为什么我国航母甲板前端是翘的而美帝的航母甲板前端是平的
舰载机起飞方式不同,航母甲板前端是翘的,是滑跃起飞;
甲板前端是平的,是弹射(蒸汽弹射或电磁弹射)起飞。
飞机起飞需要获得足够大的升力,通过飞机滑跑,使机翼上下空气流速不同而产生压强差,由这个压强差产生的压力差,就是飞机的升力。
并且,飞机滑跑速度越大,产生的升力越大,所以,飞机要获得足够大的升力,就必须有足够大的滑跑速度。
但飞机滑跑速度是逐渐增大的,加速需要时间,就需要足够的滑跑距离。
地面机场可以将飞机跑道修到二、三千米,甚至更长,但航母甲板长度一般只有300多米,一般舰载机很难达到起飞的速度,即使加上航母全速航行的速度也不够。
弹射起飞,就是利用动力强劲的弹射装置,帮助舰载机获得足够大的速度。
不用弹射装置,就将甲板前端翘起,这样,舰载机离开甲板时的速度虽不能保证其获得足够的升力,由于重力作用,会使飞机下降。
不过,飞机是斜向上离开甲板的,由于惯性保持原来的运动状态,继续斜向上飞行,并且飞机继续加速,整体效果上,飞机并不会下降。
一旦飞机加速到使升力大于重力,飞机就可以升入空中,自由翱翔。
参考:
有人问,为什么美国航母的甲板前端是平的,而中国航母甲板的前端是翘起的?
其实这个答案是非常明显的,因为美国航母采用的是弹射起飞,而我们的航母采用的是滑跃式起飞。
换句话说,美国航母搭载的舰载机,是用弹射器助推起飞的;
而我们国家的航母,舰载机需要在甲板上滑行然后再起飞。
这背后的原因就是,一个安装了弹射器,一个没有安装弹射器。
说到这里,可能又会有人问,为什么中国航母没有安装弹射器?
安装弹射器到底好不好?
先来回答第一个问题,为什么辽宁舰、山东舰航母没有安装弹射器,主要原因是技术还不够成熟。
说白了就是,我们当时还没有能力在航母上安装弹射器。
当然了,还有一个直接原因是,辽宁舰本来就是滑跃甲板,所以续建的时候给予了保留。
而山东舰是根据辽宁舰的设计建造的,所以采用的也是滑跃式甲板。
再来回答第二个问题,安装弹射器到底好不好?
答案是肯定的,弹射器对于航母来说,就相当于力量倍增器。
安装了弹射器的航母,舰载机起飞效率非常高,比如说美国的“尼米兹”级核动力航母,安装的是蒸汽弹射器,每天舰载机可以出动100多架次,极限情况下甚至能达到将近200次。
而辽宁舰航母使用的是滑跃式甲板,每天舰载机的起飞架次最多只有几十次。
航母弹射器,无论是现在的蒸汽弹射器还是最新的电磁弹射器,它们的技术是十分复杂的。
不要把弹射器理解成为一个简单的设备,它其实是一个系统装备,具有很高的精度,而且设计时要考虑到方方面面的使用情况。
当然了,目前我们已经有能力生产弹射器,包括最先进的电磁弹射器,技术上已经不存在太大的问题,但是要安装到航母上,还需要进一步的论证。
因为把弹射器安装到航母上,并且能够成功运转,也是一个不小的挑战。
最后再说明一下,弹射器的作用是非常大的。
不仅能够提高舰载机的起飞效率,还能减少飞行甲板的起飞区域所占的空间,腾出更多的地方搭载舰载机。
比如说法国的“戴高乐”号航母,排水量只有4万吨,但是舰载机的数量和起飞效率比辽宁舰还要高,最主要的原因就是它安装了两台从美国进口的C-13蒸汽弹射器。
所以,很多人认为“戴高乐”号航母的战力要强于辽宁舰,原因就在于此。
参考:
