理论教育 福莱斯特:专为喷气式战机而生

福莱斯特:专为喷气式战机而生

时间:2023-08-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:1947年7月21日,美国海军第一款专门设计的舰载喷气式战斗机FH-1“鬼怪”型战斗机的原型机XFD-1型战斗机,首次在“罗斯福”号航空母舰上成功起降。随后,美国海军航空局对新航母设计提出要求:“必须配属喷气式战斗机!”。这样,原本应配属其上的喷气式战斗机也就此夭折。总之,后来大多数高级将领同意将新航母命名为“福莱斯特”号。在当时,喷气式飞机绝对是一个新生事物。

 福莱斯特:专为喷气式战机而生

二战期间,航空母舰异军突起,替代大型战列舰,一举成为名副其实的新“海上霸主”;与此同时,作为航母的“称雄之本”——舰载机,也不仅改变了传统海战的面貌,而且还不断更新着海战的样式。

众所周知,航母与舰载机是一对完美结合的整体,但是一般航母服役期大约是四五十年,而舰载机则要短得多,也就是一二十年。也就是说,一级航母在其一生中,至少要经历几种新型号舰载机与之配伍。

时间回溯至1943年,当时还只拥有老式航母的美国海军,就超前要求麦克唐纳公司尽快研发一种新型的舰载喷气式飞机。

毋庸置疑,喷气式飞机相对于老式活塞式飞机,有着更快的速度、更优异的加速性和更强大的空战能力。

1947年7月21日,美国海军第一款专门设计的舰载喷气式战斗机FH-1“鬼怪”型战斗机的原型机XFD-1型战斗机,首次在“罗斯福”号航空母舰上成功起降。

随后,美国海军航空局对新航母设计提出要求:“必须配属喷气式战斗机!”。而美国第一艘超级航母“合众国”号,由于造价过于昂贵,且其后海空军之间的军种竞争日益白热化,导致“合众国”号在铺设了龙骨9天后被国会正式取消。这样,原本应配属其上的喷气式战斗机也就此夭折。

1950年,美国航空母舰再度遭遇“滑铁卢”:由于战后裁军风潮的影响,航母数量骤减为15艘,而其中大型舰队航母仅有7艘。如此数量的确让美国这个“全球警察”在世界各大海域活动时倍感捉襟见肘。美国海军要求增建航母的呼声持续不断,时任美国国防部长的约翰逊尽管内心不愿意,但最终还是勉强同意海军于1952年再开工建造一艘新的大型航母。

虽然有了这么一个难得的机会,但美国海军的心中还是很不爽:他们需要的不仅只是建造一艘“中途岛”级放大版的航母,而是急需一艘可以搭载大型喷气式飞机的全新超级航母。

美国超级航母计划“合众国”号的假想图。该项目最终下马

摄于1952年的“福莱斯特”级超级航母最初设计模型

但有总比没有好!新造航母应起个什么名字呢?

忽然,有人提议:“不如叫‘福莱斯特’号!他生前为航空母舰的申请和建造,没少费心。”的确,福莱斯特于1944年5月19日至1947年9月17日,担任过美国海军部长,为最后一任内阁级海军部长。1947年9月17日至1949年3月28日,担任美国首任国防部长。

很多海军高级将领竭力赞同。不过,他的死因迄今都是一个谜,有过多种猜测与解释。其中一种说法是,他曾因“海军上将造反事件”而自杀。总之,后来大多数高级将领同意将新航母命名为“福莱斯特”号。

尽管有了航母这个坚实的基础,但要想将喷气式飞机搭载上舰可不是那么简单。

在当时,喷气式飞机绝对是一个新生事物。这种飞机的滑跑起飞,主要依靠喷气发动机的燃料燃烧时产生的气体向后高速喷射的反冲作用,使飞机加速向前飞行;喷气发动机可使飞机获得更大的推力,也飞得更快。但与此同时,喷气式飞机的滑跑距离较长,在没有弹射器的帮助下,一般长度的飞行甲板很难满足喷气式战斗机的自主滑跑起飞。

还有一点不可忽略的是,相对于活塞式飞机来说,喷气式舰载机的重量在不断加大,离地速度要求也越来越高;这也需要弹射器的功率越来越大;很显然,二战时所使用的液压式弹射器已经完全满足不了喷气式飞机的舰上起飞要求。

