造船技術的頂峰--圖解航空母艦的建造

（1）：航母的設計與建造準備

一艘航母的建造是怎樣完成的？我國建造航母，其建造流程會是怎樣？本系列文章結合航母的建造原則，簡要介紹一艘航母從設計到交付的流程。

概述

航母的建造是一項龐大的系統工程。在航母上船台之前，研製機構和船廠要做的工作包括：設計準備、計劃準備、技術準備、工藝準備、人員材料和設備準備、工廠場地和設施準備等。

各階段的圖紙準備計劃

設計準備（主要是指生產設計準備）和計劃準備的主要工作是完成審核設計圖紙，按照合同要求的工期制定出詳細的建造周期計劃，人員、材料、設備、安全文明施工等專項計劃。船體、塗裝、內裝、機、管、電等各專業的設計交底，讀圖講圖等。

技術準備主要有船舶建造技術、船舶舾裝技術、船舶塗裝技術、船舶焊接技術、船舶建造精度管理技術等等。

工藝準備。其中最重要的是新技術新材料的應用，有的船廠為了新產品的製造，特意建造模擬分段和模擬艙，以熟悉工藝。

材料和設備準備。由於航母建造對比民船需要的材料種類十分複雜，而且數量龐大，所以設備廠商應根據原材料（鋼板）大型鑄鍛件和主要機電設備納期表，對到廠的材料和設備按照技術要求和造船規範進行驗收和入庫保管。

工廠場地和設施準備。根據承建船舶的需要，對專用工裝和工夾模具提前進行設計、製造和訂貨。對船廠原有的場地設施，如平台、船台、滑道、船塢、碼頭、起吊設施、下水設施和各種設備進行動力供應等，應根據承建船舶的要求特點進行必要的準備，甚至改造。此外還對涉及軍工產品區域的安全保衛工作做好準備。

鋼材預處理流水線、船體放樣與號料

鋼材備料是一個造船業的專有名詞，指的是將造船所用的鋼材送入預處理線，進行矯平、噴砂除銹、底漆等處理工作。

航母船體結構使用的板材和型材常因軋制時壓延不均，軋制後冷卻收縮不勻或運輸、堆放過程中其他因素的影響而存在各種變形和鏽蝕。為保證質量，航母使用的板材和型材從鋼料堆場取出後，先分別用多輥鋼板矯平機和型鋼矯直機矯正，以保證號料、邊緣和成型加工的正常進行。在切割前需要進行除銹，噴塗車間底漆和矯正，這個過程叫做鋼材預處理。

目前，常用的除銹和塗漆是由鋼材預處理流水線完成的。鋼材預處理流水線是由鋼材的除銹、噴漆、烘乾等工序形成的自動作業流水線。利用傳送滾道與鋼料堆場的鋼料吊運、號料、邊緣加工等後續工序的運輸線相銜接，以實現船體零件備料和加工的綜合機械化及自動化。

鋼材預處理流水線詳解：首先是下料車間。船舶製造的第一階段工序，按照工程師放樣（圖紙上的位置設計放到實地位置）結果，確定製造船舶所需鋼材的形狀、數量和質量，接下來再進行鋼板的加工操作。鋼板到廠後，首先要進行校平，成為平整的鋼板才能使用。先用電磁吊將鋼材吊放到輸送輥道上。輥道以3-4米/分的速度送入加熱爐，使鋼材溫度達40～60℃，目的是去除鋼板表面的水分，使氧化皮、銹斑疏鬆，便於除去，同時可增加漆膜的附著性。

接著去除銹，常用的除銹方法有拋丸除銹（使用離心式拋丸機的旋轉葉輪將鐵丸或其他的磨料高速噴射到鋼板的表面，使氧化皮和銹斑剝離）和化學除銹（使用某些酸液將氧化皮和銹斑反應掉）。航母一般使用的是拋丸除銹，鋼板進入機器後，拋丸裝置自動地向鋼板兩面拋射丸粒（丸粒可回收再使用），並用熱風除去鋼板表面的灰塵。

一般要求除銹等級要達到Sa2.5級，即鋼板表面應不可見油膩、污垢、氧化皮、銹皮、油漆、氧化物、腐蝕物和其它外來物質（不包括疵點），但疵點限定為不超過每平方米表面的5%，可包括：輕微暗影，少量因疵點、鏽蝕引起的輕微脫色，氧化皮及油漆疵點。

在鋼材除銹並清潔後，進入噴塗室噴塗車間底漆（一般為無機硅酸鋅底漆、環氧富鋅底漆、環氧鐵紅底漆）。車間底漆的漆膜厚度通常為10-15um，並具有良好的機械性能，耐磨、抗衝擊，保養期可達10個月到一年，乾燥要快，不影響切割焊接質量，無毒，能耐強溶劑，與船用漆有良好的配套性，對化學保護無影響。噴塗作業是在半封閉的噴塗室內進行的。為了適應不同寬度的鋼板，噴槍往返的行程可以調節。為了使塗層連續並保證一定的漆膜厚度，輥道的輸送速度應與噴槍噴塗速度相配合，這可通過電氣控制進行調整。

船廠的下料車間、鋼板校平機，到廠的鋼板首先在這裡校平。（註：配圖為大型民船建造現場及所用材料）

鋼板離開噴塗室後，進入乾燥室進行烘乾。使漆膜烘乾的方法有紅外線、遠紅外和電加熱等。無論用哪種方法，一定要有通風裝置，以利於噴漆溶劑的揮發，加快乾燥過程。鋼板烘乾後從乾燥室出來，經質量檢驗合格（檢查鋼板表面有無麻點缺陷等）並進行標記。這樣經過預處理的航母鋼板才能送入加工車間進行切割。

