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印度航母2021年海试一路磕头,舰载机起飞或有困难!问题解决了吗?

 星辰大海种花家 2022-05-18 发布于浙江

2021年10月24日,对于印度军迷来说一定是一个伟大的日子,因为印度第一艘自行设计并制造的航母“维克兰特号”第二次海试的日子,全球各大短视频平台上都出现了印度航母海试的视频。

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印度网友也欢呼雀跃,称这是印度制造的力量,维克兰特号未来的入役将增强印度在印度洋的存在,对印度二十一世纪的战略利益至关重要。

欢呼背后的隐忧:维克兰特号一直在磕头?

维克兰特(INS Vikrant)是科钦造船厂有限公司(CSL) 为印度海军建造的航空母舰,尽管不是印度第一艘航母,但这是印度本土建造的第一艘,因此对于维克兰特号航母,印度全民可谓是关注有加。

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此维克兰特非彼维克兰特

维克兰特号航母全长262米,宽62米,满载排水量4.5万吨,动力是4台通用电气的LM2500燃气轮机推动双轴螺旋浆,最高时速为30节(56千米/小时),航程8000海里(1.5万千米),全员196名军官+1449名工作人员。

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武器装备有2x32单元的垂发系统,64枚Barak 8地对空导弹和4 × AK-630 CIWS近防系统,载机数量为36~40架,拥有10000平方米的甲板和两台升降机,起飞方式为滑跃式。

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AK-630 CIWS

维克兰特这个名字此前是印度海军的另一艘退役航母,那是1986年从英国购买了参加过马岛海战的“竞技神”号航母改装后的印度航母,印度海军特别喜欢这个代表了勇敢的含义的“维克兰特”,因此将这个名字继续沿用。

维克兰特号一直在磕头?

油管上的高清视频中,维克兰特号劈波斩浪,逆风而行,驰骋在辽阔的印度洋上,让人看了确实热血沸腾,但细心的朋友也是发现了,这艘航母在航行过程中海面有规律地出现了浪花,这让大家有些纳闷,再仔细看,头部似乎出现了某种规律性点头。

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果然没多久,各国的军迷对维克兰特号海试的评价就出来了,有说维克兰特号海试时磕头(kowtow),也有更专业的称这个应该叫做纵摇(pitch),但无论是哪种说法都指向了一个问题,它的出现可能会严重影响舰载机起降,因为此时的飞行甲板上存在一个垂直方向上的加速度,也就是说非常颠簸!

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假如刚好在起飞战机时快要飞上滑越甲板时,船头突然就来了个低头,这下估计能把飞行员给吓半死,这低头也就算了,过会又来个抬头力矩,这一折腾,估计能把这起落架给拍散了。纵摇大部分都会以中心为轴心,前后摇晃,所以降落是同样的状况,这一晃可能得把飞机降落点抬高0.5米以上,可能会直接撞上甲板,严重不?

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纵摇是什么?究竟是如何形成的?

纵摇有几种情况,一种船舶动力过于强劲,船舶受到船艏波作用抬头后下落,周而复始,形成规律性的点头,这种情况在快艇上比较容易出现;另一种则是高海况下的海浪与船艏波相互作用时也容易形成这种现象。

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快艇上要解决这种情况似乎不难,降低速度,不至于让船舶抬头;而另一种海况影响情况就复杂了,小型船舶比如水翼船可以因浸入水下的结构和脱离水面的船体相配合,远离低级别海况波浪影响。

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但对于主体无法脱离水面的重型船舶就无能为力了,必须从根本上解决问题,也就是从船体与海浪的之间相互影响着手。

纵摇与海况

船舶在水面前进时,随着船体的运动会在水面上形成一个V字形船舶尾流,船艏这个比水面还高的就是船艏波,与前倾的船体作用会形成“抬头”力矩,因此高速船舶航行时船头会脱离水面。

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大部分重型船舶的船头无法脱离水面,因此船艏波会带走船舶的前进的动力,而船艏钝的船影响更严重,一般的解决办法是利用船艏尖的船舶来“避开波浪”,所谓的劈波斩浪就是怎么来的。

