹射器和阻拦索,回归F-35B的垂直降落模式,成为“大号的轻型航母”。

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“伊丽莎白女王”带弹射器方案

所以综合来说滑跃起飞的适应性是非常强的,不管1万吨还是6万吨的航空母舰都可以用。如果需要安装弹射系统搭载固定翼舰载机,那么还需要安装阻拦索辅助着舰,这样的话2万吨以下的航空母舰基本就不会出现了,因为根本没有那么大的空间,更适应不了弹射器带来的能源消耗,最后带来的也是成本上的提高。所以对大部分国家来说,滑跃起飞的出现再配合STOVL垂直短距起降战斗机使很多实力一般的国家也拥有了航空母舰。而对于中苏这种海洋大国来说,在弹射器技术成熟前滑跃起飞使他们提前拥有了可以实战化的大型航空母舰。


缺点:航空母机整体载机和运作效率低

既然滑跃起飞那么多优点为什么中美法都在面向弹射器呢?其实滑跃起飞带来的效率问题不是那些优点能够掩盖的,所以大国在发展航空母舰中还是更倾向于大型带弹射器航母。美国现役的10艘“尼米兹”和1艘“福特”就不用说了,法国现役的中型“戴高乐”也是弹射起飞,苏联在发展了滑跃起飞的11435“库兹涅佐夫”之后又发展了带弹射器的核动力11437“乌里扬诺夫思克”,而中国在改造了001和建造了002之后着手建造带弹射器的003。

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11437“乌里扬诺夫思克”号,虽然保留滑跃甲板,但是斜角方向安装2部蒸汽弹射器

其实一直以来大家都有个误区,觉得滑跃起飞的飞机只能轻载,不能满载,更不能搭载固定翼预警机。但相反的是滑跃起飞其实可以重载甚至满载起飞。下图为Su-33舰载战斗机不同起飞点不同风速允许起飞重量示意图,其中1、2号105米短起飞点在20-25节甲板风的情况下就可以支持Su-33以32.8吨安全起飞,而18节甲板风时可以在最低安全许可高度以上升空。至于3号195米长起飞点,该点可以做到以35吨起飞重量安全起飞(Su-33实际最大起飞重量为33-34吨,超过34吨的数值是假设Su-33达到这个重量也能保证起飞)。

对比滑跃起飞和弹射起飞的优缺点 滑跃起飞可以满载但影响效率

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2005年,美国海军工程试验中心进行过E-2C-2000“鹰眼”预警机滑跃起飞实验,滑跃起飞甲板上翘角度为12度。最后结论,E-2C可以在25节甲板风的情况下24.94吨起飞重量以165米跑道成功起飞,起飞后可以保证2.5米/秒的爬升率,符合美国海军单发安全起飞标准。所以在滑跃起飞是否能够重载起飞、是否能够起飞固定翼预警机是肯定的,不像某些网友说的那样一定不能。

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1982年F-14进行滑跃起飞实验,滑跃甲板角度9度

滑跃起飞真正的问题在于影响航空运作效率

载机方面:滑跃起飞因为直通方向甲板存在一个上翘角度,该区域甲板形成曲面,因此无法像平甲板那样停放飞机,这在一定程度上影响了航空母舰的最终载机数量。

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直通方向甲板停满舰载机的CVN-76“里根”号航空母舰

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“辽宁”号飞行甲板,注意直通方向只有一部分可以用于停机

甲板调度:在甲板调度方面,滑跃甲板作为航空母舰唯一起飞方向,该区域也无法临时停放舰载机,这样在舰载机起降时飞行甲板实际可用面积比同等级平甲板航空母舰要小。下图为直通方向甲板停泊“阵风”战斗机的法国“戴高乐号”,但注意旁边有2架E-2“鹰眼”预警机分别由直通方向和斜角方向等待弹射起飞。

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舰载机起降:在舰载机起降方面,首先滑跃起飞的航空母舰只能由直通滑跃甲板起飞,也就是只有1个起飞方向。而带弹射器的航空母舰由于斜角甲板安装弹射器,所以斜角方向也可能起飞舰载机,这样就具备同时起飞2架舰载机的能力。

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“库兹涅佐夫”号,3个起飞点的舰载机都只能由直通方向离舰

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“尼米兹”号,4个起飞点的舰载机可以由2个方向离舰

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CVN-73“华盛顿”同时在直通和斜角方向起飞2架舰载机

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同时弹射2架F/A-18,注意其他弹射位也准备好弹射

另外,上面提到的重载195米起飞点由于已经入侵斜角甲板着舰区域,所以滑跃起飞的航空母舰在舰载机重载起飞时必须完全停止着舰作业。另外,1号105米起飞点在工作时也无法进行着舰作业。如果“库兹涅佐夫”号想要同时进行舰载机起降作业只能在2号点轻载起飞,无法做到满载。而尼米兹虽然在着舰作业时也只能用1号弹射器进行起飞作业,但是可以做到舰载机满载起飞。

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“库兹涅佐夫”号 195米长起飞点入侵着舰区域


滑跃起飞这种方式有他独特的有点,非常适合那些想要航空母舰但是又没怎么有钱的国家,包括轻型、中型、重型航母都可以采用这种简单的办法实现舰载机的起飞作业。但是滑跃起飞带来的效率问题是大国无法容忍的,宁愿多花钱多花时间,用更强劲的动力、更大的舰体也必须要保证舰载机的起降达到最大效率,只有这样才能保证作战的优势。中国在改造了001“辽宁”舰,建造了002之后也转为发展带弹射器的003型航空母舰,美国自二战后发展的航空母舰全部都是弹射起飞方式,这就足以说明问题。


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