理论教育 超级航母的抗沉能力:防护设计及损管效能评估

超级航母的抗沉能力:防护设计及损管效能评估

时间:2023-07-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:2005年4月19日,这艘超级航母被拖离费城旧军港。不仅如此,“美国”号更是以活生生的例子证明了超级航母难以置信的抗沉能力。与埃塞克斯级相比,美军现役的尼米兹级超级航母自然不可同日而语。超级航母的绝大部分排水量被用在了尽可能搭载更多更重的喷气式战机上。航母自身安全则依赖于护航舰艇。如果不幸被击中,则缺乏厚重装甲的超级航母就只能依靠综合抗沉设计与损管系统来自救。

超级航母的抗沉能力:防护设计及损管效能评估

现代航母被重型反舰导弹击中后,强烈振动将导致电子设备失效,需要拖回船坞进行数月甚至数年修理,从作战角度而言与被击沉没太大差别。

在美国海军史上,只有一艘航空母舰有幸用祖国的名字来命名,即小鹰级3号舰“美国”号(CV-66)。然而,尽管拥有美国所有航母中最伟大的舰名,但该舰的结局却很“凄惨”。

2005年4月19日,这艘超级航母被拖离费城旧军港。在接下来的时间里,根据事先精心策划的方案,美国海军从水面、水下、空中对已经被解除武装,且空无一人的“美国”号来了一次实实在在的超饱和攻击。不仅如此,在攻击发起前,海军工程师们还在航母舰体内安装了大量高爆炸药。

■ 费城旧军港里,曾在“美国”号上服役的老兵们向他们的“old girl”作最后的告别

这次航母抗沉试验的结果让所有人震惊。整整25天狂轰滥炸之后,“美国”号的舰体终于在5月14日上午11时30分大量进水,然后默默沉入大西洋。这是迄今为止世界上被炸沉的最大战舰。在冰冷的海水即将淹没“美国”号前,试验现场的海军官兵集体向其行礼致敬。

“美国”号服役时参加过无数次作战行动,即便是退役后,它也没有像小鹰级的其他三兄弟那样安于被封存的结局,而是以生命为代价为祖国做出了最后贡献——“福特”号航母的防护设计将因为这次试验获得大量宝贵数据。

不仅如此,“美国”号更是以活生生的例子证明了超级航母难以置信的抗沉能力。20世纪50年代开工的小鹰级尚且如此,在它之后的尼米兹级和福特级又将具备怎样的战场生命力?

■ 缓缓沉没的“美国”号

■ 埃塞克斯级的横截面示意,可见其舷侧装甲带和飞行甲板

要装甲还是要舰载机

航母自诞生以来,对于其防护设计就有各种不同争论。有观点认为,航母的价值在于所扮演的海上移动机场角色,如果为一艘航母安装重装甲和强大武器系统,则必然会影响到航母载机量,结果得不偿失。然而在经历了第二次世界大战初期的几次航母大战后,美日两国均认识到为重型攻击航母安装一定的装甲还是必要的。此后日本研制的大凤级和美国的埃塞克斯级均践行了这一思想,大凤级的载机量也因为重装甲和封闭式机库被削减到60多架。

埃塞克斯级被认为是第二次世界大战中最成功的航空母舰,其中的“列克星敦”号到1991年才退役。该级舰满载排水量为2.7万吨,舷侧装甲带厚为63~101毫米,飞行甲板装甲厚为38毫米。由于仍坚持采用开放式机库,因此其搭载活塞式飞机时的载机量仍然维持在百架水平。

