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為什麼航母噸位最大只能12萬噸?

原標題:為什麼航母噸位最大只能12萬噸?



中國歷史上第一艘國產航母於2017年4月23日隆重下水!而同年4月初,美國第一艘電磁彈射的核動力航母,也是當今全世界號稱噸位最大、技術最先進的福特號航母,進行了為期7天的首次試航。雖然後來美國海軍對福特號非常不滿,拒接接收,但並不妨礙福特級仍然是當今全世界最大的航母,滿排噸位高達11.4萬噸。


中國第一艘國產航母002,仍然是遼寧艦的模仿升級版,因此噸位指標應該和遼寧艦非常接近,遼寧艦的標準排水量大約是5.5千噸;滿載排水量大約是6.75萬噸,因此目前中國擁有的兩艘航母,都是6萬噸左右的中大型航母。


美國有世界上最大規模的航母戰鬥群,而且美國航母的單艦噸位,也是世界最大的曾經裝備最大噸位的常規動力航母小鷹級,滿載排水量是8.5萬噸左右,目前已經全部退役;而現役的十艘尼米茲級航母,滿載排水量從9.5萬噸到10.5萬噸不等,可以算是10萬噸級別的。


至於其他國家的航母,噸位則更小,俄羅斯的庫茲涅佐夫號和遼寧艦原本就是姊妹艦相當,也是6萬噸級;英國的兩艘女王級都是6.5萬噸級,法國的戴高樂號雖然是核動力,最大滿排噸位卻只有4.5萬噸;至於三哥的所有現役航母,都不超過5萬噸級;其他的國家的輕型航母,噸位僅僅在2萬噸到4萬噸之間,基本和二戰時期的航母噸位相當了。


即將服役的福特號,就成為當今全世界最大噸位的航母,也是人類到目前為止,建造過的最大戰艦。



但當今世界,最大的海船,卻不是航母,而是超級油輪和超級礦石船!超級油輪VLCC和超大礦石船一般噸位都有30—40萬載重噸,長度可以達到350米以上,超過最長航母330多米的記錄!寬度也有65米以上,僅僅比最大航母的飛行甲板寬度小了10米左右,原因是油輪甲板沒有外飄!


人類歷史上造過的最大油輪,噸位高達55萬噸,僅僅甲板就有480米長!寬度也近70多米,相當於5個標準足球場連起來!這麼大面積的甲板,噴氣戰機不用彈射器和攔阻索,都可以自行起降了!


當代各國海軍為何不徵調和改造油輪當航母?而最大的航母滿排,為何限制在12萬噸以下?這兩個問題看似簡單,實際卻牽扯到海軍和航海知識的方方面面。


航母也不是一上來就建到10萬噸的;二戰初期的主力航母才2萬多噸;二戰後期發展到四五萬噸甚至最大七萬噸。


二戰結束後,由於噴氣艦載飛機需要比較高的起飛、著艦、失速限制速度,因此回收甲板和起飛彈射區都需要比從前更長距離,大型航母才普遍擴大到5萬噸以上。


到冷戰後期,只有美帝這樣的超級霸權,才把航母擴大到10萬噸以上。其他國家的大型航母還沒有滿排水量超過8萬噸的。


航母說到底,就是個海上的高速機動機場,這一句話已經說到了航母的本質:


1,航母是水面特殊的浮動機場;2,航母必須機動,而且要高速機動。


既然是機場,那麼收放飛機是主要功能。航母最重要的區域就是飛行甲板。其他艦艇的設計,可以先根據動力參數,確定噸位,然後再設計艙室和武備。而航母是特例:大型主戰航母是先確定艦載機性能參數,再根據飛機性能,確定飛行甲板參數。道理很簡單:螺旋槳飛機時代,航母甲板(總長)可以只有200米;而固定翼噴氣機時代,航母甲板(總長)無論如何不能低於220米,否則無論彈射還是滑躍,都無法起飛常規固定機翼艦載機。


