全方位解读首艘国产航母 - 今日头条

全方位解读首艘国产航母

来源:中国数字科技馆 2018-06-13 19:12:56

我国第二艘航空母舰下水仪式4月26日上午在中国船舶重工集团公司大连造船厂举行。中共中央政治局委员、中央军委副主席范长龙出席仪式并致辞。该航母由我国自行研制,目前主船体完成建造,动力、电力等主要系统设备安装到位。出坞下水是航空母舰建设的重大节点之一,标志着我国自主设计建造航空母舰取得重大阶段性成果。该航母下一步将进行系统设备调试和舾装施工,并全面开展系泊试验。

2017年4月26日,我国第二艘航空母舰下水仪式在中国船舶重工集团公司大连造船厂举行。图为航空母舰在拖曳牵引下缓缓移出船坞,停靠码头(新华社 李刚/摄)

解读:对比辽宁舰,首艘国产航母有哪些突破

那么,这艘国产航母和“辽宁号”有啥不同?

军事专家梁芳在接受央视采访时表示,在外观和吨位方面,首艘国产航母与辽宁舰相近,但是内部结构、设备水平有了很大的变化,主要表现在:第一,设计理念有别。辽宁舰早期设计是巡洋舰式航母,舰首装备有大量重型装备,如反舰导弹,反潜装备等,而首艘国产航母的设计理念是要发挥航空兵的作用;第二,舱室功能发生很大变化。首艘国产航母从设计之初就不存在巡洋舰的功能,是纯航母功能,所有的舱室按照我军实际需求来设计,节省了大量空间用来装载舰载机;第三,动力不同,首艘国产航母的动力系统也是按照我军需求研制而来。总体而言,首艘国产航母综合作战能力将大幅提升。

▲001A航母(上)与辽宁舰(下)结构级武器系统变化对比

▎舰岛的变化最大

从照片来看,相对于辽宁舰,001A航母最大的变化在舰岛。首先是舰岛的长度变小了,目测其长度减少四分之一到三分之一。这一点也是电子、电气系统进步的结果,由于电子系统小型化,特别是雷达、通信技术的进步,航母已经无需那么大的舰岛了。舰岛减小,可以再为航母甲板节约出大约一个机位的位置。

▲辽宁舰的舰岛

其次,由于舰岛的长度减小,使其看上去位置有所后移。但实际上,001A舰岛的后缘与辽宁舰的舰岛后缘位置是持平的,否则的话后部的升降机位置将会改变,这样会造成改动量偏大。舰岛长度减小,实际上扩大了舰岛前部的空间,但这个空间尚不足以增加一部升降机,所以001A仍然只有2部升降机,而不是之前猜测的与尼米兹级相当的3台升降机。不过舰岛前面空出的甲板面积可以安排一架机翼折叠后的舰载机,或者舰载机可以从这里直接上短滑行道快速起飞。

▲001A航母的舰岛

此外,舰岛还进行了修形。舰岛在外形上最大的变化是安装相控阵雷达的位置。“辽宁舰”的346相控阵雷达的四个阵面分别安装在舰岛正面、背面和两侧,略向上倾斜,从俯视图上看,各面阵是相互垂直的。而001A的相控阵雷达安装形式类似于052C/D驱逐舰的相控阵雷达安装位置。这种安装方式的好处是减少迎风阻力,并使雷达平面法线正对两侧45度方向,而这往往是舰艇的主要威胁方向。此外,雷达的整流罩改为了052D的平板形式,这被认为是346A型雷达的标配,可能意味着冷却方式从风冷改为了液冷。

需要指出的是,对于搜索用途的相控阵雷达,最少只需要3个阵面。通常一部相控阵雷达的水平探测范围是120度,所以中国的空警-2000预警机使用了三面阵就解决了全向覆盖的问题。为什么“辽宁舰”和001A都使用了四面阵呢。这四面阵的价格不菲,应该说是整个舰岛部分最昂贵的设备了,仅仅为了对空搜索不是一定要搞四面。

我们已经服役的052C/D驱逐舰上之所以会使用4面阵相控阵雷达,主要作用就是精确跟踪和火力控制,因为只有火控雷达才需要对目标进行更精确、数据率更高的探测,从而进行火力控制。如果只安装三面阵,波束偏离中心过多的话一方面达不到需要的精度,另一方面波束能量也会降低,探测距离也不够。001A不仅使用了四面阵,而且也像辽宁舰那样在桅杆顶部安装一部对空/对海搜索雷达。

