本文已刊發《兵工科技》,作者:馬妍,已獲授權
小鷹號航母,標準排水量6.1萬噸,滿載排水量8.1萬噸,最多可搭載約80架各型作戰飛機,不僅僅是美國,也可以說是全球常規動力航母中的巔峰作品。國產003號航母目前依然在建造之中,由於003號的各項參數依然高度保密,但是依然有理由相信,003號航母將會是我國第一艘安裝彈射器的平甲板大型航母。雖然沒有官方消息表明003號航母採用何種動力系統,但是聯繫到目前中國在船用核動力技術方面剛剛起步的現實,所以003號航母大概率會繼續沿用常規動力系統,而且,至少在可以預見的時間裡,不會再有除了中美以外的第三個國家建造8萬噸級的大型航母,所以說003 VS "小鷹"完全可以看作是常規航母的巔峰對決。
(003號航母CG圖)
網友們經常說"摸著鷹醬過河",這話確實不假,中國作為一個後起的追趕者,在很多領域可以直接"拿來"美國的成功經驗,這樣省時省力省錢,也是中國能夠實現"彎道超車"的關鍵所在。而參考美國航母的發展不難看出,從埃塞克斯級到中途島級,再到福萊斯特級,再到小鷹級,美國的航母大概是每一個級別增加2萬噸左右的排水量,例如埃塞克斯級滿載大約在3.4~3.6萬噸,而中途島級改裝後滿載排水量大約在6萬噸,和咱們的遼寧號大致相當,而到了福萊斯特級滿載排水量就上漲到了8萬噸左右,小鷹級則是福萊斯特級的優化版本。所以參照這個發展規律,我國的遼寧號航母滿載排水量在6萬噸左右,那麼下一個級別,也就是003號航母滿載排水量擴大到8萬噸也就是合情合理的。
(小鷹號航母)
艦船噸位的加大,並不是內部系統和發動機功率的簡單放大,而是要對應整個艦體的綜合布局、結構設計、承重分布包括艙室布局和設備布置等多方面因素,都需要進行相應的改動和調整,因此如果從6萬噸一步跨越到10萬噸,雖然在理論上沒有問題,但是在實際的設計施工建造,包括後續使用方面,其風險係數都比較大,為了有效控制風險,並保障新航母能夠快速形成戰鬥力,所以每一個級別的航母都保持一定的技術進步,是一種穩妥的發展方式。
小鷹號的基本參數在網上已經很多,也很詳細,在此我們主要探討一下003號航母的技術參數。聲明一點:所有參數都是根據公開資料推算,如有雷同,不勝榮幸!
(改裝蘇聯海軍的"遺腹子——瓦良格號航母,是中國航母之路的起點)
003號航母是我國第一艘安裝彈射器的大型艦隊航母,這是我國航母發展史上的第二個裡程碑。因為我們解決問題通常分兩步:先解決有無的問題;再解決優劣的問題。遼寧號、山東號兩艘航母的服役,成功解決了我國航母的"有無"問題,所以003號航母正是要用來解決我國航母的"優劣"問題。
從航母自身來說,雖然003和小鷹號相比,噸位上基本相當,但是在艦船細節方面會有比較大的差異。這是因為小鷹號畢竟是上個世紀五六十年代的技術水準,美國的航母之後還經歷了企業級、尼米茲級和福特級三個級別的優化改進,所以雖然003和小鷹號的噸位大體相當,但是結構方面一定會做出更多的優化設計。
(003的甲板布局大概率會是這個樣子)
首先,從航母的甲板布置上看,艦島一定會向後移動,這樣把前甲板儘可能多的騰出來用於擺放和調度飛機,可以大大提升航母的作業效率。這一點在美國的多種航母上都有體現,美軍航母艦島,從福萊斯特級到福特級,都是不斷向後設計,儘可能給前甲板留出更大的空間。航母升降機的布置可能也會直接引用福特級的設計,在左舷增加一部升降機,從遼寧號的2部升降機改為3部升降機,這是因為航母噸位增大,載機增加,2部升降機顯然是不夠用的。布置方式也很可能和福特級航母相似:右舷前方2部,左舷後方1部,最大限度的為停機區調度飛機服務。
