理论教育 英国航母的四大发明-海空霸主:航空母舰

英国航母的四大发明-海空霸主:航空母舰

时间:2023-08-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:“暴怒”号服役之后,英国人很快便意识到全通甲板的重要性,迅速推出了第一艘全通式飞行甲板的航母,即1918年服役的“百眼巨人”号。随后,英国人又推出了第一艘专门建造的,同时拥有封闭式飞行甲板和岛式舰桥的轻型航母“竞技神”号。1945年12月3日,这种“海吸血鬼”舰载机在英国“巨人”级轻型航母“海洋”号上起飞成功;这一“壮举”比美国还要早了7个月。斜角甲板,是英国在航母上的第二项创新发明。

英国航母的四大发明-海空霸主:航空母舰

英国,曾被誉为“日不落帝国”,其殖民地面积一度达3350万平方千米,相当于全球陆地面积的1/4,等于它本土面积的100多倍;殖民地人口近4亿,相当于本国人口的9倍;殖民地范围遍及世界各大洲,其殖民地的海域范围也是当时世界最大的。

毋庸置疑,英国皇家海军也曾一度达到世界巅峰。

初次在舰艏安装飞行甲板的“暴怒”号,是世界上首艘可供飞机起降的战舰

一战末期,英国人在“光荣”级大型巡洋舰的3号舰“暴怒”号上,首次试验了铺设飞行甲板供飞机降落。虽然这项举动要比美国人尤金·伊利驾机在“伯明翰”号巡洋舰上起飞和在“宾夕法尼亚”号巡洋舰上降落,要晚了半拍。但是,虽说它还不是真正意义上的原汁原味的航母,但毕竟荣膺了世界上第一艘可以在舰上直接起飞和降落的改装航母。

“暴怒”号服役之后,英国人很快便意识到全通甲板的重要性,迅速推出了第一艘全通式飞行甲板的航母,即1918年服役的“百眼巨人”号。

随后,英国人又推出了第一艘专门建造的,同时拥有封闭式飞行甲板和岛式舰桥的轻型航母“竞技神”号。有了航母还必须有舰载机,到二战末期时,英国率先研发出“流星”喷气式战斗机,并以此为基础研发出一种名为“海吸血鬼”的航母舰载喷气机。

1945年12月3日,这种“海吸血鬼”舰载机在英国“巨人”级轻型航母“海洋”号上起飞成功;这一“壮举”比美国还要早了7个月。

有人说,喷气机上舰并不能算是发明,充其量只是一项创新。但是,不管怎么说,英国在航母发展史上还是做出过突出贡献的,最重要的就是蒸汽弹射器的发明。

从“海洋”号航母上跃起的“海吸血鬼”式舰载机

其实,用弹射器弹射飞机,早就不是什么新鲜事情。早在二战时期,许多航母上曾普遍采用过弹射器作为辅助起飞手段,甚至日本的“潜水航母”也有使用。

不过,实事求是地说,这些弹射器的实际意义并不大,主要是因为:当时螺旋桨飞机的速度和重量完全可以满足从较短的甲板上直接起飞。

然而,喷气式飞机上舰,事情就完全不一样了。由于喷气式飞机自身重量大、起飞初速度要求高,特别是当时航母甲板面积相对而言变得越来越有限,已经不能满足其正常起飞的需求;即便使用老式弹射器也毫无办法。面对这种情况,英国人发明了蒸汽弹射器。

实际上,蒸汽弹射器就是一个大型蒸汽汽缸和一个蒸汽控制系统,将高压蒸汽能量转化为动能对飞机进行弹射。由于飞机结构强度上的限制,弹射器不但要有足够的输出功率,而且要把输出功率准确控制在飞机可以接受的程度以内。

弹射时,蓄压罐内的蒸汽由弹射阀门释放到弹射汽缸内,缸内压力上升推动活塞前进。弹射阀门还有一个更重要的作用就是精确控制蒸汽进入弹射汽缸的流量变化,以此控制推力和弹射的加速度,以保证飞机结构不会超负荷。飞机升空后,蒸汽排放阀打开,让汽缸内蒸汽排出;同时,活塞和飞机牵引器被水刹器减速后停下,然后由归位系统拉回起跑点。

在飞机起飞前,由位持器钢圈把飞机尾部扣在一个坚固点上,飞机前轮附近的牵引杆垂落到一个“滑梭”内,滑梭以挂钩钩住飞机。滑梭是蒸汽弹射器唯一露在飞行甲板上的零件。飞机前面的甲板下,有两个平行圆筒,每个至少长45米,筒中的活塞与所有滑梭相连。蒸汽由母舰上的锅炉输出,增压后输入滑梭。飞机起飞时开足马力,但被位持器扣住。蒸汽弹射器一启动,飞机引擎的动力加上蒸汽压力,使钢圈断开,飞机前冲,在45米距离内达到时速250千米。飞机弹射起飞脱离滑梭后,活塞前端的注管就落入水池,在几米的距离内停顿,滑梭移回原位,推动另一架飞机起飞。

通常,航空母舰上最多可装设4个蒸汽弹射器,每个蒸汽弹射器每分钟可推动两架飞机起飞。如果进一步剖析蒸汽弹射器,你会发现:它的总重量接近500吨;每次弹射最大输出能量可达到95兆焦耳,平均每次耗用近700千克蒸汽。