因此現代航母的設計,是先確定艦載機,根據艦載機參數倒推甲板尺寸參數,再根據甲板參數,確定艙室總體布局,最後確定噸位和動力系統參數。


而不論採用彈射還是滑躍起飛的航母,要更好的放飛和回收飛機,航母本身和艦載機之間的速度差,越小越好。也就是說,艦載機的失速速度(最小起飛速度、著艦速度都和失速速度成正比)越小越好,而航母在收放飛機時,能長時間保持的最高航速,越高越好。


這兩者的速度指標,都是有極限的。現代噴氣飛機的失速速度、起飛速度,至少在100節到120節。(一節就是一海里/每小時)


而採用蒸汽、燃氣、柴油主機的現代大型水面艦艇,最高持續航速在25節到32節之間。


航母收放艦載機時,必須長時間(維持數小時)維持高航速,低海況下(風浪不大),航母持續航速28節到30節基本就是極限;在迎風狀態下,有30節以上的甲板風,已經完全夠用;再想提高航母的航速,主機受不了。


無論是軍艦還是民船,噸位體量越大,要求巡航的速度越高,對船舶主機的功率要求自然越高,而主機的功率越大,機器本身的重量和尺寸也越大,這是個非常簡單的對應關係。


深吃水型常規單體大型船舶,其最高航速,每提高一倍,需要的主機最大功率,幾乎是原輸出最大功率的二次方到三次方之間。


也就是說,常規大型船舶是不可能無限制的提高最高航速的——因為這要求動力系統功率輸出成指數暴漲;目前人類使用的主流內燃機和蒸汽機動力的發揮潛力,基本已經挖掘殆盡;船舶核動力其實也僅僅是將核能轉化成蒸汽能做功,核熱能本身目前還不能直接用來推進航母和核潛艇。而且航母核動力包的單位重量(比如每公斤輸出功率值)輸出功率,甚至還不如大型燃油鍋爐,因此核動力也不能無限制提高航速。核動力的優勢是持續輸出動力時間長,而不是單位功率更高。


航母是水面運動的高機動特殊機場。


高機動對起降飛機的意義前面已經講了。那麼作為水面超大戰鬥艦艇,必然面對水下、水面和空中三個方面的威脅,而來自水下的攻擊,一直是航母面對的最大的威脅。航母雖然牛,但來自水下的危險,是最致命的。


面對空中敵對飛行物(敵機和導彈等)和水面敵對艦艇的威脅,航母因為有大量艦載機,大範圍大半徑作戰和預警機戰場感知優勢,對這兩方面的威脅,航母可以通過提前發現,先發制人來消除和降低威脅程度;而對來自水下的威脅,當代最先進的反潛措施,也不能百分之百保證是可靠的。



軍事實踐中已經證明過無數次:無論過去還是現在,航母最怕的仍然是水下神出鬼沒的潛艇,尤其是攜帶重型魚雷和反艦巡航導彈的現代化核潛艇。現代的潛艇,已經不是二戰時期只能通過潛望鏡觀察和近距離發射直線魚雷攻擊的戰法了。


現代潛艇在衛星數據鏈的支持下,可以從100海里外就對航母發射潛射反艦導彈;而且現代化的智能魚雷在幾十海里外就可以多枚齊射,發動對航母的致命攻擊。一旦被重型智能魚雷鎖定,幾乎任何大型船舶都要坐以待斃,因為至今還沒有什麼特別有效的反智能魚雷的海戰措施。


由於水的密度是空氣的800多倍,因此同樣的炸藥當量,在水中爆炸的威力,比空氣中爆炸破壞力大許多倍——任何艦艇被重型魚雷命中,要比被常規掠海反艦導彈或航空炸彈命中,造成的破壞嚴重的多。