號料就是將航母設計的型線圖、結構圖按比例進行放樣展開，以得到船體構件的真實形狀和實際尺寸，然後再將這些已經展開的零件，通過構件樣板、圖紙、數控等不同的號料方法，在平直的鋼板或型材（球扁鋼、角鋼）上劃（割）出構件的切割線及加工線等。同時還要在材料上合理的排列各構件圖樣，以求省料省工，這一工作稱為套料。一艘航母需要放樣的圖紙是一個天文數字，可以用「汗牛充棟」來形容——當然現在沒有牛車了，裝航母圖紙得用卡車。

航母的船體放樣和號料均由計算機完成（樣板製作依然需手工完成，不過依據的圖紙也是由計算機完成的）製作，主要是利用相關生產設計或專門放樣的軟體進行展開，給出零件套料圖（一般以分段為單位，方便後續零件的堆放和轉運）、數控切割程序（切割機下料使用）以及零件加工數據。一般分為結構線生成、零件生成和套料。

（2）：航母的構件加工

航母船體構件加工

航母用的鋼板經過預處理和號料之後，就可以開始用來製造航母構件了。航母船體構件的加工可分為船體構件的邊緣加工和成型加工兩個部分。

邊緣加工共分為兩個大步驟，第一是按照號料後在鋼材上划出的船體零件實際形狀，利用剪床或氧乙炔氣割、等離子切割進行剪割分離。第二是切割完的部分零件的邊緣還需要用氣割機或刨邊機進行焊縫坡口的加工。

航母鋼板的切割，在邊緣加工步驟的切割方法主要有機械切割法（剪切、沖孔、刨邊、銑邊），化學切割方法（氣割）和物理切割法（等離子切割和激光切割等）。由於各種切割方法都各有優點，所以在航母建造過程中，以上切割方法都有可能用到。

經過切割步驟後的航母鋼板將進行焊接坡口的加工。部分焊接方式要求零件板邊進行坡口加工。造航母分段的時候，為了讓板頭板尾對齊、兩個或者更多的材料，運用焊接前預製焊口的處理，捲筒後避免發生金屬材料發生角差，針對於金屬材料邊緣進行處理的一種方式，它是機械設備製造行業為保證設備高精度高品質不可或缺的操作方式。

航母艦體構件的成型加工主要是對艦體的彎曲構件在邊緣加工之後進行彎曲成型。可分為板材成型加工和型材成型加工。

板材成型的主要方法有機械冷彎法和水火彎板法。對於具有曲度、折角或折邊等空間形狀的船體板材，在鋼板剪割後還需要成形加工，主要是應用輥式彎板機和滾壓機進行冷彎，或採用水火成形的加工方法，即在板材上按預定的加熱線用氧-乙炔烘炬進行局部加熱，並用水跟蹤冷卻，使板材產生局部變形，彎成所要求的曲面形狀。複雜曲度板要先加工出一個方向的曲度，然後再用水火彎板法加工出其他方向的曲度。對於用作肋骨等的型材，則大多應用肋骨冷彎機彎製成形。一般單向曲度板都採用機械冷彎法加工。

機械冷彎法加工常用的方法為（三星輥）輥彎、（液壓機）壓彎、數控彎板。

壓機包括懸臂式和柱式液壓機，採用各種不同的壓模壓制出板件形狀。航母上需要用到它的地方包括：配件加工定型、沖邊、校正、模具、軸類、軸套類零件的壓裝、壓印成型、板材零件的彎曲、壓印、套形拉伸等工藝，大型的船錨還可能需要用到配套廠的大型水壓機。

航母艦首的外飄較大，尤其是滑躍起飛方式的航母，艦首的高度、外飄度都十分可觀。因此，鋼質外板需要精準的曲面成形加工。

航母的部件拼裝

在完成以上這些步驟之後，我們的工人才算有了「基本零件」，可以開始航母的部件拼裝了。航母的船體部件拼裝，指的是兩個或者兩個以上的零件拼裝成組件（小組立），兩個或者兩個以上的組件拼裝成部件（中組立）的生產過程。常見的部件拼裝包括甲板和艙壁板組件的拼接、T型材裝配、肋骨框架的拼裝等等。

部件裝配焊接又稱小合攏。將加工後的鋼板或型鋼組合成板列、T 型材、肋骨框架或船首尾柱等部件的過程，均在車間內裝焊平台上進行。部件拼裝作業可以使用埋弧焊、自動角焊等高效率焊接方式，比較容易實現流水線作業。還有採用FCB（焊劑銅襯墊單面焊雙面成型埋弧自動焊）焊接、焊接機器人等先進方法，有效提高工作效率。

分(總)段裝配焊接又稱中合攏。將零部件組合成平面分段、曲面分段或立體分段，如艙壁、船底、舷側和上層建築等分段；或組合成在船長方向橫截主船體而成的環形立體分段，稱為總段，如船首總段、船尾總段等。分段的裝配和焊接均在裝焊平台或胎架上進行。

平面分段流水線用於平面分段的生產，主要內容包括拼板、縱骨安裝、縱桁肋板安裝。對於一般的船舶而言，列為平面分段的船體重量往往有50%-70%，因此很多大型船廠都有類似的生產線。我們的航母就是在這種類似的生產線里生產的。

（3）：航母的裝配與下水

航母的裝配

裝配就是將加工合格的船體零件組合成部件、分段、總段，直至船體的工藝過程。

分段劃分的原則是：

（1）分段重量和尺寸的選擇。首先分段的總重量（包括分段舾裝重量和臨時加強重量）不超過船廠的起重運輸能力（船台船塢起重能力、裝焊場地起重能力、分段翻身和轉運能力）；其次防止分段的尺寸太大導致的結構剛性不足（主要是指平面分段、曲面分段、半立體分段）。

