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發表於 2010-10-27 13:35:18
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—雄霸縱橫— 【航空母艦發展史】
空 母 學 問
☆ 艦島
早期空母，象英國“百眼巨人”號和美國的“蘭利”號等整個艦面是平坦的飛行甲板，沒有突出部分。而現代空母基本上是把艦橋、煙囪等集中在飛行甲板的一側，好象一個小島，它就是“艦島”。
1942年“大黃蜂”號艦島:
2005年“喬治·H·W·布殊”號艦島:
從飛機起降的要求上講，空母的飛行甲板上空空無物是最理想的。但是，空母的指揮塔、飛行控制室、航海室、雷達和通信天線等又是需要高聳在甲板上的。所以，現代空母都是把這些上層建築設計得很緊湊，集中在飛行甲板右舷的“艦島”上，空出甲板的絕大部分來方便飛機起降。
☆ 飛行甲板
飛行甲板就是空母艦面上供艦載機起降和停放的上層甲板，又稱為艦面場。早期飛機由於起降速度不大，可以從軍艦首部或主炮塔上部鋪設的小型甲板上起飛，從艦尾的短小甲板上著艦。但現代空母都是貫通全艦的大面積的上層甲板。需要指出的是，空母的飛行甲板要比艦體寬得多。從正面看，飛行甲板從艦體上面向兩舷張出，形狀很怪異。
飛行甲板要承受飛機著艦時的強烈衝擊載荷，所以要用高強度鋼板制成。二戰時空母飛行甲板表面要鋪設一層木質甲板，而現代空母的飛行甲板表面都是金屬的了。
☆ 軸排和斜角飛行甲板
從空母出現直到50年代初，空母的飛行甲板都是軸排(Axial Flight Deck)。其形狀為矩形，防衝網把甲板分成前後兩部分；前部供飛機起飛、停放用，後部則是飛機降落區。當防衝網放下時，前後兩區合二為一，艦載機就能從艦尾向前做不用彈射器的自由測距滑跑起飛了。
軸排甲板:
隨著噴射式飛機的上艦，軸排甲板的局限性就顯露出來了。50年代初，英國海軍上校卡梅爾(Dennis Campbell)提出了斜角甲板(Angled Flight Deck)設想，經試驗後證明它有許多優點，遂成為現代空母的標準甲板樣式。
6度斜角甲板:
9度斜角甲板:
斜角甲板分為兩部分。艦前部直甲板為起飛區，後半部斜角甲板為著艦區，斜直相交處形成三角形停機區。斜式甲板的斜度以斜角甲板中線與空母首尾中線夾角來表示。斜角甲板的優點是著艦飛機未能鉤住捕捉索時，可馬上拉起復飛而不致於與前甲板停放的飛機相撞。另外，艦載機起飛和降落可同時進行。
“尼米茲”級航空母艦 飛行甲板平面圖:
1,2,3,4 - 彈射器坑軌
Corral(欄圈) - 泊機位置
Crotch(褲襠) - 無航空運作時停泊位置
EL1,EL2,EL3,EL4 - 升降機
Finger(手指) - 無回收運作時泊機位置
JBD - 導流板
Junk Yard(廢置場)- 牽引車、消防車、起重機停泊位置
Landing Area Foul Line - 降落區界線
LSO - 降落信號官崗位
Patio(陽台) - 無回收運作時泊機位置
Point(角落) - 無起飛運作時泊機位置
Row(排): One Row(一排), Two Row(二排), Three Row(三排), Four Row(四排) - 無起飛運作時泊機位置
Safe-Shot Line - 彈射運作安全線
The Island - 艦島
The Sixpack(六支裝) - 輪候起飛停泊位置
The Street(大街) - 輪候起飛排隊位置
☆ 彈射器
早期的螺旋槳式飛機由於起飛速度不大，可以輕易從甲板上自行滑跑起飛，但噴射式艦載機的重量和起飛速度急劇增大，只能通過彈射器起飛了。
1950年8月，英國在“英仙座”空母甲板中線上安裝了一台動力衝程45.5米的BXS-1蒸汽彈射器，試驗獲得初步成功。美國海軍購買了專利並最終將其發展成熟。蒸汽彈射器是以高壓蒸汽推動活塞帶動彈射軌道上的滑塊把聯結其上的艦載機投射出去的。美國的C-13-1型蒸汽彈射器長76.3米，每分鐘可以彈射2架艦載機。如果把一輛重2噸的吉普車從艦首彈射，可以將其拋到2.4公里以外的海面，可見其功率之大。
蒸汽彈射器:
蒸汽彈射器工作時要消耗大量蒸汽，如果以最小間隔進行彈射，就需要消耗空母鍋爐20%的蒸汽。現在，美國正在研制新型的電磁彈射(Electromagnetic Aircraft Launch System "EMALS")方式，將在建造中的謝魯·福特號(USS Gerald R. Ford CVN-78)投入實用。
