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落日也有三分光:二戰後的英國航母技術革新

第二次世界大戰結束後,英國開始裁減了大批艦艇。皇家海軍漸漸從具有全球部署能力的遠洋海軍,轉型為一支承擔區域防務的二流艦隊。但裝備數量的裁減,並不意味著海軍思想和技術革新的落後。

恰恰相反,英國在軍事思想和技術革新方面依舊能快人一步。在皇家海軍痛苦的衰退期中,英國人甚至還引領了世界航母發展的技術潮流。

蒸汽彈射器

二戰中使用火藥彈射器的英國護航商船

二戰中,美國和英國就廣泛使用火藥式彈射器,協助戰機起飛。從而大大增加了艦載機的出動架次。但隨著更沉重的噴氣式飛機上艦,火藥式彈射器已經滿足不了新式艦載機彈射起飛的需要。於是,英國海軍在二戰後著手開發新的蒸汽彈射器。

1945年 皇家海軍在航母上進行了噴氣機的起降測試

1950年,英國人在英仙座號航空母艦上對蒸汽彈射器進行的測試。結果證明,這種新的彈射器完全能夠滿足彈射噴氣式艦載機的需要。和使用火藥爆炸產生的衝擊壓力不同,蒸汽彈射器是使用艦艇鍋爐產生的蒸汽壓力來牽引飛機。

首艘裝備蒸汽彈射器的英仙座號航母

當飛機的彈射杆掛上軌道上的滑塊後,高壓氣罐開始填充蒸汽。然後利用噴射的蒸汽流,推動活塞帶動滑塊快速運動,牽引飛機加速到起飛的速度。其工作原理雖然並不複雜,但無論製造、安裝都需要極為先進的工藝水準。

今天美國核動力航母上裝備的C13蒸汽彈射器

就像彈射器用的活塞。英國最早採用鋼絲橡膠技術,後來美國改進為柔性鋼帶製作活塞。這項技術目前也只有美國完全掌握,所以目前也只有美國有能力生產蒸汽彈射器。

蒸汽彈射器的另一個問題是使用成本。除了通常保養維護外,彈射器每次彈射需要消耗600多公斤蒸汽和1噸左右的淡水。在滴水貴如油的軍艦上,這是巨大的資源開銷。即使是擁有巨大鍋爐的美軍重型航母,也難以支撐這種消耗。只有在能源接近無限的核動力航母上,蒸汽彈射器才能發揮其全部效能。

蒸汽彈射器的原理大家都懂 但真正掌握工藝技術卻難上加難

斜角飛行甲板

二戰中的光輝級航母 典型的直通式甲板布局

從航空母艦誕生之日起,飛行甲板一直是直通式的。設計者們自然而然的將甲板前半部分作為飛機起飛的區域,後半部分作為飛機的降落場。這樣的設計到了二戰後變得不再適合戰場需求。

光輝級航母 勝利號 在50年代改裝了斜角飛行甲板

噴氣式飛機的降落滑行距離,要遠遠高過螺旋槳飛機。直通式甲板在滿足了噴氣機降落要求後,很難再騰出足夠太空安排飛機馬上起飛。1947年,在英國海軍後勤部門供職的軍官丹尼斯?坎貝爾和空軍合作,開發了一種新型航母甲板。 這是由一條和艦體方向有一定夾角的跑道,和前部甲板拚合而成的複雜形狀的甲板。

巴西海軍的米納斯 提米斯號航母 典型的早期斜角甲板布局

斜角飛行甲板的出現,將艦載機的起降分隔在兩個完全不同的功能區。在前部甲板上裝有彈射器,噴氣式艦載機可以逐次通過彈射器起飛,不用擔心高速尾流對後方飛機的傷害。而斜角跑道可以提供足夠的距離讓艦載機安全降落。即使降落失敗也不用擔心撞上前方正在準備起飛的友機,可以重新拉起飛機進行二次降落。

印度海軍維克蘭特號航母 也是非常典型的斜角甲板

加上蒸汽彈射器的出現,斜角度甲板本身也具備了讓飛機升空的功能。這樣,在緊急情況下,大型航母可以同時擁有兩條飛機起飛跑道。只要有足夠的太空,安裝第二套蒸汽彈射器即可。

