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【专题】消逝的英雄:现代战列舰的崛起与没落..

 alanho61 2016-07-17

  笔者手绘的战列舰,采用3-3-3-3主炮布局,设计上尽量缩短上层建筑尺寸以减少装甲带长度

  引语

  在讲现代战列舰之前,首先叙述一下战列舰的历史地位。

  海战的断代有很多种方法,在此采用空间断代法。空间断代法以交战空间维度作为断代方式。从一维的线性推进,到二维的平面编队作战,再到今天水下空中全面开花的立体海战。现代战列舰是按照二维平面编队作战思想的装备发展巅峰。但是在新海战模式的立体打击下,平面时代的战列舰最终只会落得历史舞台的命运。

  本文中的现代战列舰,是指20世纪初至今出现的战列舰。我们首先从19世纪末战列舰的原型一一说起,对战列舰的装备技术和战术发展进行分析。

  “前无畏舰时代”——现代战列舰的成型阶段

  现代战列舰在成型之前经历了多个装甲、火力、动力布置方式的转变。现代战列舰的布置方案发展可以从19世纪末期的铁甲舰开始。黄海海战中的定远号和镇远号是铁甲舰的典型代表。但是它们并不能称为战列舰。在黄海海战中,定远级最致命的弱点在于,其同层甲板上成堆布置的两座主炮塔不能将全部火力集中到每一舷侧。因此,该级别军舰在交战时不能排成单纵队的战列线来交战。

  


  定远级铁甲舰,注意中间的两座主炮布局

  有鉴于甲午海战的教训,能够转向两舷任一舷侧开火射击的中心线主炮成为所有战列舰的标配。十年后,对马海战爆发,此时交战双方战列舰都装备了中心线配置的主炮。

  “全重炮”——All-Big-Gun概念

  主炮是战列舰最重要的武器。战列编队以战列舰为核心,而战列舰又以火炮为核心。早期战列舰火炮使用有烟火药,开炮之后,火药燃烧产生的残渣堆积在炮膛内,势必会影响下一发炮弹的射击,甚至会引发炸膛事故。所以每轮射击过后都要清理炮膛。无烟火药燃烧过后的残渣相对较少,并且也没有过大的黏性与颗粒度,对下轮射击的影响较小。所以在两轮射击的间隔中就可以节省炮膛清理的时间。由上可见,无烟火药大大提高了战列舰的射速。

  同时相对于有烟火药来讲,由于燃烧更加充分,无烟火药的发射能量更大,炮弹初速更高。战列舰的射程从19世纪80年代的7000米遽然增加到1905年左右时的18000米,而双方战列舰的交战距离亦逐渐拉长到10000码(9144米)甚至更远。

  19世纪末至20世纪初由于舰载火炮射程与射速的原因,当时各海军强国各类战列舰流行混装两种口径主炮的方式。当时的军舰设计者们认为,较小口径(6-10英寸)主炮(速射炮)可以弥补大口径(11-13英寸)主炮火力在两轮射击间隔之间的不足。但是,随着火药和冶金技术的发展,大口径火炮的射速已经得到有效提高,而远距离交战使得射程较小的小口径二级主炮几乎成为摆设。而且,两种口径火炮,其炮弹飞行弹道有着很大的差异,在对同一目标射击时要经历复杂的校射过程,对于运动目标的持续协调射击对火控设施的要求已经大大超出了当时的技术范畴。因此,采用单一大口径主炮的战列舰设计成了世界各国海军建设者们的共识。

  “全重炮”——All-Big-Gun概念从此诞生。

  动力的演进

  无论是黄海海战还是对马海战,较快的航速使得获胜方能够在平面阵型中抢先取得有利阵位。为了获得更快的航速,需要在战列舰体积有限的舰体内,除了保证续航力所需的燃油存放空间外,还要容纳功率更大的主机。为了解决这一难题,需要燃烧效率更高的动力主机。

  


