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航母简史:86.戴高乐号

 科学声音 2024-05-26 发布于上海

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好啦,言归正传。上次我们讲到了瓦良格号如何被卖给中国,花了多少力气才能拖回来,停泊在大连的码头上。这个过程真的是太复杂了。任何一个国家,要想获得现代化大型航空母舰的技术,都是要付出代价的。后来者要追赶先进国家,那就更加困难。

就在我们挖空心思盯着瓦良格号航母的时候,法国人的夏尔·戴高乐号航空母舰也成军服役了。这艘航母也引起了我们的关注,这艘船不大哦,居然也能使用核动力。看上去,好像战斗力也不弱。

我们以前也提到过这艘船。法国人也要当个有独立性的大国。所以,他们自己的军事装备统统是自己搞一套。因此在北约组织之内,也算是有独立性的。法国人以前照葫芦画瓢,鼓捣除了克莱孟梭号和福煦号航母。这两艘船的吨位太小了。所以法国人从70年代起,就开始谋划下一代核动力航空母舰了。

戴高乐号的K-15型核反应堆

一开始,他们想建造一艘5万吨级的航母,反应堆嘛,就用凯旋级核潜艇的K15反应堆,装4台就足够用了。企业号装了8台,尼米兹号装了2台,法国人刚好取个几何平均值。但是,后来法国人没钱,殖民地解放运动风起云涌,再加上石油危机,美元和黄金脱钩等等一系列的事件,法国人只能缩减计划,算了造个4万吨的算了,装两台K15反应堆先凑合用吧。

潜艇的反应堆和航母的反应堆指标差距太大了。尽管从潜艇角度来讲,K15是个不错的反应堆,体积紧凑,噪音也小。但是付出的代价也不小,功率小,提供不了多大的动力。不仅仅会影响航速,也会影响到蒸汽弹射器的蒸汽来源。

虽然法国人从70年代就开始做计划,但是一直拖到1987年,这艘核动力航母才开工建造。先是叫黎塞留号,后来改名戴高乐号。两台反应堆加上辅助的柴油机,总功率是7.6万马力。还比不上美国人的斯普鲁恩斯级驱逐舰呢。既然动力有限,就必须在减小阻力上精打细算,首先是吨位不能大。吃水太深,阻力太大。所以吨位就被局限在了4万吨的满载排水量。船一小,就只能螺丝壳里做道场了,必须要精打细算。

戴高乐号航母标准外形

首先必须选择阻力最小的船型,法国人用计算机算了很多种方案,最后选择一种比较圆润的柳叶型水线形状。这样一来,船就不能造得太长,甲板全长只有264米。其次就是稳定性问题,北大西洋风高浪急,船晃得跟冲浪似的,舰载机怎么起飞啊?戴高乐号太小太轻,稳定性方面是吃亏的。于是法国人加了一对减摇鳍。用主动控制的方式,来减低穿浪的晃动。你别说,这一招还真管用,如果和压载均衡系统相配合。别看戴高乐号只有4万吨,稳定性和8万吨级的航母差不多。可以在6级海况的条件下,起降舰载机。全年有效作战天数,可以达到85%。

另外,整个船体还要尽量减重,毕竟4万吨的标准。船本身重一点,能带的载荷就少一点。因此很多非关键部位,进行了减重。整艘船上下一共是15层甲板,分为20个水密舱段。内部2200个舱室。毕竟船小嘛,舱室数量不如库兹涅佐夫级。但是这艘船怎么也比克莱孟梭级大多了。内部的油舱、弹药库,全都加装了凯夫勒装甲防护。为了防止弹药殉爆,弹药库内部也用防弹材料分割成了若干年舱室,防止火烧连营。

甲板的布局也只能尽量优化,这艘船只装两台弹射器,船头靠左装一台,斜角甲板装一台,多了蒸汽不够。单位时间内能弹射多少架飞机,是由单位时间内能烧多少蒸汽为上限的。蒸汽不够,弹射器再多也没用。弹射器是法国人以单价1200万美元,从美国买的C13弹射器的缩短版,没办法,甲板太小了,弹射器只能安装75米的缩短版。人家美国航母弹射器最起码是100米。所以,戴高乐号的舰载机加速长度只有人家美国人的3/4。长度短了,那就只能加大马力来弥补,但是磨损也大,弹射器的维护周期也就变短了。没办法,谁让法国航母小呢?

