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(深度)曾经的辉煌——英国航母关键技术发展研究

环球资讯+  · 公众号  · 军事  · 2017-07-21 17:02

正文

英国是传统的海军强国,也曾经是航母大国。世界上第一艘航母诞生于英国,迄今为止,英国的航母发展历史已近 90 年,共建造和改装各型航母 70 多艘。目前,在 2011 年英国无敌级轻型航母皇家方舟号退役及卓越号改装成直升机航母后,英国正式成为无航母可用的国家。

1999 年,英国正式宣布将研制 2 艘下一代航母 CVF 。两艘新航母将分别于 2018 年和 2019 年服役。 2008 7 3 日,英国国防部授出了 CVF 的建造合同, 2009 7 7 日,伊丽莎白女王级航母正式开始建造。 CVF 的研制,标志着英国重新向具备独立制海能力的海军大国迈进。


虽然从目前来看,英国航母装备情况处于非常尴尬的境地,但从历史上看,英国在航母发展中发挥了非常重要的作用,可以说正是英国人对航母的理解和创新,引领着航母的技术变革,为航母的萌芽孕育、创生出世、发展壮大做出了巨大贡献。在世界航母发展的百年历程中,几乎所有的关键性技术难关,都是由英国作为开拓者、领航员率先攻克或指引了方向。 1912 年末,英国海军将老旧的巡洋舰竞技神号改造成了水上飞机母舰,标志着航母时代的来临。 1924 年,英国率先发明了舰载机液压阻拦装置,解决了航母降落问题,该阻拦装置与美国海军航母使用的液压阻拦装置原理是一致的。二战后,随着喷气式飞机上舰,对航母发展提出了新的挑战,又是英国,发明了斜角甲板、蒸汽弹射器、光学助降系统,奠定了现代航母的雏形,对现代航母的发展居功至伟。

21 世纪,英国发展了航母 CVF ,该航母排水量 6 万吨,是近半世纪以来英国建造的最大的海军舰艇,该航母又创新性地采用了综合电力系统,再次引领了航母发展的潮流。


动力技术

英国无敌级航母采用全燃联合动力装置,新的伊莉莎白女王级航母原动机则包括燃气轮机和柴油机,采用综合电力系统,是首艘采用综合电力系统的航母,相对于其它动力装置,综合电力系统具有无机械齿轮传动、装置布置灵活、燃油经济性好、人员少、维护简易等优点。虽然采用综合电力系统初始投资和复杂性高,但伊丽莎白女王级航母是效费比最优的方案。

综合电力系统是指舰船原动机全部用于发电,整个舰船的所有用电负载均由同一电网分配和输送的动力系统,其涵盖了发电、输电、配电、电力推进等多个子系统。该系统有两个特征:一是推进完全采用电力;二是全部用电设备和武器(如电磁轨道炮、电磁弹射器、雷达等)均由一个电网供电。航母采用综合电力系统有以下优势。一是提高航母机动能力。综合电力系统中,由电机驱动螺旋桨,可在不改变原动机及发电机工况的情况下,利用变换器调节电机转速和方向,实现航母航速调整及正倒车控制。二是节省燃油,增大航程。采用综合电力系统的海军战舰比采用相同的原动机的战舰能节约 10% 25% 的燃油,而像航母这类舰船能节约 15% 19% 的燃油。在相同的燃油储备情况下,采用综合电力系统的航母可以提高续航力。三是更利于高能耗设备上舰。综合电力系统最大的优势是可以实现推进用电和日用电(包括作战系统用电)之间的调配使用,当日用电不足以支持高能耗设备(如电磁弹射器)用电时,可以调用推进用电,而不需要另外增加专用的发电机组。


舰载机起飞技术

蒸汽弹射器 二战后,喷气式舰载机出现,起飞重量增加,对弹射末速度的要求也提高了,当时采用的液压弹射器的能力已发挥到了极限。

尽管液压弹射器的能力已达极限,但航母对弹射能力的需求却没有终止。 1950 年,英国皇家海军后备役军官、爱丁堡 MESSRS BROWNBROTHER&CO 有限公司的科林 C. 米切尔完成了蒸汽弹射器的研发,其基本原理是将高温高压蒸汽储存在储汽罐内,弹射时,将高压蒸汽从储汽罐内迅速释放出来,推动汽缸内的活塞,带动舰载机加速到起飞速度。科林强调,由于供活塞运动的汽缸必须开槽,使活塞能通过特定机构与舰载机相连,从而将力传导至舰载机上,活塞经过后,必须立即密封汽缸,密封条的构思是他的独创。

第一部蒸汽弹射器安装于英国英仙座号航母上,并前往美国诺福克海军基地,由两国海军进行联合试验。英仙座号对蒸汽弹射器进行了 140 次静载荷与最新型舰载机的弹射试验。试验证明,即使顺风行驶或在码头,弹射器也能将飞机弹射起飞。

1952 年,美国确认蒸汽弹射器是液压弹射器的理想替代品,因此安排从英国获得该弹射器的制造权,并获得了设计图纸。随后,美国根据自身标准对弹射器进行了重新设计,以满足美国海军的需求。 1954 年,美国航母装上了自己研制的蒸汽弹射器。

但英国仅发展了 2 型蒸汽弹射器,由于国力衰退,大型航母相继退役,蒸汽弹射器反而停止了发展。

电磁弹射器 英国科孚德公司 2001 年开始研发用于弹射陆军无人机的小型电磁弹射器电磁动力综合技术样机, 2005 4 月正式获得英国国防部的合同开始样机研发, 2007 年成功完成试验。这种弹射器轨道长 15 米,峰值功率 3 兆瓦,最大弹射重量仅 524 千克。







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