  蒸汽轮机和配套减速齿轮机组所需的加工精度对工业体系的要求远比往复式蒸汽机要高

  战列舰动力系统的演进以从往复式蒸汽机到蒸汽轮机的过渡为主。其实早在战列舰动力革命之前,蒸汽轮机在火力发电等陆上工业中进入实用阶段已有很长时间,圆周运动的涡轮机效率要比往复运动的蒸汽机效率高很多也是不争的事实。但是,船舶推进所需的螺旋桨所做的是低转速高扭矩的运动,而蒸汽轮机偏偏是一种高转速低扭矩的主机。如果让蒸汽轮机直接驱动船舶螺旋桨进行动作,其效率反而低于传统的大扭矩往复式蒸汽机。

  一个可行的解决方法是通过机械变速装置,将高转速低扭矩的旋转运动转换为低转速高扭矩的旋转运动,驱动船舶螺旋桨运动。但是早期研制出的机械变速装置可靠性差,故障率高(当时冶金技术无法造出足够强度的金属零件,零件在高速运作时的损耗率非常高)。一直到成熟可靠的减速齿轮组得到实用,蒸汽轮机才正式装舰使用。

  无畏号战列舰使用4台蒸汽轮机,其航速一举突破21节,而且能够以21节的速度连续航行7-10个小时。而同期的其它战列舰只能以19节的最高航速连续行驶半个小时,大多数时间的最高航速为14节甚至更低。可以说,仅航速一项,无畏号对当时其他国家军舰形成的代差不亚于美国研制四代机F-22与其他国家制空战斗机间的代差。

  全面防护?重点防护?

  战列舰发展史上炮弹和装甲防护的矛与盾一直是呈螺旋形发展的。早先铁甲舰使用脆性很大的铸铁作为装甲。这种装甲一旦中弹,即使未被击穿,在应力波的作用下亦会发生金属材料的大范围脆性崩落现象。

  


  应力波导致装甲崩落现象示意图

  黄海海战中北洋水师发现,封闭式炮塔中弹后,炮塔内飞散的铸铁碎屑会在封闭空间内发生多次反弹,大量杀伤操炮人员。黄海海战后相当一部分北洋水师舰船将炮塔改成了敞开式,仅保留前部的护盾。但是敞开炮塔后部的操炮人员又遭到小口径速射炮甚至步枪的杀伤。直到1887年战列舰装备了韧性更高的渗碳钢装甲,封闭式炮塔和炮廓才得到广泛应用。

  


  战列舰装甲的厚度并不是处处相同的

  在设计上,为了保证适航性,战列舰对自身重量以及尺寸极其苛求,换句话说,为了保持最基本的航行性能,战列舰的装甲厚度不可能无限度提高。当火炮攻击性能达到一定程度之后,如果对所有部位进行装甲厚度相同的全面防护,势必会使战列舰满足不了重量要求。所以不得不采用了重点防护的方案,对弹药库、锅炉、指挥台等进行重点防护。同时,为保存战列舰最基本的攻击力,主炮塔也是重点防护部位。

  向立体时代的第一次妥协

  前面说到战列舰是平面时代演进的产物。但是随着除了火炮之外各种新型武器与攻击模式的出现,战列舰和火炮的地位逐渐受到威胁。1866年鱼雷发明,1887年鱼雷获得第一个战果就是2000吨级别的战舰,1904年采用陀螺仪和蒸汽瓦斯发动机的热力鱼雷投入使用,标志鱼雷进入了成熟阶段。这是对战列舰霸主地位的第一次挑战。

  