前面一加E2-C的起飞位置已经严重侵入了斜角甲板

美国人一般会安装4台弹射器。船头两台,斜角甲板上装两台,因为美国航母宽大。容得下飞机可以在这些弹射位置做准备,不会互相干扰。戴高乐号就不行了。船头弹射器的起飞点已经侵入到了斜角甲板,如果有飞机在这里弹射,就无法让飞机降落了,因此戴高乐号的灵活性显然是不够的。好在法国航母也就是在地中海啦,中东啦,或者西非啦,维护一下海外利益,太平洋里虽然还有不少小岛,但是犯不上让航母来太平洋转悠。对付小国,这条船的起降效率低一点也不要紧的。

美国人航母船头的弹射器,经常是只用左边的那条。右边不用,那块区域干脆用来停飞机。在斜角甲板右边这一块,是一个大号的三角区,是主要的停机区。斜角甲板的左边还有一个小三角,也是一个小的停机区。要想提高舰载机的调度效率,最好是让区域保持连续,不要分割开。可是航母有个舰岛,你看库兹涅佐夫级航母,舰岛是很大的,往往是放在这块三角区的中间,前后各放一个升降机。没办法,锅炉的烟囱只能从中间伸出来,舰岛和烟囱是一体化的,舰岛就必须放在中间。这样就把右边这块最大的三角区域给分割开了。不利于舰载机的甲板调度。核动力航母就没这个限制,舰岛位置就容易安排了。

这张图可以明显看出船头停机位和舰岛后部的升降机和整备区

美国人的航母,舰岛往往非常靠后。前边的三角形区域和船头右侧连成一片,对调度是最友好的。戴高乐号太小了,船尾根本没地方,舰岛只能往船头靠。所以,这样就带了某些不便,船头左边是弹射器,右边是停机位,这片停机位和后边的三角整备区是分开的。航母甲板下边的机库是负责整修维护舰载机,只有通过升降机提升到飞行甲板,才能完成充气,挂弹和加油等等一系列起飞前准备,然后排队等待弹射。从弹射器到船头停机位,要绕过航母舰岛才能互相调度,多少有点麻烦。

船头的停机位有个好处,那就是发动机喷口朝向大海,可以开发动机热车。在舰岛旁边,你总不能干这事对吧。在斜角甲板右侧的三角整备区,靠内侧的地方,你也不能这么干。靠船舷的那一边倒是问题不大。

不过呢,戴高乐号也赚了一点便宜,那就是基本上在整备区的任何位置,都可以给舰载机挂弹。这在别的航母上几乎是不可思议的。道理很简单。因为其他国家的舰载机,都需要把机翼折叠起来,减小在航母甲板上的占用面积。所以,那些排列的密密麻麻的舰载机,机翼都向上举着呢。你想挂弹,对不起,你够不着啊。

大概F14能挂,因为它是变后掠翼,弹药都挂在机身和翼根上。

苏33机翼折叠部分比较长

像苏33啦,就必须把飞机拉到前边比较宽敞的地方,才能把机翼展开,然后开始加油挂弹。你总要在前边留出这个块宽敞地方对吧。唯独戴高乐号不用,因为它配备的阵风M战斗机,人家压根没搞什么折叠机翼。

阵风M战斗机最大起飞重量大约是在25吨左右。翼展是10.8米,超级大黄蜂机翼折叠以后是9.94米,差了不到一米。苏33机翼折叠以后,宽度只有7.5米左右。但是阵风短啊,长度才15.27米,超级大黄蜂是18.31米,苏33是21.18米。所以啊。人家即便是不折叠机翼,也是可以接受的。另外你搞折叠机翼,必然要引起本身机械结构重量的增加,阵风本身已经够重了,还是轻一点好,于是呢,折叠机翼这事也就算了。当然啦,额外带来的好处就是阵风不需要专门腾出展开机翼,加油挂弹的地方。这方面灵活性好一点。

