现代航空母舰的机库均采用闭式机库,并有装甲防护。
大型航母的机库相当于四五个大型剧院那么大,其长度差不多占全舰长的23,总容积占全舰的20%左右。为了能多停放飞机,舰载机的机翼、机头和机尾都可折叠,折叠好的飞机一架挨一架地整齐排列在机库内。为了保证机库的安全,用折叠式防火门将机库分隔成2—4个较短的机库。平时,折叠门收起,就是一个联通的大型机库,这样便于飞机的调动和保养维修。紧急情况下(比如发生火灾),则可以迅速将折叠门放下,将一个大型机库分隔成几个小机库,这样可防止大火蔓延到整个机库,提高了机库的安全性。美国还在其攻击型航空母舰的机库中间增加了一种可移动的防火墙,采用活动的防火墙来分割机库区域,既达到了折叠门的效果,又能根据具体情况划分合适的范围,是一个很有效的防火方法。
在设计机库时,不仅要考虑到机库是飞机的停放场所,同时也是飞机起飞前进行各种准备工作的场地。因此,机库内必须设有供电系统、加油系统、充氧系统、压缩空气供给系统等。由于机库容易着火,因此还应有完善的灭火系统。另外机库内还有起重设备和大功率牵引机,用以移动飞机、吊装部件等。现代航空母舰上都设有飞机维修保养部门,下设军械车间、机械车间、金工和管系车间、电子和电气设备车间、晒印车间等等,从事维修保养工作的人员达数百人之多。这些车间一般都布置在机库附近。美国新型航母(如“尼米兹”级)还在机库增添了飞机发动机维修车间,位于舰艉。这个车间除进行发动机的一般性维修外,还增设了发动机试车台。发动机维修好后,要运到试车台上启动试车。试车时,发动机的喷口向后,通过舰艉的排气口将喷气排到舰外。这种车间的设置,方便了发动机的一般性维修,拓展了机库内对飞机的检修空间,提高了航母的整体作战能力。
三、现代航空母舰升降机的设置与运用
航空母舰上的舰载机从机库调运到飞行甲板上是通过升降机实现的。航空母舰作为飞机在海上起降的舰艇平台,自然少不了机库与飞行甲板上的弹射器、阻拦索等设备,而飞机升降机则是机库甲板和飞行甲板之间周转、调度飞机的关键设备,舰载机通过升降机的运转而形成一个有序的飞行作业运行回路。通常飞机完成任务着舰后,要很快收入机库内进行检查、保养。机库内经过维护、准备和再检查的飞机,又要很快送上飞行甲板待命起飞。因此可以说,升降机就像一栋大楼的电梯,航空母舰上的升降机就是舰载机的战斗通道,如果升降机出了故障,对航空母舰来说就像人的咽喉被掐住一样。
为了能让飞行甲板和机库中的飞机形成一种单向有序的循环回路,飞行甲板上通常会一前一后设置两部升降机。这样布置升降机的目的是使在尾部着舰的飞机滑行至中、前部,通过前升降机把飞机运到机库甲板,回收入库;而后面的升降机则将已准备完毕的飞机运送至飞行甲板,进入停机区待命。对于舰载机数量在40架以内的轻型或中型航空母舰,一般设置2部升降机;而于舰载机数量在80架以上的大型航空母舰,通常会设3—4部升降机。比如美国的“尼米兹”级航空母舰就有4部升降机,并已形成标准的配置形式,即右舷3部、左舷1部。
一般来说,轻型航空母舰的升降机一般以一次载1架飞机考虑,提升能力在20吨以内,采用舷内式;而中、大型航空母舰的升降机则采用舷侧式,一次以载2架飞机考虑,提升能力一般在40吨左右。美国航空母舰升降机的提升能力则达到了58。9吨,在1分钟内可将飞机从机库甲板提升到飞行甲板或从飞行甲板下降到机库甲板,其垂向行程为11米,经过相当于4层甲板舱室的高度。
