双舰岛和常规动力
-英国海军伊丽莎白女王级航空母舰的发展之路②
双舰岛设计
这源于2001年的一次灵感瞬间,当时与泰雷兹设计团队合作的一位英国海军军官为QEC开发了双舰岛设计,打破了独立舰岛设计思想。双舰岛设计有几个优点,但最令人信服的原因是,给烟囱腾出空间。两台燃气轮机的进排气需要很大的进气道和排气道,而每个舰岛中都有独立的进气道和排气道。这提供了一种冗余设计,可确保一个推进系统损坏的情形下,航母仍能依靠另一部推进系统正常运作。就其特性而言,燃气涡轮发动机(位于QEC每个舰岛的正下方)比柴油发动机(位于船底)需要更大的进气道和排气道,双舰岛设计有助于减少气道对内部布局的影响。
在传统的单舰岛航母设计中,要么必须有一个很长的舰岛(如无敌级航母),这减少了飞行甲板的空间;要么为排气管道留下的空间非常小。受限于管道布置角度,这可能会影响机库的使用空间。此外,上行烟道也可能出现问题,例如1941年,“皇家方舟”号航母被一枚鱼雷击中,海水从烟道破口中灌进来,导致发动机舱被水淹没而无法航行。
双舰岛设计还有其他几个好处。风洞试验证明,通过设置双舰岛,由大风和航母运动造成的飞行甲板上空气扰流可以大大减少。海上空气扰流常常会影响舰载机飞行操作,航空母舰设计师不得不想尽办法解决这个问题。双舰岛设计允许更大的飞行甲板面积,因为两个小舰岛的总占空间要小于一个较大舰岛的甲板占用空间。而且两个小舰岛也更容易建造出来。伊丽莎白女王号前舰岛是在朴茨茅斯建造,后舰岛则是在格拉斯哥建造,然后运送到罗塞斯安装在船身上。
这种双舰岛布置也为雷达的安装提供了方便。1046型远程空中监视雷达安装在航前舰岛上,而997型“工匠”3D中程雷达安装在后舰岛上。由于这两种雷达的输出功率都很大,虽然其工作在不同的频率上,但如果天线太靠近的话,可能会造成相互干扰。而且“工匠”3D中程雷达和1046型远程空中监视雷达都有纤细的通信桅杆和类似的抛物面天线,安装距离过近、彼此影响正常工作也无法避免的,而双舰岛设计恰好可以解决这一问题。
前舰岛
前向舰岛使值班人员能更好地观察船头和前方的情况,特别是在在狭窄的水域尤其有用。伊丽莎白女王号航母的舰岛上层空间宽敞,窗户大,视野宽广,与45型驱逐舰的舰岛很类似。舰岛控制室的控制面板拥有深蓝灰色的表盘和木制装饰边,与之前的无敌级航母的奶油色和浅灰色内饰非常不同。航母配备了最先进的“斯佩里”海洋综合舰桥和导航系统,还包括海军电子海图显示和信息系统。
舰长办公室在舰桥后部,而宽敞的主舱位于下层,并与其他高级船员的住舱安排在一起。舰上有一部小电梯,舰长可以快速从舰桥下到位于七层以下的作战指挥室。与无敌级航母一样,QEC航母上有航母战斗群指挥室,在主舰桥下面拥有自己的“旗桥”。它为舰长和指挥官提供了良好的视野和宽敞的空间。
后舰
后舰岛主要是航母的舰载机控制舱室所在位置,容纳飞行控制室(Flyco).Flyco是与世界领先军民机场控制塔供应商之一的Tex ATC有限公司合作设计的。单独布置的Flyco可以在最佳位置观察舰载机飞行,观察飞机接近航母着陆,这是飞行员最需要舰上人员帮助的时刻。后舰岛有3米高的环形大窗户,可提供290度的飞行甲板视野,所有人都能很好地看到高空飞行的飞机。在一些老旧的船上,狭小的窗户让观察人员非常不舒服。
Flyco控制室人员可以通过耳机或安装在后舰岛外侧面的大型LED显示屏,向飞行甲板上的人员发出指令。它还连接到下面的机库控制室,发布命令以提醒机库相关人员准备将飞机升到航母甲板上。航空指挥官(Wings)在后舰岛上也拥有一个房间,但没有配置电梯。后船岛也有一座“舰桥”,基本复制了前舰岛功能,在前岛受损的情况下,可以用作紧急指挥场所。
