移動的島嶼美國海軍對航母飛行甲板布置的探索

1、移動的島嶼美國海軍對航母飛行甲板布置的探索超級艦島新甲板的設(shè)想 可行性研究發(fā)現(xiàn)，飛行甲板布置是最具操作性的變量。為確保航空母艦的生存力，目前美國海軍只考慮單體船設(shè)計方案，從而排除了研究其他船型的需要。這讓大部分努力都投入到飛行甲板布置的分配上。 甲板方案的初步設(shè)計基于尺寸為305×76米的長方形甲板(大致相當(dāng)于“尼米茲”級航母飛行甲板主體部分尺寸)，規(guī)劃設(shè)計時，要求航母甲板上必須配置的東西包括： 起飛區(qū) 不安裝彈射器，但需要供F-358起降的2條137米跑道和l條228米跑道；供V-22/SH-60起降的直徑30.5米的垂直起降區(qū)；供常規(guī)起降的F-35C使用的260305米的躍飛跑道

2、(需要助推器助飛)。 降落區(qū) 供F-358降落的直徑18.3米的噴氣導(dǎo)流器；供V-22/SH-60降落的直徑30.5米的垂直起降區(qū)；供常規(guī)艦載機(F-35C、E-2等)降落的243米跑道及阻攔裝置。 甲板維修站 需要5個固定翼作戰(zhàn)飛機維修站和1個V-22/SH-60維修站。 進氣/排氣區(qū) 供4臺燃?xì)廨啓C使用的進氣與排氣通道。 升降機 尺寸為l8.32×1.3米，運送機庫內(nèi)的艦載機。 滑躍跳板 供F-358和加裝助推器的F-35C起飛。 在此新甲板特征的基礎(chǔ)上，美國海軍提出了3個可選方案進行更詳細(xì)的研究，這3個方案是縱向超級島方案和橫向超級島方案、無島方案。 進一步的研究發(fā)現(xiàn)，航空母艦

3、總體尺寸主要由兩個需求確定。一是緊急情況下起飛和回收艦載機。這要求航空母艦的最小長度必須超過243米，以適應(yīng)當(dāng)前的回收作業(yè)流程。另一個是要求機庫容納下所有艦載機(總計65架)，而現(xiàn)有航空母艦僅能容納其標(biāo)準(zhǔn)配置時4060的艦載機(總計略少于40架)，單為布置這個巨大的機庫就需要將航母拉長到至少305米。 所有方案都有以下共同特征： 甲板維修站通過完成飛機移動路線研究，確定達成任務(wù)最大需求(“阿爾法”攻擊)的甲板維修站最小數(shù)量。最初的研究建議需要5個甲板維修站來調(diào)度飛機，效率可達最大化，甲板作業(yè)周期一小時即可準(zhǔn)備一次“阿爾法”攻擊。因此，所有設(shè)計都包括5個固定翼艦載機甲板維修站和1個V-22/S1

4、-1-60甲板維修站。所有甲板維修站都從下方的武器通道補充武器。 升降機升降機位于甲板邊緣，但完全封閉在舷內(nèi)來幫助減小信號特征。它們在艦體內(nèi)不是完全垂直，而是傾斜一個角度運行以適應(yīng)舷側(cè)突出。尺寸為18.3×21.3米，能一次升降2架F-35B/C或2架SH-60，或者1架沿對角線非懸垂?fàn)顟B(tài)的V22。 噴氣導(dǎo)流器F-35B垂直降落在航空母艦上，降落時的發(fā)動機噴氣估計需要2715米的最小安全距離。這嚴(yán)重約束了每個降落區(qū)的范圍，減緩了飛機的降落。每個降落區(qū)將設(shè)一個直徑18.3米的噴氣導(dǎo)流器，甲板是通氣柵格結(jié)構(gòu)，下面是廢氣捕集器，把飛行甲板上的噴氣流捕集并安全的偏轉(zhuǎn)到舷外。3個超級艦島方案的