阵风这架战斗机作为舰载机,还是非常有特点的。阵风在设计之初,就考虑到了舰载机的需求,所以采用了边条+近距耦合鸭式布局,而且机翼也比较大,升力系数不错,而且大仰角机动性也很好。发动机弱了点,但是阵风的低空机敏捷性还是不错的。玩儿格斗对抗的话,阵风经常在低空暴打台风战斗机。台风还是高空赚便宜。说到底,就是因为阵风必须考虑航母起降,才专门优化低空低速的性能。台风根本不考虑这事儿。

阵风起飞的时候,襟翼是上偏的

阵风作为鸭式飞机,上航母多少有点麻烦事。你去仔细观察阵风起飞和降落的状态,你会发现,似乎襟翼不一定是偏下的,有可能打平,完全没起作用。起飞的时候,甚至可能是上偏的,这是拿襟翼当升降舵使用了。这个飞控程序写起来可太麻烦了。鸭式布局的飞机,飞控就没有不麻烦的。

襟翼全放下的F18大黄蜂战斗机

正常气动布局,控制舵片的作用相对单纯,主机翼的襟翼就是襟翼,就起到增升作用。起降的时候全部打开到最大就行了。可是阵风是鸭式布局哦。这个襟翼的位置已经是在飞机的尾部了。要是开大了,下偏太狠了,机头是要往下栽的,所以呢,就必须靠前边的鸭翼拼命上偏,把前机身抬起来。这配合,可就不像是常规布局那么简单了,飞控必须做出专门的权衡。

其次,鸭翼和主机翼的配合也有很多的讲究。鸭翼引发的涡流要恰到好处的流过主机翼上面,才能起到增升的作用。也就是说,鸭翼安装位置是要高于主机翼的。可是阵风偏偏是个中单翼,因为阵风充分考虑了多用途的性能,拥有非常强大的挂载能力。飞机不大,能挂载的东西真不少。起飞时候,头往起抬,尾巴往下压,你别忘了阵风是鸭式布局哦。主机翼在后边,主机翼的下边挂的东西,快擦地了。所以,尽力还是把机翼位置抬高一点吧,所以才选择了中单翼。

歪个楼,咱们的J10,也是因为鸭式布局,而且机翼太靠下,挂载能力打折扣。不是没力气,是没地方,机翼下高度不够。

阵风选中单翼,也就意味着鸭翼的高度和主机翼的高度拉不开差距。怎么办呢?把头翘起来呗,鸭翼不就被抬高一截嘛。反正阵风起降的机身仰角都是蛮大的。你翘着头,驾驶员看跑道就有点视线遮挡。没办法,只有把机头做细一点,尖一点,这样不就不遮挡视线了嘛。机头小了,雷达天线就小了,又影响到了雷达的性能。所以飞机设计就是个环环相扣,按下葫芦起了瓢的过程。到最后只能妥协。

降落时,鼻锥恰好不挡视线

顺便说一句,协和号超音速客机,也需要兼顾高速飞行和低速起降能力。一个那么窄的大三角翼,要想在低速下产生足够的升力,满足民航机场的起降要求。只能靠涡流增升。S型大三角翼的前端基本上和边条翼也差不多了。也可以拉出涡流。你要让涡流扫过后边大三角翼的上表面,没办法,麻烦你把机头抬起来。所以,协和号降落的时候,也是昂首挺胸就下来了。可是,机头太翘,遮挡视线,那就在降落的时候,把机头向下掰一个角度呗。还好,阵风还没到需要掰弯机头的程度。