动力方案选择
船用核动力装置的主要优点是它为船舶提供无限的航程和可用动力。这种航程和功率对于QEC航母来说是非常理想的,但成本和其他因素对其产生了很大的制约。在执行任务时,舰载机编队将消耗相当多的航空燃料。即使航母采用核动力,它也必须在一艘油料补给船的陪同下进行频繁的海上补给。核动力航母并不能降低对海上补给的需求。4艘泰德级油轮可以同时向QEC航母补充航空燃料和柴油。此外,QEC航母远距离部署的频率不会很高,选用核动力推进系统以便在广阔的大洋上运作意义不大。
另外,核反应堆不可能很快从低温状态重新启动。启动反应堆和蒸汽装置需要一个小心翼翼的流程,以防止热应力损坏系统。自20世纪70年代英国海军开始摆脱蒸汽推进以来,它一直享受着燃气轮机和柴油机的好处。装备这类动力的舰船可以非常快速地启动和关机,可以确保在需要时快速离开港口,对人力的需求也较低。
蒸汽弹射起飞与滑跃起飞
除了新服役的“福特”号航空母舰外,美国海军航母使用蒸汽动力弹射器弹射飞机。核动力推进的优点是为弹射器提供充足的蒸汽。老一代的英国航母有蒸汽涡轮推进系统,它们也为弹射器提供蒸汽。如果QEC航母在研制阶段配备弹射器和拦阻索,显然采用美国为福特级航母开发的电磁弹射系统最为合适。但该系统需要相当大的电力。不排除QEC航母在未来会改造加装电磁弹射与拦阻装置(当前分析20年内都不可能),但前提是已经有足够的备用发电能力。
造船能力
英国唯一建造核动力船舶的工厂是BAE系统公司旗下位于巴罗因弗内斯的巴罗造船厂。在过去的10年里,巴罗造船厂一直在满负荷运转,主要是建造机敏级攻击潜艇。此外,随着4艘无畏级弹道导弹潜艇建造工作开始展开,这种情况会一直持续下去。巴罗造船厂可能是英国唯一一家拥有建造航空母舰核动力推进部分技术和经验的工厂。即使巴罗造船厂的产能够用,但包含核电设施的船体部分也必须通过驳船运送到罗赛斯进行组装-这是一个危险的旅程。
英国拥有建造核潜艇的丰富经验,但从未建造过核动力水面舰艇。理论上,安装在先锋级和机敏级潜艇上的罗尔斯·罗伊斯公司PWR2核反应堆可以升级成航母适用。如果选用,QEC航母将需要至少安装三座PWR2核反应堆,每座输出功率大约为27500轴马力(20515千瓦)。为适应航母环境,调整反应堆装置和汽轮机齿轮、轴装置需要相当大的成本并具有高度复杂性。另一种选择更加昂贵,也就是花费巨大的代价,专门为航母开发一种全新的、输出功率更强大的核反应堆。
法国现役唯一一艘核动力航母“夏尔,戴高乐”号在2001年正式服役,但它前后共花费了11年多的时间,交付时间比预期晚了5年,而且造价昂贵,推进系统也存在技术问题。“戴高乐”号K15核反应堆的设计源自于核潜艇,但在航母上明显动力不足,辐射屏蔽效果也不好。这使轮机人员轻易暴露在超过规定剂量的核辐射之下。法国已经在研究替换戴高乐号的方案,这艘航母在码头停留的时间比出海使用的时间还要长。
尽管法国拥有比英国更强大的核工业,拥有更多的核科学家、工程师和技术人员,但它在建造“戴高乐”号航母的过程中仍然不轻松。伊丽莎白女王级如果选用核动力,设计和建造可能需要从法国或美国进口昂贵的核技术。目前,英国海军已经很难找到足够多的合格人员来运行10艘核潜艇。而为两艘航空母舰招募和留住更多的核人才,将是另一件难事。
有吸引力的常规动力方案
