时间:2022-11-28 19:05:16来源:搜狐
今天带来落日余晖的色彩「日落月季」,关于落日余晖的色彩「日落月季」很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
“伊丽莎白女王”级在所有二战后建成的大中型航母中是最标新立异的一型,采用了很多开创性的设计,在传统的美、俄、法式航母之外走出了一条新路。
> 航行在直布罗陀巨岩前的“女王”号,这是皇家海军百年来传统的拍摄地点
【 尺度 】
“女王”级标准排水量6.5万吨,但舰体结构允许在服役期的升级中增加到7万吨,满载排水量7.06万吨。飞行甲板长280米,宽70米,吃水11米,续航距离1万海里/15节。这个尺度仅次于“福特”级和“尼米兹”级,在现役航母中能排到第3位。
不过随着我国新一代航母、法国新一代PANG航母的出现,今后“女王”级的座次将逐步往后靠。下图是PANG和“女王”号共同接受海上补给的想象图。
【 动力系统 】
“女王”级在设计之初就明确采用常规动力以节约成本,它的IFEP综合全电推进系统为CODLAG柴电燃联合形式,配备2台罗罗MT30燃气轮机(单台功率36兆瓦)、2台瓦锡兰16V38涡轮增压柴油发电机(单台功率11.6兆瓦)和2台瓦锡兰12V38涡轮增压柴油发电机(单台功率8.7兆瓦),全舰动力总功率112.6兆瓦。
4台GE Power Conversion公司的AIM先进感应电机(单台输出功率20兆瓦)每2台串联一根主轴,驱动一只直径6.7米、重33吨的青铜制大侧斜定距螺旋桨,总输出功率10.8万轴马力。这个功率远低于“小鹰”级的28万轴马力,所以“女王”级的最高航速只有25节,而“小鹰”级则高达33.6节。
这是大型航母上首次采用燃气轮机,也是首次采用全电推进系统。罗罗的MT30舰用燃气轮机衍生自为波音777开发的“瑞达800”三转子涡扇发动机,体积紧凑重量轻,核心机长度只有4.5米,整个发动机模块长8.7米,宽3.54米,重77吨,全权数字化控制系统集成了告警、监控和消防功能,自动化程度非常高。
> “女王”号海试时罗罗工程师在舰上检修,MT30燃气轮的体积和动辄几层楼高的传统舰船主机相比非常袖珍
MT30燃气轮还广泛运用在“第里雅斯特”级两栖攻击舰、“朱姆沃尔特”级驱逐舰、“自由”级滨海战斗舰、26型、“大邱”级和“最上”级护卫舰上,产量超过50台,占据了西方新型主战舰艇的半壁江山。
瓦锡兰38系列柴油机发电机零部件少,可靠性高,所需维护工时数低,可以适应多种燃料,“女王”级低速巡航时的油耗仅和“无敌”级相当,费效比很高。AIM电机由科孚德VDM 25000模块化变频器驱动,可以在使用范围内灵活调节主轴转速,从而省去了传统的减速齿轮箱。
> 吊装中的AIM电机
在全电推进系统中动力机组只负责以最高效率的工况带动发电机发电,电力经电缆传输给感应电机,由后者驱动主轴。因为取消了机械硬连接,主机无需迁就主轴的位置,总体布局更加灵活。2台燃气轮机布置在右舷前后舰岛下方的外飘平台上;4台柴油机分为两组位于中线偏左的舰体底部以增加稳性;每1台燃气轮机和2台柴油机共用一套进/排气系统和烟囱;4台驱动电机则安装在舰艉的4个隔舱内。
分散布置动力舱室极大地提高了整个动力系统的生存力和损管能力,进/排气管道和轴系也可以优化布置,减少占用舰内空间。MT30燃气轮机采用模块化结构,可连同外壳一起拆卸更换;维修时不需拆卸整机,换装模块后无须重新校正,平均修理时间仅为4小时,大幅度节约了维护工时。