与埃塞克斯级相比,美军现役的尼米兹级超级航母自然不可同日而语。不过总地来说,从福莱斯特级到尼米兹级的防护理念似乎又退回到太平洋战争之前。在核时代,尼米兹级不可能再采取第二次世界大战中被证明非常有利于损管和火灾控制的开放式机库。同时,航母本身的武器也削减到几乎可以被忽略的程度。尼米兹级没有完全放弃装甲,其6层舷侧装甲带厚度约为76~127毫米。之所以保留舷侧装甲带,主要是考虑防御掠海反舰导弹的攻击。不过这样的装甲水平恐怕也只是出于“有胜于无”的心理安慰罢了,10万吨级超级航母的装甲厚度竟然与3万吨级的二战航母差不多,对于俄罗斯的那些重型反舰导弹来说,击穿100毫米左右的舷侧装甲显然没什么难度。

超级航母的绝大部分排水量被用在了尽可能搭载更多更重的喷气式战机上。航母自身安全则依赖于护航舰艇。如果不幸被击中,则缺乏厚重装甲的超级航母就只能依靠综合抗沉设计与损管系统来自救。换句话说,就是用身体“硬抗”。

美海军“奥里斯坎尼”号航母自沉

■ 尼米兹级航母“哈里S·杜鲁门”号(CVN-75)的舱体结构剖视图

“永不沉没”的尼米兹级

尼米兹级是目前美军唯一在役的一级航空母舰。该级舰的前6艘均采用高强度、高张力的HY-80与HY-100钢建造。机库甲板以下舰体是整体水密结构,由内外两层壳体组成。外壳体依靠船壳板满足强度和防御要求,内壳体则由防护装甲板组成一个装甲壳体,保护动力舱、油舱、弹药舱等重要部位。飞行甲板、吊舱甲板和机库甲板都有约50毫米厚的装甲防护。内外层舰壳之间以X型构造连结,这种构造能够吸收敌方武器命中时产生的冲击能量。

尼米兹级全舰垂向分为8层,两舷侧由舰底至机库甲板都采用防雷隔舱结构,在内外两舰体之间有4道纵向隔壁。这种防护形式在第二次世界大战中被证明是很有效的,现在更将其延伸至水线以上,使机库两侧也形成双层防御结构。舰体两舷水线以下部分各设有5道纵向隔舱壁,构成防鱼雷隔舱,能够承受装有碰撞引信的300千克普通炸药鱼雷的攻击,或者2枚500千克级水雷同时爆炸的冲击力。水线以下部分每隔12~13米还设有一道横隔舱壁,全舰共设23道水密横隔舱壁和10道防火隔舱壁,这些纵横隔壁构成了全舰2000多个水密舱。所有隔舱均采用空、实相间的措施,进一步增强了全舰的容损能力。

第二次世界大战时,航母隔舱被大量用来装淡水和舰用燃油。如今,核动力航母已经不需要舰用燃油,其大量搭载的JP-5航空燃油性能较温和,是一种相对安全的燃料。因此在核动力航母两舷舱室内储备了大量航空燃油,不仅提高了全舰航空燃油携载量,还可以缓冲爆炸所带来的破坏。此外,即便发生火灾,飞行甲板和舰体内大量安装的自动化灭火系统也可以最大程度控制火势蔓延。

在尼米兹级之前,福莱斯特级和小鹰级的机库以一道位于中央的防火舱壁分隔为前后两区,尼米兹级则恢复了第二次世界大战时美国航母使用两道防火舱壁将机库分为三区的设计,如此不仅能提供更好的抗损性能,也可以强化对飞行甲板的刚性支撑。此外,为了避免弹药库殉爆波及动力系统,尼米兹级的两个主弹药库都远离主机舱。即便核动力系统在攻击中失效,尼米兹级还为4个大轴各配备了一个功率8000千瓦的柴油机提供应急动力。

杰拉德R.福特号建造历程

■ 2011年2月25日,在纽波特纽斯造船厂,切割了福特级的2号舰“约翰F·肯尼迪”号(CVN-79)的第一块钢板,钢材型号正是HSLA-115

后续升级与福特级的防护设计

由于尼米兹级的建造时间跨度长达40年,因此其后续舰的防护设计也不断得到改进。从4号舰“西奥多·罗斯福”号开始建造的第二批尼米兹级,在侧舷增加了63.5毫米厚的凯夫拉复合材料装甲,同时还加装了箱型掩体来保护弹药库与主机舱。5号舰“亚伯拉罕·林肯”号进一步强化了甲板装甲,满载排水量首度突破10万吨大关;6号舰“乔治·华盛顿”号又在舰岛追加了破片防护装甲。从7号舰“约翰·斯坦尼斯”号起,美国海军开始为新建造的尼米兹级采用性能更好的HSLA-100钢材。此种钢材的强度与韧性和HY-100相当,但施工难度与成本都下降了不少。