船用发动机技术的进步使常规动力更具吸引力。积累的经验、广泛的测试和经过验证的低风险发动机选择,将确保QEC航母不太可能出现类似45型驱逐舰的速度不足问题。QEC航母采用的柴油机电传动和燃气轮机联合推进装置,采用2台36兆瓦的MT-30燃气轮机和4台10兆瓦的柴油机作为发电装置。该装置既高效可靠,又具有设计灵活性,能为未来的需求提供大量额外的动力。通过使用电动机驱动螺旋桨,柴油机和燃气涡轮发电机可以灵活安装,而不是像传统设计那样必须安装在轴线上。燃气轮机实际上位于右舷的夹层内,它们的排气口通向正上方的两个舰岛排气道。这节省了内部体积,可以建造更大的机库。核能不需要进气道和排气道,但现代燃气轮机和电动机的功率重量比,要比带有铅屏蔽罩和减速齿轮的重型核反应堆高得多。维修柴油发动机比维护核反应堆简单得多。燃气轮机获取也比较容易,更换速度也快,可以在几天内更换新的机组。
理论上说,PWR2核反应堆30年才需要更换一次燃料。然而前卫级核潜艇先锋号的核反应堆在服役22年后就更换了燃料,花费相当大的费用。原因是它的PWR2核反应堆H型堆芯没有达到设计工作时间。由于QEC航母的设计寿命长达50年,如果采用核动力,将需要一个中期反应堆换料改造。即使一个反应堆可以使用很长时间,换料也是一个非常昂贵的过程,可能会让航母在3年内无法正常服役。
资金因素
核动力船舶的寿命成本远远高于传统动力船舶。在整个生命周期内,安装、维护和处置核反应堆的总成本将远远超过燃料的成本。核动力船舶的核废料处置也是一个重大问题。相当尴尬的是,英国至今还没有完全处理掉一艘退役的核潜艇。处置过程缓慢,成本高昂,核废料的储存也存在争议。核动力航母总有一天会带来另一个更加昂贵的退役问题,即处理核废料可能将花费更多资金。
政治因素
一些国家不允许核动力船舶或装有核武装的舰船进入其领海,显示了核带来的额外政治负担和敏感性。航空母舰是备受瞩目的船只,其可作为贸易和外交工具。航母如果被敌人击沉或损坏,或发生严重碰撞,核反应堆的存在会带来长期的环境危害,可能会将核辐射泄漏到海里,这对生态环境来说是极其危险的。核潜艇无法找到替代动力方案,不依赖空气推进系统无法满足大吨位导弹核潜艇以及攻击型核潜艇的需求,但对水面舰艇来说,这是一个可以避免的风险。毫无疑问,为QEC选择常规推进系统将被证明是正确的选择,在船舶的生命周期内,这可能是确保它们费用合理并持续服役数十年的一个重要因素。
-英国海军伊丽莎白女王级航空母舰的发展之路②
双舰岛设计
这源于2001年的一次灵感瞬间,当时与泰雷兹设计团队合作的一位英国海军军官为QEC开发了双舰岛设计,打破了独立舰岛设计思想。双舰岛设计有几个优点,但最令人信服的原因是,给烟囱腾出空间。两台燃气轮机的进排气需要很大的进气道和排气道,而每个舰岛中都有独立的进气道和排气道。这提供了一种冗余设计,可确保一个推进系统损坏的情形下,航母仍能依靠另一部推进系统正常运作。就其特性而言,燃气涡轮发动机(位于QEC每个舰岛的正下方)比柴油发动机(位于船底)需要更大的进气道和排气道,双舰岛设计有助于减少气道对内部布局的影响。
在传统的单舰岛航母设计中,要么必须有一个很长的舰岛(如无敌级航母),这减少了飞行甲板的空间;要么为排气管道留下的空间非常小。受限于管道布置角度,这可能会影响机库的使用空间。此外,上行烟道也可能出现问题,例如1941年,“皇家方舟”号航母被一枚鱼雷击中,海水从烟道破口中灌进来,导致发动机舱被水淹没而无法航行。