☆ 拖索式彈射和前輪彈射
艦載機起飛時都是利用彈射器軌道上的滑塊把飛機高速彈射出去，而依據艦載機與滑塊的聯結方法，彈射方式可以分為拖索式和前輪牽引式彈射。
彈射滑塊:
拖索式彈射(Catapult Bridle/Strop)時，甲板人員先用鋼拖索(Bridle)把飛機挂在滑塊(Shuttle)上，再用一根索引釋放桿(Holdback Bar)把其尾部與彈射器後端固定住。彈射時，猛力前衝的滑塊拉斷索引釋放桿上的定力拉斷栓(Shear Pin)，牽著飛機沿軌道迅速加速，在軌道末端把飛機加速到直起飛速度拋離甲板，拖索從飛機上脫落，滑塊返回彈射器起點準備下一次工作。
1962年古巴導彈危機中F-4幽靈II戰鬥機使用拖索式彈射:
鋼拖索脫落:
前輪彈射(Catapult Launch Bar)方式是美國海軍1964年試驗成功的。艦載機的前輪支架裝上拖曳桿(Launch Bar)，前輪就直接挂在了滑塊(Shuttle)上，彈射時由滑塊直接拉著飛機前輪加速起飛。這樣就不用8－10甲板人員挂拖索和撿拖索了。彈射時間縮短，飛機的方向安全性好，但這種艦載機的前輪要專門設計。美國海軍核動力空母都採用了這種起飛方式。
前輪支架的拖曳桿:
☆ 導流板
在彈射前，艦載機的噴射引擎已經全速運轉，此時它向後噴射出高溫高速燃氣流，對它後面的飛機和人員危害甚大。這時彈射器後方張起的擋板可使燃氣流向上偏轉，不會噴向後面的甲板了，這些擋板就叫做“偏流板”或“燃氣導流板”。
一般來講，每個彈射器後面有一組共3塊燃氣導流板。當單發飛機起飛時張開正中一塊；當雙發飛機起飛時三塊都張開。為了降低燃氣流的灼熱溫度，燃氣導流板後面都裝有供冷卻水循環流動的格狀水管。
☆ 甲板前端的“角”
空母飛行甲板的前端有時會伸出一些角狀物。如果我們仔細觀察一下，就會發現這些“角”都正好對準彈射器的前面。實際上，這是空母拖索的“回收角”(Bridle Catcher)。
“企業”號的“回收角”
我們知道，在使用拖索式彈射方式時，拖索會從被彈射的飛機上脫落。這些拖索一般是直徑20－40mm的鋼索，如果一次性使用未免太可惜了。於是，設計師在彈射器前方的甲板頂端裝上前伸的角狀物，“角”的前端和兩側張著網兜，拖索落在網兜中就可以再次使用了。
脫落的鋼拖索跌入“回收角”:
1964年，美國試驗成功了前輪式彈射方式，拖索開始逐漸退出歷史舞台，在美國新建造的大型空母上已經很難見到回收角了。
☆ 甲板升降機
機庫位於飛行甲板下面，因此，飛機在機庫和飛行甲板之間的移動需要借助於升降機。早期空母的升降機一般布置在飛行甲板的中線上，稱之為“舷內升降機”。這種升降機不受風浪影響；但它既影響了飛行甲板的強度，又影響了飛機的起降。美國在1942的完工的“埃塞克斯”號上首先採用了“舷側升降機”，它消除了上述缺點。不過也存在著易受風浪影響的不足。
二戰空母舷內升降機:
改裝二戰空母舷內升降機:
英國海軍“卓越”號舷內升降機:
權衡利弊，舷側式升降機被普遍應用於現代空母上。美國海軍從“福萊斯特”號開始一律使用舷側升降機，一般設4台，左舷1台，右舷3台。以“企業”號上的升降機為例，它是用鎂鋁合金制造的，長23.5米，寬15.9米，面積374平方米，自重105噸。這種升降機可容納2架主翼折疊的A-7攻擊機，具有1分鐘內升降全重47.6噸的能力
舷側升降機:
☆ 捕捉索
在螺旋槳飛機和軸排甲板空母時代，飛機著艦後必須在飛行甲板三分之二處停住，否則就會衝入前方停機區。在軸排甲板空母上設有10－15道捕捉索和3－5道防衝網。而現代空母上的噴射式艦載機降落時會全速開盡引擎，以便萬一鉤索失敗可以馬上飛離升空，所以捕捉索數目大大減少。美國海軍備有4道捕捉索，第一道設在距斜甲板尾端55米處，然後每隔14cm設一道，由弓形彈簧張起，高出飛行甲板30－50cm。
當艦載機降落時，尾鉤放下，其位置比起落架還低，著艦點在1、2道捕捉索之間為好，這就要求飛行員有很高的操縱技術。據美國海軍統計，白天著艦的艦載機尾鉤挂住2、3道捕捉索的合計約佔62－64%，尾鉤挂住第4道索的約為18%，尾鉤挂到第1道索的約為16%。在夜間尾鉤多挂住第3、4道索。如尾鉤未挂住捕捉索，著艦機必須拉起復飛，這在白天約為5%，夜間則高達12－15%。