最后两艘开工的“罗纳德·里根”号和“乔治·布什”号属于尼米兹级第三批次。“里根”号新设计的球鼻艏更大更突出,可有效增加舰艏浮力,降低舰艏纵向摇晃。该舰还进一步优化了舰内隔舱的航空燃油储存分配,间接增强了舰体抗打击能力。

目前正处于舾装阶段的“福特”号航母基本沿用了尼米兹级的总体抗沉设计,其具体防护性能仍不得而知,唯一可以确定的是福特级将采用HSLA-65和HSLA-115两种钢材建造。与已经大量被商船采用的传统HY-80钢相比,HSLA-65和HSLA-115的抗损能力更强。

损管决定航母命运

除了航母本身抗沉性能外,损管技术与舰员损管水平也能决定一艘航母的命运。航母损管最核心的问题是如何扑灭遭受攻击后燃起的大火,即便不能及时扑灭,至少也要控制火势向动力舱、弹药库、舰岛、燃料舱等核心分区蔓延。(www.daowen.com)

■ 2006年5月2日,大西洋某海域,小鹰级航母“约翰F·肯尼迪”号(CV-67)上,一队损管队员正在飞行甲板上进行战机灭火演练,图中燃起熊熊烈火的“战机”,是专门用于消防训练的“可移动式战机消防训练装置”(MAFTD)

与岸上灭火不同,航母的海上损管存在诸多困境。首先是战场环境极为恶劣,在敌方持续攻击下,损管人员很难对随时出现的火情及时做出反应;其次,航母搭载了大量弹药、燃料及电子设备,在火灾中极易发生爆炸,显著增大了救火行动的风险。在1967年的“福莱斯特”号火灾中,引爆的弹药将该舰经过严格训练的损管队员几乎一次性报销,导致这艘航母因为缺乏足够的灭火人员而一直燃烧了13小时。正是因为这次灾难,美国海军后来规定,每一名舰员——无论是不是损管人员——在上舰前都必须接受消防灭火培训。此外,航母的动力系统过于集中,一旦火灾或爆炸导致航母失去动力,再先进的自动化灭火设备也可能瞬间失效。

从二战案例以及战后美国超级航母的几次重大火灾事故来看,装甲厚度不够的飞行甲板很可能成为重灾区。拥挤的飞行甲板堆满携有燃料和弹药的舰载机,一次威力不大的攻击就很可能在甲板上引起连锁反应。爆炸还有可能穿透甲板向舰体内蔓延,面对这种连续爆炸,损管队员往往在灾难初期束手无策。

美国是世界上航母损管经验最丰富,同时也是最成功的国家。多艘几乎不可能生还的航母都在成功的损管处置下起死回生。对于挑战极大的航母损管,美国海军不仅从一次次灾难中总结出经验教训,还从日常的损管培训方法入手,力图用更贴近实战,更具创意的培训手段来模拟战时火灾环境。

美国海军在伊利诺伊州建有一个舰船安全培训中心,2007年初,美国一家消防设备公司接到了海军的订单,内容是模拟火场烟火效果,仅仅这份类似电影特效工作的合同就价值110万美元。此外,美国海军还投资了一项仿真游戏产业,在真实舰船上利用高科技模拟火灾的声光电热效果,此方法主要用于考察刚入职损管队员的反应能力。一般模拟火灾的热源使用丙烷,模拟火灾的烟雾使用铬烟。它们的特点是无毒无害,这样消防队员就可以更大胆地进行灭火训练。