因为我们的航母上没有安装弹射设备,在起飞战斗机的时候就需要将让战斗机滑入一个斜坡,让战斗机获得向上弹出的动量。
一般的来说飞机取得升力是依靠气流在飞机机翼上流动所产生的,这时候升力和气流速度就成了正比例关系。
如果甲板足够长的话,飞机可以在滑跑助推的时候不断加速以达到产生足够升力的速度。
但如果航母飞行甲板比较短,这时候就需要借助于弹射装置在飞机滑跑的过程中给予飞机一定的牵引力,这时候飞机的推力和牵引力两者的合力就会加大飞机的加速度,让飞机在极短的滑跑距离上获得足够的速度。
我们目前的航母是没有弹射装置的。
这就有了一个很微妙的事情了,我们可以改变甲板的曲率,让飞机离开甲板的时候和海面形成一个较为安全的角度,利用喷气发动机的强大推力继续为飞机加速。
这时候飞机所获得的推力就是 发动机推力Xsin(离去角)。
虽然有所损失,但还是可以推动飞机继续加速的。
同时飞机也会以抛物线的角度继续升高,在升高的过程中,飞机已经飞了几百米的距离,这时候飞机的本身速度就可以支撑机翼获得足够的升力了。
这里有个很微妙的东西,离去角的大小,按理论上说,45度角是最为合适的离去角,这时候飞机在抛物线运动的时候可以达到最高点,也是最省燃料的。
但离去角要达到45度角的时候,飞机的起落架需要受到极大的支撑力,大到是飞机发动机推力的一半。
任何材料的起落架都禁不住这么大的力量,其实这里也有公式的。
基本上现在起落架可以承受的离去角从8.5度到14度之间。
在这个角度范围内基本上舰载机都能安全的起飞。
参考:
原因很简单,那就是我们的航母没有弹射装置,不同的起飞方式,最终导致不同的舰体构型设计。
航母按照起飞方式划分,主要有弹射起飞和滑跃起飞两种方式,所对应的构型也就有了直通式甲板和滑跃式甲板两大类型。
如何选择主要取决于航母有没有弹射装置,飞行甲板首端上翘的叫滑跃式甲板,最早由英国人发明,是作为没有弹射器的一种补充而存在。
滑跃式甲板的上翘角度是有说法的,主要介于11-14度之间,比如我国购买续建的辽宁舰采用的就是14度滑跃甲板,而到了首艘国产航母山东舰,我们又将这一上翘角恢复到最初的12度。
给航母增加一个上翘角度,主要是让舰载机在起飞时能够获得更大的升力,从而缩短滑跃起飞的距离,一定程度上增加飞机滑跃起飞的载重。
航母在发展到二战后,大致摸索出了三条发展路线,第一条以美国为代表的大型高端路线,航母吨位8万吨
舰载机航母起降不同于陆地机场起降,以我们的辽宁舰为例,陆地跑道动辄三四千米长,而辽宁舰跑道也就是100多米长,在没有弹射器的条件下,要想实现起飞舰载机就必须获得更大的升力;
而美国航母则不同,其所有的航母都有弹射器,以其CB-2型蒸汽弹射器为例,最大气压下,可以将32吨重的舰载机推到175节的起飞速度,而其当前使用的主要是F/A-18E/F和F-35C舰载机,其中F-35C舰载机的最大起飞重量大约在32-34吨之间,单凭弹射器就可以让舰载机实现接近满油满弹起飞。
我国在航母发展上尚处于刚入门的阶段,为了保证航母工程顺利推进,我们走的是一条循序渐进的发展路子,一开始并没有直接选择上高端的弹射器,而是选择采用比较可靠的滑跃起飞方式,经过过渡之后,在直接跨过蒸汽弹射直接上电磁弹射技术,最终赶上国际发展水平。
未来如当前网络传言的在国产003航母上使用国产电磁弹射的话,可以预料到的是,我们的003型将和美国航母是一样的,不再采用滑跃起飞甲板,而是直通式甲板。