> 在罗塞斯船厂建造中的“伊丽莎白女王”号,图为底舱中的瓦锡兰柴油机组
除了驱动螺旋桨,综合全电推进系统还向全舰的武器、传感器、指挥控制系统及低压电网供电,根据各系统的用电情况灵活分配电力。
【 双舰岛 】
“女王”级开创性地采用双舰岛设计是由它的动力系统决定的。为了容纳两组进/排气道和烟囱,传统的单一舰岛不可避免地将变得十分巨大,前后占据相当长的甲板空间,底下的动力舱也不得不集中在一起。下图是4型航母的舰岛尺寸对比,安装4台罗罗“奥林帕斯”TM3B燃气轮机的“无敌”号舰岛长度是“布什”号的近3倍。
为此BAE系统公司别出心裁地将舰岛一分为二,两个舰岛的位置就在相应主机舱的正上方,可以将烟道长度压缩到最短,“女王”级双舰岛的总长度也只有“无敌”级的2/3。
这一的布局还有很多其它好处:
前舰岛的航海舰桥和后舰岛的航空管制中心分置,各司其职,互不干扰。而且两个舰岛各自位于最优化的位置,航海舰桥得到良好的前向视野,航空管制中心则位于中部便于观察整个飞行甲板,监控起飞和近进、着舰作业。前舰岛上的远程对空监视雷达和后舰岛上的中程搜索雷达以及各类通信、电子战天线拉开了安装距离,具有更好的电磁兼容性。增大了飞行甲板面积,在两个舰岛之间布置了前升降机和2个停机位。缩小舰岛总体积可以减弱在飞行甲板上空造成的湍流,有利于飞机起降作业。提高了生存能力,即使一个舰岛遭到战损另一个舰岛还能提供备份,保留基本的操舰、航行能力,系统冗余度高。“女王”级的前舰岛安装有航海、导航、远程探测和警戒、编队通信设备,后舰岛安装有航空指挥、舰机通信、电子对抗等设备,主桅可放倒以便通过福斯大桥。舰岛外形科幻,基座外倾以缩小底部截面积,提高舰岛内部容积,舰桥之上的部分内倾呈金字塔状增强隐身能力,优化空气流场。
前后两个舰岛面对飞行甲板一侧设立了军舰上非常罕见的巨型舷窗,尤其是突出的航空管制中心,舷窗高达3米,拥有290°的视野,该玻璃能够抵御直升机旋翼的扫掠。舰岛上还设置了大型电子信息板和指挥红绿灯,向机组和飞行甲板作业人员提供甲板状态信息,提高效率。
> 航空舰桥内部
继“女王”级之后,双舰岛配置在常规动力航母中风靡一时,意大利的“第里雅斯特”级两栖攻击舰、韩国的LPX-II航母都采用了这种设计。
> 今年8月12日进行第一次海试的“第里雅斯特级”号,满载排水量3.3万吨
“女王”级的自动化程度很高,6万吨级的航母舰员只有679人,舰载机上舰后加上航空作业人员也只有1600人,远远少于美国超级航母的6000人和“戴高乐”号的1950人。
> 航海舰桥内景
【 飞行甲板 】
“女王”级的飞行甲板非常宽大,面积达到1.6万平米,仅比10万吨级的“尼米兹”级少2千平米,而且形状非常规整,除了突出的舰艏部分后面基本就是一个矩形,便于舰载机的停放和转运。
“女王”级采用短距滑跃起飞垂直降落的作业方式,整个飞行甲板被分为13个区域,分别是中线偏左的跑道,从舷侧左前部开始逆时针设置的“指节”区(2架)、1-4号待机区(4架、4架、6架、6架)、后升降机(2架)、航管园区(5架)、前升降机(2架)、舰桥园区(5架)、滑跃跳板右侧的“墓地”(5架)、中线左侧的滑行道和末端的“中线区”(4架),极限状态在不影响起飞的情况下可以停放45架F-35B。
