出鞘:从00X航母效果图看中国核动力航母规划
6月19日,我国某造船企业官方微信发布的一篇文章中会议室背景墙的图片引发了大家的关注。图片上在辽宁号航空母舰与国产002型航母中间赫然出现了一艘新型的航母。从其舰岛与武汉“航母楼”的相似程度,以及其停放的歼-15和空警-600来看。这艘航母很可能是中国将要建造的第X艘航母,或称00X型(一下均以此代称)。图上的这艘航母与中国的前两艘航母有何异同?是否预示着中国未来航母的发展方向?本期《出鞘》我们就来聊聊“00X航母”这些事。
首先从图上看,00X型航母在主尺寸上与已经接近建造尾声的002型航母并无太大差别,仅在舰岛前部比辽宁舰多了一个停机位(大概是舰岛缩小的功劳)。此外,这艘航母在飞行甲板右前部和左后部都有一定程度上的延伸,这使得其甲板停机位相较于辽宁号和002型都有了少量的提高。并且,该舰在主尺寸上与辽宁号和002型还有一个不太容易被察觉的区别——干舷高出了一层甲板。这意味着这艘舰的船体内部结构相比于之前两艘航母会有较大的差别。
通常说起航母的作战效能,军迷们最先想到的问题是:航母的吨位是多少?载机量是多少?核动力还是常规动力?弹射还是滑跃?但是很少有人能够注意到一艘航母的规格尺寸。但航母的规格尺寸对于其战斗力的影响,甚至可能远远大于前面提到的这些问题。实际上,航母本身的尺寸规格,与其适宜操作的舰载机尺寸、舰载机联队的调度方式、舰载机的放飞效率均有密切的联系。而后面这些问题则无一不直接关系到航空母舰的战斗力。在这一点上,与00X型大小形制相似的中途岛级可以给我们一些启示。
以美国中途岛级航空母舰为例,在设计时,其标准舰载机联队的组成机型主要是F4U海盗战斗机、SB2C地狱俯冲者轰炸机和TBF复仇者鱼雷机。这些载机无论是对于其巨大的舰体还是宽阔的甲板来说都太小了。根据美国人的估计,中途岛级的舰载机放飞效率并不高于埃塞克斯级太多(因为对于这样大小的飞机来说,埃塞克斯级的放飞效率已经接近极限)。当中途岛级服役时,其标准舰载机联队的飞机变成了更大的F6F地狱猫、F8F熊猫、F7F虎猫和AD天袭者。这些末代活塞飞机又正好“榨干”了中途岛级的甲板潜力。
时间进入1950年代,以F2H女妖、F9F黑豹等为代表的喷气式舰载机问世,中途岛级也开始了为了适应这些喷气机的改造。这一时期,中途岛级改装了新型的斜角甲板,拆掉了之前的两条液压弹射器并换装了3条尺寸更大,性能也更强的蒸汽弹射器。但即使如此,中途岛级也很难适应快速发展的舰载机。于是在1966年,为了给这批老家伙续命,美国又推出了中途岛级的二次改进方案。这次中途岛号的甲板被极大限度的拉伸了,同时换装了更大号的弹射器。但事实证明,这型航母的基础设计实在是已经无法适应时代,再多的改造也已经无济于事。故后两艘中途岛级的改造也因此而被叫停。
可以说,中途岛级是二战前后世界上最好的航母,却并不是一型成功的航母——她的尺寸规格实在是太尴尬了。如今出现在背景墙上的00X型航母也有类似的问题存在:假设真如图上所显示的那样,这艘航母的尺寸规格与中国前两艘航母相仿,那么其甲板能够运作的重型舰载机数量比辽宁号的提升也会较为有限——目前辽宁舰一个波次能够放飞的歼-15舰载机数量,完全可以作为一个标准并以之来判断00X型航母的放飞能力。两者的区别,主要在于甲板拉伸的部分以及右舷弹射器部分能够额外停放的待飞飞机数量。
而这艘航母与另外两艘航母最显而易见的区别,是其摒弃了后者滑跃起飞的舰载机放飞模式,转而使用了三条甲板弹射器。同时由于弹射器的应用,其舰载机部队也增加了空警-600(猜测名)这样的固定翼预警机。不同于网友普遍的看法,滑跃起飞和弹射起飞其实各有所长,不存在一方完全“碾压”另一方的情形。两者的取舍更多体现的是:航母使用方以什么样的路线去发展他们的航母,他们怎样去定位自己航母的作用,怎样去制定航母编队的作战模式。