  成群出动的小型鱼雷艇完全有机会击沉数万吨的战列舰

  鱼雷的出现,使得专门发射鱼雷的小船(鱼雷艇)或者潜艇有机会击沉一艘上万吨的主力舰。从此战列舰的威胁不单单来自水上敌方战列舰的炮弹,在设计时不得不通过更加细分的水密隔舱和鱼雷防护网以抵抗来自水下的威胁。为了防范鱼雷艇的攻击,出现了装备中口径速射炮和大功率主机的高速驱逐舰这一舰种,专门用于驱离敌方鱼雷艇;后来发现,远海作战中航程较远的驱逐舰发射鱼雷也更加有效,为了有效防范对方的驱逐舰,除了己方的驱逐舰之外不得不使用更大型的巡洋舰专门在舰队周围巡防来压制敌方的驱逐舰;后来又制造了装备大口径火炮和轻装甲的战列巡洋舰专门压制对方的巡洋舰。这就是现代舰队中驱逐舰、巡洋舰等名称的由来。

  当然,某种意义上来说,上述所有舰只都是以战列舰为核心的辅助舰只。最终的决战还是发生在双方的战列舰队之间的大口径火炮炮战,战胜的一方将赢得制海权。

  量变到质变——无畏号战列舰

  无畏号(HMSDreadnought)是英国皇家海军的一种划时代设计的战列舰。在吸取了之前多次战例,综合了军舰设计人员的分析,对现代战列舰作出一系列改进之后,无畏号远优于同时期的同类军舰。

  


  无畏号战列舰布局

  无畏号装备10门12英寸(305mm)火炮,采取了中轴线3座主炮塔和舷侧各1座主炮塔的布置形式,对任一舷侧保证8门火炮、正前方6门火炮的打击能力。

  采用蒸汽轮机使得无畏号能够以21节的航速连续航行10个小时。

  表面硬化钢为无畏舰提供了可靠的装甲防护。

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  盛极而衰:后无畏舰时代综述

  在无畏舰被制造出来以后,德国、美国、日本等海军强国纷纷仿造无畏舰的式样与设计概念制造自己的无畏舰和超越无畏舰的超无畏舰。

  从无畏号开始形成的火力、动力、防护力三大要素配置作为经典被进一步发扬光大。无畏号之后的新战列舰再也没有跳出无畏号所划定的战列舰制造范本。

  但战列舰毕竟是平面时代海战思想的作品,尽管后来的战列舰越来越优异,但战列舰本身的核心地位还是逐渐被替代。1930年后的战列舰从武器配备方面更加能看出这份向新时代威胁的妥协。

  二次大战中的1944-1945年,战列舰可谓达到了它发展史上的巅峰,然而随后不到10年就被彻底抛弃。

  最后,世界上最大的战列舰被击沉,而击沉它的并不是另一艘战列舰。

  后无畏舰时代的火力布局变化

  首先是火力布局的进一步优化。无畏舰本身仍然有两座主炮塔在舷侧。后来的战列舰采用了将所有主炮塔布置在中轴线的方式。为了得到更强的火力,日本和俄罗斯甚至设计出布置6座主炮塔的方案,比如日本山城级战列舰装备了六座炮塔12门主炮。

  为了在火力得到保证的情况下减少主炮塔数,多联装炮塔被研制出来;同时采用更好的装填系统进一步提高射速。除舷侧打击力量之外,如何在采用全中轴线主炮布局的情况下保证前向火力也是一个重要问题。背负式主炮塔布局解决了这一点。

  1935-1945年新造的战列舰大多数采取了“前二后一”三座三联装主炮的格局。除此之外,英、法、德各自有一些其他的火力配置方案。德国俾斯麦级采用了传统的2-2-2-2四座双联装炮塔布局,而英国和法国都建造过全部主炮前置布局的战列舰。

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  更强大的数据:火力

  无畏号战列舰主炮口径305毫米,单发炮弹重385.5公斤;一战前夕服役的伊丽莎白女王号主炮口径已经达到了356毫米,每发炮弹的重量已经超过600公斤。二战时的美国主力战列舰普遍使用了406毫米口径的炮弹,每发炮弹重达1225公斤。最后,日本造出了使用460mm口径的炮弹,其中的三式穿甲弹重达1460公斤。作为对比,使用在重巡洋舰上的美国MK71型舰炮虽有203mm的口径,但是炮弹重量只有118公斤。可见在当时的海军装备序列中,论综合战斗力战列舰对其他舰种有着压倒性的优势。