跑道中部颜色较深的部分为滑跃起飞的起滑区,隐身构型内油内弹的轻载F-35B从平行于前升降机的前起飞点起滑,滑跑距离为122米;采用外挂“野兽模式”的重载飞机从平行于航空舰桥的后起飞点起滑,滑跑距离167米。从飞行甲板俯视图看绝大部分飞机都是从前起飞点放飞的,因为只有前起飞点被向下偏转的尾喷口熏黑了。
在2005年公开的Delta方案效果图中,起飞跑道上设有挡焰板,但最终建造时却被取消了。究其原因是左舷外飘甲板面积足够大,停放在此处已经完成发动机试车的战斗机不会受到起飞飞机尾喷流的影响,前机起飞后后机只需左转驶上跑道就能紧接着起飞,放飞效率甚至还高于需要等待挡焰板升降的纵列排队方式。这样的设计出自皇家海军的实战经验,在马岛战争中同样没有配备挡焰板的“无敌”号可以在50秒内放飞4架“海鹞”战斗机。
滑跃跳板由BAE系统公司和洛马联合研制,跳板长61米,顶部高度6米,倾斜角度为12.5度。这是所有常规航母上最长的一座滑跃跳板,相比美国两栖攻击舰那样的水平起飞方式可以将舰载机起飞载荷提高20% - 代价就是舰载机起落架必须承受更大的压力。
> 2018年9月25日,英国皇家海军飞行员内森·格雷中校驾驶隶属于美国海军帕图森特河航空站第23测试与评估中队的一架F-35B在新泽西外海完成了“女王”号的首次滑跃起飞,可以看到航母处于轻载状态,球鼻艏露出相当部分。在此之前他和另一位空军飞行员刚刚实现了F-35B在“女王”号上的首次着舰。
整个飞行甲板共设了6个直升机起降点,但在执行两栖攻击任务时最多可同时起降10架EH-101级别的直升机,正常作业时右舷末端为直升机专用整备区域。
> 电脑模拟的两栖战最大出动状态
F-35的发动机尾焰温度高达1500°C,只能使用3个位于跑道左侧边界线上的专用着舰点,这里铺设有钛铝合金耐热涂层的,可以抵御F-35的高温高压喷流。同样从熏黑的痕迹看后面两个着舰点使用最频繁,5号起降点的痕迹则是直升机起降留下的。
按正常程序F-35B在“女王”级上采用垂直降落方式着舰,和过去的“海鹞”相同:先低速飞到左舷悬停,然后慢慢向右侧漂移到着舰点上空,确认状态后再垂直降落。这种方式回收速度比较慢,从飞越舰艉到触舰耗时70-90秒,气象条件不好时控制难度很大,而且受发动机推力限制能携带回母舰的弹药/燃油载荷有限。
为此皇家海军专门为F-35B开发了SRVL短距滑跑垂直降落方式,着舰飞机将尾喷管偏转并打开升力风扇后按照正常下滑航迹以70节的速度进近,触舰后依靠高效的防抱死刹车装置在滑跑很短一段距离后将飞机停住,全程只需20秒。
这种方式优点很多,因为混合使用了机翼升力和发动机矢量推力,着舰重量比垂直降落方式大幅增加,可以带回更多昂贵的弹药;降低升力风扇和相关系统的机械磨损,节约维护费用;减弱了尾喷管对甲板耐热涂层的烧蚀现象;整个着舰过程轨迹流畅,维持一定的空速,操纵性更好,可以有效适应甲板的起伏晃动。
要区分这两种着舰方式比较简单,触舰前飞机带有一定仰角的是SRVL方式,呈水平状态的是垂直降落方式。因为女王级没有配备助降镜系统,采用SRVL方式着舰时完全依靠飞行员的头盔显示器辅助信号引导着舰。
理论上3个耐高温降落点可以同时操作,但是因为3者的间距分别为45.7米和30.5米,后两点对于机长15.7米的F-35B来说过近,只能同时使用前后两个点,而且必须采用垂直降落方式,回收速度可能还不及用整个跑道进行SRVL降落。
