美国航母飞行甲板演变及设计思想研究Word格式.docx
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U674.771 文献标识码:
A
文章编号:
1672-7619(2017)06-0153-05 doi:
10.3404/j.issn.1672-7619.2017.06.032
ResearchonthedesignphilosophyandevolutionoftheU.S.aircraftcarrierflightdeck
LIJing-xi
(ShipOffice,NavalArmamentDepartmentofPLAN,Beijing100071,China)
Abstract:
Flightdeckofaircraftcarrieristhemostimportantlocationforaircraftoperationssuchaslaunchingandre
covery,handling,supportingandlaying.Thedesignofflightdeckisofgreatimportanceintheaircraftcarrierdesign,whichisgreatlyrelatedtothesortierateandcombatefficiency.Inthepaper,wehaveanalyzedtheevolutionoftheflightdeckdesignbycomparingthefiveclassesofaircraftcarriersconstructedbytheUSnavyaftertheWorldWar.Thedesignphilo
sophyisdiscussedandconcluded.
Keywords:
aircraftcarrier;
小ghtdeck;
designphilosophy
0 引 言
飞行甲板是航母舰载机飞行活动的中心,数十架舰载机要在不到陆上机场1/10面积的飞行甲板上进行频繁的起飞、回收,以及充、填、加、挂等保障作业,要求飞行甲板的设计不仅能保障舰载机作业安全可靠地进行,还要把“最危险的机场”组织得有条不紊,实现舰载机群高效的出动回收,因此对飞行甲板的设计提出了极高要求,在航母总体设计中占有极其重要的地位。
航母飞行甲板设计的进步在很大程度上代表了航母技术的进步。
本文通过比较美国海军二战后至今研制的5型航母飞行甲板的演变过程,分析美国航母飞行甲板设计思想,并提出相关启示。
1 二战后美国海军航母研制概况
从二战结束至今,美国相继研制了“福莱斯特”级、“小鹰”级、“企业”级、“尼米兹”级,以及
新一代“福特”级等5型航母,逐步走出了一条平台大型化、核动力化,保持相当数最规模、不断采用新技术的航母发展道路叭
“福莱斯特”级 满载排水量70000t,是美国第一型大型航母,典型配置搭载72架舰载机,首舰
1955年服役,总计建造4艘。
该级航母首次采用斜角甲板,蒸汽弹射器、光学助降系统等设备,奠定了现代大型航母的发展基础。
“小鹰”级 满载排水量80000t,是美国最后一级常规动力航母,典型配置搭载71架舰载机,首舰1961年服役,总计建造4艘。
“小鹰”级船型、主尺度、排水量、动力装置等与“福莱斯特”级基本相当,但在飞行甲板布置、舰岛、防空武器、电子设备、舰载机配置等方面做了较大改进。
“企业”级满载排水量90000t,是美国第一型核动力航母,采用8座反应堆,典型配置搭载71架舰载机,首舰1961年服役,总计建造1艘。
该级航母为后
收稿日期:
2017-04-08
作者简介:
李景熹(1979-),男,博士,工程师,研究方向为舰船总体研究与设计。
·
154·
舰船 科 学 技 术 笫39卷
表1美国航母飞行甲板设计情况表
Tab.IThedesignofU.S.aircraftcarriersflightdeck
飞行甲板基本尺度 起降设施配置情况 调运设施配置情况 岛式卜层建筑情况
航母
长度
Im
宽度
面积
Im'
弹射器
数量
阻拦索
飞机升降机
数量及布局
弹药升降机
布置
位置
共计4部;
左舷1部、右舷
福莱 3部;
3部;
位于甲板 右舷
319.1 76.8 16592 4 4
斯特
左舷l部位于斜角甲板前端;
中心线附近右舷舰岛前1部,舰岛后2部
3部:
32.9 5.4
舰中
和舷
小鹰 318.8 76.8 16592 4 4
左舷l部位于斜角甲板后端;
右舷舰岛前2部,舰岛后1部
4部;
位于甲板中心线附近 3292 549 舰中
靠丿五
企业 331.6 76.8 18200 4 4 同前 同前 116 122 同前
4(前8艘)
尼米兹332.9
76.8 18200 4 3(后2艘)
同前 3部;