参考:
翘起的甲板,叫滑跃式起飞甲板,最早由英国人发明的。
我国航母采用滑跃式起飞甲板,并不是我们想弄这样的甲板,或者是因为我们没有弹射起飞的技术才弄这样的甲板,主要是咱们没有航母建造和使用经验,为了稳妥起见,先买一艘进行科学实验,恰好当时我们能买到的现成航母,只有乌克兰那一艘没有建成的瓦良格号。
瓦良格号是库兹涅佐夫级的二号舰,和库兹涅佐夫号一样,采用滑跃式起飞甲板,主要是当时的苏俄没有掌握弹射起飞技术,只能采用滑跃式起飞甲板来解决舰载机起飞的问题。
至于第二艘航母山东舰,继续采用辽宁号的滑跃式起飞甲板主要是为了用改造瓦良格的经验,自己从头到尾做一次航母的设计建造过程,给未来中国自己全新设计的003航母做技术技术积累,所以基本上保留了瓦良格的总体框架,仅仅是改良了舰桥和小部分甲板以及全舰的电子设备,另外彻底取消了前部甲板的12座反舰导弹发射装置。
所以你看到咱们现役两艘航母都是翘起的滑跃式起飞甲板,而美国和法国的航母,则都是带弹射器的平甲板模式。
说完原因,再说一说滑跃式起飞甲板的优缺点。
先说优点:首先滑越甲板结构简单,便于维护,在舰艏前方设置一个几十米长的上翘10~14度的甲板,舰载机滑跑到上翘甲板时已经有了一定的速度,升力逐渐提高,这时候上翘甲板使得飞机斜向上滑行,等到飞机离开航母时已经保持这个姿态向上飞,也就是提前把机头拉了起来。
另一个优点是滑越甲板技术难度低,成本低,故此节省了大量研发费用和建造费用。
例如英国 就是因为资金问题让新建造的伊丽莎白女王级航母采用滑越甲板。
美国和法国等外的国家采用滑跃式起飞甲板主要是因为无法负担高昂的研发设计和建造成本。
相比于弹射起飞,滑越甲板的缺点就比较明显了:因为滑越起飞要依靠舰载机自身的动力实现短距起飞,舰载机必须减少载油量和载弹量才能短距起飞,这样的话飞机的航程和火力就被削弱了。
例如俄罗斯的库兹涅佐夫和中国的辽宁舰和山东舰,有两个不侵占降落跑道的短距起飞滑跑点,但这两个点是无法满油和满弹起飞的,要想大载重起飞只能使用降落跑道上的长滑跑点,这样一来影响飞机回收,二来起飞效率低,单位时间放飞的飞机少。
除此之外,还有一个难以逾越的门槛,就是滑越起飞甲板不能起飞固定翼预警机、反潜机、运输机这样的特种机型,只能采用预警直升机替代,但预警直升机的效率和预警指挥能力和固定翼预警机差距是无法逾越的。
注意印度超日王航母的长距滑跑点,完全侵占了降落跑道。
相信我们还没露面的003航母,一定是带弹射器的平甲板航母,而不是继续采用辽宁舰的滑跃式起飞甲板了。
参考:
航母前端“平”还是“翘”核心是看舰载机起降方式。
因为舰载机从航母甲板起飞方式的不同,航母甲板的样子也不太一样,比如我国的歼15舰载机采用滑跃起飞方式,所以我国现役的辽宁舰和山东舰舰艏都是有滑跃起飞甲板的,这样可以助力舰载机在起飞过程中缩短其起飞距离和增加其起飞离舰重量;
反观美国的尼米兹级核动力航母,因为选择了弹射起飞方式,所以舰载机也就不需要额外的滑跃起飞甲板设计,只需要借助弹射器便能够从平地的甲板起飞离舰,同时因为舰艏甲板是水平的,还能够增加航母舰载机甲板停机数量。
所以航母甲板前端到底翘还是平的核心取决于舰载机的起飞离舰方式,但是从技术研发角度来说的话,对于一个初涉航母研发制造的国家而言,选择滑跃起飞离舰方式是技术难度最小、也是技术风险最低的最佳方式。