（2）生產負荷的均衡性。要使分段容積、形狀等方面近似，以達到各加工和裝配層次中均衡地分配作業；例如採用島式建造法時，上建分段要與主船體分段長度一致，以便開展舾裝作業。

（3）結構強度的合理性。分段的對接縫位置不應設在應力集中區域。分段要有足夠的剛性和穩定的形狀，從而盡量減少臨時支撐和加強，使其不至於因為焊接、火工矯正和翻身吊運產生較大的變形。

（4）施工工藝的合理性。要儘可能考慮舾裝和塗裝作業的需要；擴大分段焊接機械化、自動化的範圍，使困難的焊接轉成容易的焊接；分段接縫要布置合理。

（5）降低材料消耗。分段劃分時要充分利用鋼材，以鋼板規格作為依據。合理選擇胎架形式，減少臨時支撐和加強布置，減小輔助材料消耗。船體分段劃分的最終成果是分段劃分圖。

航母的船體裝配

分為船體結構預裝焊和船台裝焊，其中船體結構預裝焊又分為部件裝焊、分段裝焊和總組裝裝焊三道工序。船體結構預裝焊所使用的主要設備有起重、電焊、氣割和壓縮空氣設備，以及管道、平台和胎架。其中胎架是製造船體曲面分段和曲形立體分段的形狀胎模和工作台，它應具有足夠的結構剛性和強度，主要作用是支承分段，保證分段曲面形狀和控制其裝焊變形。胎架分專用胎架和通用胎架，航母分段的建造廣泛使用專用胎架和通用胎架的套管支柱式胎架。

「伊麗莎白」號的船尾（04號底座）重11300噸，搬運工作耗時3小時，動用了450個遙控搬運器。

專用胎架是專用某種分段使用的，比如航母的底部、舷側、甲板分段和首、尾柱分段。從一塊鋼板到可以稱為分段的時候，大概需要兩至三個月，三個月後分段數量開始增加，在「室內船台」分段流水線上加工好的航母分段越來越多。由於航母的塢期較長，所以在航母入塢前，分段一定要有足夠多的數量，這樣才能減少在塢時間。分段是否能按時生產，對整個施工計劃的安排有決定性的作用。所以航母塢期期間，其餘民船應該是停止了分段建造或在其他地方建造。

各國航母（兩棲攻擊艦）的建造方式

船舶的建造方式一般分為六種：（a）總段建造法。把總段作為船體總裝單元的建造方法。由於總段較大、剛性好，並有較完整的空間，可以減小船台工作量和焊接變形，同時總段的預舾裝程度較高，並可提前進行密性試驗，不過對船廠的起重運輸能力要求較高。首先將船的基準總段（一般為船體中部或靠近中部的總段）運輸到船台（船塢）固定，然後依次吊裝前後的相鄰總段，當兩個總段的對接縫結束後，即可進行該處的舾裝工作。

（b）塔式建造法。建造時以中部偏後的某一底部分段為基準分段（對於中機型船舶，也可取機艙分段），由此向前、向後擴展，自下而上，依次吊裝分段。在建造過程中所形成的已安裝區始終保持下寬上窄的寶塔形狀，故稱塔式建造法。塔式建造法安裝方法簡便，有利於擴大施工面和縮短船台周期。但焊接變形不容易控制，完工後首尾上翹較大，可以通過加放反變形來緩解。

（c）兩段建造法。也稱為兩段建造水上合攏法或塢內合攏法。它是將船體分為兩段，在船台或者船塢內分別建成，在水下或塢內（也可以是浮船塢、大型駁船）合攏成整個船體的建造方法。該方法可利用小的船台建造更大的船，當兩段分別作業時，可縮短船台周期，但在水上合攏需要建造龐大的隔水裝置。

此外還有串聯建造法、水平建造法和島式建造法，一般用於民船建造，這裡就不一一闡述了。

美蘇航母建造的船台（塢）和下水方式對比

美蘇（當時）建造航母關鍵的差別在於美國是船塢造船法，而前蘇聯是船台造船法。前者相當於海邊或者河邊，使用鋼筋混凝土加固，來挖一個大坑，把水抽干關上閘門，就可以造船，建造完畢再把水放進來將船移出。而船台造船法則是在海邊建一個斜坡，船建完了，順著軌道就可以滑入海中。1934年英國建造3.7萬噸的「瑪麗女王」號豪華郵輪船台下水後，出現了船體板架變形的重大問題，美英等國普遍認為船台造船法已經不適用於建造超大噸位艦艇。因此美國10萬噸的核動力航母都選擇船塢造船。但蘇聯由於歷史和地理上的原因，繼續挖掘船台造船技術。為了建造58900噸的「庫茲涅佐夫」艦，蘇聯特別改造了下水滑道和水下支架和船頭加固裝置來保證下水安全。

（4）：動力系統

動力系統的選擇與安裝

船舶動力系統通常有兩種類型，一是原動機與推進器機械聯接構成獨立的推進裝置，艦上輔助機械及生活系統所需的電能則由獨立的船載電站負責供應。二是原動機產生的機械能全部用於發電，這些電能分別配送給電動推進裝置、輔助機械及生活系統等。現有的艦船80%以上採用第一類動力系統。

在原動機選擇上，在沒獲得滿足航母要求的核動力之前，常規動力是必然的選擇。航母由於噸位大，需要大馬力的主機，因而要麼走大功率蒸汽動力方案，要麼走燃氣輪機路線。在艦用燃氣輪機方面，最近幾年才出現了MT-30、LM2500+G4這樣的單台功率接近5萬馬力的型號，在此前很長一段時間內，世界各國（包括英美俄）的艦用燃氣輪機單台功率均在2～3萬馬力的水平徘徊。