位于甲板中心线附近
共计3部;
2部;
2438 7.32 回前
右舷
福特 332.8 78.0 18943 4 3
左舷1部位千斜角甲板后端;
3部;
位千右舷停机区附近
182 9.1
舰尾前端
右舷舰岛前2部
续美国核动力航母发展奠定了基础。
“尼米兹”级 航母满载排水量100000t,采用2座反应堆,典型配置搭载71架舰载机,首舰1975年服役,总计建造10艘。
与“企业”级 相比,“尼米兹”级在核动力装置、电子设备、舰载机等性能方面有了长足进步,是美国40余年来彰显海上霸权的最有力武器。
“福特”级航母满载排水蜇100000t,典型配置可搭载不少千76架舰载机,采用2座反应堆,首舰拟千2017年服役,计划以每5年1艘的速度建造12艘。
“福特”级航母采用新型核动力装置、电磁弹射器、涡轮电力阻拦装置、联合精确进近着舰系统等十几项新技术,舰载机出动架次率比“尼米兹”级高25%以上。
美国航母飞行甲板设计基本情况见表1'
总体布局对比见图1[2-4]。
2 美国航母飞行甲板设计思想分析
飞行甲板设计的首要任务,在于尽最大可能减少舰载机起降、调运、保障、布列作业之间的干涉,确保作业安全、提高作业效率。
通过对美国航母飞行甲板设计情况的分析,可总结出其遵循的设计思想及发展趋势。
2.1 设置斜角甲板,使起飞区、着舰区相对独立,提高舰载机起降作业效率和安全性
“福莱斯特”号航母设计之初,斜角甲板概念还未被提出,其飞行甲板采用平甲板无舰岛设计,作业区域总体布局如图1所示;
开工建造过程中,美军引入带有斜角甲板的全新飞行甲板设计,作业区域总体
布局如图2所示[2]。
通过对比可看出,“福莱斯特”号航母设置斜角甲板后:
1)在设计上首次实现舰载机起飞区、降落区相对独立,使得起飞、降落作业理论上可以互不干涉,为航母同时进行舰载机起降作业创造了必要条件;
2)为着舰失败的舰载机提供(“触舰复飞"的选择,彻底改变了以往舰载机着舰“不成功、就失败”且可能由于冲入舰首机群导致整个飞行甲板巨大灾难的困局,大幅提高了着舰作业安全性;
3)为简化系统设备配置创造了有利条件,特别是与起降作业安全相关的系统设备,如阻拦索从原设计状态的14道减为4道,节省的资源可用千提高出动回收保障能力。
基千上述显著优势,自“福莱斯特”级开始,世界各国搭载常规起降舰载机的航母均采用斜角甲板设计,奠定了现代航母飞行甲板总体布局的基础。
2.2设计“中部三角区”,尽可能提高舰载机调运效率
“中部三角区”是指舰首弹射区与斜角甲板区所夹的三角形区域,如图2所不。
这个区域可在不影响舰首弹射与斜角甲板降落作业的情况下,用于停放与调运舰载机。
此外,通过对比分析可以看出舰岛和飞机升降机布局有如下变化:
1)舰岛位置逐步由舰中向舰尾后移(见表1和图
1)。
舰岛靠近尾部布晋可以在舰岛前空出大片停机区,减少了舰载机绕过舰岛向舰尾调运作业的需求,但位置过千靠后不利于操舰,产生的舰尾紊流还可能影响舰载机着舰。
``费莱斯特”号航母(早期设计预案)
笫39卷 李景熹:
美国航母飞行甲板演变及设计思想研究 ·
155·
、`企!
IV."
号航母 “尼米兹”号航母 “福特”级航母
jlU..l,'
右舷前端飞机升降机
右舷前端飞机升降机
右舷后端飞机升降机
方舷后端飞机升阶机
右舷飞机升降机
方舷后端飞机升降机
Fig.I
图1美国航母飞行甲板布局演变
TheevolutionofU.S.aircratlcarriersflightdeck
2)舰岛小拟化趋势明显,特别是“福特”级航母,拥有自“企业”级以来最紧凑的舰岛设计,主要的雷达天线直接贴附在舰岛结构表面,无需设置安装平台,因而舰岛结构可大幅缩小(见表1和图31s1)。
舰岛小型化可节省宝贵的飞行甲板面积,降低对舰载机舰面作业的影响,提高舰载机作业效率,但舰岛过小也会增加电子设备电磁兼容性设计难度。
3)右舷飞机升降机围绕舰岛的布局,从“一前两后”向“两前一后”,甚至“两前零后“转变(表l和图I)。
"
舟中部三角区”大部分区域位千舰岛前方,按此设计思路配置飞机升降机,可充分发挥飞机升降
机使用效益,有效提高该区域舰载机出入机库的调运效率。
2.3统筹规划舰面保障区、舰载机布列区及弹药转运区
布局,进一步提高舰载机出动回收保障作业效率
舰载机着舰后,需进行加油、挂弹、维修保养等作业才能再次出动。
从“福莱斯特”级到“尼米兹”级航母均采用传统保障模式,即舰载机着舰后,需先滑行至加油区加油,然后由牵引车牵引至弹药装载区挂弹,再到弹射阵位准备下一次起飞作业;
如需维修.在加油前还需先滑行至指定区域开展维修作业。
按此方案,舰载机从着舰到重新起飞需转换4-5个工
156·
舰船科学技术 笫39卷
图2美
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