协和号降落时,S形大三角翼拉出的涡流恰好经过机翼上表面

总之,阵风是算是一种非常合适的舰载机。舰载机最好是尺寸别太大,太大了调度麻烦,而是搭载量太少。这一点阵风是合格的。同时,飞机不能太重,因为舰载机降落对甲板冲击很大,重量大,对弹射器压力也大。阵风这一点也不错。同时,舰载机要求挂载能力不能低,但是起降性能又要好。这些要求,某种程度上是矛盾的,只能尽量平衡,尽量妥协。阵风也算是做得不错了。

一直到1994年戴高乐号才下水。90年代法国军备预算大幅度下降。所以戴高乐号的工期是一拖再拖。1990年、1991年、1993年和1995年,出现了四次因为没钱而停工。而且各个子系统也全都跟着掉了链子。阵风M舰载战斗机也延期了。从美国买的E2鹰眼死老贵的,美国人是绝不放过任何一个宰客的机会,2.5亿美元一架,法国人只舍得花钱买了4架。配备的NFH-90更是遥遥无期。法国海军真是勒紧裤腰带也要造这艘航母,为此不惜缩减了核潜艇和舰载机的数量。把能省的钱都省出来了,才保证项目继续进行。

在布雷斯特船厂舾装的戴高乐号,下一步准备海试,甲板上有一架超军旗飞机,不知是模型还是真机

一直到1999年开始海试,后边就是一连串让人瞠目结舌的掉链子。按照要求,戴高乐号的速度应该能跑到27节。说实话,冒黑烟的库兹涅佐夫都比它快多了,人家那老掉牙的锅炉都能飙到30节。没办法,戴高乐号小马拉大车,核反应堆不给力嘛。戴高乐号真的在海上跑一跑,发现只有25节,丢人不丢人啊。护航舰艇比航母快,时不时得停下来等等这位舰队核心,这多麻烦啊。

这时候,舰载机还都没准备好呢。戴高乐号自己隔三差五去海上溜达一圈,无论是阵风M,还是NFH-90,都还没最后完善呢。老式的F8十字军战士在1998年就退役了。所以,戴高乐号只能先测试舰船本身。

到了1999年,7月,第一架阵风降落在了戴高乐号上。阵风舰载机先前在克莱孟梭号上做过实验,克莱孟梭号还是太小,太憋屈了。戴高乐号相对宽敞一点。实验还算是比较顺利的,阵风M型的前起落架是特制的,能在弹射出去的一瞬间,伸长一截,让头抬起来点,加大整个机身的迎角。靠航母逆风行驶,靠航母本身用出吃奶的力气狂飙,靠蒸汽弹射器加大压力,阵风滑跑短短的75米,就能从航母上起飞。

鹰眼倒是可以测一测。结果,E2鹰眼预警机,是憋足了吃奶的力气,在相对更宽敞的斜角甲板上起降也很勉强。起降和海况是有关系的,你老先生起飞的时候,刚好风浪大,航母一低头。你的起飞角度就不对了,升力不够啊。容错度太差了。不得已,开回造船厂,花了500万法郎,把斜角甲板加长了4米,这才算是保险点。

鹰眼从斜角甲板弹射起飞蒸汽弹射烟雾缭绕

到了2000年的2月28号,船上的核反应堆进行测试。结果有个部件冒烟了,引发了船上的火灾警报,把大家吓得不轻。没多久,反应堆又出问题了。大家不得不检查了6000个蒸汽冷凝器的管道。再后来,大家发现,反应堆的壳子上有裂纹,是不是会核泄漏啊。这事儿又要处理。还有船的舵面会发生震颤。船上大型洗衣机开动,都会引起很大的振动,全船一起跟着哆嗦,这都是什么毛病啊?反正戴高乐号这些零七八碎的毛病就一直没断过。你说是大毛病吧,它不见得影响作战,你说这不是大毛病吧,实在是让人不舒服。

2000年的10月24号,戴高乐号离开了土伦港,前往美国的诺福克,进行一次远航测试,一开始还比较顺,但是到了11月9号这天夜里,戴高乐号正行驶在大西洋上呢,这时候出了一个让人哭笑不得的故障。

我们下次再说。

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