(美式航母甲板布局,明顯是右舷2臺升降機全部在艦島前方)
其次,艦島的尺寸會進一步壓縮,並且向外布置,儘可能減少佔用甲板面積。我國航母發展是由改裝蘇聯半成品"瓦良格"號航母開始的,俄式航母的一個重要特點就是艦島特別巨大,從基輔級航母到庫茲涅佐夫級航母,都是如此。俄式航母艦島巨大主要有兩個原因:一是常規航母需要布置粗大的煙囪和通風系統,而這些系統都必須設計在艦島上;二是俄式航母的設計思路比較奇特,所有的飛行員都住在艦島裡,而不是甲板以下的艙室中,據說這樣是為了緊急起飛時,飛行員反應速度更快。
(山東艦的艦島已經比遼寧艦縮小了大約四分之一,未來003號可能進一步縮小)
003號航母的設計很明顯是偏向美式航母思路,而且由於艦載機飛行員的數量遠遠超過俄式航母,所以不可能把飛行員都安排在艦島內居住,再加上我國的各種雷達航電系統,包括發動機煙囪等設計都明顯優於蘇聯,所以可以預見003號航母的艦島尺寸理論上應該和"小鷹"號航母基本相當。參考我國遼寧號和山東號兩艘航母可以判斷,003號航母可能安裝我國自產的346A相控陣雷達,但是是按照山東艦那種四面盾布置,還是效仿"福特"號,改用三面盾布置,這個還有待觀察,不過總體上說,減少一面盾,節省下來的電能可以用來加強其他三面盾的輸出功率,從而獲得更遠的探測距離和更強的多目標探測能力,總體而言優於四面盾的設計。
(滑躍式航母也同樣有3個起飛點,輪流起飛飛機,同樣可以保證1分鐘1架的水平,效率並不比彈射式航母差)
003號航母安裝彈射器是已經公認的事實,彈射器主要的功能是保障飛機的滿載起飛,這會大大提升航母艦載機的攻擊性能。有一點需要澄清的是:彈射器和航母艦載機的起飛效率關係不大,只是對重載飛機的起飛有較大的幫助。航母的起飛效率,和其設計的起飛點多少,以及人員調度的熟練程度有關。以遼寧號為例,該艦雖然是滑躍式起飛,但是設計有3個飛機起飛點,正常情況下3個起飛點同時整備飛機,同樣可以做到每個起飛點每分鐘1架的起飛速度,這和彈射式航母的效率是一樣的。二者的區別在於,遼寧號只有1個重載起飛點可供戰鬥機滿載起飛,而彈射式航母每一架飛機都可以滿載起飛。
(遼寧艦安裝的"海紅旗-10"和1130速射炮,未來003號航母也會安裝)
第三,對於航母自身的防衛系統而言,003號航母大概率會安裝我國國產的"海紅旗-10"點防空飛彈和1130型11管30毫米加特林速射炮,以及必要的電子/紅外幹擾彈系統,從效率上說要遠高於"小鷹"號配備的"海麻雀"+"密集陣"的防禦系統。而且003號航母大概率還會安裝國產的火箭反潛深彈系統。雖然不可能指望這種射程只有幾千米的武器真的能夠去反潛(因為潛艇如果潛入到距離航母"幾千米"以內的話,那航母估計就死定了),但是火箭深彈系統可以有效執行反魚雷作戰,這種武器對魚雷的硬殺傷效果,用網友一句話:那是剛剛滴!所以, 003號航母的自身防禦系統要優於"小鷹"號航母。