一艘七八千噸級別的大型驅逐艦,可以抗擊2到3枚魚叉導彈直接命中(最近美帝搞的太平洋軍演,用10枚魚叉導彈才打沉了一條4000噸的佩里級護衛艦,當然,這條靶艦上面沒有燃料,彈藥,不會殉爆,實戰中的艦艇,最怕被導彈命中後引起彈藥艙和燃料倉的大爆炸)。還不至於立即沉沒,至少一半的船員可以有時間棄船逃命,或者艦艇上的損管部門還有撲救大火,搶修的時間。


但是,若同樣的驅逐艦被MK48一類的重型魚雷攔腰命中,會被直接炸斷龍骨,整條船會被一劈兩半,上面的船員即使不被立即震死,能逃生的也不會超過20%,驅護艦一旦被重型魚雷直接命中,幾乎沒有再搶救的必要了。



驅逐艦如此,航母雖然更大,但同樣好不到哪裡去。一艘6—10萬噸的航母,可以被10多枚魚叉反艦導彈直接命中,而不至於立即報廢;而若被1到2條或者更多的重型魚雷直接命中船底,那麼絕對有立即傾斜甚至翻沉的危險。航母甲板一旦傾斜超過10度,就完全喪失了起降艦載機的能力;也就是失去了戰鬥力,傾斜而喪失戰鬥力,甚至失去動力的航母,將成為一個真正的巨型浮靶,最終命運會非常悲慘。


從二戰以來,潛艇用魚雷反航母,都是效率和性價比最高的。中途島海戰中,擊沉3萬噸的約克城號航母的小鬼子的潛艇,只有千把來噸;鬼子二戰末期搶造的高達7萬噸級的當時世界最大的航母信濃號,第一次出海,就被美國海軍的「射水魚」號潛艇盯上,發射6條魚雷,直接命中4條,僅僅不到2小時,就將其和上面的數千鬼子兵一起送到海底。因為只要能發射重型魚雷,潛艇本身的大小並不重要,越小隱蔽性反而越好。


目前的常規潛艇和核潛艇,都可以攜帶重型智能魚雷和遠程潛射反艦導彈,而核潛艇和AIP常規潛艇都可以數周以上大範圍伏擊;核潛艇可以高速,大範圍的跟蹤和攔截航母編隊;因此現代先進的潛艇對航母的威脅,不但沒有減少,威脅係數反而大大提高。


航母面對各種先進的常規潛艇和核潛艇,想要和對付水面敵對艦艇和空中來襲的飛機一樣提前發現,先發制人?幾乎難以做到。因為先進潛艇隱蔽性極強,又可以遠程攻擊,航母想要時時預警,提前反攻擊敵對的潛艇,越來越難。



航母作為一種鋼鐵製成的水面浮動的大型船舶,一旦被擊中進水,再強大也有沉沒的危險。即使勉強沒有沉沒,一旦被命中導致傾斜或者失去動力,也就完全喪失了戰鬥力,在戰爭中也就失去了價值。因此航母和陸地機場對比,實戰中抗戰損能力弱的多。陸地機場永遠不會沉沒,即使跑道被炸出一個或者多個大坑,也可以迅速填平繼續使用;而航母一旦被重型反艦導彈直接命中,甚至是水下船體被重型魚雷炸破,那麼就會立即退出戰鬥。


提前反潛艇很難,航母戰鬥群只有一個辦法:惹不起躲得起——通過高速機動,長時間大範圍變換航向、航速來盡量躲避、及早脫離和敵對潛艇可能的接觸。

高航速,高機動能力,對航母本身和航母編隊,意義非常重大,高航速對收放艦載機非常正面,而對反水下潛艇威脅也同樣重要。


常規潛艇,水下最高航速很難超過25節,任何一種常規潛艇,若維持18節航速兩個小時,就會耗盡全部電池的能量,採用AIP系統巡航作戰,時速也很難超過5節。


現代核潛艇,水下最高航速超過30節,可以追上水面艦隊,但最先進的核潛艇,一旦水下航速超過18——20節,那麼航行噪音會成倍增加,一旦超過25節左右,不暴露已經不可能。因此即使先進的核潛艇,平時水下巡航作戰航速,也不超過18節。