  


  图为460mm口径的战列舰炮弹

  彼时的战列舰已经具有了强大的火力投送能力。火力投送能力是衡量武器发射量的指标,单纯按照设计上的最高射速来讲,衣阿华级战列舰每分钟能投射重量为22050公斤的主炮弹药。

  随着长身管和高膛压主炮的出现,战列舰主炮的射程甚至到了40公里,借助高耸的光学测距仪、雷达和观测机,两艘战列舰可以在25000米甚至更远的距离上交战。

  更强大的数据:重量与防御

  为了抵消大口径火炮射击时的后坐力,同时保证被大口径火炮射击时的防御力,战列舰的吨位被一再放大。无畏号战列舰的满载排水量在21000吨左右,这一记录在36年后被刷新到72000吨。

  无畏号的装甲厚度最大为280mm,而史上最厚的战列舰装甲居然达到了660mm。这样一艘战列舰,仅装甲的重量就突破了20000吨。

  更强大的数据:动力

  无畏级当时使用2.2万马力的齿轮传动燃煤锅炉蒸汽轮机,使得其航速达到了21节,这在当时是了不起的成就。

  但随着时代的发展,使用减速齿轮组的蒸汽轮机技术逐渐被普及开来。随着热值更高的石油燃料的使用,蒸汽锅炉能提供的蒸汽温度已经突破了420度。在热机中,工作介质越高,热机效率越高。作为工作介质的蒸汽温度的上升,意味着制造10万马力以上的动力设备成为可能。

  无畏级战列舰诞生三十多年后,衣阿华级战列舰使用21.2万马力的电传动主机,使57000吨的舰体达到了31节(57km/h)的航速。

  战列舰上的新技术

  


  战列舰上的光学测距仪

  我们知道,利用三角函数原理,光学测距仪和方位盘能够比较准确的测定目标的距离和角度方位;火控计算机和仪器等能够将测定好的目标数据快速换算成射击诸元;火控系统能够迅速指挥舰上的火炮统一射击;无线电系统使得多艘战列舰能够第一时间迅速协调作战。

  随着航空学的发展,水上飞机很快成为了战列舰的标配。一战后的战列舰大多携带2-4架水上飞机,作战时通过起重机将水上飞机吊放在海面上完成飞机的起降工作。高空飞行的飞机能够第一时间将目标位置和弹着点精确报告给母舰。后来又有了更先进的无人机。

  对海雷达很快研制出来并安装到战列舰上。随着雷达性能的进一步提高,火控雷达已经能够在不借助光学测距仪的情况下比较准确的测定目标的方位和距离,这在能见度很低的夜战和恶劣海况中非常实用。

  向立体时代的又一次妥协

  航空学的发展不仅仅为战列舰带来了可以校正弹着点的水上飞机,也给战列舰带来了实实在在的威胁,并最终敲响了战列舰的丧钟。

  1921年,美国飞机使用100公斤级、200公斤级和400公斤级炸弹进行了多次空袭战列舰的实验,将一艘德国制造的战列舰炸沉。这个实验证明飞机是可以击沉战列舰的。随后,专门搭载飞机的航空母舰出现,除了用于侦察的舰载机之外,还有了能够投掷炸弹和鱼雷的攻击机。

  


  正是飞机敲响了战列舰的丧钟

  之前的战列舰除了主炮之外仅安装了用于对付鱼雷驱逐舰和鱼雷艇的速射炮。为了应对来自空中的威胁,不得不装备了使用延时引信的大口径高炮和使用自动射击原理的小口径机炮。

  珍珠港事件之后,航空母舰已经显露出对战列舰的强大优势。为了在舰载机编队蝗虫一般的攻击中幸存下来,战列舰干脆将反鱼雷舰的任务全部交给护航舰只,副炮全部改为高平两用式(即可对空高射,也可对海平射),将甲板上大量的空间留给防空武器。

