11.25 英國終於有兩艘航母了!世界最大常規航母能否讓英國海軍重返巔峰

【軍武次位面】:風林火山

今年9月22日,英國伊麗莎白女王級航母的二號艦威爾士親王號從船廠出發試航,作為英國史上建造過的最大航母,雖然因首艦不斷爆出的漏水事故,女王級航母始終飽受詬病,但作為目前僅次於美國海軍的最大、最強航母。從技戰術指標來看,女王級航母的綜合性能無疑是當今最先進的航母之一。

英國終於有兩艘航母了!世界最大常規航母能否讓英國海軍重返巔峰

威爾士親王號航母

英國是最早將燃氣輪機應用於艦艇的國家。從20世紀60年代開始,有大批英國軍艦採用此種動力裝置。英國在20世紀70年代開工建造的"無敵"級輕型航母,開創性地將燃氣輪機引入到航空母艦領域。"伊麗莎白女王"級航母在此基礎上又進一步採用了綜合電力推進方式。"伊麗莎白女王"號也因此成為世界上第一艘採用綜合電力推進系統的航母。該級艦使用電力驅動航母,而不是傳統的通過複雜的傳動系統來帶動推進軸進而驅動艦船航行的。

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▲MT30燃氣輪機

該系統的主機為2臺單機功率為36兆瓦的羅爾斯・羅伊斯公司MT30燃氣輪機,巡航動力為2臺單機功率為11兆瓦的瓦錫蘭公司的16V38B柴油機組,發電機組為2臺單機功率9兆瓦的瓦錫蘭12V38B柴油機發電機組。主動力最大輸出功率達108兆瓦,其中80兆瓦給4臺法國產先進感應電動機提供推進電力,帶動2具五葉大側斜螺旋槳(槳徑6.7米)推進全艦航行。未來MT30燃氣輪機的功率有望提高到40兆瓦。目前該級艦最大航速可達26節。

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▲瓦錫蘭柴油機發電機組

採用綜合電力推進系統的推進發電機組不一定非要佈置在推進軸線上,推進軸系可以縮短甚至取消。雖然"伊麗莎白女王"級依舊採用傳統的軸系來驅動艦體,但其軸系較短,不再像常規艦隻那樣依賴長軸系連接整套動力系統,傳統的主機艙、巡航柴油機艙、齒輪箱艙早已在"伊麗莎白女王"級上不見了蹤影。艉段約3個水密艙段為該級艦的綜合電力推進設備艙段,推進電機、軸系和舵系都集中在這個相對不大的縱向空間內。

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▲吊裝推進電機

動力系統的創新也解放了總體佈置和系統本身,使設計人員可以合理地安排各種艙室和機電設備等。由於燃料艙佈置得更加合理,空間有效容積更高,使該級艦的燃油裝載量滿足了1000每裡/18節的續航力要求。以電源為驅動力則更容易實現自動化,操作靈活。"伊麗莎白女王"級航母使用綜合電力推進系統,也為將來使用電磁彈射系統提供了可能。MT30燃氣輪機在環境溫度為26℃時的最大持續功率為36兆瓦,在32℃時的最大持續功率為30光瓦,比現用於英國海軍45型驅逐艦的額定功率為25兆瓦的WR-21燃氣輪機大得多。MT30的功率較大且適中,極有利於滿足"伊麗莎白女王"級航母的功率要求。此外,由於MT30採用了模塊化結構,維修時不需拆卸整機,且各模塊的設計均已預設了安裝時的平衡校準,拆卸、換裝模塊後無須重新校正,因此扣除冷機時間外,平均修理時間僅為4小時。

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▲MT30是當今最先進的艦用燃氣輪機,沒有之一

英國人對於航空母艦的設計有過許多貢獻,前面提到的將燃氣輪機用於航母就是英國人的一大創舉,全通甲板、斜角甲板、蒸汽彈射器、助降燈和噴氣式飛機上艦等也都是英國人的發明。此外,英國人還設計了軍艦前後兩個島式上層建築。"伊麗莎白女王"級航母的另一個特點正是採用了雙艦島的設計:靠近艦艏的艦島主要承擔軍艦航行控制,而靠後的艦島主要承擔艦載機飛行控制。

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該級航母採用雙艦島設計主要出於四方面的原因:一是讓燃氣輪機的佈置更加合理。航母配置了2臺燃氣輪機,每臺燃氣輪機都需要有體積較大的進排氣管道。設置2個艦島,每個艦島下面可以佈置1臺燃氣輪機,燃氣輪機的進排氣管道可以分別佈置在各自對應的艦島內部,而且進排氣管道佔用飛行板下面的空間較少。二是可以減小島式上層建築的體積和佔用飛行甲板的面積。使用燃氣輪機需要雜的進氣和排氣系統,如若缺少優化設計,將導致上層建築和煙囪的體積非常巨大。如"無敵"級航母就有2座異常高大的煙囪,導致上層建築體型龐大,飛行甲板非常狹窄。三是雙艦島有利於電磁兼容性,不至於讓多種電子設備相互干擾。四是這種設計可以有效降低單一艦島受創後導致航母喪失全部作戰能力的風險。

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▲女王級設計之初有過使用電磁彈射器的方案

早在"鷂"式攻擊機研製期間,英國人就發現這些飛機如果採用垂直起飛,將導致其載彈量和作戰半徑大幅縮水,從而喪失實戰能力。為了改變這不利影響,聰明的英國人賦予這些飛機短距起飛能力。受最早的"鷂"式垂直/短距起降飛機的影響,"無敵"級航母在世界上率先採用滑躍起飛、垂直降落的方式,能夠極大降低"海鷂"戰鬥機的滑跑距離並增加其作戰半徑。從此,這類飛機都採用滑躍起飛、垂直降落。由於執行完作戰任務或訓練任務後,"鷂"Ⅱ或"海鷂"的彈藥和燃料已經消耗許多或者已經告馨,機體幾乎處於空機狀態,降落重量大幅下降,因此能夠更加有效地保證飛機安全降落。

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經過試飛和多年的使用,英國人發現上翹12度的滑躍甲板最為理想。設置在"無敵"級航母上的這種甲板長度僅27米,"海鶥"滑躍起飛的最短距離還不到80米。英國第二代滑躍起飛垂直降落型航母,在設計理念上更多來自"無敵"級航母。"伊麗莎白女王"級航母的滑躍甲板上翹12度,艦艏起飛區長162米,寬18米。該級航母使用美國製造的F-35B戰鬥機,具有極佳的短距起飛能力。

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F-35B是在AV-8B"鷂"Ⅱ的使用經驗基礎上研發的一種取代前者的戰鬥機。所不同的是,F-35B沒有使用帶有4個可轉向的矢量噴管的發動機,而是發動機的尾噴口可以轉向,並在座艙之後、發動機之前設置了一部由發動機驅動的升力風扇。F-35B起飛前,發動機尾噴口向下,升力風扇工作,以此產生向下的推力,使飛機離開地面。為了保證飛機的航程,F-35B也採用短距滑跑的形式離開地面或航母,基本不採用垂直起飛方式。經過計算,戰鬥狀態的F-35B在"伊麗莎白女王"級航母上滑跑162米即可安全起飛。

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作為世界航母的發源地,儘管在二次大戰後,大英帝國一落千丈,但作為一個老牌航母大國,其在航空母艦設計和創新方面都走在世界前列。經過馬島戰爭的洗禮,英國根據實戰經驗設計了最適合本國海軍的航母,藉助先進的F-35B,女王級無疑是當今除美國最強的航母。而英國在這個過程中的經驗,對於中國來說無疑是寶貴的財富


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