由圖對比可見，對於航母而言柴油機由於功率小、壽命短是不適合的，其餘三種方式都是有實際應用的。

單發動力不足也是為何美俄（蘇）設計的航空母艦都沒有採用燃氣輪機動力的基本原因。英國設計的「伊麗莎白女王」級航母上使用了2台MT-30燃氣輪機，該機是目前可用的功率最大的艦用燃氣輪機，但它的最高航速僅為25節，仍然較慢。

因此，綜合各種指標考量，蒸汽動力就成為了最佳的選擇。而且蒸汽動力航母還可以較方便地使用蒸汽彈射器，全燃動力則和蒸汽彈射器不兼容，只能使用更先進的電磁彈射器，技術跨度更大。蒸汽動力雖然具有系統複雜、配置自動化系統較難、佔用的艙容大、施工周期長、維護工作量多以及經濟性較差等缺陷，但是其單機功率大、技術成熟、壽命長、安全可靠、對燃料要求低的優點，十分符合航母這種大噸位水面艦艇。

選擇蒸汽動力作為航母動力的另一個原因，是因為蒸汽動力和核動力的「後半段」——蒸汽渦輪系統是有技術延續性的，「換代」的時候可以直接傳承。

「庫茲涅佐夫」級航母使用的蒸汽輪機系統是5萬馬力的燃油鍋爐和汽輪機，和美國最後一型常規動力航母「小鷹」級（滿載排水量8萬4千噸）相比有一定的差距。「小鷹」級最高航速34節，動力系統為4軸，28萬馬力，單軸達7萬馬力。當然，由於「庫茲涅佐夫」級的噸位比「小鷹」級要小，因此前者的最高航速仍然可以接受。

換句話說，如果要研製滿載排水量超過8萬噸的航母，其動力系統的最大功率不能比「小鷹」級的數據差太多。如果建造一艘比「庫茲涅佐夫」級更大（7～8萬噸）的航母，在動力系統不變的情況下，航速可能只能維持在27～30節之間（法國的「戴高樂」號是26節，英國的「伊麗莎白女王」號是25節）。

近代艦船鍋爐的結構形式基本可以分為兩大類：一類是美、日和西歐常用的D型爐膛鍋爐。二是俄羅斯（蘇）和中國常用的圓形爐膛鍋爐。D型爐牆規整，水冷壁易於布置，輻射受面多、傳熱量大。過熱器相對工作溫度較低，工作安全可靠。圓形的優點是爐內砌體動力條件好，爐膛容積熱負荷高，鍋爐結構緊湊，重量和尺寸小，比較難布置水冷壁，通常採用雙面燃燒，燃燒器的數量多。兩種鍋爐各有優勢。

「庫茲涅佐夫」級採用的КВГ-3鍋爐是一種圓型爐膛鍋爐。在實踐中，中國已對「現代」級導彈驅逐艦所用的鍋爐（與「庫茲涅佐夫」級採用的КВГ-3同一系列）進行過許多測繪與改進，取得過不小成績，已掌握成熟的設計手段。

需要說明的是，其實蒸汽輪機並不能算一個分支，核動力其實也是蒸汽輪機，只不過是用反應堆燒開水，而常規動力是用重油等燒開水，原理上都是蒸汽輪機。由於蒸汽輪機具有功率大、維護費用低廉的優點，工作可靠性高、效率高，造價也不高，因此航空母艦的動力裝置依然熱衷於使用蒸汽輪機。特別是採用核動力的話，也必須要用蒸汽輪機。

高壓缸內缸承受蒸汽的溫差小、壓差大，而外缸承受的溫差大、壓差小。因此內缸壁中溫度梯度不大，引起的熱應力較小；外缸承受大溫差，但由於缸壁承壓小，在工況變化過程中，能承受較大的熱應力。低壓缸工作特點：保證足夠的剛度和良好的流動特性，盡量減小排汽損失；採用鋼板焊接結構，並用加強筋加固；排汽室採用徑向擴壓結構，以充分利用排汽余速動能；低壓缸進、出汽溫差大，為使外殼溫度分布均勻。

當前安裝汽輪機組的航母，一般配置為4台齒輪轉動式渦輪主機，都是雙殼體結構，由高壓渦輪和低壓渦輪組成，倒車渦輪分布在低壓渦輪個體中。在航行時，高壓缸的蒸汽通過容器室到低壓缸，最後到達冷凝器。渦輪主機有一個可以把功率分成兩部分的雙級減速齒輪，齒輪可以把來自渦輪的扭力矩傳遞給軸線。

艦船傳動裝置用於發動機與推進軸系之間，是艦船主動力系統中不可缺少的關鍵設備，一般由齒輪箱、離合器、聯軸器等傳動部件按動力裝置不同配置組合而成，是船、機、槳匹配的紐帶。通過配置適當的傳動裝置，可以將有限的幾型發動機組合成適合各種艦船需要的動力裝置，極大地擴展了主機的使用範圍。聯合動力裝置可彌補單機功率不足，實現一機多用：既可提高艦船巡航工況的經濟性，又可滿足加速工況的總功率要求，通過傳動裝置保證動力裝置各個艦船主動力機獨立或聯合工作，實現螺旋槳軸速度的轉換及把艦船主機的功率傳遞到另一根軸系等。船用齒輪傳動裝置的功能主要有：減速用於匹配主機與螺旋槳的扭矩-轉速；傳遞主機的功率至軸系；承受螺旋槳的推力（主推力軸承置於齒輪箱內）；匹配主機與螺旋槳的轉向；主機交替運行工況切換；設置離合器，避免主機帶負荷啟動；實現正倒車或雙速傳動。輔助功能包括：低速盤動齒輪箱及推進軸系；靜態鎖住螺旋槳軸；動力分支驅動(PTO)驅動軸帶滑油泵、海水泵系統的液壓泵、調距槳液壓泵等。特殊功能包括：發動機碼頭(單獨)試車脫開軸系；掛裝調距槳配油器等。