核潛艇的先進性,最高體現並不是最高航速,而是低噪音下的最高航速。例如,我們093A核潛艇的反應堆最大功率和最高航速,並不比美帝洛杉磯級後期批次差。但是最高靜音航速,卻和海狼和弗吉尼亞級差了幾十年的水平,海狼和弗吉尼亞級,在18節巡航速度還能保持靜音;而093A的靜音巡航速度,只有1X節。核潛艇最高航速只有在暴露逃命,追殲敵方,或跟隨編隊高速前進時候才用。


總之,作為水面作戰主力的航母及其護航編隊,能長時間保持高航速,對於本身作戰和躲避水下威脅,是非常重要的戰術參數。一旦航母編隊以超過25節高速航行,並且不斷的在廣闊水域變向機動,那麼無論是常規潛艇,還是核潛艇,都難以伏擊這樣的編隊。即使航母編隊偶然誤入敵對方的潛艇伏擊陣位,也可以高速變向機動,迅速甩掉對方。對現代航母編隊,27節是戰鬥航速的最低門檻。


現在世界上不論軍船還是民船,滿排5萬噸以上的大型船舶,最高航速基本沒有能超過35節的。現代大洋上能持續維持高航速的大型民用船舶,一般是洲際集裝箱班輪。為了達到在各大洲之間迅速運輸工農業貨物的目的,集裝箱班輪的巡航速度可以達到22節以上,最先進的型號持續航速可以達到25節,這已經是當前在大洋上高速馳騁的最高航速的民用大型船舶了。由於大海輪是一塊巨型的鋼鐵,以高速東西橫向穿越地球磁力線,甚至會對全球的磁場產生輕微的影響。



因為集裝箱貨物的時效性要求比較高,才將這種大船的航速做的比較快。集裝箱班輪,巴拿馬級。能通過巴拿馬運河的船閘,水線寬不超過33.5米;美帝現役航母的型寬都超過39米,不能通過巴拿馬運河,我國的遼寧級航母型寬38米,也不能通過巴拿馬運河;能通過巴拿馬運河的最大水面軍艦,是美帝的兩棲攻擊艦,型寬在33米以下。載重噸位在5到7萬噸,超巴拿馬級超過8萬噸;現在全球最大的集裝箱快船,有25萬載重噸,船體寬度接近45米,船長超過380米;有球鼻艏這種穿浪造型,只看船體,比美國的尼米茲級超級航母還大。


稍小點的15萬噸級超級集裝箱班輪的總體船型和大小,和超級航母相似,都可以以25節左右的高航速長時間巡航,兩者的動力功率也近似。我國能造出十萬噸以上級別超級集裝箱班輪的軍民混合船廠,就有造超級航母的潛力,看看江南集團,最近為中遠批量製造的20萬噸超級集裝箱船,就知道在同一個船塢,同一批工人,今年開始製造003型超級國產航母。不是每一個能造超級集裝箱班輪的船廠都能造航母;但是,不能造超級集裝箱快船的船廠,根本就造不了航母。

航母船體滿排11萬噸,最高航速33節,巡航速度25節,已經接近當代船舶推進技術的極限。


不論軍船還是民船,不論是核動力還是常規動力,發動機也不能造的無限大,船上除了發動機,還要有貨倉和其他有用的空間,因此船舶的功率不能無限提高。要想造出20萬噸以上,最高航速35節以上的船舶,至少20年內是做不到的。未來即使造出來,也沒有哪個國家用的起!