航空母舰升降机的设计分舷内式和舷侧式,舷内式升降机通常设置于飞行甲板中线处或其附近,其开口周围的甲板加强结构比较简单,也较轻便,适合轻型航空母舰采用。如英国航空母舰的升降机即是采用这种设计结构的。而舷侧式升降机通常设置于飞行甲板的舷边,其开口处需解决张开的悬臂结构问题,难度很大,重量较重,只能在中、大型航空母舰上采用。如美国现役航空母舰的升降机基本全部采用这种结构。舷侧式升降机对不同长度的舰载机适应性较强,没有更多的限制。
从外形上看,世界各国航空母舰上的升降机平台的形状也不尽相同,有的是方形,有的是梯形,有的还是菱形。之所以有着这样五花八门的平台形状,是因为制造国有着自身不同的考虑需求。如美国的“福莱斯特”级航空母舰和俄罗斯的“库兹涅佐夫海军元帅”号航空母舰上的舷侧式升降机都近似方形,这是最简单、最基本的形状,其设计目的基于考虑正对机库侧面的开口方向可装载两架机翼经过折叠的飞机。但是美国现役所有航空母舰上的升降机,又改用了一种矩形加上一个小三角形的特殊形状,这样设计的目的,是使某些机身较长的机型可顺着小三角形的斜边方向载放飞机,进入机库的时候按照这样的斜向,在机库内掉头转向可以比正向进入情况下要方便很多。
意大利“加里波第”号航空母舰的升降机平台采用八角棱形,这其实是把矩形切掉四个角而形成。
法国“戴高乐”号航空母舰的升降机平台又别出心裁地采用梯形。实际上这是美国现用升降机设计思路的一个拓展。
升降机的设置必须保证飞机能够流畅地出入机库,经过的路程最短,因此飞机升降机平台的位置应能使平台周围和平台之间的飞行甲板区大小适当。升降机应在降落区外,以免不用的升降机使航母不能正常引导飞机的运行。而且至少应有一台升降机为其下面的一个机库提供服务。航母的左、右舷至少应有一台升降机在提供良好的通道,防止在有横浪的情况下,航母的其中一舷由于巨大的海浪撞击使其丧失能力。
四、现代航空母舰的特殊防护
现代航空母舰以舰载机为主要进攻武器,其对空、对潜防御任务也主要交由编队的整个防御系统来完成。由于舰载武器系统最终会对航空母舰飞行甲板的平整性产生影响,因此现代航空母舰本舰一般不设或尽量少设置防御性武器系统。为了减弱遭受打击或其他特殊手段造成的伤害,在不影响结构布局的情况下,航空母舰进行了各种防护措施的布置,其主要有装甲防护、结构防护、电磁防护和噪声防护。
1。装甲防护
航母的装甲防护是指为抵御各种战术武器攻击而在航母的特定部位设置的厚度大于12mm的板材结构。设置系统完整的装甲防护结构是现代航母的重要特征之一。人们是通过战争实践逐步认识航母装甲防护的重要性。而且这种装甲防护系统又正随着攻击武器威力的增大和装甲材料性能的提高而不断增强。这里我们比较美国海军不同时期建造的三型航空母舰装甲防护的情况来说明这个问题。
在“艾塞克斯”级航空母舰以前,装甲防护主要强调防弹保护,防弹设计权衡的概率大于其他保护系统。早期的航空母舰很多是由战列舰改建的,它们基本上保留了战列舰以防火炮和鱼雷为主的防护形式,即在水线附近设置152mm(6英寸)左右厚度的装甲带,水下有突出部防雷舱。以飞行甲板为主甲板,只在中部设置76mm(3英寸)的装甲。后来专门设计的航空母舰,包括“艾塞克斯”级航空母舰在内都以机库甲板为主甲板,飞行甲板不设置装甲,而仅在机库甲板和机舱上面的第四层甲板设置装甲,目的是保护机库甲板以下的舱室和机舱。其舰底采取3层底的设计,但它防雷舱的设计能力只能抵御227千克TNT炸药的爆炸,而鱼雷的装药大多为300—500千克,它的防护能力依然不足。