如果定性的去说,滑跃(包含滑跑,下同)起飞的优势在于,其飞机的放飞受外部能量的影响非常小,仅需要航母以合适的航向行进,飞机与甲板风的合成速度适宜即可。而完全不需要考虑弹射器的储能问题、弹射器弹射飞机后的复位时间等等。这意味着在通常情况下,滑跃起飞的放飞效率(架次)要高于弹射。而这也是1950年代之前的航母以滑跑起飞为最主要的放飞方式的原因(这一时期的航母仅德国齐柏林号完全依靠弹射起飞)。虽然在这一时期我们可以看到美、英两国的航母上也出现了弹射器,但这完全是基于别的考虑。
这就要从弹射起飞的优势说起了。弹射起飞的优势是可以将飞机起飞所需的滑跑距离在最大限度上压缩——比如二战时期的美英航母,其装备弹射器的唯一作用是在甲板拥挤,无法为飞机提供滑跑所需的长度时,应急将飞机弹射升空。而在战后随着飞机的重量越来越大,飞机起飞所需的滑跑距离也越来越长。为了有效的利用甲板空间,要么牺牲飞机的载荷继续滑跑(跃),要么使用放飞效率较低的弹射起飞。在这个问题上美国和苏联两个航母大国就选择了截然相反的道路。
对于美国来说,其航母舰队通常要在远离己方控制区的地方作战。这意味着大部分时候航母需要“靠自己”(即电影中经常出现的You are on your own now)。在舰队对面打击能力有限的条件下,航母舰载机必须承担起远距离奔袭,打击面目标的能力。对面打击意味着更大的起飞重量。这时,能够在较短的距离内支持更大起飞重量的弹射起飞方式成为了美国人的首选。反之,苏联人则拥有强大的岸基航空兵和舰队对面打击能力,航母舰载机更大的作用是用来“防空”。因此,滑跃起飞成为了苏联人的首选——即使是1143.7乌里扬诺夫斯克也仅仅安装了两台弹射器用来弹射预警机。其主战飞机苏-33更多时候还是要滑跃起飞。
在弹射器的选择上,国内网上蒸弹派和电弹派已经吵了许多年。打赌要吃的东西和打赌要切的东西连起来也已经不知道能绕地球几圈。不过这里笔者想说:纠结这个真没有什么太大的意义。以美国的经验来看,目前其电磁弹射还存在着较大的问题。不管是其可靠性还是其技术指标目前都没有达到预期的标准。反之,蒸汽弹射器也存在发展潜力极其有限(比如出力曲线可调这一点,电磁弹射是还没实现,而蒸汽弹射则是无法实现),对能量的利用率太低,以及可靠性太过依赖零件工艺水平等等问题。两者的优劣究竟该如何取舍,实际上还是要看中国海军自己的判断。
除了弹射起飞本身和弹射器工作原理以外,弹射器在甲板上的布置也是一门不小的学问。这里我们不妨用几种大小、吨位都比较相似的航母,来探究一下其弹射器布置方式背后的考虑。首先是与CG中的航母采用相同布置方式的中途岛级航空母舰。其实中途岛级航母的弹射器布置方式,受历史因素的影响要大于在作战方面的考虑。由于设计时斜角甲板尚未问世,中途岛级仅在前部舱室安装了2座液压弹射器。在后来换装蒸汽弹射器时,这两条弹射器的位置理所当然的被继承了下来。
在改装了斜角甲板后,甲板降落区域又空余出了一定的空间能够满足舰载机起飞的要求。于是安装斜角甲板弹射器的想法应运而生。由于船体本身按照直甲板设计,甲板下舱室容量有限,故仅能支持安装1部弹射器。需求与现实的妥协造就了中途岛级独特的弹射器布置方式。在实际操作中,美国人发现航母的前部甲板较为拥挤,经常没有足够的空间来容纳甲板飞机(包括待飞机、整备机和回收机)。于是甲板飞机经常要挤占弹射器的位置——这无疑限制了其飞机的出动量。