世界當前最大的船舶,載重噸超過55萬噸,但這種大船的最高航速,不能超過18節。


假設真把航母做到30萬噸以上?那麼,這種航母,體量將會和超級油輪或者超級礦石船一樣大,這麼大型的船舶,一般採用肥大的船型,長寬之比,基本不能超過7;也就是船長超過350米,船寬一般在60米甚至更寬。這種肥胖的船型,在海水中阻力很大,無論上什麼動力系統,是不會超過20節的最高航速的。當代此類超級油輪和礦石船,最高巡航速度才15節左右。因為原油、礦石等原料類貨物的時效性不強,不像集裝箱中的工業成品,走慢點也可以接受;想再快?動力受不了;燒油太多,運輸成本更受不了。


若把30萬噸的航母建成和油輪一樣胖,航速必然一樣慢,不但收放飛機困難,這麼慢騰騰的航速,簡直就是給常規潛艇當靶子的,更別提遇到敵方的核潛艇了!再大的船,也怕魚雷和導彈!


有人說,船型何必做的那麼肥胖,30萬噸的航母,難道不可以做到船寬50米,長度400米以上,高速船型嗎?這麼做,問題仍然很大:


鋼鐵的強度也是有限的,不可能把船做的無限長。人類到目前為止,還沒有做出超過500米長的巨輪,因為船長超過500米,就已經接近鋼結構自身的應力極限,這麼長的艦艇,一旦遇到三角浪折斷龍骨,或船體變形太大而迅速喪失使用價值。


還有一個很重要的船本身以外的因素,也限制了航母的最大噸位。這就是航道和港口泊位的水深,也是非常有限的。


凡是主航道和泊位超過20米水深的港口,就可以算做「世界級良港」;航道和主泊位水深超過25米,就是世界頂尖良港。可進出世界最大的油輪和礦石船。世界上80%以上的軍港和一般民用港口,航道和泊位水深不超過15米。而11萬噸級的尼米茲航母的吃水已經接近12米,能接納航母的軍港和泊位,已經不多。香港的維多利亞港號稱世界級天然深水港。但中外航母到香港,並不能直接開進維多利亞港,水深和泊位寬度都很難接納航母,只能停靠在青馬大橋附近,人員通過擺渡船上岸。


除了港口和近港航道,世界上很多天然海峽的航道,例如馬六甲海峽,水深也是很淺的,馬六甲部分主航道的水深只有不到二十米,而且每年都要花費巨資,人工深挖航道防止過往船隻擱淺,費用巨大。


假設把航母噸位做到三十萬噸以上,即使不考慮發動機功率和航速,那麼這種高速深V型船舶的吃水,將會達到驚人的20米左右,這麼深的吃水,不但導致航母本身可能會在一些世界主要海峽擱淺,馬六甲海峽,英吉利海峽很多航道局部水深沒有20米深。


而且世界上將沒有幾個軍港,可以接納吃水如此深的航母。北美大陸現在東西兩岸,甚至夏威夷的軍港,這種航母進不去,出不來,等於全部報廢。當今世界上近港航道和泊位水深超過20米的港口,80%在中國!建設深水港和深挖航道,投資都是天文數字。美帝沒錢,他的港口基礎設施,大部分是60年以前建設的,航道和泊位水深超過20米的,寥寥無幾。



號稱技術控的美國海軍,在二戰後還真的研究過30萬噸的航母的可行性,甚至想研發60萬噸的航母,結果發現,一艘30萬噸的航母,並不能當3艘十萬噸的航母用;而且一旦裝備30萬噸的航母,美帝東西兩岸的軍港全都要升級改造,花費將超過萬億美元!夠再造100艘尼米茲!至於,60萬噸的航母,全世界更沒有一個軍港可以開進去,只能永遠漂在深海!

總之,在要求超級航母這種龐然大物必須保持高航速的前提下,噸位、船型、動力、航道、港口這5者之間相互制約的關係,決定了當前11到12萬噸的滿排,就是當代航母的極限噸位。

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