喷气式飞机降落时,也产生了新的问题:它的进场速度要远高于活塞式飞机,这无疑大大增加了降落的难度;它的操作难度也要高于活塞式飞机,使得飞行员在降落的时候所承受的压力也会越来越大。因此,要在航母上配备能帮助飞行员降落的助降系统,才可以大大提升降落的安全性。

还有一个十分突出的问题,即喷气式飞机的耗油量十分巨大,远远超过活塞式飞机。一个非常典型的例子就是,FH1“鬼怪”式喷气机的载油量几乎是F8F“熊猫”活塞式舰载机的两倍,但是其滞空时间只有后者的70%。

为了彻底弄清航母舰载机的真正耗油量,美国海军专门动用了“中途岛”级航母,通过动用舰上搭载的F2H“女妖”式战斗机执行340架次的飞行任务后(每次2.3小时),准确地消耗掉舰上95%的燃油;而对于美国海军来说,当时要执行340架次攻击任务差不多需要4天。也就是说,每隔不到4天航母就得接受航空油料的补给,否则其舰载喷气式飞机将因为无油可用而无法执行作战任务。

为此,美国海军舰船局要求设计新航母时所搭载的航空燃料应是“中途岛”级的3倍,为75万加仑。

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加仑

加仑是一种容(体)积单位,英文全称gallon,简写为gal,分英制加仑和美制加仑两种。

根据中国国家标准GB3102.1-1993,换算关系如下:

1加仑(美)=3.785412升;1加仑(英)=4.546092升

俗话说“饭要一口一口吃”。为了保证喷气式舰载机能够顺利弹射升空,美国海军首先确定一个原则:必须使用弹射器!

最初,美国试验了一种以火药作为能量直接带动弹射梭弹射飞机的方案;不过这种方案的可靠性始终无法解决。

就在美国人一筹莫展时,大洋彼岸却传来一个令人兴奋的消息:英国人在蒸汽弹射方面取得了重大突破。这一下,美国海军可坐不住了。在美海军的一再“盛情邀请”下,英国海军改装的“英仙座”号航母来到美国,进行一场最直观的蒸汽弹射演示。在演示中,聪明的美国人对这部机器产生了兴趣。

二战末期美国研制的“中途岛”级航母。后来该级航母也改成装有斜角甲板

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斜角甲板(www.daowen.com)

斜角甲板又叫斜、直两段式甲板,位于飞机甲板的左侧,与舰艇艏艉中心线呈6~13度夹角。有了这角度,飞机降落就可与停驻的飞机和起飞作业区分流,同时还可实现弹射和回收作业同时进行。此外,斜角甲板的设计还可使降落区免遭左舷前端从喷气火焰挡板引出的热气流,从而降低空气紊流的干扰。通常,斜角甲板上只装有供飞机降落用的拦阻索。然而,极少数航空母舰的斜角甲板上也装有一两座弹射器,其目的在于在没有飞机降落时供飞机起飞之用。

有了斜角甲板,航空母舰表面在斜、直两种甲板的分割下,巧妙地将飞机起飞跑道、降落跑道、停机区、起降机、弹射器、拦阻装置、指挥塔有序地安排下来。这样,不仅飞机起飞、降落互不干扰,而且飞机降落时也不易相互碰撞。

斜角甲板

演示刚一结束,美国海军大西洋舰队航空部队司令约翰·巴伦坦中将,立即面见海军部长,“建议直接购买这种弹射器!”

“真那么有效吗?”美国海军部长多少有些犹豫。

“要比火药弹射器强得多!”巴伦坦中将胸有成竹。

“好吧,加紧试验,成功后再加以改进仿制。”海军部长思路非常清晰。

不久,美国海军就直接从英国购买了5部英方代号为BSX-1的蒸汽弹射器,并且将其改称为C-11型弹射器,安装在两艘老式的“埃塞克斯”级航母上进行试验。

在进行了大量的试验后,美国海军自行设计制造了一种性能更为优越的C-7型弹射器,并将其安装在新设计建造的航母上。

在初期的设计中,为了避免起飞和降落的舰载机产生冲突,航母采用了独特的升降舰岛的设计;同时将飞行甲板从左至右划分为3个区域,中间为降落区,其两侧的起飞区则安放弹射器进行飞机起飞操作。在降落区,则设置了14道拦阻索和2道拦阻网。在助降方面,还专门设置一个平台以进行人工助降。

