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二战后英国发明了两大航母神器,自己却用不了

来源:xiaohei  2020-05-19 16:34

引言

19世纪,作为全球霸主,号称日不落帝国的英国,为了保障庞大的海外利益,英国建立起了一支强大的海军。然而随着时间推移,到了第一次世界大战时,英国实力逐渐衰退,原本实力强悍的海军也开始走下坡路。但得益于其悠久的历史和19世纪稳坐世界霸主留下的技术底蕴,英国人在海军舰艇建造技术和军舰战术战略运用方面依然有着一定的优势,并且以领跑者和开拓者的姿态引领着当时各大海军强国舰艇的发展。

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第一次世界大战末期,各国尝到陆基战斗机的甜头之后,开始琢磨起飞机的海上运用,于是航空母舰应运而生。作为当时海军舰艇建造技术最高的国家之一,英国率先在一艘巡洋舰上改造出了世界上第一艘飞机母舰(航空母舰早期名称为飞机母舰),暴怒号飞机母舰。

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暴怒号飞机母舰

暴怒号一共进行了三次航母改装。第一次是1917年,当时工程师们主要是对暴怒号的前半段进行改造,拆除了暴怒号舰艏的18英寸主炮,并在甲板上铺设了一条长约69.5米的木制的飞行跑道。▼这就是暴怒号第一次改装后的示意图,可以清晰观察到,暴怒号前甲板上架设了一条跑道,跑道一直延伸到舰艏,飞行跑道下方原为炮塔和弹药舱的位置则变成了可以容纳8架飞机的机库。中间的舰桥和船身后部的桅杆和烟囱依然保留不动。也就是说,暴怒号航母只有起飞甲板,而没有降落甲板,飞机起飞后只能去陆地机场降落,或者水面迫降,把飞机扔了。

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在改装暴怒号后,英国人对航母的理解似乎瞬间打通了任督二脉,又在“卡吉士”邮船基础上改装出了第一艘拥有直通式甲板的航空母舰,百眼巨人号。有了直通式甲板之后,舰载机可以从前面起飞,后面降落,从而实现海上起降。也就是说,从百眼巨人号开始,才算是真正意义上,能够携带舰载机出海作战,具备实战意义的航空母舰。

后来,在第二次世界大战中积累了丰富航母建造和运用经验之后,英国对航母的理解再进一步加深,推出了两大航母神器,斜角甲板与蒸汽弹射。

斜角甲板

 

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喷气式舰载机上舰

随着喷气式航空发动机的技术接连突破,换上喷气式发动机的航母舰载机重量增大,起降的速度也越来越快。和开车一样,快了,就容易出事故,当时的喷气式舰载机就事故频发,且听哒哒哒娓娓道来。

事情是这样子的,英国人发明了直通式甲板航母,从此航母甲板前半段是用来起飞的,后半段是用来降落的。按照正常的思维,一架舰载机从前边起飞,执行完任务之后,从后面降落,没什么问题。但实际情况却不是这样的,因为航母执行任务时需要一次性出动很多舰载机,为了增加效率,甲板上会停满舰载机,仅仅空出起飞跑道。这时,直通式甲板的后半段就成了停机坪,不能用来降落。

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直通式甲板航母

当作战过程中,舰载机降落补给时,则 正好反过来。航母直通式甲板的前半段会停满舰载机,空出后半段来用于降落。也就是说,直通式甲板航母虽然实现了一块飞行甲板起飞和降落,但却不能同时使用,有点尴尬。更可怕的是,使用喷气式发动机的舰载机,不断追求速度,尝试各种奇形怪状的机翼,导致降落速度极快,这就使得飞行员操作的容错率降低,极易在降落中失事。而且,直通式甲板舰载机降落时还正对着前半段起飞去停放的一群舰载机,如果没勾上阻拦索,降落的舰载机满油门撞上停放在前边的舰载机就是一波团灭。

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像这样

为了解决航母飞行甲板起飞区和降落区同时使用和避免降落失误撞上甲板上舰载机群的问题,英国海军进行了多次尝试,甚至还试了在一条直通式甲板上划两条跑道的方法,但效果并不好。

就在一群工程师抓耳挠腮,掉头发的时候,海军上校卡梅尔提出了一个方案,将飞行甲板分为两个部分,起飞跑道不动,降落跑道按一定角度设置。▼如图所示,着舰区降落跑道与起飞区呈一定角度,飞行甲板其余空余位置则为停机区。这种设计飞行甲板外飘,飞行甲板面积得到扩大,同时解决了降落跑道与起飞跑道不能同时使用和降落时舰载机冲着停机区的问题,飞行甲板上起飞区与降落区分开作业,互不干扰,战机出勤效率和着舰安全性得到大幅提升。