作为损管队员招聘的最后一关,舰船安全培训中心可以同时容纳4支消防队共88人进行长达12小时的火场演习。现场录像设备将记录每一个新手的临场反应,并作为最终录用标准。值得注意的是,美国海军历史上两次著名的事故——1967年“福莱斯特”号甲板大火,以及2003年“科尔”号被炸事件——均被作为重点场景,在该培训基地反复模拟演练。

■ 2008年7月26日,北阿拉伯海,尼米兹级航母“亚伯拉罕·林肯”号(CVN-72)上,两名损管队员正在一场损管训练赛上抢修消防管路,消防是航母损管的重中之重,自然也是日常训练的基本科目,这种航母上的例行损管演习被他们戏称为“damage control Olympics”,看似轻松的气氛中,潜移默化地使每一个官兵树立牢固的损管意识

■ 2013年11月2日,大西洋某海域,“西奥多·罗斯福”号(CVN-71)航母上,一队损管队员正在演练运送伤员,航母损管中,如何及时稳妥地处置伤员,是保存有生力量,存续战斗力的关键

■ “埃塞克斯”级航母的分舱示意

“皮薄馅大”的风险

现代超级航母已经拥有非常完善的综合抗沉设计,以及丰富的损管经验积累。不过,其对装甲的轻视仍然让人担忧。削减装甲防护的确可以减小排水量,节省成本。但第一次世界大战和第二次世界大战案例表明,较低的装甲防护标准很可能导致舰艇被轻易摧毁。注意,这里指的是“摧毁”而不是“击沉”。美国超级航母利用密集的小隔舱设计的确可以层层吸收导弹或鱼雷爆炸后释放的能量,但与装甲防护不同,此种防护理念等于坐视航母结构被破坏,并且认为破坏本身也是一种“间接防护”。

然而,现代反舰导弹一般都具有精确锁定目标关键部位的能力。如果一枚携带穿甲高爆弹头的重型反舰导弹直接命中动力舱或者弹药库附近的舰体,则过薄的装甲显然无法阻挡导弹击穿,即便隔舱设计可以缓冲爆炸威力,但在破坏能量被“稀释”到可控程度前,动力舱或弹药库可能已经被摧毁了,由此将直接导致整艘航母失去战斗力。这里还必须提及的是,“美国”号所做的试验只能证明超级航母很难被击沉,却无法证明其难以被摧毁。可以肯定,在这艘航母最终沉入海底很久之前,其实它就已经不具备任何实战价值了。

实际上,支持“非装甲航母”的观点更多是出于无奈。与航母加强装甲相比,反舰导弹提高毁伤能力的难度低得多,再厚的装甲也未必管用。此外,从“科尔”号驱逐舰被自杀小艇击中后的毁伤情况看,现代军舰被重型反舰导弹、鱼雷或水雷击中后,即使未沉没,也会因强烈的振动导致全舰电子设备失效而失去战斗力,需要拖回船坞进行数月甚至数年修理,难以再次参与节奏越来越快,时间越来越短的现代战争,从作战角度而言与被击沉没有太大差别。这也许才是现代航母普遍放弃重装甲的真正原因。

■ “福莱斯特”号(CV-59)的飞行甲板一片狼藉,此时火势已经得到控制,甲板上散落着消防栓,近处这架F-4B“鬼怪”Ⅱ战机已经只剩下机首部分,可见火势之凶猛

■ 危难关头,人人出力,镜头中这位头戴红色棒球帽的小伙子,应该是VF-74“魔鬼”飞行中队的队员,1967年7月29日,是“福莱斯特”号奔赴越南战场的第三天,VF-74正是当时的驻舰飞行中队,这场灾难夺去了该中队42名队员的生命,3架F-4B完全报废