当只使用中、后两个点垂直降落时是可以同时进行前起飞点起飞作业的,但实际中还从未观察到皇家海军这样操作过,因为垂直降落发动机喷流影响的范围相当大,几乎波及飞行甲板的整个后半部;采用SRVL降落时也无法同时起飞。
“女王”和“福特”级一样采用综合补给站式甲板作业,回收的飞机在站内可以完成加油、挂弹、维护等操作,不必像过去“无敌”级那样分部前往不同地点作业,提高了整备效率。主弹药升降机设置在两个舰岛内部,提高了防护水平,支持左侧的大片整备区,两个舰岛右侧留有一条弹药转运通道,不干扰飞行甲板的航空作业。飞行甲板上左后方还设有一座小型反潜弹药升降机,支持直升机整备区的反潜战作业。
在新一代航母上飞机升降机大型化已经成为一股潮流,“福特”级和“伊丽莎白女王”级都是如此。“女王”级的舷侧升降机非常宽大,载重能力达到70吨级,可以一次运输2架F-35B,在60秒内提升到飞行甲板,“支奴干”直升机甚至不折叠旋翼就可以进出机库。而且升降机呈现倒梯形,内侧开口大,外侧开口小,减少高海况上浪对升降机及机库的影响,还能增加舰体强度。
“女王”级的机库长163米,宽26米,高7.1米,面积4200平米,可以容纳24架F-35B和10架“灰背隼”,或者是45架中型直升机。机库内设有20个飞机综合维修区。
总体而言“女王”级的飞行甲板还是设计得相当成功的,最大出动率达到24小时内110架次,5日日均出动率84架次(“尼米兹”级最大日出动率为170架次,5日日均出动率140架次)。最大放飞速度为15分钟24架,最大回收速度为24分钟24架(“尼米兹”级为30分钟弹射72架,1分钟阻拦着舰1架)。
“女王”级在应急最大起飞/回收速率方面和“尼米兹”级差距并不大,但持续作业能力明显下降很多,其瓶颈主要在于加油、挂弹等支持能力和飞机的总数量。舰艏右侧停机区距离起飞点过远,当甲板中后部的整备飞机都起飞后停在“墓地”区的飞机需要滑行超过半个舰体的长度并180°掉头后才能准备起飞。
【 舰载机 】
“女王”级的标准舰载机配置是36架F-35B和4架AW101 HM2s“灰背隼”直升机,后者担负反潜、搜索、救生等任务。36架F-35B可以组成3个打击波次,一次投入2个波次进攻,剩下12架执行舰队防空和作为备份;或者在空中持续维持1个波次。
英国最初预计采购138架F-35B,大幅削减数量后目前只订购了48架,可能最多增加到80架,满编4个作战中队。已交付的21架中有3架隶属皇家空军第17测试评估中队留在美国进行测试和训练,剩余18架进入第207中队(转换中队)和第617中队服役,但由皇家空军和皇家海军的飞行员共同操作,同时具备岸基和舰载作业能力。
在中短期内英国航母缺飞机会是常态,即使48架F-35B全部交付完毕且全部交给皇家海军运作2艘航母都无法满编,再加上皇家空军的需求,尽量保障其中一艘航母配备18架的最低限度都相当吃力。
> 今年7月7日“威尔士亲王”号第一次海外巡航到访直布罗陀,也在巨岩前拍照留念,可惜甲板上是空荡荡的
为了参加这次CSG21亚太巡航,第617中队派出了8架F-35上舰,这已经占到英国全部可出动F-35的44.4%。早在去年9月4日,美国海军陆战队VMFA-211战斗攻击机中队的10架F-35B就已进驻英国马汉空军基地和第617中队一起训练,共同组成这次巡航的固定翼作战力量。在此之前第211中队作为陆战队第2支装备F-35B的作战中队已经在“埃塞克斯”号两栖攻击机上参加过中东地区的前沿部署,是美国三军第一支投入实战的F-35部队,作战经验远比皇家空军丰富。