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斜角甲板示意图

卡梅尔提出的想法得到了当时工程师的一致认可,于是很快就进行了实践。1952年,英国海军在R-16巨人级“凯旋”号航母上进行了第一次斜角甲板试验。结果与设想相互印证,战斗机的起降变得更为方便,更为安全航母甲板作业效率得到大幅提升。根据数据分析,排水量2万吨左右的竞技神号航母如果使用斜角甲板,甲板作业效率可以等同于排水量3.3万吨的鹰号航母,其效果不言而喻。

蒸汽弹射

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现代蒸汽弹射器

除了斜角甲板,蒸汽弹射系统,也是英国人发明的。

随着舰载机变得越来越大,越来越重,起飞时需要滑跑的距离也越来越大。但是航母甲板的长度有限,舰载机已经无法使用自身动力进行起飞了。所以,如何更高效率地帮助舰载机在短距离内起飞,成了当时海军航母工程师们研究的主要方向。工程师们一通研究后发现,想要缩短飞机起飞距离的办法有两个。

第一,让舰载机获得一定速度的前提下,通过增大舰载机起飞时迎角的办法,增大起飞时的升力,从而缩短起飞距离。根据这个办法,英国的工程师们设计出了滑跃甲板。航母飞行甲板舰艏翘起12°,舰载机起飞在离开甲板时,就能获得12°的迎角,从而成功起飞。

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第二,借助外力,在短时间内给飞机一个剧烈加速,使其在短时间内达到起飞速度,从而起飞。根据这个办法,再参考了当时已经运用的液压弹射器,英国柯林•米切尔中校像英国海军建议,将航母锅炉中的高温高压蒸汽输送至弹射器,然后瞬间释放,高温高压的蒸汽推动弹射装置,再高速推动舰载机,使舰载机在短时间内达到起飞速度,从而缩短舰载机滑跑的距离。

当时其实已经有很多弹射器在航母上分分时时彩了,但是那些弹射器动力不够,无法满足较重的舰载机使用。再加上弹射器动力源是个非常难以解决的问题,当时所有国家的航母工程师都头疼不已。

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所以在柯林中校提出将航母蒸汽轮机的蒸汽引入弹射器,作为弹射器动力源时,焦头烂额的工程师们眼前一亮!是啊!蒸汽能推动几万吨的航母在海上高速航行,肯定也能轻松用来弹射飞机啊!想到这,工程师们从椅子上弹了起来,一把推掉桌上杂乱而没用的各种弹射器方案和图纸,然后把烟斗往桌上一扔,掏出笔在图纸上开始构思将航母蒸汽轮机蒸汽引入弹射器的方案。

经过很久很久的讨论,头发又掉了一把又一把,图纸画了一遍又一遍。终于,被命名为米切尔的蒸汽弹射器横空出世!英国海军的工厂很快拿到了图纸,并把“英仙座”号航母拉回了船厂,准备将生产出来的第一台蒸汽弹射器安装在上面,展开试验。

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最开始的蒸汽弹射器结构比较简单,主要分为两个部分。第一部分是一只密封性很好的气缸。这只气缸连接航母的锅炉,航母锅炉除了产生推动螺旋桨的蒸汽之外,还有一部分则沿着管道来到了气缸里储存着,待舰载机弹射起飞时使用。

第二个部分则是蒸汽的控制系统。控制系统是一系列的阀门组成的,主要是控制气缸在弹射飞机时放出的蒸汽量。因为飞机结构强度有限,如果弹射时放出蒸汽太多,弹射力度就会过大,很有可能把飞机都给弹折。如果放出蒸汽太少的话,又不能够把飞机推动到起飞速度,则会导致舰载机栽进海里。所以,就需要一系列的阀门来控制放出的蒸汽量,正好能将舰载机安全地弹射到起飞速度。

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随着技术的发展,蒸汽弹射器经过多次改良,如今结构也变得复杂起来了。机械结构更为优秀,控制系统则变得更为数字化,成为了现代大型航母的标配,提升舰载机出勤效率的神器。

然而,无论是斜角甲板还是蒸汽弹射器,英国人都没有继续使用,反而是在美国大放异彩。

这是为什么呢?我们继续往后看!