双舰岛设计还有其他几个好处。风洞试验证明,通过设置双舰岛,由大风和航母运动造成的飞行甲板上空气扰流可以大大减少。海上空气扰流常常会影响舰载机飞行操作,航空母舰设计师不得不想尽办法解决这个问题。双舰岛设计允许更大的飞行甲板面积,因为两个小舰岛的总占空间要小于一个较大舰岛的甲板占用空间。而且两个小舰岛也更容易建造出来。伊丽莎白女王号前舰岛是在朴茨茅斯建造,后舰岛则是在格拉斯哥建造,然后运送到罗塞斯安装在船身上。
这种双舰岛布置也为雷达的安装提供了方便。1046型远程空中监视雷达安装在航前舰岛上,而997型“工匠”3D中程雷达安装在后舰岛上。由于这两种雷达的输出功率都很大,虽然其工作在不同的频率上,但如果天线太靠近的话,可能会造成相互干扰。而且“工匠”3D中程雷达和1046型远程空中监视雷达都有纤细的通信桅杆和类似的抛物面天线,安装距离过近、彼此影响正常工作也无法避免的,而双舰岛设计恰好可以解决这一问题。
前舰岛
前向舰岛使值班人员能更好地观察船头和前方的情况,特别是在在狭窄的水域尤其有用。伊丽莎白女王号航母的舰岛上层空间宽敞,窗户大,视野宽广,与45型驱逐舰的舰岛很类似。舰岛控制室的控制面板拥有深蓝灰色的表盘和木制装饰边,与之前的无敌级航母的奶油色和浅灰色内饰非常不同。航母配备了最先进的“斯佩里”海洋综合舰桥和导航系统,还包括海军电子海图显示和信息系统。
舰长办公室在舰桥后部,而宽敞的主舱位于下层,并与其他高级船员的住舱安排在一起。舰上有一部小电梯,舰长可以快速从舰桥下到位于七层以下的作战指挥室。与无敌级航母一样,QEC航母上有航母战斗群指挥室,在主舰桥下面拥有自己的“旗桥”。它为舰长和指挥官提供了良好的视野和宽敞的空间。
后舰
后舰岛主要是航母的舰载机控制舱室所在位置,容纳飞行控制室(Flyco).Flyco是与世界领先军民机场控制塔供应商之一的Tex ATC有限公司合作设计的。单独布置的Flyco可以在最佳位置观察舰载机飞行,观察飞机接近航母着陆,这是飞行员最需要舰上人员帮助的时刻。后舰岛有3米高的环形大窗户,可提供290度的飞行甲板视野,所有人都能很好地看到高空飞行的飞机。在一些老旧的船上,狭小的窗户让观察人员非常不舒服。
Flyco控制室人员可以通过耳机或安装在后舰岛外侧面的大型LED显示屏,向飞行甲板上的人员发出指令。它还连接到下面的机库控制室,发布命令以提醒机库相关人员准备将飞机升到航母甲板上。航空指挥官(Wings)在后舰岛上也拥有一个房间,但没有配置电梯。后船岛也有一座“舰桥”,基本复制了前舰岛功能,在前岛受损的情况下,可以用作紧急指挥场所。
动力方案选择
船用核动力装置的主要优点是它为船舶提供无限的航程和可用动力。这种航程和功率对于QEC航母来说是非常理想的,但成本和其他因素对其产生了很大的制约。在执行任务时,舰载机编队将消耗相当多的航空燃料。即使航母采用核动力,它也必须在一艘油料补给船的陪同下进行频繁的海上补给。核动力航母并不能降低对海上补给的需求。4艘泰德级油轮可以同时向QEC航母补充航空燃料和柴油。此外,QEC航母远距离部署的频率不会很高,选用核动力推进系统以便在广阔的大洋上运作意义不大。
另外,核反应堆不可能很快从低温状态重新启动。启动反应堆和蒸汽装置需要一个小心翼翼的流程,以防止热应力损坏系统。自20世纪70年代英国海军开始摆脱蒸汽推进以来,它一直享受着燃气轮机和柴油机的好处。装备这类动力的舰船可以非常快速地启动和关机,可以确保在需要时快速离开港口,对人力的需求也较低。
蒸汽弹射起飞与滑跃起飞