在1965年的第二次现代化改造后,中途岛号的斜角甲板已经无法容纳巨大的新型弹射器,中途岛号的弹射器仅余下舰首两部。此后中途岛号的甲板运作模式也因此而改变:原先斜角甲板上3号弹射器的位置被用于临时停放甲板飞机。这保证了中途岛号依然能有两部“活跃”的弹射器可用,但代价是甲板后部宽阔的空间却因此被浪费掉了。航母发展深受美国人影响的法国人和“祖上阔过”的英国人,后来的航母设计上也借鉴了美国人的经验。戴高乐号与伊丽莎白女王级早期弹射型方案的两部弹射器,都直接采用了前后各1的布置方式,充分的利用了右舷前部甲板和整个后甲板的空间用来停放甲板飞机。
对于我们这次在看到的00X型航母来说,虽然与中途岛级改装后的形态相同,但在实际考虑上应该还是有较大差别的。首先作为一艘最初就按照“完成形态”(区别于中途岛级)设计的航母,其甲板尺寸在设计阶段就已经为使用前2后1方式布置的弹射器进行了优化。只要能够保证右舷后部甲板向甲板中部待飞区推飞机的速度,充分利用3台弹射器的弹射效率并不成问题。通过少量牺牲甲板停机区域的面积,这种布置方式允许00X型在不影响回收飞机的前提下能够拥有3架飞机随时可以弹射升空以应对突发状况。
除了弹射器以外,00X型航母的动力系统也是大家所关注的焦点。根据新浪军事团队所能找到的武汉“航母楼”的新照,以及这张XX画质的CG图上的影子来看。这艘舰的舰岛应该还是比较小的。而要做到如此小的舰岛,一个小烟囱是必不可少的。于是我们可以得出,这艘航母要么采用了核动力要么采用了燃气轮机提供动力。在建造00X型航母之前,中国仅建造过055型一型使用燃气轮机作为动力的大型水面舰艇。但即使是055型,其吨位体量相比于航母来说也实在是太小了。
实际上据中国核工业集团21日消息,中国已经开始准备制造首艘核动力保障船。这意味着在此之前中国可能已经开始了水面舰艇使用的核反应堆的研制。那么这艘00X型航空母舰使用核动力也并非是不可能的。另外,除了使用专用的航空母舰反应堆以外,美、苏、法也都不约而同的选择了艇堆上舰这一思路循序渐进的发展自己的核动力航空母舰。美国的企业号使用了8座发展自S3W的A2W反应堆(S开头为艇用堆,A则为航母);苏联乌里扬诺夫斯克号直接采用了基洛夫级巡洋舰的KN-3型,KN-3型的技术来源要追溯到破冰船用的OK-150型,其与潜艇用的VM-A型系出同源;法国人则直接使用了两台K-15型潜用反应堆(凯旋级)作为戴高乐号的动力。
除了夭折在船坞里的乌里扬诺夫斯克号以外,企业号以及戴高乐号都因为“艇堆上舰”这一激进做法而备受困扰。企业号的问题是反应堆太多,维护难度极大,同时维护费用爆炸;戴高乐则正好相反,反应堆太少导致动力不足。但无论如何,美法两国都通过这样的方式进入了核动力航母时代,获得了核动力航母的宝贵操作经验,为下一代核动力舰艇的发展铺平了道路。对于已经“脱贫致富”的中国海军来说,这种方式未必不值得一试。当然,00X型采用核动力仅为我们通过极为有限的线索按图索骥做出的猜测。如有谬误,还请众位看官海涵。
本次曝光的00X型CG图意味着中国海军已经向远洋作战迈出了第一步。但我们总觉得这艘航母还远未达到,中国海军在未来对于航母的全部需求:较小的尺寸规格、较低的排水量、仅有3条的弹射器都不能保证这一型航母未来在远洋面对我们的主要对手——美国航母时拥有足够的作战效能。在002型航母尚未交付的今天即传出了00X型的消息,实在显得有些过于着急——我们甚至依稀见到了当年英国“We need eight,and we won’t wait”(我们要8艘,现在就要!)和1960-70年代美国航母“大跃进”的影子。
官方曾经因为某些原因将辽宁舰定义为“航母科研试验平台”,而在我们眼中图上的00X型航母则更像是为未来中国8万吨、10万吨的超级航母的建设铺平道路的“试验舰”。或许在不久的将来,002型航母完工交付以后,这个“生育”了多艘航母的造船厂会给我们带来更大的惊喜。那么本期《出鞘》就到这里,我们下期再见。