第二次世界大战后,航母装甲的设置形成了新的观念和发展。美国战后服役的“中途岛”级航母可以明显地看出这种发展趋势。这型航空母舰装甲防护的主要变化有:飞行甲板增加了装甲防护;提高了水下舷侧防雷舱的防护能力,其装甲厚度比“艾塞克斯”级航母加大了34%,并将主装甲防护舱壁升高了一层甲板,水下结构防护的抗爆能力达到363千克TNT炸药。此外,这些航母飞行甲板的布置也考虑了改善装甲整体防护的因素,如采用舷侧升降机,取消了飞行甲板中心的升降机等等。因此,战后航空母舰的装甲防护能力有了很显著的进步。
20世纪60年代后,航空母舰的装甲防护更趋完善。现代航空母舰更多考虑对导弹的防御能力,此外还大量采用高性能的复合材料,如玻璃纤维增强塑料和克夫拉纤维增强塑料等。这些复合材料重量轻、强度高、韧性好,还能耐腐蚀,如克夫拉纤维增强塑料在同等重量的条件下,强度是钢材的5倍,自由振动衰减性能是钢材的8倍,防弹能力是钢材的10倍左右。这种新型材料制成的装甲能有效吸引外来武器攻击的冲击能量。
2。结构防护
有时候利用增加装甲厚度的方式并不能完全解决舰船的防护问题,因为随着攻击武器威力不断增强,无限制地加厚装甲就会增大排水量,削弱舰船的机动能力并带来各种其他问题。这种情况下,航空母舰的制造者们从蜂窝的结构特点中得到了启示,把航空母舰的重要部位设置成特定的防护结构,从而增强了航空母舰的防护能力。
3。电磁防护
现代武器装备完全生存在电磁环绕的环境中,航空母舰也不例外。电磁环境既能帮助己方武器效能的发挥,同时也能产生不利的干扰,它是一把双刃剑,因此提高电磁兼容性是航空母舰电磁防护的突出问题。
航空母舰外在平台上的电子设备众多,雷达和各种通信设备的电磁辐射会在相互之间产生干扰,这种干扰在海战条件下有可能导致武器的引爆或失效,给舰船带来危害。另外,航空母舰内部也装备有许多高功率发射机,发射机的使用必定导致整个舰船空间充斥着宽范围频谱的电磁干扰,这种干扰也会严重影响航空母舰各种设备的正常工作。实施电磁防护的办法,通常是严格控制各种电子设备使用的频率范围,合理地进行航空母舰的总体布局设计,使一些容易产生相互干扰的设备相隔在一定的距离之外,同时对航空母舰的电磁兼容状态进行评估,必要时进行模拟分析,及时找出需要加以特别防护的部位和系统。最后,还要对一些敏感的,甚至可能因雷达、通信、电子战等系统的电磁辐射引起误反应、误起爆动作的要害部位实行危险区的定义,并分区加以管理。
除了电子设备产生的电磁带来的影响,航空母舰本身也是巨大的带有磁场的物体,其本身的磁场也对各种设备产生一定的影响。另一方面,在广阔的海上战场,为了防御水雷的威胁,航空母舰也必须有效解决这一问题。主要办法是对航空母舰实施消磁。一般航空母舰都配备有自动消磁控制系统和固定消磁组。另外,许多国家在港口也有消磁站为航空母舰进行辅助消磁。
4。噪声防护
噪声的伤害往往被许多人所忽视,但它却是客观存在的,噪声不仅容易吸引敌方声呐武器的跟踪和攻击,对人的潜在伤害也很大。为了提高现代航空母舰的降噪能力,防止被敌方的声呐发现,提高舰船的隐蔽性,航空母舰在噪声防护上采用了多种措施。一是选择好的线形以减少流噪声,降低各种机械设备的振动和噪声,并采取隔音降噪措施。在防止噪声对人员的伤害方面,主要通过隔音的方法,对一些特殊部位的人员,采用戴耳塞、耳机等措施。一般说来,除了向飞机设计者提出噪声限制的要求外,航空母舰设计无法降低舰载机的噪声,唯一能做的就是在总体设计中采取噪声隔离措施以及配置个人噪声防护设备。