除了新服役的“福特”号航空母舰外,美国海军航母使用蒸汽动力弹射器弹射飞机。核动力推进的优点是为弹射器提供充足的蒸汽。老一代的英国航母有蒸汽涡轮推进系统,它们也为弹射器提供蒸汽。如果QEC航母在研制阶段配备弹射器和拦阻索,显然采用美国为福特级航母开发的电磁弹射系统最为合适。但该系统需要相当大的电力。不排除QEC航母在未来会改造加装电磁弹射与拦阻装置(当前分析20年内都不可能),但前提是已经有足够的备用发电能力。
造船能力
英国唯一建造核动力船舶的工厂是BAE系统公司旗下位于巴罗因弗内斯的巴罗造船厂。在过去的10年里,巴罗造船厂一直在满负荷运转,主要是建造机敏级攻击潜艇。此外,随着4艘无畏级弹道导弹潜艇建造工作开始展开,这种情况会一直持续下去。巴罗造船厂可能是英国唯一一家拥有建造航空母舰核动力推进部分技术和经验的工厂。即使巴罗造船厂的产能够用,但包含核电设施的船体部分也必须通过驳船运送到罗赛斯进行组装-这是一个危险的旅程。
英国拥有建造核潜艇的丰富经验,但从未建造过核动力水面舰艇。理论上,安装在先锋级和机敏级潜艇上的罗尔斯·罗伊斯公司PWR2核反应堆可以升级成航母适用。如果选用,QEC航母将需要至少安装三座PWR2核反应堆,每座输出功率大约为27500轴马力(20515千瓦)。为适应航母环境,调整反应堆装置和汽轮机齿轮、轴装置需要相当大的成本并具有高度复杂性。另一种选择更加昂贵,也就是花费巨大的代价,专门为航母开发一种全新的、输出功率更强大的核反应堆。
法国现役唯一一艘核动力航母“夏尔,戴高乐”号在2001年正式服役,但它前后共花费了11年多的时间,交付时间比预期晚了5年,而且造价昂贵,推进系统也存在技术问题。“戴高乐”号K15核反应堆的设计源自于核潜艇,但在航母上明显动力不足,辐射屏蔽效果也不好。这使轮机人员轻易暴露在超过规定剂量的核辐射之下。法国已经在研究替换戴高乐号的方案,这艘航母在码头停留的时间比出海使用的时间还要长。
尽管法国拥有比英国更强大的核工业,拥有更多的核科学家、工程师和技术人员,但它在建造“戴高乐”号航母的过程中仍然不轻松。伊丽莎白女王级如果选用核动力,设计和建造可能需要从法国或美国进口昂贵的核技术。目前,英国海军已经很难找到足够多的合格人员来运行10艘核潜艇。而为两艘航空母舰招募和留住更多的核人才,将是另一件难事。
有吸引力的常规动力方案
船用发动机技术的进步使常规动力更具吸引力。积累的经验、广泛的测试和经过验证的低风险发动机选择,将确保QEC航母不太可能出现类似45型驱逐舰的速度不足问题。QEC航母采用的柴油机电传动和燃气轮机联合推进装置,采用2台36兆瓦的MT-30燃气轮机和4台10兆瓦的柴油机作为发电装置。该装置既高效可靠,又具有设计灵活性,能为未来的需求提供大量额外的动力。通过使用电动机驱动螺旋桨,柴油机和燃气涡轮发电机可以灵活安装,而不是像传统设计那样必须安装在轴线上。燃气轮机实际上位于右舷的夹层内,它们的排气口通向正上方的两个舰岛排气道。这节省了内部体积,可以建造更大的机库。核能不需要进气道和排气道,但现代燃气轮机和电动机的功率重量比,要比带有铅屏蔽罩和减速齿轮的重型核反应堆高得多。维修柴油发动机比维护核反应堆简单得多。燃气轮机获取也比较容易,更换速度也快,可以在几天内更换新的机组。
理论上说,PWR2核反应堆30年才需要更换一次燃料。然而前卫级核潜艇先锋号的核反应堆在服役22年后就更换了燃料,花费相当大的费用。原因是它的PWR2核反应堆H型堆芯没有达到设计工作时间。由于QEC航母的设计寿命长达50年,如果采用核动力,将需要一个中期反应堆换料改造。即使一个反应堆可以使用很长时间,换料也是一个非常昂贵的过程,可能会让航母在3年内无法正常服役。