目前皇家海军没有固定翼预警机,“无敌”级上的“海王”ASaC.7已经在2018年正式退役。作为替代,皇家海军与2017年向洛马英国分部订购了10套“瞭望台”预警雷达套件。该套件采用模块化设计,可以安装在皇家海军所属的30架“灰背隼”HM.2中的任意一架上。
在项目早期,洛马用于竞标的雷达系统是自家F-35上AN/APG-81雷达改进而来的多功能雷达,后来又改用以色列埃特拉公司的EL/M-2052雷达,均为有源相控阵体制,安装在机身两侧的短舱内。但因为预算问题,皇家海军最后选择将“海王”预警直升机上的“搜水”升级为“搜水 2000 AEW”型,仍然采用机械扫描脉冲多普勒体制,最大对空搜索距离约100公里,最大对海搜索距离约300公里,最大追踪目标数600个。该雷达安装在机身左侧的一个半球形充气雷达罩内,平时收起贴紧机身,使用时支架偏转90度垂在机身下方。
> 从上到下分别为地面瘪气状态、正常飞行状态和放下雷达罩后的工作状态
加装“搜水”雷达的“灰背隼”最大航程800公里,滞空时间4小时,升限4400米,虽然能力有限,仍然给“女王”级带来了宝贵的空中预警及指挥控制能力。第一架“灰背隼”预警直升机在今年3月加入皇家海军第820中队,本次亚太巡航“伊丽莎白女王”号携带了3架,但因为达到初始作战能力的时间被推迟到今年下半年,目前它们的预警系统尚未完全通过认证,只具备最基础的作战能力。
自“海洋”号两栖攻击舰在2018年退役后皇家海军已经没有两栖攻击舰,为此“女王”级不得不承担起相应的两栖作战职能。2015年11月,英国政府发表的“国防与安全战略审查报告”中说明其中一艘航母将增强两栖作战能力,从实际建造情况看很可能是“威尔士亲王”号。两栖战的舰载机编成为2架“支奴干”运输直升机,10架“灰背隼”和若干“山猫”突击直升机、若干AH-64“阿帕奇”武装直升机、4架“灰背隼”反潜型。
> “威尔士亲王”号上的“阿帕奇”
2021年3月,媒体报道皇家海军正在考虑在3-5年内为“女王”级配备电磁弹射和阻拦装置,最大弹射重量为25吨,阻拦降落重量为21.3吨。该系统不足以支持F-35C舰载型,主要用于未来的无人舰载机,执行攻击、电子战、空中加油、预警等任务,以替代部分直升机平台。
探测、防御系统 】
“女王”级配备了相当强大的雷达探测系统,在前舰岛顶部安装了一部S1850M远程电子扫描搜索雷达,它是泰勒斯SMART-L雷达的改进型,水平方向机械扫描,垂直方向电子相扫,探测距离400公里,可同时跟踪1000个目标,具备发现隐身目标的能力,并能探测、跟踪大气层外的弹道导弹。英国的45型驱逐舰,法国和意大利联合研制的“地平线”级护卫舰都安装了同型雷达。
后舰岛顶部安装的是BAE系统公司的997型三坐标中程主动相控阵雷达,探测范围200公里,可同时跟踪900个目标。按BAE系统公司的宣传该雷达可以在20公里距离上跟踪以3马赫速度飞行的网球大小目标,还具备强大的抗干扰能力。997型还装备在13艘23型护卫舰、2艘两栖船坞运输舰和已经退役出售给巴西的“海洋”号两栖攻击舰上。