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但各位不要一位问题就这样解决了,并不是!这只是让问题延迟爆发而已,因为船艏的形状在“劈开”海浪后会形成一个“弓形”船艏波,形成时产生的涡流反作用与船身,仍然会对船体产生一个向上推的力量。

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这其实就是一个推迟产生的船艏波,它仍然会将船身向上推,只是问题是这个“弓形”船艏波要对船体产生影响,需要船舶具有一定的速度,假如船舶每小时只有十几海里,显然不足以产生影响。

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航母正常航行时影响也不大,但有两种情况影响会很大,一是高海况时,因为产生的海浪本身具有相当大的能量,会对航行中的船舶产生巨大影响,另一个则是高速航行时,即使低海况也会产生影响,航母的高速航行,除了“赶路”以外,就是起降战斗机时!

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由于航母甲板短,在没有弹射器的情况下,滑跃起飞的航母还需要高速航行带来的甲板风辅助起飞(一般都会迎风航行增加甲板风),假如无法遏制纵摇,那么航母产生足够的甲板风辅助起飞,战机的携弹能力会下降不少,影响战斗力发挥。

如何解决?

一般都是在船艏部位增加球鼻艏,破坏船艏波的形成,可以解决一部分问题。球鼻艏估计大家都见过,很多大型船舶会在船头部位的水下有一个超级大的突出,有的驱逐舰就会在这里安装一个鼻艏声呐,也就是水声侦听器。

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球鼻艏增加后,水在船体周围流动的方式,也能减少了阻力提高了速度、航程、燃油效率和以及稳定性,不过这只对高速船舶有效,而对于低速和小型船舶反而会增加阻力,比如吃水线必须超过15米,另外球鼻艏也能改善船头浮力的情况。

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3:不带球鼻艏的浪,4:带球鼻艏的浪

维克兰特没有球鼻艏:真的会磕头?

维克兰特号航母还真没有球鼻艏,笔者找了维克兰特号航母的干船坞照片,船头下方向刀削一样锋利,劈波有余但斩浪就不一定了,维克兰特号航母海试时的磕头视疯传后国内很多科普作者都认为是没有设计球鼻艏导致的严重问题。

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而且普遍都是指向了未来维克兰特号在2~3级海况条件下的作战效率问题,因为“磕头”的结果使得维克兰特航母无法在2级海况下起降战斗机!而二级海况还是偶见浪花的池塘级别,所以这个问题就严重了,未来维克兰特号只能在池塘里起降战斗机?印度洋上的高海况根本就是寸步难行?

印度网友的不同意见!

2021年11月4日,在DefenceForumIndia(印度国防部论坛)上,一个ID为Okabe Rintarou(冈倍仁太郎,看起来像是日本人,但国籍标注为印度)的网友留言指出了这种观点的问题:

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上面的截图中那个引用就是国内知名科普作者写的一篇文章,被翻译成了英文搬运到了国外,引用的就是那个链接,翻译质量还不错,但这种搬运狗实在是恶心。

这位印度网友表述了几个问题:

  • 1、球鼻艏的优点是特定设计速度下波阻更低,原理是通过相消干涉来实现的;

  • 2、球鼻艏可以在一定程度上减少船的俯仰运动(纵摇),但没有引用文章说得那么明显;

  • 3、文章中说印度科钦造船厂不能设计制造球鼻艏是不对的,并给出了球鼻艏船舶在干船坞的链接;

  • 4、贴出了维克兰特航母周围的气流场,如图:

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上图是维克兰特航母的结构和空气动力场图示,其实和球鼻艏只有半毛钱关系,比如上半部分是内部船体梁结构分析设计,下半部分是排气流体动力学和飞行中的流动与干扰流场图,和球鼻艏有关?