因为滑跃起飞的舰载机在起飞离舰过程中,舰艏上翘的起飞甲板只是承担一个起飞倾角,并不会赋予舰载机额外的助推力等辅助力量,在起飞过程中舰载机完全需要依靠自身发动机推力从静止到加速并最终滑跃起飞离舰,而且滑跃起飞甲板的上翘角度经过几十年的使用总结,已经基本确定在13--16度之间是最为合适的,所以从技术研制风险和难度来说,选择滑跃起飞方式也是更早装备航母最好的选择,所以这也是我国刚开始装备属于自己的航母时,选择更有使用经验和技术风险更低、研制难度更小的滑跃起飞甲板原因所在。
滑跃起飞甲板虽然有着技术难度低、研发风险小的优点,但是其缺点也不容忽视,比如由于舰载机在起飞离舰的过程中完全依靠自身发动机推力,所以采用滑跃起飞方式的舰载机也就固有着起飞离舰重量降低、由此带来载弹量、作战半径的降低。
而且因为舰艏上翘14度左右的滑跃起飞甲板结构限制原因,采用滑跃起飞方式的航母也不能在舰艏位置停放大量的舰载机来提升航母的首轮攻击能力。
所以像美国这些掌握了弹射器技术的国家,都开始朝着更先进的弹射型航母之路发展,因为相比传统的滑跃起飞航母而言,弹射型航母虽然技术研制难度更大、技术研制风险更高,但是从其赋予舰载机的优势来说却是值得的,因为在舰载机起飞离舰的过程中,弹射器能够赋予舰载机更大的起飞离舰重量和更快的起飞离舰速度,从而使得使用弹射起飞的舰载机可以保证“在拥有更大起飞离舰重量前提下,在更短的起飞距离内安全离舰”,而且因为弹射器能够赋予舰载机更大起飞重量的优势,弹射型航母可以弹射起飞一些包括舰载预警机之类的起飞重量更大的舰载机来提升航母的综合作战能力。
同时因为弹射型航母舰艏不用额外设计上翘的滑跃起飞甲板,所以在平时舰艏位置可以停放大量的舰载机,这些都是滑跃型航母无法比拟的。
那么综合来说的话,我们知道航母属于大型进攻性武器平台,航母自身虽然不具备强大的攻击力,但是其通过搭载各种类型的舰载机能够赋予航母更为强大的攻防作战优势。
所以一艘航母能够搭载多少架舰载机、搭载的舰载机种类有多少、舰载机属于轻中重哪种级别、舰载机的起飞离舰重量有多大、一个攻防联队短时间快速起飞需要多少时间都直接决定着航母的真实作战实力高低,而平直甲板装设的弹射器便能实现航母搭载数量更多、种类更为齐全、起飞重量更大的重型舰载机、能够在更短时间内连续起飞十几架舰载机的一切需求,而这些都是滑跃起飞甲板的航母永远无法超越的“现实”。
参考:
航母前甲板之所以会有的翘起有的平直,这与舰载机的起飞方式是密不可分的。
首先美国航母基本上全都是安装蒸汽弹射器的,而弹射器的弹射轨道就必须是又直又平的,就好比打气筒一样,只有打气筒是平时顺滑的,才能更好的进行打气,航母弹射器也是相同的道理。
其实蒸汽弹射器说简单点就是一个蒸汽大锅炉,烧开水之后储存蒸汽,然后再把弹射器通过整齐轨道以极大的力量推出去,就是这么简单。
相反中国的航母建造基础脱胎于前苏联时期的第三代航空母舰,也就是瓦良格航母的基础技术,也正是因为航母建造设计为零,所以才会沿用滑跃式起飞甲板设计。
另外如果只建造一艘滑跃式航母,那么之前所积累下来的航母设计建造储备将会浪费,这也就是为什么中国国产航母仍然采用滑跃式起飞的原因。
可既然弹射起飞模式那么好,那为什么中国不立刻上马弹射器技术呢?