  即使是这样,二战中航母一共击沉了12-16艘战列舰(因为有几艘战列舰是舰载机和其他武器共同击沉所以在战果上有争议),而战列舰只击沉了一艘航母。战列舰被淘汰的日子终于来临了。

  大和挽歌:战列舰的悲惨结局

  大和级战列舰是人类历史制造出来的最大的战列舰,是火炮口径和威力最大的战列舰,是炮弹重量和杀伤力最大的战列舰,是装甲最为厚重的战列舰。

  当然,也是投入和战果最不成比例的战列舰。

  大和级战列舰1937年开始在日本开工,倾日本全国之力只制造出两艘,以日本古代两个诸侯国命名为大和和武藏。

  “大和”级战列舰单舰造价2亿8153万6千日元,折合人民币228亿。

  两舰从服役到被击沉能够确认的全部战果如下:共计击落飞机不超过20架,舰艇0。

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  大和挽歌:一组数字比较

  大和级标准排水量高达67000吨,满载排水量突破71000吨。最为对比,世界上第二大的战列舰美国衣阿华级满载排水量为58500吨。我国的辽宁号航空母舰标准排水量57000吨,满载67500吨。

  大和级主炮口径高达460毫米,穿甲弹重量1460公斤。作为对比,衣阿华级主炮口径406毫米,穿甲弹重量为1225公斤。无畏号战列舰主炮305毫米,穿甲弹重量为385.5公斤。

  大和级主炮塔前方护盾厚度达到650毫米,侧舷装甲带厚度410毫米。衣阿华级战列舰炮塔前护盾495毫米,侧舷装甲带312毫米。

  大和号战列舰的光学测距仪基线长度达到了15米,衣阿华级光学测距仪只有10米长。

  大和级最多装备了162门25mm高射炮和12门127mm高炮。武藏号被19枚鱼雷和17枚炸弹击沉;大和号被24枚炸弹和10枚鱼雷击沉。

  大和级战列舰:一组数字比较

  武藏号被约150架飞机攻击,从上午10点25攻击机进入投弹航线开始,到晚上18点15发出最后信息后沉没。

  击沉大和号共动用了来自美国9艘航母的386架舰载机,战斗从中午12点30开始,到下午14点20分大和号弃舰,随后弹药库爆炸沉没。

  大和挽歌:战列舰的时代硬伤

  对大和级战列舰的溢美之词在互联网上已成为陈腔滥调,尽管有多个第一,但大和号不是史上最强的战列舰。

  大和级战列舰的对空和对海雷达都不具有定位能力,其对海雷达的功率只有2kw,只有发现目标是否存在的能力。同时期美国战列舰的对海雷达功率有50kw。

  


  这样的武器显然对抗不了蜂拥而至的舰载机

  苏里高海战是最后一场战列舰编队作战,日本战列舰依靠探照灯搜索目标,美国战列舰只用雷达。

  大和级的防空火力缺乏有效的火控系统做统一指挥,延时引信的高炮对分散的高速舰载机效果很有限。很可笑的是,日本居然开发了用主炮发射的460mm的对空炮弹,这种礼花弹发射了27次一个战果都没有得到。

  当然,最大的硬伤是,战舰的制造国用它进行的是一场不义的战争。

  最后的战列舰

  美国海军的衣阿华级战列舰在后来的改装过程中加装了战斧巡航导弹等武器,舰载的水上飞机也被无人机所代替。朝鲜战争中,衣阿华级战列舰曾经炮击过朝鲜军队的阵地,甚至连利比亚冲突和海湾战争也去凑过热闹。

  


  衣阿华级,最后的战列舰和新霸主航母并行的场景

  1989年发生了最后一次战列舰事故,衣阿华号二号主炮塔发生弹药爆炸事故,46人丧生。

  1992年,世界上最后一级战列舰衣阿华级正式退役,目前处于封存状态。

  【装备】最后的战列舰:衣阿华级战列舰

  来源:本站原创

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