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不过这位老兄也承认了球鼻艏对纵摇确实有些关系,但认为解决纵摇并非只有球鼻艏一种,而笔者在印度国防的官方推特上也翻到了类似的说法:

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印度国防部推文意思和那位印度网友的如出一辙,另外印度国防部后续回复的推文中还给出了一个信息,美国的尼米兹航母很多也没有球鼻艏:

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笔者去找了尼米兹航母的干船坞照片,确实有一些版本的航母是没有球鼻艏的!当然解决纵摇问题不只是球鼻艏,这是比较直接的解决方案之一,因为纵摇和船速、吃水表面波、水深和船首形状都有关系,解决方案中减摇鳍也是一个重要方向。

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减摇鳍的配置不仅可以减少左右摇晃(横向),如果在前后位置上布置同时也能减少纵摇,这个减摇鳍在船舶上的配置是比较普遍的,在提高船舶舒适度方面有着相当广泛的应用。从维克兰特航母的各种图上来看,或者说是具有纵向稳定结构设计的,比如下图:

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这个科钦造船厂的模型上,在侧面的水线下就左右侧的舭龙骨,这就是增加纵向稳定的结构,当然对横向稳定也有帮助,但无论在干船坞还是其它图片中都没有看到减摇鳍设计,如下图:

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至少从侧后方看不到活动的稳定鳍(减摇鳍),前半部分则从下图来看也没有:

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简单地说减少纵摇的几个关键:球鼻艏、稳定鳍都没有,只有一个舭龙骨维持纵向航行稳定,尽管印度国防部和印度网友一口咬定维克兰特的纵向稳定没有问题,但海试时的磕头状况让网友确实非常担心。

尼米兹真没有球鼻艏?

笔者查了尼米兹级的航母,确实有很多是没有球鼻艏的,印度国防部说的是事实:

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USS Nimitz CVN-68

比如CVN-68的尼米兹级没有球鼻艏,只有舭龙骨维持纵向稳定,但CVN-79福特级是具有球鼻艏的:

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USS John F. Kennedy (CVN-79)

前者是七十年代下水的,后者是2019年10月29日刚下水,那么问题来了,美国人既然认为球鼻艏没有用,那么为什么要在新航母上造个球鼻艏呢?显然印度军方认为球鼻艏作用并不大,但在极端海况下,这种加分项为什么不用呢?

纵摇问题能解决吗?印度航母战斗力究竟如何?

种花家搜了印度维克兰特号航母最新海试的视频,结果发现2022年1月9日在油管上有第三次海试的视频,不过这次海试连航母屁股后面的水花都没有,四平八稳的海试而已,在低速下,海况条件极佳的情况下很难看出这种状态,因此答案是不知道。

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维克兰特的战斗力究竟如何?

维克兰特航母舰载机主要是26架MiG-29K,另外还包括10架Kamov Ka-31西科斯基的MH-60R韦斯特兰海王HAL Dhruv(印度国产直升机),除了这些舰载机外还有本文开头已经说明的近防炮和舰空导弹等。

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要评价一艘航母的战斗力,可以从多个方面来考虑,航母的起降效率,舰载机的性能以及预警机等,那么维克兰特性能如何?

1、航母起降效率比较差,各位从舰载机起飞的线路可以看出,起飞位和降落位是重复的,也就是说如果飞机在降落那么无法起飞,反之亦然,因此这个起降效率值得商榷。

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不过维克兰特的满载排水量只有4.5万吨,这也许就是最大的短板之一,不过甲板可以优化下,避免两者出现如此尴尬的情况,但印度显然并没有花太多的心思,不过维克兰特是第一艘航母,算是练练手脚吧。

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请注意起飞路线,和降落航线交叉

2、米格-29K的性能非常一般,有机场保卫者的说法,它的作战半径只有600千米,也就是说印度航母的600千米外就是安全的,假如和辽宁舰相遇,歼-15可以在1500千米外起飞作战,简直就毫无还手之力。

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3、印度海军没有舰载预警机,当然印度可以用KA-31直升机预警机凑合着用,但显然直升机预警机容量有限,高度速度都非常有限,作战效率也大大降低。

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总的来说维克兰特航母的只能算是聊胜于无,而且印度洋沿岸并没有像样的航母,有维克兰特,印度可以在印度洋横着走了,所以印度朋友很开心也是应该的,恭喜他们获得勇敢的维克兰特号。

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