“福莱斯特”级航母的斜角甲板和4具蒸汽弹射器的位置

对于这样的设计,效能究竟如何?美国海军并不清楚。不过,从“理论上”讲,在当时这恐怕是最好的方案了。当然,最理想的方案是从英国引进斜角甲板之后才得以真正解决。

相对于弹射器方案的一波三折,美国海军在对喷气式舰载机的燃料问题的解决上则顺利得多。

二战时期,美国海军活塞式舰载机使用的是航空汽油。这种航空汽油存在着易挥发且容易爆炸的弊端。要克服它,只有“另起炉灶,改弦更张”。从1950年开始,美国海军潜心研究一种航空用重油,即后来的JP-5型航空煤油;相对于航空汽油,新的航空煤油不易挥发,可以随意存放。于是,航空燃料就可像舰用燃料一样,储存在舰侧面的防鱼雷隔舱内,并且其装载量达到了空前的75万加仑,是“中途岛”级航母的3倍多。

在研制新型航空煤油时,有人出了个高招:何不将舰用锅炉也改为使用这种航空煤油;而且现役锅炉不需“大动干戈”,只要小小改进。

这一下,美国海军高层各个喜出望外:由于花钱不多,只需对航母用锅炉进行简单修改,就可使其使用JP-5型航空煤油作为燃料;这样不仅可以大幅提高航母的任务弹性,而且可以根据任务需求在航母续航能力和舰载机任务持续力方面做出取舍。

1952年7月,“福莱斯特”级航母首舰安放龙骨;同年12月,第二艘“萨拉托加”号也开工建造。也许是老天对其格外眷顾,在两艘航母开工之时,美国海军从英国引入了斜角甲板设计。有了这种斜角甲板,喷气式舰载机在降落的时候,就不需要担心如果降落失败会撞上甲板上别的飞机;也不用暂停弹射起飞为降落的飞机空出跑道。这种巧妙的设计,将航母上的降落区和起飞区完全分开,可以有效地避免飞行甲板陷入混乱。“福莱斯特”级及后续航母迅速吸收采纳了这一设计。

1953年1月,海军舰船局要求在第3艘航母上安装斜甲板,而时任海军作战部长的费科特勒立即决定:建造工厂暂时停工,同时要求设计单位加紧修改设计。

很快,一份新的设计方案摆到了费科特勒部长的案头,这份设计方案要求:增加斜甲板和固定式舰岛。

1956年停泊在美军布鲁克林船坞的“萨拉托加”号

费科特勒上将仔仔细细地研究了这一份方案,并在新修改的设计方案上签了字。

这年10月,建造方终于收到了最终确定的新设计方案:增加一条斜角为10.5度的斜角甲板,同时将舰艏的弹射器向前挪了6米,为降落区腾出足够的空间;原设计中的拦阻索和拦阻网全部取消,改为安放在斜甲板上,其数量也由原来的14根拦阻索减为5根;原方案中的舰艉升降机和左舷后部的2部升降机改放在舰岛后部。同时,将升降式舰岛改为大型固定式舰岛,安放在航母的右舷位置,解决原来无法安置电子设备的问题。

“福莱斯特”级最后一艘“独立”号,该舰一直服役到1998年

脱胎换骨后的“福莱斯特”级航母的作战能力成倍提升,其航空燃料载量更是超过了原先设计的一倍,达到了154万加仑。

1953年10月,停工近1年的“福莱斯特”号重新开工建造,1955年9月,“福莱斯特”号航母服役。

新服役的“福莱斯特”号搭载了A3D“空中战士”舰载轰炸机前往东大西洋开始实战部署。A3D“空中战士”舰载机的最大起飞重量达到了37吨,它的服役让美国海军拥有了独立的核打击能力。

“福莱斯特”级航空母舰一共建造了4艘,分别是“福莱斯特”号、“萨拉托加”号、“突击者”号和“独立”号。这4艘航母的模样、配置相差无几,只是后两艘航母更换了功率更大的锅炉;而且,后两艘航母所安放的弹射器比前两艘的弹射器导轨增加了10米。

在“福莱斯特”级服役以后,美国海军终于有了第一款喷气式飞机专用的超级航母。后来在“福莱斯特”级的基础上,美国海军又设计建造了“小鹰”级航空母舰。

从某种意义上说,“福莱斯特”级航空母舰是二战时期平甲板型航母和现代核动力航空母舰之间的关键纽带,在世界航母发展史上起到了承前启后的重要作用。

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