资金因素
核动力船舶的寿命成本远远高于传统动力船舶。在整个生命周期内,安装、维护和处置核反应堆的总成本将远远超过燃料的成本。核动力船舶的核废料处置也是一个重大问题。相当尴尬的是,英国至今还没有完全处理掉一艘退役的核潜艇。处置过程缓慢,成本高昂,核废料的储存也存在争议。核动力航母总有一天会带来另一个更加昂贵的退役问题,即处理核废料可能将花费更多资金。
政治因素
一些国家不允许核动力船舶或装有核武装的舰船进入其领海,显示了核带来的额外政治负担和敏感性。航空母舰是备受瞩目的船只,其可作为贸易和外交工具。航母如果被敌人击沉或损坏,或发生严重碰撞,核反应堆的存在会带来长期的环境危害,可能会将核辐射泄漏到海里,这对生态环境来说是极其危险的。核潜艇无法找到替代动力方案,不依赖空气推进系统无法满足大吨位导弹核潜艇以及攻击型核潜艇的需求,但对水面舰艇来说,这是一个可以避免的风险。毫无疑问,为QEC选择常规推进系统将被证明是正确的选择,在船舶的生命周期内,这可能是确保它们费用合理并持续服役数十年的一个重要因素。
龙哥:你表妹有对象了吗?
我[坏笑]:还没有。(不会是要给我表妹介绍吧?……)
龙哥:噢,单位里年轻的军官都结婚了,人家在大三读军校的时候就谈了,一毕业就结婚。
我[汗]:???那你问个屁啊。。。。
虽然我过得不咋滴,但我还是希望我表妹能够找个英俊潇洒、学历高、工作好、有背景的男人。最好是开战斗机的飞行员(国防生)。退役后转业就是公务员。这就看龙哥本事了。
我[坏笑]:还没有。(不会是要给我表妹介绍吧?……)
龙哥:噢,单位里年轻的军官都结婚了,人家在大三读军校的时候就谈了,一毕业就结婚。
我[汗]:???那你问个屁啊。。。。
虽然我过得不咋滴,但我还是希望我表妹能够找个英俊潇洒、学历高、工作好、有背景的男人。最好是开战斗机的飞行员(国防生)。退役后转业就是公务员。这就看龙哥本事了。
缅甸内战:南部地区指挥部人民国防军,在克伦民族联盟第6旅境内完成了第5批军事训练。特种作战部队 (SOF) 表示,此次训练于 2023 年在缅甸南部地区进行,持续约四个半月。第五批军训毕业生组成专业队伍,包括特战队、无人机队、狙击队、重炮队等。事实证明,这些毕业生2023年底在克伦邦和孟邦的各个战场上取得了成功。
培训于2023年5月开始,于2023年9月中旬结束。负责指导这些毕业生的教官由克伦民族解放军(KNLA)成员组成。并有缅甸退役海军陆战队军官和特种部队成员加入。这些经验丰富的人员为学员提供了丰富的知识和专业知识,使他们具备了处理各种战斗情况的必要技能。
此次军事训练的完成对于 PDF 来说是一个重要的里程碑,展示了该组织及其人员的奉献精神和承诺。这批毕业生已成为技术精湛、能力强的战士,在战场上有着良好的战绩。以下是当时训练的照片:
培训于2023年5月开始,于2023年9月中旬结束。负责指导这些毕业生的教官由克伦民族解放军(KNLA)成员组成。并有缅甸退役海军陆战队军官和特种部队成员加入。这些经验丰富的人员为学员提供了丰富的知识和专业知识,使他们具备了处理各种战斗情况的必要技能。
此次军事训练的完成对于 PDF 来说是一个重要的里程碑,展示了该组织及其人员的奉献精神和承诺。这批毕业生已成为技术精湛、能力强的战士,在战场上有着良好的战绩。以下是当时训练的照片:
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