之所以这样安排,一方面可直接利用052C/D的四面阵使用的软件系统,而无需研发新的软件以降低成本。第二增加系统的对空探测冗余程度,最大限度减少没有固定翼预警机带来的缺陷。第三,四面阵的多目标探测能力、数据更新率、搜索速度都大于三面阵,性能更高。第四,为舰上的红旗-10和1130近防炮提供精确的目标指示和火控计算。第五,不排除001A安装更大型的防空导弹的可能性,这四面阵的火控性能得以发挥。

▎舰载机有微调

001A显然要配备辽宁舰已经验证过的舰载机体系,包括歼-15歼击机、直-18预警直升机、直-9搜救直升机等等。歼-15会否有改进型,例如将歼-16、歼-11D的技术成果,包括有源相控阵雷达、显示控制系统、红外搜索瞄准装置、新型电子干扰装备、新型机载武器等等技术运用于歼-15?实际上,歼-15本身也不是苏-33的完全克隆,而是运用了大量歼-11B的航电成果。

在新一代隐身机舰载机研制之前,这种配置的歼-15上舰的可能是高度存在的。但是001A首批搭载的很可能仍然是原版的歼-15,毕竟歼-15原版恐怕目前也只是刚刚定型。但是新一代机载武器,例如霹雳-10肯定将随歼-15上舰。不过,由于航母原始设计上就没有“瓦良格”那种大型垂直发射的远程反舰导弹,其机库面积将得以增大,001A搭载的歼-15数量很有可能增加到大约30架。

▲国产航母001A首批搭载的很可能仍然是原版的歼-15

前段时间国产固定翼预警机模型频频露面,也引发很多关于固定翼预警机上001A的猜测。可以肯定的是,001A首先配备的将是直-18预警直升机,这就是专门为001A研制的。原有的直-8的问题不是“大”,而是“大而虚”。装备了三台性能优秀的发动机,起飞重量却只有13吨多。发动机是好发动机,但是主减速器不给力,发挥不出发动机的功率,没有达到与之匹配的起飞重量,这一点希望直-18得到克服。

▲直18预警机(上)与直18反潜机(下)

固定翼预警机是否上舰取决于两个因素,一是能不能的问题。这从理论上说是可行的。当年美国的U-2、C-130都是在未经重大改装的情况下上过航母,而且他们都不是弹射升空的。特别是U-2,它不是简单的测试,而是跟着航母去执行任务。所以,理论上说,让经过优化的固定翼预警机滑跃起飞是可能的。但它很可能会面临滑跃起飞的固定翼战斗机所面临的相同问题——不能满载起飞,油量有限,进而限制了航程和续航时间。但是,再差也要比预警直升机强。

特别是在机载武器探测距离、飞行高度、飞行速度上都远远强于直升机。如果必要,还可以通过火箭助推、空中加油等方式来提高载油量。从目前透露的照片来看,固定翼预警机很可能会采用类似E-2D的“八木天线”有源相控阵雷达、机械扫描加电扫相结合的方式。第二是能不能赶得上的问题。从目前来看,固定翼预警机项目恐怕启动不久,很显然在001A服役的前若干年是不可能的。

▎舰载武器或有突破

目前的001A尚未进行武器系统的舾装。但是可以预料,“辽宁舰”装备的1130超高速多管近防炮、海红旗-10防空导弹是不可或缺的。

▲辽宁舰发射海红旗-10防空导弹

▲威武霸气的1130超高速多管近防炮,射速高达每分钟10000发

另外,不排除安装更大型的雷达制导型防空导弹上舰的可能,美国的尼米兹级航母安装有“海麻雀”,俄罗斯库兹捏佐夫则装有“海道儿”(SA-N-9)。中国航母安装大型的防空导弹,例如海红旗-16甚至海红-9,才不会罔废那4面相控阵雷达。

▲海红旗-9中远程防空导弹发射瞬间

当然,舰载武器的安装属于下水后的进一步舾装的内容了。最后说说为什么下水后要进一步舾装。

通常来说,舰艇的不少设备在建造过程中就已经完成舾装,特别是进行一些分段建造的舰体,已经进行了预先的分段舾装。在船台上也会舾装一些设备。但更多部分还是要等下水后进行舾装。下水后进一步舾装是因为大型船台、船坞,特别是建造航母的大型干船坞以及为其配套的大型龙门吊和各类附属设施是宝贵的建设资源,后续建造计划还需要这样的船坞,所以下水后再进行舾装也是为后续建造项目腾地方。另外一个重要原因在于船舶下水后受力变化,可能会导致部分结构变形,如果之前进行过多的设备舾装,很可能会导致设备损坏。而且增加的重量还会加大航母下水的难度,增加不确定性。