單軸功率50000馬力以上的傳動裝置已是國外大型艦艇不可缺少的關鍵設備。由於大檔功率動力裝置覆蓋面大，應用範圍廣，各國非常重視大功率艦船傳動裝置的研究，無論是燃氣輪機動力還是蒸汽動力，都有多種規格的大檔功率傳動裝置已裝艦使用。

（5）：合理設計機庫和飛行甲板讓航母作戰更安全

航空母艦的機庫

航空母艦是以艦載機為主要作戰武器的大型水面艦艇。航空母艦的設計首先要讓其能搭載足夠數量的艦載機，還要為艦載機提供安全、穩定和高效的平台，具有較好的艦機適配性。

航母機庫是艦載機的運維艙室，是一個大型的航空維修和保障設備。航母機庫主尺度的設計最基本的一條，是要滿足艦機適配性的基本要求。此外，航母機庫還要滿足較高的消防要求。根據艦載機緊湊布列和便於調運的原則，航母機庫由防火簾（門）隔成3或4個部分，這幾個部分的總長就是整個機庫的總長。

各國對機庫的防火簾（門）的設計略有差別。美國航母機庫設計一般是兩道防火門，採用兩邊往中間推的方式。蘇聯設計的1143.5型和1143.6型航母採用的是三道從上往下放的防火簾。防火簾的展放速度較快，且可以設計為在斷電情況下依重力作用自動掉落，但防火和抗暴能力相對防火門弱一些。

航母升降機是在機庫和飛行甲板之間進行艦載機調運的唯一途徑。從結構上來說，升降機是設在航母舷側的大型開口，對航母的結構強度設計也有重要的影響，因此，升降機的尺寸、位置是航母結構設計中的重要內容。按照目前航空母艦的主流設計，航母至少有２部升降機分別布置在艏部和艉部。升降機在機庫分段的縱向位置會影響機庫內飛機的布列，從而在一定範圍內影響可布列飛機的數量。

由於升降機需要在艦體舷側結構大開口，故２部升降機之間的間距應該受到結構設計的約束控制。此外，由於艦體在高海況下的碰擊和上浪較為嚴重，故會對艏部升降機進行正常的飛機調運造成影響。艏部升降機距離艦艏部的距離也受到上浪對調運安全的約束限制。「庫茲涅佐夫」號航母由於之前的升降機有1座SA-N-9垂直發射防空導彈（6個發射單元，每個單元備彈8枚）和起重機，此外，受限於機庫大小和航空彈藥庫內部升降機的相互影響，更是向艦島方向退卻一定的距離。

航母機庫的寬度主要由艦寬和機庫甲板舷側艙室的總體布局來決定，兩者往往在船體主尺度論證階段能夠確定。美國的航母機庫，因設計上採用的是較薄單層艙壁，通過機庫入口和防火門位置等局部加固的方式，並利用機庫到艦外殼現有艙室結構的結合，既保證機庫整體結構的牢靠，又有極大的內部空間。例如「尼米茲」的艦寬是40.8米，機庫寬度是33米，機庫寬占艦寬的比例是81%。除了可以放進去近60架重型戰機、數架預警機和其他作戰飛機、直升機等，還可以在機庫周邊放大量的維護設備。

俄羅斯設計的「庫茲涅佐夫」級航母艦寬37米，但從公布的照片可見，機庫的外艙壁採用了安全性較高的加厚艙壁。此外，在機庫側壁到艦體外舷側之間還有其他艙室，兼作機庫的間隙裝甲防護結構。這些艙室並不像美國航母那樣和機庫有機結合，而是採用小的艙門連接，這就導致了機庫寬度的下降。「庫茲涅佐夫」級的機庫寬度只有26.5米，機庫寬占艦寬的比例是71%，供航空設備使用的面積大大減小。由此可見，美蘇兩國的設計師對側舷艙室的防護功能有不同的理解。相比之下，美國航母可以攜帶更多的戰機，而前蘇聯設計的航母更具備安全性，當然這是以犧牲攜帶戰機數量來獲得的，這種思路到1143.7型「烏里揚諾夫斯克」號才有所改觀，可惜那時候離蘇聯解體只有三年。

航母機庫的高度主要是根據艦載機的最大高度並加上維修所需高度決定的。早期美國的航空母艦高度是6米，後部才達到7米多，維修只能在後面進行，而目前美國的航空母艦機庫高度為7.6米，可以在機庫任意一個地方進行維修。在這方面，美國的實際使用經驗值得學習和借鑒。金屬加工，值得關注！

（6）：航母機庫和飛行甲板對飛機運載的影響

機庫大小的影響

上面討論了制約航母機庫的一些要素，那麼我們先對比一下各國目前最先進航母機庫的尺度與總面積。航母最重要的武器就是其攜帶的艦載機。航母機庫的尺寸、總面積與艦載機搭載數有著密切的聯繫，如何在噸位有限的航母艦體上設置儘可能大的機庫，以搭載更多的艦載機，是航母在設計階段的一項重要工作。