“女王”级采用这两型成熟而高效的雷达系统弥补空中预警力量的不足,增强远程探测和低空补盲能力。而且和舰队中的45型驱逐舰、23型护卫舰型号相同,降低了后勤维护压力。
因为经费原因,“女王”级只配备了最基本的近程防御武器,按照设计包括3座“密集阵”近防炮和4座30毫米ASCG自动炮。
但就是这样的低标准配置都没能配齐,“女王”号原本计划在2017-2020年执行的CIP改装期加装的4座ASCG全部缺装,只好以人工操作的12.7毫米重机枪和M134 7.62毫米转管机枪替代。
> 第3座“密集阵”也是拖到去年12月初为了执行亚太巡航才紧急加装的,右侧的ASCG平台仍然空着
为了应对日益严重的高速小艇威胁,这次巡航中英国舰队的2艘驱逐舰和2艘护卫舰上携带了4架“山猫”舰载机,它们可以挂载多达20枚射程8公里的LMM轻型多用途导弹,执行反快艇任务。
“女王”级自身的被动防御措施也相当少,仅在关键部位安装了凯夫拉装甲用于弹片防御,没有安装钢制装甲。右舷舰岛下方外飘突出部内安装的2台燃气轮机面对掠海攻击的现代反舰导弹实在是显得非常脆弱,不过“女王”级本来就没打算参加高烈度海战。
> 燃气轮机大致安装位置
略显讽刺的是,虽然舰载机和防御武器都缺编严重,“女王”级的生活设施却堪称豪华,包括一座电影院,5个健身中心,1座教堂,配备67名员工的4座厨房和4个大型餐厅,最大的一个餐厅可在1小时内准备960份饭菜。舰艉的舰队司令和舰长住舱面积非常大,还拥有一个外部小平台,保留了殖民时代风帆战舰的遗风。舰上还有一座8床位医院,拥有11位医务人员,可以在海上进行外科手术和牙医手术。470间卧室共有1600张床位,可随舰配备一个250人的陆战队连。
【 质量问题 】
2艘“女王”级服役后发现相当多的质量问题,被媒体报道最多的就是漏水。“伊丽莎白女王”号海试时一根主轴的轴封漏水,每小时渗入200升海水。皇家海军在该舰服役前就知道问题的存在,但一直试图掩盖以免影响到女王本人亲自出席的入役仪式,被媒体曝光后则说会尽快维修,无需入坞也不影响海试,并且由承包商埋单。2019年7月,“女王”号上的一根管道破裂,漏水蔓延到数层甲板上。
2020年1月,服役仅2个月的“威尔士亲王”号在朴次茅斯基地发生电力故障,一百多名船员不得不转移到同在港内的“女王”号上借宿一夜。5月“亲王”号被曝光发生漏水事故,一根管道爆裂造成轮机舱内积水深达1米。10月份,因消防系统故障再次导致漏水,数千加仑海水涌入轮机舱和多个居住舱室,部分舱室被淹长达24小时,大量电气设备和电缆受损。该舰因安全原因被禁止出港,不得不接受为期半年的检修,光是修复漏水问题就花费了四百多万英镑。
> “亲王”号上的临时游泳池、泡泡浴缸和水帘洞
2019年“亲王”因为各种故障只在海上航行了57天,2020年下降到30天,计划中前往美国进行F-35适配训练的计划也被取消,而同期“女王”在海上执勤了115天。
“女王”级的设计建造彰显了英国历届政府重振皇家海军雄风的决心,但国力的衰退令“女王”级成为不断妥协的产物,空有庞大的吨位、先进的飞行甲板设计和隔舱化的综合电力推进系统,却无机可用、连导弹都装不起,甚至翻遍家底都凑不齐一支护航编队还得向盟军借兵。
这篇就是被截胡的“女王”级第三篇,刊登在《舰船知识》10月号上,不过格式略有不同,又补充了很多新的图片。
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