英国放弃使用的原因

英国是一个技术先进,但是没钱的国家!第二次世界大战打完之后,英国彻底放弃了称霸世界的念头,也因为没钱放弃了大型航母的建造,将目光放在了中型航母上。斜角甲板和蒸汽弹射器都是为大型喷气式舰载机准备的,只有运用在大型航母上才能发挥其真正的战斗力。

而且就在同一时期,英国人的一项关键技术有了重大突破——短剧垂直起降战斗机成功了!

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早在上个世纪50年代,英国就已经开始了研制短距离垂直起降舰载机的计划!鹞式短距垂直起降战斗机的第一架原型机P.1127在1960年就完成了首次悬停测试,在1966年成功首飞。短距离垂直起降战斗机可以通过调节发动机尾喷管角度的方式,使推力向下,从而实现短距离起飞甚至是垂直起飞,垂直降落。也就是说,短距垂直起降战斗机可以像直升机一样,有一个起飞点就可以起飞。

短距垂直起降战斗机的成功,意味着航母不再需要设置一条专门的跑道来作为舰载机的起飞跑道,也不用弹射器推着飞机加速到起飞速度起飞。只需要调整发动机尾喷管角度,就可以实现很短距离滑跑起飞,甚至是直接垂直起飞。这时,蒸汽弹射器就成了一个多余的东西。

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而且,短距垂直起降战斗机,可以不用滑跑,只要在飞行甲板上设置足够面积的起降点,就能满足舰载机的起飞和降落。如此一来,航母起飞区和降落区无法同时使用和降落舰载机冲着停机区降落的问题都迎刃而解,斜角甲板也成了一个多余的东西。

这两个东西的都变得多余了,那为何还要花多余的钱和多余的心思去设计斜角甲板,去使用占空间的蒸汽弹射器呢?于是英国人喜滋滋地又回到了最初的直通式甲板航母。不过和之前的直通式甲板航母不同的是,英国后来的直通式甲板航母为了给鹞式短距垂直起降战斗机起飞时省油,设置了滑跃甲板。鹞式短距垂直起降战斗机可以利用滑跃甲板进行短距起飞,省点燃料,扩大作战半径。

两大航母神器在美国大放异彩

其实,和英国试验斜角甲板的同一年,美国人也在进行自己的斜角甲板试验。有趣的是,创意是英国人提出的,所以英国人率先进行了试验。但是英国人自己经费不足,所以没有斜角甲板没能马上在英国得到运用。而美国人经费充足无比,所以在发现斜角甲板的优势之后,美国紧随其后,也在1952年使用中途岛号航母进行了斜角甲板的模拟试验。在得到结果之后,美国海军立即拍板,对中途岛号航母进行改装。于是,后来者美国,赶在了发明者英国之前,将斜角甲板运用在了航母上,中途岛号航母也成为了世界上第一艘使用斜角甲板的航母。

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中途岛号

更有趣的是,英国当时实在没钱,无法对航母甲板进行大规模改进,所以使用的都是5.5°的斜角甲板,对航母甲板改动较小。而美国人一步到位,直接使用了效率最高的10.5°斜角甲板,全面超越了英国。

另一边的蒸汽弹射器状况也和斜角甲板类似。早在英国人使用“英仙座”航母试验世界上第一台蒸汽弹射器时,美国就以技术合作的方式,直接全程参与了试验过程。同样拥有着丰富航母建造和运用经验的美国海军敏锐地察觉到了蒸汽弹射器对自己未来大型航母搭载重型喷气式舰载机的意义,于是就和英国谈判,拿到了英国蒸汽弹射器的资料。并以此为基础,进行改进。没过多久,美国的C-11型弹射器就登上了美国的汉考克号航母,并在1954年完成了首次舰载机弹射起飞。

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美国航母弹射F-18

结语

在哒哒哒看来,英国航母是有点悲催的。英国在航母方面有着深厚的技术积淀,先后发明了斜角甲板,蒸汽弹射器和光学助降系统,还是短距垂直起降舰载机使用的先驱,无论哪一项技术都使航母的性能向前迈进一大步。但是因为经费不足,这些技术都为美国海军作了嫁衣。无论是斜角甲板还是蒸汽弹射器都在英国航母上见不到了,反而在美国航母上大放异彩。如今英国的两艘伊丽莎白女王级航母甚至放弃了自己的鹞式短距垂直起降战斗机,转而使用美国的F-35B战斗机,对美国的军事依赖进一步加深。

那么问题来了,真正的战争来临,国家利益抉择面前,美国能为英国两肋插刀吗?我看悬,很有可能还会为了利益插英国两刀。

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