5、評估 縱向超級島 飛行甲板尺寸為305×76米，艦島為207×24.3米的超級島，起點距艦首91.4米，艦島向左舷偏移6.1米以布置F-35B的著艦區(qū)。 合計4臺升降機，每舷2臺，分別連通隔離的前后機庫。島右側(cè)是起飛區(qū)，有2條137米跑道和1條228米跑道，都備有噴氣偏流板。艦首是12°的滑躍跳板，所有起飛跑道都對準(zhǔn)它的中央。 右側(cè)是降落區(qū)，有一條243×30.5米的降落跑道，3條攔阻索和航空母艦動力系統(tǒng)均位于艦尾。長跑道(305米)和滑躍跳板淘汰了彈射器起飛方式，一些機型的額外推力需求可以由助推火箭提供。 超級島容納航行指揮和航空控制艙。2個動力機艙各

6、有2臺大型燃?xì)廨啓C(LM6000或功率更大的系統(tǒng))，相隔107米，剛好在控制艙和V-22/SH-60甲板維修站之間。5個全封閉固定翼飛機甲板維修站和1個V-22/SH-60甲板維修站也位于島內(nèi)。 島左側(cè)是3個帶噴氣導(dǎo)流器的JSF垂直降落區(qū)，可以直接通向甲板維修站和迅速通向前后機庫升降機。艦橋左前是最大15架的安全停機區(qū)。 飛行甲板尾部是尺寸為36×76米的垂直起降飛機作業(yè)區(qū)，2個直徑30.5米區(qū)域可同時循環(huán)起飛和降落，并直接通向垂直起降飛機甲板維修站。 2個機庫，一前一后，中間隔離。每個機庫有2臺升降機，一舷一臺。機庫中間的艙室容納軍械庫的武器升降機。 縱向超級島的優(yōu)點是島內(nèi)全封閉甲

7、板維修站為重新裝彈、燃料補給、停機線維護和飛行員輪換作業(yè)提供了有效的天氣、噪聲和武器/噴氣防護；飛行甲板不需任何人員，全封閉還提供了使用頂部龍門起重機進行燃料補給和維護作業(yè)的能力；飛機著艦、重新裝彈/補給燃料、再起飛過程無阻礙；甲板維修站沿中線排列提高了正下方頂甲板環(huán)型武器分配系統(tǒng)的效率；武器從下方掛上飛機。 通過大間距分散主發(fā)動機、隔離機庫和每個機庫2臺升降機提高生存力。 主發(fā)動機位于島內(nèi)，淘汰了長距離進排氣管。避免其占據(jù)大量內(nèi)部空間及導(dǎo)致發(fā)動機性能下降。廢氣和噪聲直接向上排放，避開飛機和人員。 封閉式升降機很容易調(diào)度飛機同時起飛和降落，為艦只操縱和飛機調(diào)度都提供了開闊的視界，島面積大，真正

8、不受阻礙地在頂部布置天線和近防武器。 缺點是大艦島增加雷達信號，由于位置升高并暴露，減小了主發(fā)動機的生存力。額外的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致更高的初期造價和壽命期維護費用。橫向超級島 飛行甲板尺寸為260×76米，安裝3臺升降機(每臺能容納2架飛機)、2條228米滑躍起飛跑道、2條137米滑躍起飛跑道、3個噴氣導(dǎo)流器F-35B垂直降落區(qū)、2個V-22降落區(qū)。此外有3個封閉的F-35B甲板維修站，4個開放的F-35B甲板維修站，島右側(cè)是260×30.5米常規(guī)降落區(qū)。 飛行甲板高出水線1512米，滑躍甲板為12°斜坡。 甲板維修站采用旋轉(zhuǎn)供應(yīng)設(shè)計，比環(huán)形設(shè)計更快，能避免任何堵塞問題。它

9、用平行飛機移動代替了連續(xù)飛機移動。甲板維修站分布在2個獨立的區(qū)域，以提高生存力。 封閉式甲板維修站允許從上補給燃料，開放式甲板維修站則不行。每個環(huán)形甲板維修站區(qū)域中央是能旋轉(zhuǎn)的圓盤，可以迅速將飛機送到每個甲板維修站。飛機也能在牽引機幫助下移動到每個甲板維修站。這個設(shè)計特征讓攻擊/制空機能迅速移動到甲板維修站，減小著艦區(qū)需要的范圍。3個封閉式甲板維修站能輕易支持普通的連續(xù)作業(yè)。高強度分波作業(yè)需要使用開放式甲板維修站。飛行員在開放式甲板維修站區(qū)域需要穿防護服。飛行員僅在輪換的短時間內(nèi)暴露。此外，一個完整的“阿爾法”攻擊波作業(yè)之后，還可以回收所有攻擊/制空機，整補它們，接著再次起飛。 該設(shè)計第二輪優(yōu)

