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为何航母不能分成两层,上面一层降落,下面一层起飞?

2020-10-12 20:02阅读(60)

为何航母不能分成两层,上面一层降落,下面一层起飞?:许多人都有一个工程师梦,都会幻想出无限创意,比如,航母为何不用双层设计,上面一层降落,下面一层起飞

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许多人都有一个\"工程师梦\",都会幻想出无限创意,比如,航母为何不用\"双层\"设计,上面一层降落,下面一层起飞战机?其实,这一创意的直接后果,就是导致航母的航空作业效率大大降低。专门的起飞跑道和专门的降落跑道,看上去似乎将二者\"隔离\",能够带来更大的效率,但实际上这样的想法不但无法提高效率,反而会牵连效率。

首先,目前航母吨位的极限就是10万吨左右,哪怕是美国海军现役的福特级航母,按照国际\"公吨\"标准,也为10万吨级。更大的航母并不是设计不出,而是没有了那么价值和必要。而航母在波涛汹涌的海面上航行,也必须考虑长宽比例的问题,否则横截面太大的话,海浪会直接将船体\"撕裂\"。所以,极限的吨位和有限的空间,自然就需要\"精打细算\"。如果单纯设计两层甲板的话,意味着你要使用额外的钢材料铺设一层飞行甲板,这直接造成了吨位的浪费和材料的过度使用,直接提高了成本,降低了性价比。

其次,即便是使用双层甲板,该航母每次最多也就回收一架战机,如果该战机首次着舰没有成功的话,那么就需要进行第二次。在着舰过程中,不能有其它舰载机干扰,否则会造成空难事故。而底下的起飞区,最多也就设置2个起飞点,不管有没有弹射器,都是如此。那么,现役的超级航母有多少个起飞点?美国海军的航母4条弹射器,4个起飞点,第一波次起飞时,全都能用到。而接下来,返航的舰载机因为降落关系,占用了斜甲板2条弹射器的空间,所以无法使用。但是,这时候航母仍有2条弹射器可用。

至于所谓的\"双层航母\",它底下的起飞区从始至终都是2条起飞点,效率并没有提高,而且第一波次起飞的战机数量,还少于现有的航母。即便是接下来的战斗,双层航母也无法做到不间断的起飞。而且,考虑到目前世界现役最可靠的弹射器是蒸汽弹射器,福特级航母电磁弹射器不中用,蒸汽弹射器在使用时,会对航母的速度造成影响,而且使用久了后必须暂停使用。

所以,结合现有的情况,传统设计的航母仍旧是最可靠的方案。而且,在航母发展的这百年的时间里,很多人都曾\"脑洞\"过各种各样的航母设计方案,其中不乏双层航母,双体航母,冰航母之类的技术。但是,它们都消失在了历史的长河中。可以预见,在未来50年的时间里,世界航母的基本设计仍将维持现状。只不过,随着垂直起降战机的出现,未来航母的甲板设计,可能会发生巨大性质的改变。

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为什么航空母舰不能设计成双层甲板?下层是较短的起飞甲板,上层则是与航母同长的主甲板,在舰载机需要降落时起降互不干扰。这种设计看起来没有什么缺点,那么为什么世界上没有一艘航母采用的这种设计呢?

斜直两段式飞行甲板有何缺点?

在第二次世界大战期间,世界各国的航母不约而同的采用了直通甲板。外观近似于长方形的直通甲板,缺点非常明显,舰载机无法同时进行起降任务,当飞机起飞时,舰载机需要在甲板最后列队滑跑起飞,当飞机降落时舰载机必须全部停留在最前部,以腾出后部甲板空间供舰载机降落,起飞与降落干扰非常严重。

并且只要飞行员出现一丝一毫的偏差,舰载机就有可能无法钩住拦阻索,径直撞向已经降落的舰载机。

现代航母的两段式飞行甲板解决了无法同时起降的问题,但是除了美国航母以外,其他国家的航母只有右侧1号起飞点,不被降落干扰,位于左侧的2号起飞点,就在斜角甲板降落跑道的边上,正好被干扰。

3号点位或者4号点位,那更是全程干扰状态,只要有飞机降落,就不要指望通过这两个点位起飞,也就是说在有飞机降落时,只有一个起飞点能够起飞舰载机。

而且斜角甲板的降落难度也是非常大的,直通式的飞行甲板构型舰载机,需要的仅仅就是瞄准航母,然后压低飞行高度降低速度,保证自身与航母的航向一致。

但是斜角甲板不是如此,舰载机在降落过程中需要不断向右侧微调航向,并在碰到降落甲板之前,把航向调整到与斜角甲板的斜角度数相同,如果靠近角度小了,那么可能径直冲向全部已经降落的机群(这种事故发生的频率过高,但是一旦发生损失会非常惨重)如果角度大了,那么可能跑歪了,直接从左侧掉下去。

所以斜角甲板降落实在是不是个什么轻松简单的活,那么航母为什么不能设置成上层降落下层起飞呢?