其实中国目前的技术储备,想要建造一艘蒸汽弹射的航母也已经不是难事了。
可这就要面对一个问题,那就是蒸汽弹射器已经是上世纪的科技产物,再加上蒸汽弹射器自身也有很多的使用问题,所以发展蒸汽弹射器明显是浪费资源。
这也就是为什么中国从立项开始就研制电磁弹射器的原因,首先电磁弹射器属于是前沿技术,而且目前也没有出现能够超越电磁弹射技术的新兴技术,所以研制电磁弹射器最合适。
另外电磁弹射器与蒸汽弹射器两者之间并不存在技术延续,这也就是为什么美国的电磁弹射技术研发水平并没有比中国先进多少的原因。
参考:
我们知道要在航母起飞,非垂直起飞战斗机,并不容易,精心布设一段滑跃起飞甲板,即可获得最大的动升力。
航母虽大,但对于几十吨的战斗机来说,在如此之短的距离实现起飞,不是一件容易的事。
要获得最大的静止升力,除了迎风起飞,再增加一段滑跃甲板,即可额外增加一部分升力。
看似简单,却具匠心,考虑到满载起飞的情况,不是在重载起降点起飞,会变得困难的情况。
开足马力,尽大可能来获得升力,有一段倾角的甲板,有助于提高升力。
弹射起飞即不存在这一状况,在弹射的瞬间,即可使飞机获得更大的起飞速度,这是弹射起飞的好处吧。
保证战斗机随时满油满弹起飞,载弹多,耗油少,出动效率高,可以起降更重的舰载固定翼飞机,比如运输机和预警机,甚至无人加油机,有了辅助飞机的配合,使航母作战半径更大。
因此我们的下一艘航母003,就开始加装弹射器,在发展中解决了作战半径不足的问题。
当世上航母走过百年路,我国才开始迎来自己的航母,正式踏上航母发展之路,要在循序渐进中突破所有技术问题,弹射器就是一个。
经过十多年努力,从公开的消息可知,现在两种型号弹射器,都获得了突破,可以说想用什么有什么,如中船重工所说,今天的我们,可以发展任何级别的航母,你道好不好?
从曲到平这一步,中船人白加黑,可以说极具艰辛。
参考:
为何我国航母甲板前端是翘的而美国的航母甲板前端都是平的?
其实,航母采用平直甲板还是滑跃甲板,跟各国使用兴趣没有什么关系,这种差异背后主要是两国航母技术水平差距所导致的。
采用平直甲板的尼米兹级航母采用倾斜甲板的山东舰我国现有两艘航母,分别是辽宁舰和山东舰,二者都采用滑跃起飞模式,也就是航母甲板前端是有一定弧度的。
其中辽宁舰斜角甲板是14度,山东舰为12度。
为何采用滑跃起飞?
主要跟中国航母采用的是常规动力相关。
以前军事学家认为常规动力的航母,无法安装弹射器,所以航母只能依靠滑跃方式得到一个向上的推力,使舰载战斗机得以从航母甲板起飞。
这就意味着航母甲板必须是倾斜的,这也正是中国和俄罗斯的航母都采用这样设计的原因。
首艘航母辽宁舰,采用常规动力+滑跃起飞,跟山东舰一致而核动力航母则不同,由于拥有核反应堆,理论上拥有无限能源,可以为航母安装耗能巨大的弹射器。
弹射器又分为两种,分别是蒸汽弹射器和电磁弹射器。
前者的主要代表,如美国尼米兹级核动力航母,法国戴高乐号核动力航母,后者的主要代表只有一款,就是目前最先进的美国福特级核动力航母。
弹射器的主要作用就是通过能量调节的方式,直接将舰载战斗机从飞行甲板上弹射升空。
由于能量可以自主调节,所以可以弹射不同类型的舰载机,比如战斗机、固定翼反潜机、预警机、无人机等。
这是和动力航母比常规动力航母又一优越的地方。
舰载机种类繁多的美国核动力航母从技术角度来说,核动力弹射型航母技术难度远高于常规动力航母。
航母动力的不同,也直接导致航母战力的差距。
一般认为,同吨位的弹射型航母,不管续航力、舰载机种类、战斗机升空频率都远高于滑跃型航母。
特别是,采用滑跃起飞的航母,其舰载战斗机无法实现满油满弹起飞,这让其战斗力打了一个折扣。
比如俄罗斯的苏33,虽然是重型舰载战斗机,但是面对弹射起飞的F/A-18“大黄蜂”,战力上却依然有些差距。
更别提美国已经列装更先进的f35C隐形舰载战斗机,如果中俄航母无法彻底改变目前采用滑跃起飞作战的方式,那么未来面对美国航母,战力差距会越来越明显。
美军F/A-18战斗机俄罗斯航母上进行滑跃起飞的苏33重型舰载机。
虽然苏33是重型机,但滑跃起飞限制了战力,相比F/A-18并没有战力优势那中国如果无法攻克舰载核反应堆小型化技术,就真的注定建造不了,能媲美美国航母战力的国产航母吗?