揭秘:从钢板“变”成航母,一共分六步

了解了国产航母的诸多“进步”,你也许会好奇:动辄好几万吨的一艘航母,它的建造过程是如何完成的?下面,就来简要介绍一下。

▎从钢材的除锈开始

航母的建造是一项复杂的系统工程。在航母上船台之前,研制机构和船坞要做的工作包括:设计筹办、打算筹办、手艺筹办、工艺筹办、人员材料和设备筹办、工场场地和举措措施筹办等。

整个航母建造过程的起点就在钢材下料车间。专用钢板到厂后,先要进行校平,成为平整的钢板才能利用。在经过烘干、除锈等预处理之后,钢材就可以起头用来制造航母构件了。航母船体构件的加工可分为船体构件的边缘加工和成型加工两个部门。边缘加工共分为两个大步调,第一是按照在钢材上划出的船体零件现实外形,操纵剪床或氧乙炔气割、等离子切割进行剪割。第二是切割完的部门零件的边缘还需要用气割机或刨边机进行焊缝坡口的加工。

接下来就是对舰体的弯曲构件在边缘加工之后进行弯曲成型。由于航母舰首的外飘较大,尤其是滑跃起飞体例的航母,舰首的高度、外飘度都十分可观。所以,钢质外板需要精准的曲面成形加工。

在完成以上这些步调之后,我们的工人才算有了“根基零件”,可以开始进行航母的部件拼装了。航母的船体部件拼装,指的是两个或者两个以上的零件拼装成组件(小组立),两个或者两个以上的组件拼装成部件(中组立)的出产过程。常见的部件拼装包罗船面和舱壁板组件的拼接、T型材装配、肋骨框架的拼装等等。

▲2016年8月,国产航母001A全甲板合拢

▎用“搭积木”的方法造船体

完成了这些“基本工作”之后,接下就要进入到航母的装配过程中了。

航母的船体装配分为船体布局预装焊和船台装焊,其中船体布局预装焊又分为部件装焊、分段装焊和总组装装焊三道工序。船体布局预装焊所利用的首要设备有起重、电焊、气割和压缩空气设备,以及管道、平台和胎架。其中胎架是制造船体曲面分段和曲形立体分段的外形胎模和工作台,胎架分专用胎架和通用胎架,分段建造的航母普遍利用专用胎架和通用胎架的套管支柱式胎架。

分段建造就是在车间内建成若干个大型船段,然后像搭积木似地在船坞内组装,重达几百吨的岛型建筑都是在陆地完成建造,整体吊装的。例如,美国的纽波特纽斯船厂实力较为雄厚,从敷设龙骨到船体结构建造基本都在厂内完成。英国则采取了多家船厂联合建造的方式,为建造新航母专门成立了由几家船厂组成的航母联盟,分别承建船段,然后再运输到一起进行合拢组装。

经过这一过程后,船体零件一步一步组合成部件、分段、总段,最终航母的船体显露出整体形状,内部的机库、各类舱室等等格局也完全成形。

▲2017年4月初,国产航母在连夜进行建造

▎安装动力系统、辅机系统

有了船体之后,动力及推进系统是首先要被安装的。

综合各类指标考量,蒸汽动力就成为了最佳的选择。并且蒸汽动力航母还可以较便利地利用蒸汽弹射器,全燃动力则和蒸汽弹射器不兼容,只能利用更先进的电磁弹射器。蒸汽动力固然具有系统复杂、占用的舱容大、施工周期长、维护工作量多以及经济性较差等缺陷,可是其单机功率大、手艺成熟、寿命长、平安靠得住、对燃料要求低的长处,十分合适航母这种大吨位水面舰艇。

需要说明的是,核动力其实也是蒸汽轮机(全电推进的航母例外),只不外是用反映堆烧开水,而常规动力是用重油等烧开水,道理上都是蒸汽轮机。因为蒸汽轮机具有功率大、维护费用低廉的长处,可靠性高、效率高,造价也不高,所以航空母舰的动力装配依然热衷于利用蒸汽轮机。