航母機庫的總長度與航母總長的比例，是衡量該航母設計水平的重要標準。目前現役的航母中， 「庫茲涅佐夫」號的機庫長和總長的比例是50.3%，其他國家航母的比例在62.5%~67%左右。

蘇聯在設計「庫茲涅佐夫」級航母機庫的時候，受到了一些客觀條件的制約。從「庫茲涅佐夫」號的結構圖來看，在「庫茲涅佐夫」級航母機庫的前方有很多艙室空間，但是由於某個特種艙室空間（航空彈藥庫的內部升降機，下部就是航空武器庫）的制約，使得機庫和升降機平齊，相當於五分之一的機庫空間給了佔地很小的航空彈藥庫的內部升降機。

航空彈藥庫的內部升降機艙室位置又受到幾個方面的影響：一是受到設計定位的影響，為了保證彈藥安全，蘇聯航母傾向於完全將航空彈藥庫、升降機和機庫分離；其次，航空彈藥庫升降機也受到前部艦首的飛行甲板下方共裝有12座SS-N-19垂直發射反艦導彈裝置的影響，不能太靠前；三是方便飛行甲板上的作戰飛機快速裝填的影響，但這個影響是可以通過水平轉輸系統解決的。在這多種綜合因素下導致了「庫茲涅佐夫」級航母機庫長度略短。但是由於航空彈藥庫完全和機庫分離，彈藥的裝配就在艦體內部完成，所用的彈藥相比之下較為單一，僅能滿足幾型防空導彈、幾型對地攻擊導彈。

美國航母的航空彈藥庫也在類似的位置，但是美國人寧可通過機庫中轉這樣不安全的方式也要選擇大機庫。（這與美國出於核戰需要全封閉艦體的思路也有一定的關係）。例如「尼米茲」級，其中部彈藥裝配區本身是由艦員食堂兼任的，在訓練和戰時轉換，不僅在使用時影響員工用餐，而且在有限的空間內要擺放4～ 5個裝配工作台，運輸通道只能臨時設置。作業人員要將主彈體和彈藥組件從下層彈藥升降機平台運出，再分發給各裝配台。裝配完成後，作業人員則要將彈藥裝車，運至上層彈藥升降機等待區。

涉及到多個裝配台的作業，彈藥運輸要並行，不同的運輸環節也會有交叉，這就引起了裝配區的作業衝突。臨時通道會堆積部分待裝配或裝配好的彈藥，不僅降低了效率，同時帶來了極大的安全隱患。由此也看出美蘇兩國的設計人員對作戰思路、方式和空間與安全的取捨是有差異的。而這種差異，由於目前美國一極獨大掩蓋了其自身設計上的缺陷，也導致一些人忽略前蘇聯的設計思路，盲目貶低蘇聯時期設計航母的結構方式。

顯然美國也意識到這種彈藥貯運是航母上的勞動密集型作業，人力需求較大。以「尼米茲」級航母來說，武器部門負責彈藥貯運作業的艦員共有 350人，彈藥貯運作業的艦員規模與作戰部門的人員相當。人力需求大，最主要的原因還是彈藥貯運作業環節步驟較多，需要跨越艦上多層甲板，在多個工作區域聯合作業，動用各類型起重、運輸設備上千件。因此，艦上武器部門要設置上百個戰位協同配合，才能完成保障作業任務。當然這也和美國的彈藥種類多、任務的多樣性有關係。所以，未來的美國航母在彈藥貯運過程中大量應用自動化設備，可以減少人力需求，同時進一步提高作業能力和輸送速率，提升彈藥在搬運過程中的安全性，以達到減員增效的目的。 金屬加工，值得關注！

機庫的寬度與艦寬的關係和航母噸位大小、艦的總體布局對機庫寬度的限制性要求等因素有關。考察現役航母的尺寸，美國航母無論噸位還是機庫大小，都在世界前列。其中在機庫的寬度上，前蘇聯設計的寬度是遠低於其他國家水平的。

通常大型航母機庫寬度都不延伸到兩舷，在機庫側壁與艦舷之間留出一定的空間，供布置艦船縱向通道。筆者在上文也討論了美國和前蘇聯對於機庫側舷防護思路是不同的。在艦寬和機庫寬度比上，如果向美國設計航母機庫的思路靠攏，簡化機庫側壁的結構，通過工藝和設計上的改進，使之符合航母強度結構。如果在「庫茲涅佐夫」級的基礎上進行改進，艦寬略微增長，達到39米左右，在此基礎上，機庫向兩側各延伸2.5米的空間（改成美國航母的單層側舷壁），機庫的寬度設計是可以達到31～32米的。

飛行甲板的影響

對於滑躍起飛，甲板形狀的主要特徵參數是：平甲板段長度與上翹段甲板長度、出口角及末端形狀。設計斜板跑道時，應在飛機結構強度（尤其是起落架載荷限制）允許範圍內，較大程度的提高起飛性能。艦載飛機滑離斜板末端的最初階段的航跡特性關係到起飛安全性，安全性最基本的要求就是航跡下沉量。斜板末端出射角越大，則航跡下沉量越小，航跡最低點越高。出口角是 10 °、1 4 °時，飛機離艦後最大俯仰角達到 28 °；出口角是12 °的飛機，離艦後最大俯仰角只有17 °，但此時飛機較容易控制。

滑躍起飛時，對起飛有影響的主要參數是：1、艦載機不同的起飛重量；2、航空母艦的航速；3、滑跑的距離。起飛重量越低，飛機離艦後下沉量越小。蘇-33在24 噸起飛質量時幾乎沒有下沉。