更深一籌的美國航母 普遍裝備多套蒸汽彈射器

斜角飛行甲板的發明,也是應對噴氣式艦載機而的革新。這項發明與其說對實力縮減的皇家海軍有所貢獻,不如說是緩解了美國全球部署海軍的“噴氣艦載機焦慮”。坎貝爾也因為這項發明而被美國海軍授予勳章。

傳統英式斜角甲板運作圖

財大氣粗的美式斜角航母運作圖

菲涅爾透鏡助降系統

在夜間工作的菲涅爾透鏡助降系統

當然,如何在夜間或視線不良的情況下回收飛機,是航空母艦發展的一個大難題。在馬裡亞納海戰中,美軍冒險在黃昏起飛追擊日本艦隊。結果返回時被迫進行了夜間降落,損失的飛機遠多於正常戰鬥。

著名的馬裡亞納海戰中 大部分美國飛機損失於夜間降落

二戰後,英國海軍上校尼古拉斯?古德哈特從鏡子反射現象獲得靈感,開發了光學輔助降落系統。這套系統的核心是一套菲涅爾透鏡組,所以又被稱作菲涅爾透鏡助降系統。系統簡寫的名稱為OLS,或者可以稱呼它的綽號“肉球”。

一套標準的菲涅爾助降系統

菲涅爾助降系統,由菲涅爾透鏡傳遞特別規定的燈光信號來指導夜間飛行員的降落。系統包括一組基線燈,幫助飛行員通過基線燈的位置來判斷自己的距離。一組被稱作球的燈,可以大致確定飛行員的高度。另一組則是警告燈,閃爍時提醒飛行員立即拉起繞圈重飛。通過菲涅爾透鏡組,這些信號能夠很清晰的被夜空中的飛行員用肉眼識別。

夜間起降能力對航母至關重要

擁有夜間起降能力,使航空母艦的戰鬥力倍增。不僅僅是出勤次數增加,在夜間執行任務極大減少了艦載機被敵軍防空火力擊中的概率。現在的各國航母,都將菲涅爾助降系統作為標準裝備。

在黑暗中升空 是一門及其複雜的技術活

滑躍甲板

英國人首創的實戰滑躍式飛行甲板

冷戰中期,英國人為了應對軍費縮減問題,又開發出帶有滑躍甲板的新式輕型航母。

在當時,英國人建造的無敵級輕型航空母艦遭到兵器業界的廣泛質疑。一則是垂直起降戰機還是一個技術還未驗證的新鮮事物,無人可以保證它在實戰中的可靠性。二則是那個在可笑的馬戲團才能看見的滑躍式甲板,是從幾十年前就反覆爭論的一種弊端極大的方案。

馬島戰爭後返回英國的無敵級航母

滑躍式甲板的原理非常簡單。即在起飛跑道末端以一定角度向上翹起,利用艦載機本身的平行推進力來獲得額外的上升推力,從而減少艦載機的滑行距離。這項看起來簡單的技術方案,解決了噴氣機起降距離不夠的難題。

其實滑躍式起飛技術,使艦載機的整體承重受到很大限制。進而導致了其作戰半徑、載彈量等技術指標嚴重下滑。所以對重型航母來說,是一種不及格的解決方案。

訓練中的英軍F35B戰機 典型短距離滑躍起飛

但英國人的考慮與此不同。如果單單使用無敵級本身的甲板,即便加裝彈射器也不足以支持普通戰機起飛。正是因為當時已經出現了垂直起降戰機,英國人才放手修建了帶有滑躍甲板的航母。因為若採用普通的垂直起飛,艦載機的作戰能力也會大打折扣。

垂直起飛中的鷂式戰機

這時,滑躍甲板才有自己的用武之地。一方面它避免了在輕型航母上裝備龐大的難以保障的蒸汽彈射器。另一方面又可以讓垂直起降飛機進行短距起飛,提高了作戰性能。

戰後的哪艘航母上沒有使用英國研發的技術?

英國人在二戰後對航母技術的革新,大多都是因應作戰目標、武器的不同而及時調整思路的成果。作為一個緩步衰退的老牌海軍國家,英國人在武器研發領域卻常常有自己的開創性發明。這正是對“海軍建設須百年”真理的最好注解。

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