答案:非也。
正如前文所述,以前的军事专家认为只有核动力航母才能安装弹射器,但现在我国实现了一项技术突破,使得在常规动力航母上也能安装弹射器。
这项突破性的技术,就是马伟明院士团队发明的中压直流综合电力系统。
这套系统的特别之处在于,它不同于英国45型、美国DDG-1000驱逐舰和法国西北风级两栖舰使用的中压交流综合电力系统,它突破性地将传统船舶相互独立的机械推进系统和电力系统以电能的形式合二为一,通过电力网络为船舶推进、通信导航、特种作业和日用设备等提供电能,实现了全船能源的综合利用。
按照马伟明院士的观点,船舶综合电力系统分为第一代和第二代。
他表示,第一代综合电力系统技术成熟(即中压交流综合电力系统),但存在设备体积和重量偏大、系统效率偏低、供电连续性不高等缺点;
第二代综合电力系统采用中压直流电制,突破了系统频率限制,降低了对原动机调速特性的要求,大幅减小了设备体积和重量,提高了系统效率和供电连续性。
这项技术在国外并未成熟,目前只有中国实现了大的技术突破。
马伟明院士预计,以美国为首的西方要赶上中国,至少需要10年时间。
这项突破性技术实际应用,有望在国产003型航母上看到。
按照目前的资料显示,003型航母将是一款满载排水量超过8万吨,采用常规动力+电磁弹射起飞,并配备诸如双波段雷达系统、固定翼预警机、反潜巡逻机、隐形无人机等先进技术的一款战力强悍的大型航母。
目前外界猜测,中国是通过在003型航母上安装一个类似巨型的“储能罐”,满足弹射器和航母日常电力使用等耗能。
通过这样的“技术捷径”,实现以往核动力航母才能实现的壮举,并一举实现对英美等西方军事强国的弯道超车。
国产003型航母想象
相信不久的将来,大家就能看到003型航母的概貌,至于究竟是弹射起飞还是滑跃起飞,那时自有定论。
参考:
飞机由静止达到起飞状态需要加速才能获得上升的动力,老一代的舰载机都采用这种姿势滑跃起飞。
航母前端翘起是为了使得战机滑行到终点时机头向上攀升获得助力。
受动力局限,辽宁舰和山东舰都是以这种姿态起飞舰载机,原因就是因为我国的航母还没有装配弹射装置。
仅此一点就可以看得出来,我们的航母与美舰技术相比还有段距离。
弹射起飞需要的跑道更短,同样排水量的航母搭载舰载机的数量会更多。
这还不是全部,谁都知道巡航状态的战机更省油,我国的舰载机把大量的燃油消耗在起飞线上。
这又是一大瓶颈,因为弹射起飞的战机起飞时耗油量少,可以飞更远的距离,搭载更多的武器弹药。
美国航母可以把更沉重的战机弹射升空,我国滑跃起飞的航母暂时还无法做到。
弹射装置分为蒸汽弹射和电磁弹射两种,蒸汽弹射很好理解,只要有足够的蒸汽保障,蒸汽弹射装置就可正常使用。
电磁弹射虽然效率高更环保,但必须要有强大的电力供应,普通蒸汽轮机驱动的航母很难保证有持续强劲的电力供应。
这一点没办法同美国相比,因为美国航母都是核动力驱动,电力保障肯定不是问题。
目前我国正在加大弹射装置研发,辽宁舰和山东舰即使加装弹射装置也会是蒸汽弹射,这与两舰都是蒸汽驱动有关系。
以后航母装不装电磁弹射要看下一代航母是常规动力,还是核动力航母。
参考:
因为美帝是万恶资本主义国家,他们的航母是平的。
中国是社会主义国家,所以坚决不能搞西方那一套。
既然西方航母甲板是平的,咱们就弄成弯的。