斜角甲板角度的確定對飛行甲板的長度設計、寬度設計、功能區域劃分、特種裝備布置等規劃問題影響很大,並能夠在一定程度上決定一艘航母的飛行甲板特點。斜角甲板的長度決定了飛機的降落重量， 比飛行甲板總長度更為重要。 「戴高樂」號就是由於斜角甲板的長度不夠，無法支持E-2C，費了九牛二虎之力重新加長甲板後才馬馬虎虎能用。無奈E-2D 重量又增加了，估計法國人要二次改裝了。

（7）：推進裝置的那些事兒

推進裝置

推進裝置的功能是將主機的扭矩傳給中間軸，再把中間軸上螺旋槳的推力傳給船體。由於航母的推進軸系、螺旋槳體積巨大，如美國「企業」號航空母艦上有4部螺旋槳，每個螺旋槳直徑達6米以上，重量近30噸。因此航空母艦軸系的數量並不多一般為2至4套，航空母艦所有的推進功率只能分攤在少量的軸繫上，使每根軸系的功率變得很大。

航母動力艙室的布局一般是在前後主機艙內（各）安置四台汽輪機，每台汽輪機的前部有兩座鍋爐為航母提供動力，汽輪機後部是水平異心傳動齒輪箱。由齒輪箱帶動軸系，如需多個汽輪機共同驅動一個主軸，則採用中間軸相連，主軸連接螺旋槳。1、2、3號動力艙分別由兩台兩用柴油機和2台渦輪發電機組成一個供電系統，4號動力艙由3台渦輪機組成一個供電系統（注意這3台渦輪機是在軸系的上部甲板上）。

推力環：在滑油的動力作用下，推力環旋轉，推力塊繞支持刃偏轉一個小角度，使推力塊與推力環之間形成楔形空間，滑油被推力環帶入楔形空間，產生了動力油壓。推力環的推力通過動力油壓傳遞到推力塊上，並經調節圈傳遞給機座，同時通過地腳螺栓傳給船體，從而推動船舶前進。正常情況下，推力軸承是在液體動力潤滑下工作的。

機架、機座的作用：內部安裝運動部件的導板和支承（如缸套、導板和主軸承）構成運動部件（如活塞、十字頭、連桿和曲軸）和傳動部件（傳動齒輪、鏈輪和凸輪軸）的運動空間。

輔機設備

輔機是航母上除主機以外的動力機械。按用途輔機分為五類：1.船舶推進裝置服務：燃油輸送泵、滑油泵、海水泵、淡水泵、空氣壓縮機、分油機等。2.航母航行與安全服務：舵機、系泊設備、吊艇機、消防泵、艙底水泵、壓載泵等。3.裝載補給服務的：起貨機、通風機、製冷裝置、貨油泵、洗艙泵等。4.士兵生活條件服務：製冷及空調裝置、海水淡化裝置、飲水泵、衛生水泵、熱水循環水泵、通風機、減搖裝置、船用鍋爐等。5.防污染服務：油水分離器、生活污水處理裝置、焚燒爐、污油泵、污水泵等。

「庫茲涅佐夫」級航母上有9台ТГ-1500型渦輪發電機，每台1500千瓦；6台ДГР-1500型柴油發電機，每台1500千瓦。這些發動機可以提供總功率高達22500千瓦的電力，有的航母還配備了有源相控陣雷達。為了保證航母的電力系統、全艦系統、裝置、日常生活所需要的能量以及汽輪機裝置組成里的輔助動力裝置能夠正常運轉。隨著新型航母電子設備、機電設備用電功率不斷增大，航母應該配備更加強的電力系統，總發電功率應達到30000千瓦以上。

航母上一般需要安裝海水淡化裝置，而當前的海水淡化裝置也同樣需要電力驅動。為了保證航母上的空氣調節系統正常運轉，還應該安裝大功率的渦輪壓縮機式製冷劑，每台的製冷效率應有200萬千卡/小時以上。

機械安裝步驟

採用塔式建造法的航母，分段的預舾裝比總段製造法的少。當主要分段合攏後，就開始了主要設備的舾裝，為了保證安裝的進度和質量，這個過程估計要3個月左右，這就是說在開工9～12個月之間，船廠中的航母的外觀都不會有太大的變化。主要都集中在主機，發電站，輔機設備，船舶自動化設備的安裝，分段的安裝也是在底部。

（8）：從下水到交船需要經過哪些過程？

航母的下水

航母的下水一般採用的是船舶漂浮式下水，即將水注入船舶建造塢，使船舶依靠自身浮力自然浮起的下水方法。

常見的漂浮式下水方法有干船塢下水和浮船塢下水。干船塢就是陸地上建造的利用漂浮原理進行船舶下水和入塢的水工建築物，一般由塢室（塢底和塢牆）、塢門和水泵站組成。通過塢門把塢室和水域隔開，塢門本身具有壓載水艙和進排水系統，塢門水艙進水，塢門就會下沉，在塢外海水的壓力下能夠緊緊的壓在塢口，排除塢門內的壓載水，塢門就會起浮並脫開塢口。把塢門關上將塢內的水抽干，就可以在塢內造船或者修船。船舶下水時首先將水注入塢室，船舶依靠水的浮力浮起，當塢內水面與塢外平齊時，打開塢門，將船舶拖曳出塢。為了保證船舶下水時有足夠的吃水量，一般乾塢下水都會選擇大潮位時。