间战时的失败探索,赤城,加贺,勇敢,光荣与暴怒

世界各国的设计师们自打航母的诞生之初,就认识到了舰载机起降的矛盾,所以当时的设计师也在用各种技术手段规避起降矛盾。

在这种时代背景之下,最为直接的产物就是以英国皇家海军早期航空母舰为代表的上下两层式飞行甲板,以及以赤城,加贺为代表的三层飞行甲板设计。

但是多层式飞行甲板的缺点非常明显:

航空母舰的本职工作终究是搭载舰载机,也就是说绝对不能把两层全长飞行甲板的奇葩造出来玩。

下层甲板必然位于机库前端,就可以得出一个结论,下层飞行甲板长度与机库长度成反比。航空母舰的本质终究是一个移动的海上机场,为了尽可能的作好航母的本职工作,航母必须要保证拥有足够大的机库空间,在这种条件之下,如果想要兼容双层飞行甲板的话,必然会导致下层飞行甲板的长度比较短。

飞行甲板长度又与舰载机的起飞重量成正比,舰载机的大型化的必然后果就是舰载机的短距起降能力的下降,两者叠加所导致的后果是航母服役生涯后期下层飞行甲板沦为摆设。

因此采用多层飞行甲板设计的航空母舰,在航母的中期大修中不约而同的取消了多层甲板设计,将原有的飞行甲板部分设计为了硕大的机库。

在经历了航母诞生初期的探索之后。造船厂的设计师们形成了一个共识,那就是反正这会儿舰载机的起降难度比较低,矛盾就矛盾吧,因此航空母舰的飞行甲板成了一个长方形。

在喷气式舰载机诞生初期,双层甲板航空母舰设计险些卷土重来。当时的设计师认为在弹射器的加持之下,舰载机可以在较短的距离内起飞,但是依旧存在一个问题,那就是舰载机大型化以后,尺寸狭小的下层飞行甲板能够换装更大一号的弹射器吗?显然不可以,所以双层甲板设计再一次被pass。

近三十年,双层甲板设计卷土重来的契机

在福特级航空母舰的概念形成阶段,美国拥有一大票的航空母舰设计方案,这些方案当中有6万吨级的,也有8万吨级的,有弹射起飞的,有滑跃起飞的,甚至还有弹射起飞垂直降落,这种奇葩的存在,双体航母甚至三体航母也为数不少。在诸多的方案当中,有一个非常科幻的确定,那就是三体航母。

但是这种非但不采用外漂设计,甚至还将船体内收,左右两舷还下降一层的双层甲板设计,除了隐身以外一无是处,当仁不让的被干掉了。

双层甲板探索缘何而失败?

双层飞行甲板设计的失败是理所当然的,从表面上看双层甲板设计,能够将起飞与降落这两项任务分割开来,起降相互不干涉,最大限度的保障航母的性能。

但是下层飞行甲板不占空间啊?如果采用单层机库,那么飞行甲板会严重挤占机库空间。

(双层甲板版福莱斯特)

如果采用双层机库设计,下层机库为全长,上层机库前端为飞行甲板。这种设计能够一定程度上减缓采用双层机库设计以后带来的重心高以及迎风面大的问题。

而且采用双层甲板设计的航母,下层飞行甲板短,对舰载机的短距起降要求高,舰载机更新换代之后下层飞行甲板还能不能用?

双层甲板设计还会导致严重的湍流问题:下层飞行甲板的甲板风会被机库前端阻断,进而导致风向四处流动,下层气流乱,上层气流更乱,极大起飞难度。

将上面这一串问题强行忽略之后,采用双层甲板设计的舰艇,真的能够同时进行起飞与降落任务吗?有飞机正在降落的时候必然无法起飞,有飞机能起飞的时候必然无法降落,不然的话容易撞到一块。

如果是现代航母想要采用双层甲板设计的话,问题会更加的严重,现代飞机的高度是非常的高的,因此美国的福特级航空母舰的机库高度高达8米!×2那就得16米。再加上杂七杂八的舱室,两层机库及相关舱室加起来的高度得有20米!这样一来重心会恶化到根本无法承受的地步。

(双层机库,双层甲板的福莱斯特)

而且采用了双层机库,以后的航空母舰势必无法使用外漂设计,也就是说,哼哧哼哧费了半天的力,甲板面积还缩小了,是不是亏了点?

并且喷气式发动机的尾焰问题如何解决?直接烤机库门?还是加一个挡焰板,烤上层飞行甲板?

因此双层飞行甲板设计被打入历史的深渊,至少在舰载机没有发生根本性的变革时,双层飞行甲板设计不可能卷土重来。

小结

也许在历史的洪流之中,有一些设计随着相关配套体系的成熟,限制其发展的重要因素崩解之后,会卷土重来。但是绝大多数设计被淘汰是有其必然因素的。

双层机库设计航母重心过高,下层机库过度靠近海平面机库容易进水。双层甲板设计,降低航母的载机量,缺乏升级潜力,应用场景狭小,而这些不足对于一艘航母来说是致命的,因此双层机库与双层甲板设计被历史所淘汰。

(专门翻了个设定集找的大和2199里的多层甲板宇宙航母)

也许在太空时代来临之后,双层机库与双层甲板设计能够卷土重来,但是在人类还在地球上,双层机库与双层甲版就是非常愚蠢的设计。

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航母可以采用多层,不过现在技术还不成熟,未来能不能有就看你的了。


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你这是在想当然啊。

“安全性”是第一位的!你得仔细想想,双层同一航道如何保障安全?

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等待题主去设计

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如果是弹射出去的,可以这样的考虑,毕竟弹射出去的轨道比较固定的。

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材料学造成的结构强度问题,航母不是搭积木。多层的空心化,带来的风阻,再加上航母的庞大,结构强度降低问题很严重。

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传统的航母是以排水型舰体为载体的,因为水线宽度不能太宽所以限制了上层建筑的安排。如果使用原始创新的技术使用半排水舰体设计就能解决这个问题,水线宽度与甲板宽度一样的。机库就在甲板上,降落跑道置于机库上方。

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十多年前,我在我梦想的中国战队里,就用思维设计了双层航母和三层航母,甚至还有双翼开合航母。

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这是太空战舰的设计,泄密了啊。