最後,003號航母和"小鷹"號航母雖然都安裝有彈射器,但是可以判斷003號航母將會安裝新式的電磁彈射器,這對於"小鷹"號使用的蒸汽彈射器而言,有整整一代的領先優勢。電磁彈射器基本原理就是利用磁場"同極相斥、異極相吸"的基本原理,利用強大的電力製造電磁場,從而給物體加速並將其發射出去。這個原理和電磁炮非常相似,只不過電磁炮發射出去的是炮彈,而電磁彈射器彈出去的是飛機。而蒸汽彈射器是直接從航母的鍋爐中引出高溫高壓的鍋爐蒸汽,利用蒸汽膨脹的原理,把飛機彈射出去。
(中國的電磁彈射技術雖然比美國起步晚,但是卻比美國要成熟的多,福特號航母的電磁彈射系統一直毛病不斷,其實是因為他們一開始就跑偏了)
電磁彈射器和蒸汽彈射器相比,有著巨大的技術優勢,首先,電能轉換為磁能,這個轉化效率高於95%,整個過程中浪費的能源極少,而蒸汽彈射器由於是使用開槽的氣缸,這導致蒸汽在彈射飛機後,會順著開槽氣缸的槽口散失掉,不但降低蒸汽彈射器的效率,同時還會導致蒸汽的大量散失,並導致航母鍋爐功率下降。
(蒸汽彈射器示意圖)
談到蒸汽彈射器,就說一句題外話:現役的美國航母,除了福特號以外,其他都使用蒸汽彈射器。而蒸汽彈射器是直接從航母的鍋爐二迴路引出蒸汽,所以每彈射一架飛機,航母鍋爐的二迴路就要損失大約1噸左右的鍋爐淡水。所以連續彈射24~30架的飛機,航母鍋爐要損失掉三分之一的高壓蒸汽,這時候航母航速會下降到大約20節左右,包括雷達等各種電子系統都會受到影響。這種情況下,航母必須減速,並且為鍋爐緊急補充淡水。這裡需要澄清一點的是:航母的鍋爐補充淡水,可不是簡單地把淡水倒入鍋爐就完事了,而是要把補充的二十多噸淡水從常溫燒開,並且燒到300~400℃的高溫高壓蒸汽狀態,即使是核動力裝置也沒這麼大功率,所以美國的航母無論是常規動力還是核動力,其鍋爐補充淡水,並燒開到正常使用狀態,通常需要1個小時左右。這就是蒸汽彈射器一個固有的"軟肋"。
003號航母由於使用的是電磁彈射器,因此不存在損失鍋爐淡水的問題,因此可以確保持續性彈射,其飛機起飛效率明顯高於"小鷹"號航母,甚至也高於使用蒸汽彈射器的核動力航空母艦。這是003號航母在技術上的一個重要優勢,同時也是我國航母未來發展的一個亮點。
說完了航母自身的性能,再來比較一下艦載戰鬥機:
雖然003號航母和"小鷹"號航母噸位接近,機庫和甲板的面積也大致相當,但是003號航母的艦載機數量可能會少於"小鷹"號航母。這是因為我國目前的艦載戰鬥機殲-15是一種體積尺寸類似於美軍F-14的重型艦載戰鬥機。由於尺寸偏大,因此同樣的機庫,能夠裝載的殲-15戰鬥機,肯定少於F/A-18E/F戰鬥機,所以說,003號航母在艦載機方面是比較"吃虧"的。
(殲-15戰鬥機性能卓越,即使從105米的艦首短點起飛,也能攜帶至少2枚鷹擊-91反艦飛彈)
除了殲-15戰鬥機外,將來003號航母還會搭載我國第一種隱身艦載戰鬥機,而這種新式戰鬥機大概率是艦載版的殲-20,這一點在軍博展示的未來中國航母和艦載機的模型上已經做過暗示,而殲-20的外形尺寸雖然比殲-15稍微小一點,但是如果摺疊機翼再比較的話,二者其實差不多。所以003號航母和"小鷹"號相比,受艦載戰鬥機尺寸的限制,其搭載飛機的數量顯然不如"小鷹"號航母。"小鷹"號最大飛機搭載量約為82架,如果改為003號航母,可能會保持在70~75架左右,雖然吃虧,但是總體上差別不大。特別是殲-20戰鬥機對美軍正在逐步換裝的F-35C戰鬥機擁有明顯的技術優勢,目前在美軍中, 只有F-22雙發重型戰鬥機具備和殲-20正面對抗的能力,F-35戰鬥機無論吹噓得多麼天花亂墜,其設計上的固有缺陷,讓它在面對殲-20時可以說是"只有招架之功,沒有還手之力"。這也是中國航空工業數十年發展以來,首次在戰鬥機的技術性能方面超越美國。