浮船塢是一種用於修造船的工程船舶，有一個巨大的凹型船艙，兩側有牆，前後端敞開，是一種構造特殊的槽型平底船。兩側的塢牆和塢底均為箱型結構，沿縱向和橫向設有艙室，有的艙室為壓載水艙，用來注水和排水使船塢沉浮。利用浮船塢做下水作業，首先使浮船塢就位，塢底板上的軌道和岸上水平船台的軌道對準，將用船台小車承載的船舶移入浮塢，然後浮塢脫離與岸壁的連接，如果塢下水深不足則帶到專門建造的沉塢坑下沉，船舶自浮後拖離出塢。根據船舶入塢的方式可以分為縱移式和橫移式。縱移式船舶入塢按船長方向移動，使用雙牆式浮船塢；橫移式船舶入塢按船寬方向移動，往往使用單牆式浮塢，或者一側塢牆可以拆卸。浮船塢下水作業平穩安全，不佔用陸地面積，下水作業更靈活，但下水作業複雜，浮船塢的價格較貴。

艦島安裝完成後，新航母合攏階段的工作就基本完成了，在新航母開工大約24個月後，完成初次塗裝的航母將踏入一個新的旅程。放水，打開船塢，伴隨著綵球花衣和濃烈的鞭炮聲，航空母艦將緩慢的離開船塢，迎接她的將是這個星球的海洋。在船舶下水之前，船體建造、船塢舾裝塗裝工作基本完成，此時會進行船舶主尺度、船底基線等的測量工作，以備參考。

舾裝

接下來的工作依然艱巨，還將經歷一年半到兩年左右的舾裝工作。完成舾裝、試機等，才能進入海試階段。船舶舾裝是指船體結構之外的船舶的所有設備、裝置和設施的安裝工作，也可以定義為是對船舶進行系統處理和安裝的生產活動。目前習慣上對船舶舾裝按船機電三個專業分為船裝、機裝、電裝三大類。船裝就是指除了機艙設備和全船電氣以外所有的安裝和處理工作，可以分為甲板舾裝（外舾裝）和住艙舾裝（內舾裝）。

船舶試驗

隨著船舶舾裝工作接近尾聲，各種設備與系統的試驗工作接踵而來。船舶試驗就是檢查主要設備與系統的安裝質量和工作狀況，尤其是工作的可靠性，將直接關係到船舶的安全性。船舶試驗是船級社、船東和船廠三方監控的，規定的試驗項目必須請驗船師和船東代表到場驗收，以便簽發有關證書作為交船文件。船舶試驗通常包括系泊試驗、傾斜試驗、航行試驗（試航）等內容。其中系泊試驗是船舶在停靠在碼頭的靜止狀態下進行的試驗。系泊試驗中最重要的是「四機一爐」，即主機碼頭試車、發電機組試驗、舵機的檢查與試驗、起錨設備試驗、鍋爐點火。其他試驗內容有居住設備的檢查與試驗；救生設備的檢查與試驗；起貨設備的檢查與試驗；系泊和拖曳設備的檢查與試驗、通道裝置的檢查與試驗；關閉裝置的檢查與試驗；聲、光信號設備的檢查與試驗；其他設備的檢查和試驗，例如各種武備系統的檢查和試驗。

船舶航行試驗（試航）

船舶試航的目的是根據合同要求和設計要求，對建造好的船舶技術性能實行全面考核。船舶航行試驗的試驗項目、內容、方法、程序和試航計劃應該會同船東和船級社等有關方面預先商定，並由船廠、船東和船檢機構三方代表組成領導小組，負責實施。首制船通常還請設計單位參加試航。在試航前，對主要機械設備再做一次檢查，並帶足燃料、滑油、淡水、生活給養和救生器具，掌握氣象預報情況。試驗期間，風速儘可能小，海面儘可能平靜，水下部分的船體和螺旋槳儘可能清潔，準備好測試儀器和專用工具，測速前應交驗計程儀。船廠對試航全過程作詳細記錄，為編寫產品說明書提供實際數據。試航一般在指定航區內進行，應該具有必要的水深和可供各種船用設備進行專門檢查的技術保障。

航行試驗項目有：

（1）主機航行試驗，包括平衡試驗、負荷試驗和性能試驗，主機性能試驗主要包括操縱性能、使用性能和可靠性能三個內容。

（2）測速試驗，目的是為了確知船舶處於不同載況（輕載、重載）和不同螺旋槳轉數下的航速及其相應的主機功率、螺旋槳推力，從而求得轉數、航速、功率和推力間的關係。船舶測速試驗通常是使主機處於25%、50%、75%、100%、110%的工況下進行。

（3）操縱性試驗包括迴轉試驗和慣性試驗。迴轉試驗的目的是通過對縱距、橫距、戰術直徑和迴轉直徑的測定來了解船舶的迴轉操縱性能。慣性試驗的目的是為了測知行進中船舶在主機停車或迴轉為倒車後，因慣性而滑行的距離及滑行時間。操舵試驗目的是為了鑒定舵操縱的輕便性、靈活性和工作的可靠性，包括主用操舵裝置和備用操舵裝置的操舵試驗。

（4）拋錨試驗、剎車效能試驗、導航設備試驗和聲光信號設備試驗，特殊的有船舶擴大航行試驗：用於檢測螺旋槳在低中高几種常用轉速下的航速和尾軸功率，船舶在風浪中的適航性，船體振動，軸系扭振等；對於航母還有專用設備工作性能考核，例如設備作業能力、與飛機和其他艦船的配合能力、風浪對作業的影響程度及在各種環境下維護、修理、設備應急更換的方便程度。

交船

船廠的交船是船舶建造完工的最終階段。交船是一項程序性工作，即通過一些移交手續，船廠把航母交給海軍使用。交船主要有幾個內容：不完善項目、備件清單、交船日期、交船文件、交船儀式、保證期等。當然，交船並不意味著新航母馬上加入海軍的服役序列，但它意味著，這艘航空母艦的所有權從造船廠手中轉到了海軍手中。

（完）

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