军情链接

“福莱斯特”号灾难

1967年7月29日上午11点,正当“福莱斯特”号航空母舰准备第二次弹射飞机时,一枚“阻尼”空地火箭意外地从停在舰艉飞行甲板末端的F-4战斗机机翼下点火,又碰巧击中一架A-4攻击机的油箱。油箱随即爆炸,大火迅速燃遍整个飞行甲板并引起弹药库爆炸。此时猛烈的海风助长火势吞没整个舰艉。由于飞行甲板被爆炸撕开,下层舰员住舱变成了一座坟墓——住舱中的50名舰员被炸死,有一些舰员甚至被爆炸气浪掀到海里。“福莱斯特”号的护航船只很快赶来救援。旁边的埃塞克斯级“奥里斯坎尼”号航母扮演起救灾指挥中心的角色,所有舰艇都用自己的水枪向“福莱斯特”号“射击”,并提供医疗救护。最糟糕的是,一名海军军士长发现一枚炸弹已经被火焰包围,便赶紧拿着一个小灭火器冲了上去。谁知炸弹突然在他面前爆炸,他和附近的所有消防队员均被炸死。

所幸在全体舰员努力下,还未爆炸的炸弹总算全被转移。经过近一个小时紧张扑救,舰员们终于将飞行甲板上的大火控制住。甲板下层的火势则又持续燃烧了12小时。这场灾难共导致134人死亡,21架飞机被毁,另有43架严重受损。无奈之下,“福莱斯特”号草草结束了自己的越战之旅,9月14日,伤痕累累的航空母舰终于回到诺福克。后来美国人为重修这艘航母又花费了7200万美元,而其建造时的成本也不过2.25亿美元。

■ 2011年7月29日,时逢“福莱斯特”号事故发生44周年,在位于诺福克海军基地的Farrier消防学校,美海军举行了隆重的纪念仪式,画面中挂有人物铭牌的美国国旗是为了悼念在事故中丧生的134位官兵所立,44年后仍有此规模的纪念和反思活动,足见美国人对这次事故的切肤之痛

“科尔”号被炸事件

阿利·伯克级驱逐舰“科尔”号隶属于“乔治·华盛顿”号航母战斗群,母港在美国本土的诺福克。该舰2000年10月12日在也门亚丁港遭到自杀式爆炸袭击,17名水兵死亡,30多人受伤。

当时这艘驱逐舰载有350名官兵,正前往波斯湾参加美国领导的海上拦截行动,以协助执行联合国对伊拉克的制裁。“科尔”号停靠亚丁港加油,本来预计只停留4小时。巴林时间上午11点20分,一艘满载高能炸药的小型气垫船突然冲向“科尔”号,猛烈的爆炸将军舰炸开一个直径10多米的大洞,舰体严重倾斜,所幸没有发生火灾。

事后,科威特一家报纸指出,本·拉登的追随者一手制造了“科尔”号爆炸事件。本·拉登还在一首诗中描述了“科尔”号是如何驶向死亡之旅的:“你们东方的兄弟已准备好了他们的装具,喀布尔准备就绪,战斗的骆驼已准备出发。驱逐舰,甚至是最勇敢的人也害怕,它在港口和公海引起恐惧,它由傲慢、不逊和虚力笼罩着出海,在巨大幻影之下,它慢慢向其死亡而行,等待它的是一只小船,不时出没在波涛中。”

美国后来花费1.7亿美元修复了这艘驱逐舰。事后调查显示,“科尔”号的防范措施非常松懈。舰长利伯尔德没有完全执行由他自己制订的安全措施,其实“科尔”号当时已被认为处于“受威胁状态”。根据该舰保安规则,此种情况必须安排士兵在甲板上值班。但“科尔”号事实上处于无戒备状态。

■ 10月29日,“科尔”号(DDG-67)被“卡托巴”号(T-ATF168)拖船拖往公海,准备与挪威的“蓝马林”号半潜运输船会和,从照片判断,其航行姿态未受较大影响,说明损管措施发挥了作用

■ “蓝马林”号上的“科尔”,舰舯的大洞一览无遗,受损程度不亚于被一枚反舰导弹击中

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