美國空母的MK-73型捕捉索緩衝器可使30噸重的艦載機以140節的速度著艦後滑跑91.5米停止。艦載機停下後，捕捉索自動復位，迎接下一架著艦機的到來。
☆ 艦載機的降落引導
50年代以前，空母由站在飛行甲板左端的著艦引導官（LSO）雙手持旗板打信號指揮飛機著艦。但噴射式飛機上艦以後，這種方法已不適用。1952年，英國海軍中校格特哈特從女秘書對著鏡子搽口紅的動作中得到啟發，設計出了早期的光學助降裝置－助降鏡。它是一面大曲率反射鏡，設在艦尾的燈光射向鏡面再反射到空中，給飛行員提供一個光的下降坡面（與海平面夾角為3.5－4度），飛行員沿著這個坡面並以飛機在鏡中的位置修正誤差，直到安全降落。
60年代，英國又發明了更先進的“菲涅爾”透鏡光學助降系統(Fresnel Lens Optical Landing System "FLOLS")，它在原理上與助降鏡相似，也是在空中提供一個光的下滑坡面，但這提供的信號更利於飛行員判斷方位，修正誤差。70年代，美國海軍又研制出了全自動助降系統，它通過雷達測出飛機的實際位置，再根據空母自身的運動，由空母計算機得出飛機降落的正確位置，再在指令計算機中比較後發出誤差信號，艦載機的自動駕駛儀依據信號修正誤差，引導艦載機正確降落。
☆ “菲涅爾”透鏡光學助降系統的工作原理
該系統設在空母中部左舷的一個自穩平台上，以保證其光束不受艦體左右搖擺的影響。它由4組燈光組成，主要是中央豎排的5個分段的燈箱，通過菲涅爾透鏡發出5層光束，光束與降落跑道平行，和海平面保持一定角度，形成5層坡面。每段光束層高在艦載機進入下滑道的入口處（距空母0.75海哩）為6.6米，正中段為橙色光束，向上、向下分別轉為黃色和紅色光束，正中段燈箱兩側有水平的綠色基準定光燈。當艦載機高度和下滑角正確時，飛行員可以看到橙色光球正處於綠色基準燈的中央，保持此角度就可以準確下滑著艦。如飛行員看到的是黃色光球且處於綠色基準燈之上，就要降低高度；如看到紅色光球且處於綠色基準燈之下，那就要馬上升高，否則就會撞在空母尾柱端面或降到尾後大海中。
在中央燈箱左右各豎排著一組紅色閃光燈，如果不允許艦載機著艦，它發出閃光，此時綠色基準燈和中央燈箱均關閉，告訴飛行員停止下降立即復飛，因此被稱為“復飛燈”。復飛燈上有一組綠燈，叫做切斷燈，它打開即是允許進入下滑的信號。
這些燈光由著艦引導員（LSO）控制，他們在艦後部左舷LSO平台上，分工觀察著艦機的位置、起落架、襟翼、尾鉤等的情況，一面與飛行員通話，一面操縱燈光信號。在艦島上部左側後部設有主飛行控制室，一名飛控官監視著飛行甲板和空中的情況，對著艦機的安全進行最後把關。在美國空母上，飛控官由老資格的中校級飛行員擔任，並配有一名少校做為助手。
☆ 艦載機的停放
空母艦載機不使用時一般存放在機庫裏，機庫位於飛行甲板的下面，是停放和檢修艦載機的場所。數十架艦載機需要較大的地方停放，所以現代空母的機庫有越來越大的趨勢。艦載機在機庫中處於折疊狀態，排列緊湊有序，而且空出必要通道，以便每架飛機迅速通過升降機升到飛行甲板上去。
空母機庫:
在氣候較好時，艦載也可以停放在飛行甲板上，用索具係好均勻布置在飛行甲板和機庫甲板的眼塊上，就不會在風浪時滑動碰撞了。
☆ 開放式和封閉式機庫
這兩種機庫實際上是指兩種構造方式。開放式機庫以機庫甲板為結構甲板，是直到二戰中期空母仍採用的機庫主要構造形式。其艦體的上甲板就是機庫甲板，而機庫和飛行甲板作為艦體的上層建築來設計。這種構造的飛行甲板只承受飛機載荷，不需要縱向隔壁，機庫佔用艦的全寬，艦的兩側就是機庫的兩側，機庫面積大，但防護能力差。
二戰空母機庫:
英國1938年完工的“皇家方舟”號空母把飛行甲板作為強力甲板，承受波浪作用於艦體的力，飛行甲板與強力縱梁牢固連接，縱隔壁從飛行甲板一直延伸到艦體下部，形成一個整體結構，把機庫包在裏面，所以稱之為“封閉式機庫”。後來，英國更在1941年完工的“卓越”級空母的飛行甲板上加鋪了76mm厚的裝甲。在二戰的生死搏鬥中，這種結構的機庫經受了考驗。現已成為空母的標準機庫形式。只有西班牙的“阿斯圖裏亞斯親王”號仍採用開放式機庫。
現代空母機庫:
[ 本帖最後由 blitzr34 於 2010-10-29 23:08 編輯 ] |
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發表於 2010-11-4 16:08:07