当前安装蒸汽轮机组的航母,一般为4台涡轮主机,都是双壳体布局,由高压涡轮和低压涡轮构成,倒车涡轮分布在低压涡轮个别中。在航行时,高压缸的蒸汽经由过程容器室到低压缸,最后达到冷凝器。涡轮主机有一个可以把功率分成两部门的双级减速齿轮,齿轮可以把来自涡轮的扭力矩传递给轴系,而轴系可以带动螺旋桨推进器旋转,推动航母前进。

动力系统安装完毕,接下来就是辅机设备。辅机是航母上除主机以外的动力机械。按用途辅机分为五类:1.船舶推进装置服务:燃油输送泵、滑油泵、海水泵、淡水泵、空气压缩机、分油机等。2.航母航行与安全服务:舵机、系泊设备、吊艇机、消防泵、舱底水泵、压载泵等。3.装载补给服务:起货机、通风机、制冷装置、货油泵、洗舱泵等。4.士兵生活条件服务:制冷及空调装置、海水淡化装置、饮水泵、卫生水泵、热水循环水泵、通风机、减摇装置、船用锅炉等。5.防污染服务:油水分离器、生活污水处理装置、焚烧炉、污油泵、污水泵等。

▲2017年4月26日,国产航母下水舾装

▎下水进行舾装

当完成总工程量的70%—80%,也就是分段建造、合拢、涂漆、安装基本部件等几个步骤完成之后,会迎来一个关键节点——下水。除了作为建造进展的一个标志,航母下水还有一个重要的意义就是把船台腾出来,以进行其他大型舰船的建造或进坞整修。

众所周知,一艘航母建造完成后,并不意味着马上就能投入使用,下水仅仅是一个开始。航母下水之后,还需要继续在码头进行舾装等工作。

其实,航母下水只是建造好了“毛坯房”,而舾装就是进行“精装修”。舾装,就是进一步填充具备各种作战用途的装备,如弹射器、必要的电子设备、武器系统、作战指挥控制系统,以及各种生活必需设施等,在“精装修”的基础上基本达到“入住”标准。而到形成作战能力还需假以时日。

▎开始试验与试航

舾装工作大致完成后,接着就是海试,以测试动力系统、武器系统等。试验形式多样,最后还要进行战斗力评估等。这个时候,部队人员相继介入其中,熟悉航母的结构、技术细节、操作等等,为今后航母正式交付部队使用做前期的准备工作。

▲2012年5月,改装完毕的辽宁舰在进行海上测试

按照西方海军的指令性文件规定,一艘新舰从下水到交付海军使用,通常要经过舾装、验收和试验试航三个阶段。一般情况下,航母的试验与试航是同步进行的。按照美国海军的标准,新航母从下水到交付海军,通常需要几次试验和试航,主要有合同试验、性能试验与特殊性试验。其中,各种参数满足一项就验收一项。

船舶试航的目标是按照合同设计要求,对建造好的船舶机能实施全面查核。船舶航行试验的试验项目、内容、方式应与有关方面预先商定,并由船坞、船东和船检机构三方代表构成带领小组,负责实施。在试航前,对首要机械设备再做一次检测,并带足燃料、滑油、淡水、给养和救生器具。

试验时,风速要求尽可能小,海面尽可能安静,水下船体和螺旋桨尽可能洁净,测速前应交验计程仪。船坞对试航全过程作具体记录。试航一般在指定航区内进行。

海上试航是整个航母建造和交付过程中,最令人兴奋并紧张的时刻。海试时,会有几艘拖船将这艘庞然大物拖离码头。离开码头后,拖船陆续驶离,新航母第一次靠自身动力驶向大海。这时,检测人员分成几组对不同的系统进行检验,从动力系统、各种升降机、武器系统、指控系统到士兵居住的舱室,不放过任何角落。

实际上,航母的试验和海试工作之多、任务之繁重是很难想象的,以至于航母交付海军后,一般还有大约5%的工作量需要陆续完成。

在相应的工作完成之后,最后一步就是航母建造落成的最终阶段——交船。交船是一项法律程序,即通过一些移交手续,船坞把航母交给军方。

交船文件必须包含以下几个内容:缺陷项目、备件清单、交船日期、包管期等。当然,交船并不料味着新航母马上进入海军序列,但它意味着,这艘航空母舰的所有权从船坞转到了军方手中。

本文作者:李乃麟

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