10、化抬高艦島3米，并容納一個完全的V-22封閉式維修站，不要求V-22折疊。 設(shè)計優(yōu)勢：雷達反射面積小，艦只尺度更小，甲板維修站更多，攻擊/制空機甲板移動路線更短、更直接。發(fā)動機布置需要進排氣管最少，也減小了紅外信號，第二輪優(yōu)化有了不需折疊的封閉式V22維修區(qū)。 設(shè)計顧慮：艦只可能不得不加長以獲得更令人滿意的航速，開放式甲板維修站可能存在安全隱患，現(xiàn)有飛行甲板只能為“阿爾法”打擊容納42架作戰(zhàn)飛機，其他3架將不得不在下面機庫等待。 無島設(shè)計 無島設(shè)計通過取消艦島來減小雷達橫截面積。為取消艦島，四項主要功能都不得不重新布置，包括艦只操縱、天線場、飛行甲板觀測/控制和發(fā)動機進/排氣。無島方案的最初動

11、機是甲板維修站無法封閉，需要與F-35B啟動的任何地方(起飛或降落區(qū)域)保持4517米距離。此項設(shè)計研究分析了兩種不同的無島航母：相當(dāng)于“尼米茲”級航空母艦的大艦和大致相當(dāng)于老式“中途島”級航空母艦的小艦。 大型方案：飛行甲板大約305×76米，4臺燃?xì)廨啓C的進氣管在左舷艉，廢氣排向艦艉。6個開放式甲板維修站與甲板齊平，布置在左舷，4臺升降機，2左2右。有4個F-35C著艦區(qū)和2個V-22/直升機著艦區(qū)。左舷尾一個封閉式天線桅桿(出于隱身考慮，雷達橫截面積較小)。攝像機位于艦尾中部監(jiān)視飛行甲板作業(yè)，飛行員艙位于艦首下方中線上。 機庫甲板面積8500平方米，甲板上有2條122米跑道供輕

12、載F-35C起色，1條228米跑道供重載F-35C起飛，有243×36米的降落跑道供艦載機著艦。 設(shè)計優(yōu)點：雷達橫截面積極小，6個甲板維修站和4個著艦區(qū)超過其他任何可選設(shè)計。 負(fù)面評價：艦載機必須使用牽引車拖進甲板維修站，結(jié)束時拖出，飛機移動路線不順暢；左舷艉集中了飛行甲板攝像機，發(fā)動機進排氣口和天線桅桿，非常容易受到攻擊；人員必須習(xí)慣依靠攝像機監(jiān)控飛行甲板作業(yè)；發(fā)動機進排氣位置低，一旦吸入海水將對發(fā)動機和人員造成危害。 小型方案：飛行甲板大約260×67米，4臺燃?xì)廨啓C的進氣管在左舷尾，廢氣排向艦尾。5個甲板維修站與甲板齊平，布置在左舷。4臺升降機，2臺在右舷，1臺在中線

13、，1臺在左舷。3個F-35B著艦區(qū)和1個V-22/直升機著艦區(qū)。 左舷尾有一個封閉式天線桅桿，攝像機位于艦尾中部監(jiān)視飛行甲板作業(yè)，飛行員艙位于艦首下方中線上。 采用雙層機庫，機庫甲板總面積8400平方米，2條122米跑道供輕載F-35C起飛，1條228米跑道供重載F-35C起飛，降落跑道尺寸為243×36米。 設(shè)計優(yōu)點：甲板面積比大型方案小20，達意味著艦只更小，建造費用更低，雷達橫截面積也更小。 負(fù)面評價：與大型方案一樣，飛機移動路線仍然不順暢，同時雙層機庫占用大量內(nèi)部空間，并導(dǎo)致升降機行程更長。 評估后，美國海軍認(rèn)為縱向超級島設(shè)計有一定的合理性和發(fā)展空間。決定的關(guān)鍵因素是超級島提供了全封閉的甲板維修站，可以