建造一艘航空母舰究竟要破解几多难题

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最近有不少网站上传了“瓦良格”号航母的照片,引起了广大网民的兴趣。但是作为当今世界上最庞大、最复杂,且攻防兼备的作战平台,航空母舰的研制与建造牵涉到大量的技术难题与设备。那么,一艘航母从无到有,究竟涉及哪些难点?需要什么样的关键技术?本报对其中的一些主要方面进行分析介绍。


难点之一 设计技术


航母设计是否合理、完善对航母的作战使用和保障维修起到至关重要的作用。


雷达隐身


设计航母体形庞大,气势逼人,然而,对反舰导弹和雷达探测系统来说,巨大的体积却意味着良好的靶子。因此,现代航母设计时越来越注重雷达隐身设计。


美国海军现役“尼米兹”核动力航母就存在雷达总体反射截面积较大的弊端,虽然该级航母的最后一艘“布什”号在隐身设计方面有了很大改进,但受限于结构设计上的固有缺陷,其目标过大、隐身性较差的问题无法从根本上得到解决。为彻底改变这一现状,美国新一代“福特”级航母在设计时就考虑了隐身需要,上层建筑采取集成化设计,舰桥体积明显缩小,并后移至右舷后部;舰面设施也非常简化低矮,从而最大限度减小雷达反射截面积。此外,还配置与安装了隐身性能极好的舰载新概念武器,涂覆新型隐身涂料等。


抗打击设计


一旦航母受到打击,如何提升生存力也是重要的设计课题。英国新型“伊丽莎白女王”级航母采用了独特的“双岛”式设计:两个位于右舷的独立舰岛各司其职,前者专门用于航行操控,后者则以控制舰载机行动为主。这种设计大大提升航母的抗打击能力,并减少了舰载机起降过程中的气流干扰,开辟了大型航母设计的新思路。


难点之二 载机起降技术


从某种意义上说,航母是一个大型海上浮动机场。因此,先进可靠的起飞和降落技术是航母性能的重要标志,也是决定航母战斗力的关键要素。


舰载机起飞技术


从目前来看,只有美国真正掌握了可靠、有效的起飞弹射技术,其他几个航母拥有国要么采购美国的蒸汽弹射器,要么采用滑跃式飞行甲板,借助滑跃甲板使舰载机腾跃升空。如今美国还在全力研制电磁弹射器,并已取得突破性进展,可望于2015年在“福特”级航母上使用。


据悉,与蒸汽弹射器相比,电磁弹射器不仅使重量和体积减少一半,而且其加速性可根据舰载机的重量随意变化,既可弹射更重、更快的舰载机,也可弹射小而轻的无人机。另外,还具有维修周期短,使用成本低等优点。


舰载机降落技术


使用拦阻索帮助舰载机降落看似简单,却直接关系到舰载机的安全。统计表明,航母舰载机60%~70%的事故都是在降落时发生的。所以,各个航母拥有国都在舰载机降落技术上投入了巨大的人力物力进行研究。英国的未来新航母计划采用短距起飞和垂直降落方式,同时还要求舰载机利用矢量推力减缓飞机进场的速度,并保留机翼升力不变。


难点之三 舰载机技术


舰载机是航母的主要进攻和防御武器,其先进性将决定航母作战能力的高低。


美国为其未来“福特”级航母量身定制了第五代战机——F-35C。为了进一步满足其两栖攻击的特殊性,美国海军和海军陆战队还研制、建造了F-35B垂直/短距起降型攻击战斗机。其他国家的航母舰载机将继续瞄准第四代或四代半来设计。印度在设计、发展未来航母舰载机时就牢牢把握三艘航母通用的原则,坚持发展适合滑跃式甲板的米格-29K舰载机。


舰载无人机由于具有体积小、重量轻、成本低、效费比高、用途广泛且可避免人员伤亡等优点,正逐渐成为未来航母的主力机种。2011年2月,美国X-47B舰载无人机进行了首次飞行测试。这标志着实战型无人机正式上舰已为期不远。该无人机的入役决非单纯地填补美国航母舰载机机种的空白,更重要的是将有可能彻底改变未来海、空战的作战模式。


目前,美国海军还在研制垂直起降的“火力侦察兵”等其他各型舰载无人机。这些舰载无人机不仅能提供超视距瞄准数据、能对广阔的海面进行监视、空中早期预警、战场实时评估等,而且能配合执行两栖登陆作战、反潜、救援和攻击任务。


难点之四 动力技术


动力系统是航母的“心脏”。二战后,美国航母的动力系统更替明显加快。从“福莱斯特”级航母上的蒸汽轮机,到“企业”号航母上的A2W型压水堆,再到“尼米兹”级航母上的A4W/AIG型压水堆,美国现役航母已全部实现了核动力化,其续航能力和性能已相当出色。不过,美国海军并不满足,又为新一代“福特”级航母设计建造了更新型的A5W压水堆。其产生的电力是现役航母的3倍,在航母50年的全寿命期内,A5W压水堆不必更换堆芯。


法国虽然发展了欧洲第一艘核动力航母——“戴高乐”号,但自1999年“戴高乐”号试航以来,舰上的核动力装置便故障频频,舰上核辐射超标,而且航母的航速也只能达到27节,滞后于护卫舰只。以至于法国在未来的PA-2航母上重新启用常规动力装置——燃气轮机。


事实表明,除了美国之外,其他国家要让大型战舰用上核动力还有相当难度。


难点之五 钢材及建造技术


航母作为一种作战舰艇,其船体必须能承受住9级以上风浪。因此,航母对钢材的要求远比一般民船要高,主要有以下突出特点:


第一,高强度。随着航母吨位增加,长度加长,船体在海洋中承受的波浪载荷也越来越大。建造航母所用钢材强度必须足够高。


第二,高韧性。航母不仅要承载波浪载荷,还要承受飞机起降冲击和武器发射的反冲作用。因此,高韧性钢材对于航母安全十分重要。


第三,耐腐蚀。航母常年在海上服役,船体会受到海水腐蚀,为了使航母能够获得较长的服役期限,船体必须采用耐腐蚀钢材建造。


高标准焊接能力


航母的主体结构是庞大的焊接构件,因此,焊接技术高低,直接关系到航母的建造周期、建造质量和建造成本。数据表明:航母的焊接工时要远超民船的焊接工时,最高甚至达到总工时的50%。在航母的焊接结构中,焊接接头往往是最薄弱的部位,焊接质量将直接关系到船体结构的安全可靠性。


精密建造能力


航母制造技术也是一个重要环节。当今世界上,有很多国家能够制造大型船舶,但这并不等于它们拥有了建造航母的能力。在航母的制造过程中,要经过很多道工序和大型设施。


根据美国海军工程规范,美国航母建造时要经过船体放样、船体机件加工、船体装配、设备安装等12道“高精尖”工序;其中航母的船体放样最为关键——这道工序堪称航母“胚胎期”,它需要标准化的大型试验水池、风洞及超高速计算机作为依托,目前世界上只有不到10家公司有能力完成这些工作。


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