(某測試基地的空警-600)
003號航母還會搭載代號為"空警-600"的新式艦載預警飛機,這是目前除了美國的E-2C以外,全球唯一的艦載固定翼預警飛機,雖然我國現役的遼寧號、山東號兩個航母戰鬥群憑藉366型天波雷達和海洋監視衛星的支持,已經具備超視距作戰和預警的能力,但是艦載預警飛機可以有效完善航母艦隊的遠程搜索系統,畢竟打仗的時候,誰都希望能更多一層保障。
(這個真的是"中國第一",沒什麼好質疑的)
和"小鷹"號航母相比,003號航母還有一個亮點在於:它可能會攜帶國產的遠程艦載無人機。早在數年前的珠海航展上,我國就展示了一款代號為HK-5000G的新式大型無人機,該機的外形看起來和"彩虹4"無人機特別相似,但是其獨特的地方在於,該機的機翼可以摺疊。機翼摺疊顯然是為了上艦做準備,因為陸基的任何飛機都沒有機翼摺疊需求,只有艦載機為了節省存放空間,會採用機翼摺疊設計。而且除了HK-5000G型無人機外,攻擊-11、彩虹-7等多種噴氣式隱身無人機,都具備改裝成為艦載無人機的可能性。而且無人機尺寸更小,通過空中加油還可以進行長時間巡航,出勤率顯然高於有人駕駛的艦載戰鬥機。特別是在艦載無人機這個領域,美國又為我們做了一個榜樣:目前美國的X-47B型艦載無人機已經完成其全部飛行測試,包括艦載起降測試等,由此證明大型噴氣式隱身無人機完全可以在航母上使用,也可以和有人駕駛戰機編成混合編隊進行作戰。美國人的成功經驗,我們當然要"拿來"為我所用,所以未來003號航母上,我們很有可能會看到國產的大型無人機,和我國的五代艦載隱身戰鬥機比翼齊飛。
(官方暗示最為可靠)
雖然拿一艘尚未建成的003號航母和早已退役十年的"小鷹"號航母作比較,怎麼看都似乎不太公平,但是國家之間的競爭,從來就不公平,在朝鮮戰場上,美軍不會等志願軍構築好了陣地再發起進攻,也不會因為修橋修路的都是朝鮮平民,就停止轟炸。同樣的,美軍不會因為解放軍的航母水平還不夠高,就停止對中國南海、臺海的幹涉。不過,我們能夠把003號航母拿出來和"小鷹"號航母進行比較,已經證明了我們的自信和技術水。
客觀上說,儘管"小鷹"號是一艘常規動力航母,但是其技術性能指標即使放在今天,也是世界一流水平,目前全球只有3個國家擁有6萬噸以上級別的航空母艦(俄羅斯那艘庫茲涅佐夫號滿載只有5.85萬噸),而能夠獨立建造8萬噸以上航母的國家,只有中美兩國。儘管003號航母依然是常規動力,但是由於幾十年來的技術進步,我國的航母在設計上得以參考更先進的方案並作出最優的決策,同時還可以安裝最新式的電磁彈射器,從而直接跨越了蒸汽彈射器這一步,實現了真正的"彎道超車"。在艦載機的方面,解放軍的艦載機不但性能上首次實現了超越美國海軍,同時還和美軍一同進入了艦載機無人化的時代,這無疑是一個巨大的進步。
(模型也是一種暗示)
"小鷹"號航母因其卓越的性能,被稱為"常規航母巔峰"。不過使用了諸多更先進技術,且艦體本身得到充分優化的003號航母服役後,這個"常規航母巔峰"的桂冠大概就要歸易主了。