现如今,使用蒸汽弹射器的只有美国、法国和巴西三家,但无论是法国还是巴西的蒸汽弹射器全部是由美国进口的。

鲜为人知的是,当年正是趾高气扬的美国“师从”日薄西山的英国,购买下的这项专利,并在之后做了发展。1951年,英国开始研发蒸汽弹射器,当年就获得巨大成功,并装在“英仙座”号航空母舰上进行了试验,“英仙座”号也属于前文提到的“巨人”级轻型航母。

斜角甲板,是英国在航母上的第二项创新发明。二战时期,乃至一些现代的轻型航母,飞行甲板为长方形;该形状甲板在使用上有很大限制,最明显的问题是飞机起降不能同时进行。

加装了蒸汽弹射器的英国“英仙座”号航母(www.daowen.com)

还有一点令人十分挠头的是,当飞机降落时,若发生事故,很有可能因为刹不住车,直接撞到前面停放的飞机,造成不必要的损害。为此,聪明的英国人再次创新提出“斜角甲板”(angled deck)的概念。

在“凯旋”号航母上,英国进行了尝试试验,但最初并没有实际改造甲板,而仅仅是画上了倾斜的降落标线。而第一次真正使用斜角甲板的是美国人。1952年,“山姆大叔”在“安提坦”号航母上,首次加装了斜角甲板,并进行起降试验。直到1955年,英国海军才有了第一艘正式加装斜角甲板的航母,即“鹰”级的“皇家方舟”号;同年“庄严”级航母(“巨人”的改进型,后有一艘卖给澳大利亚海军,更名为“墨尔本”号)也开始改装斜角甲板。

尽管现役的英国“皇家方舟”号航母上已经看不到斜角甲板,但作为一项当代乃至未来航母必不可少的设计,它在美国和其他国家不少航母上均有配备。具有讽刺意义的是,即将服役的英国新一代“伊丽莎白女王”级航母拥有斜角甲板,这使得英国又有了“物归原主”的自豪感。

“菲涅尔”光学透镜助降系统是英国人的第三项贡献。二战期间,由于航母甲板过于窄小,舰载机在海上着舰时常会发生意外。为了解决这一问题,最初的解决方案是增设引导员用指挥旗指挥降落飞机进场,不过仍是意外频发。

英国“半人马座”号航母上的飞机斜角降落线,其与水平夹角约为6°

1952年,一名英国海军中校看到他的女秘书正在抹口红,于是突发奇想,发明了航母上的光学助降镜。不过,这种光学助降镜只在一定程度上起作用,随即出现新的问题:海涛涌浪的起伏,会导致航母舰体升沉摇摆,从而使得反射镜射出的光束不稳定,甚至出现较大偏差,因此免不了发生事故。

1960年,英国人再次发挥了其聪明才智,发明了更为先进的“菲涅尔”光学透镜助降系统。“菲涅尔”一词来源于法国工程师和物理学家奥古斯汀·让·菲涅尔所发明的透镜;这种透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片,镜片表面一面为光面,另一面则刻录了由小到大的同心圆

“菲涅尔”光学透镜助降系统设在航母中部左舷的一个自稳平台上,以保证其光束不受舰体左右摇摆的影响。每段光束层高为6.6米,距离航母尾部0.75海里,发出的光束与舰的飞行甲板平行,与海平面保持一定角度,正中段为橙色光束,向上、向下分别转为黄色和红色光束;正中段灯箱两侧有水平的绿色基准定光灯。

当舰载机高度和下滑角正确时,飞行员可以看到橙色光球正处于绿色基准灯的中央,保持此角度就可以准确下滑着舰。如飞行员看到的是黄色光球且处于绿色基准灯之上,就要降低高度;如看到红色光球且处于绿色基准灯之下,那就要提升高度,否则就会撞在航母尾柱端面或掉到尾后海中。

法国物理学家菲涅尔(1788—1827)的肖像

安装在航母中部左舷的“菲涅尔”光学透镜助降系统

在中央灯箱左右各竖排着一组红色闪光灯,如果不允许舰载机着舰,它发出闪光。此时,绿色基准灯和中央灯箱均关闭,告诉飞行员立即复飞,因此这两组红色闪光灯被称为“复飞灯”。复飞灯上有一组绿灯,叫作切断灯,打开时即是允许进入下滑的信号。

使用“菲涅尔”光学透镜助降系统后,舰载机着舰作业的风险大大降低了。

不过,令英国人遗憾的是,这套系统迄今也没在其发明者英国的航母上使用,而是“效力”于美、法、俄等国航母。

滑跃甲板的发明,是英国为中小型航母贡献的最后一项创新。20世纪70年代末,英国政府决定大规模裁减军力,海军首当其冲。两艘大型航空母舰“鹰”号和“皇家方舟”号先后退役;取而代之的是“无敌”级轻型航母。

英国“无敌”号轻型航母,其舰的滑跃甲板十分明显

该级舰创新性地在舰艏首次采用了滑跃甲板,以供“海鹞”垂直/短距起降战斗机起飞。与纯粹垂直起飞相比,采用短距滑跃起飞方式,可使舰载机节省更多的燃料,降低成本。如今,除英国外,意大利、西班牙、泰国等国航母都加装了滑跃甲板;就连目前世界上在役的最老航母,印度的“维拉特”号航母,以及“维克拉马蒂亚”号航母仍不愿舍弃滑跃甲板。

就连苏联当下唯一在役的“库兹涅佐夫”号航母,也依然采用滑跃甲板,所不同的是其直接起飞固定翼的重型和中型战斗机。

现如今,英国皇家海军正经历着旧航母“裸奔”,而新航母尚未入役的“艰难岁月”;但不管怎么样,我们都不应忘记英国对航母发展所做出的无数杰出贡献!

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