五、现代航空母舰的主要系统
作为一种以舰载机为主要武器的大型水面战斗舰艇,航空母舰无疑是兵器王国的集大成者。因为航空母舰通常是以航空母舰编队为整体作战单元参与作战的,除了航空母舰本身需要的众多系统之外,它还必须具备指挥管理编队甚至整个舰队等更高层次兵力集团的能力。因此,航空母舰的系统结构十分庞大、复杂,广泛涉及造船、航空、电子、兵器、核能利用等众多技术领域。正因为如此,所以有人说,航空母舰制造技术,能直接体现出一个国家的科技发展水平。
现代航空母舰上所具备的各种系统,是在航空母舰的历史实践中一步一步摸索总结出来的结果。21世纪的航空母舰,是以信息化系统为突出体现的,集造船、航空、电子、兵器等众多尖端技术为一体的系统综合。
具体来讲,航空母舰上主要的系统有:
1。动力系统
动力系统的主要功能是保证航空母舰的航行和机动。通常情况下,常规动力航空母舰的动力系统由锅炉及涡轮增压机组、主汽轮机组、减速齿轮装置、桨轴系统、动力辅助系统、动力监控系统等部分组成。核动力航空母舰还另有核反应堆系统等其他辅助系统。
一般来说,1艘2万吨级的航空母舰需有10万匹马力的动力装置,而10万吨级的航空母舰,则需要近40万匹马力的动力装置。这是一个什么样的概念呢?就拿我们过去经常见到的解放牌汽车来比较。40万匹马力相当于载重5吨的解放牌汽车4400辆的动力的总和。正是因为具备如此惊人的动力,那些笨重的航空母舰才会被快速地推着前进,通常最高航速能达到30节以上。
动力系统里最重要的自然要数蒸汽轮机了。蒸汽动力装置具有单机功率大、寿命长、技术比较成熟等特点,为现代常规动力航空母舰所多用。如美国“福莱斯特”级航空母舰,其动力装置采用8台锅炉、4台蒸汽轮机,总功率达26万匹马力。燃气轮机作为船用动力装置,是在20世纪40年代末以后才发展起来的。它的重量尺寸很小,单机功率也达2万多匹马力,但耗油量较大,技术上还不够完善。核动力装置具有功率大、续航力大、依赖性小等特点,是美国等海军大国建造大型航空母舰的首选动力装置。目前美国所有的航空母舰都采用了核动力。
2。电力系统
顾名思义,电力系统就是为航空母舰提供电力能源的。航空母舰上电力系统通常由供电系统、照明系统、配电系统、消磁系统以及其他强电系统构成。航空母舰上的电力网路纵横密布,就像人体内的血管一样,四通八达,处处皆是。各种动力机械、武器装备、大小系统、设备等都离不开电的支持。因此完全可以想象,航空母舰中所需要的用电量是大得惊人的,毫无悬念的为各种军舰之冠。一艘现代化的航空母舰上,发电机组总的发电量就达20兆瓦以上,相当于一座中等城市的照明用电。
3。船艏保障系统
船艏保障系统是航空母舰上较大的一个系统,涉及面较广,它的主要功能是保障航空母舰的正常工作秩序,保护舰员的生活环境、生活用水安全,监控航空母舰各舱室空气质量,负责消防与损管、网络平台以及后勤服务等。通常情况下,船艏保障系统下设消防与损管监控系统,舰船姿态平衡系统,环境污染控制系统,日用水、压缩空气及其他流体系统,生活保障系统,舰船装备系统及后勤系统,综合保障管理系统等子系统。
4。航空保障系统