航空母舰是搭载舰载机的大型水面舰艇,是实现远程打击不可或缺的国之重器。航空母舰为战术飞机提供海上降落点,使得一国的空中军事力量可以在远离本土的地方打击敌国。或者是防御本土,将敌军驱之千里。这么重要的舰艇,自然会成为各种航弹和导弹的重点关照对象。
航空母舰诞生于近一个世纪以前,航母的舰载机历经更新换代,从活塞式升级为喷气式,其重量和速度皆不可同日而语。舰载机起降时滑行甲板产生的冲击载荷越来越大,这意味着航母甲板需要有更高端的制造技术作支撑。考验着国家的综合国力水平。
一、航母甲板的材料
航空母舰甲板防御力强、耐受度高,靠的不是厚度,而是材料的先进程度。现今航母甲板的材料是高强度合金钢材。
最早的航母飞行甲板仅由木材制成,底下仅有薄钢支撑。当时的飞机起飞速度很慢,因此在航空母舰背风航行时,舰载机就可轻易地经由短距离加速辅助起飞。随着航空业的不断发展,飞机起飞时对甲板的冲击和破坏程度也是今非昔比。
以美国尼米兹航母搭载满载的F-35舰载机为例。该机起飞重量可达到31吨,喷涌而出的尾焰,其温度更是能达到两千摄氏度。普通钢铁在度的高温下就会逐渐融化,更别说木制甲板了。
因此,当今的航母甲板需要一种更先进的钢材作为材料。这种材料必须具备有抗低温、耐高温、高屈强比、高韧性、抗氧化的特性。考虑到现如今的武器具备有磁力探测的功能,这么大的钢板一旦暴露位置就是一个活靶子,所以必须具备无磁的特性。
甲板必须要承受得住舰载机高频次地起降,以及由此产生的数十吨冲击力。航母除了要为飞机提供起飞和降落的跑道之外,还要为它们提供停放的场所。尼米兹级航母甲板上停放的舰载机多达80架。
HY高屈服强度钢、HSLA—低合金钢是目前航母甲板最前沿的用钢型号。美国福特号航母的特种钢,平均每立方厘米可以承受住八吨的冲击力,屈服强度达到兆帕。“尼米兹”级航母的甲板面积达1.82万平方米,其焊接过程也是相当困难。
全世界能够造出航母钢板的国家屈指可数。截止年,全球仅有美、日、俄、法四国具备这项技术。并且对外严格封锁,禁止出口。
二、航母甲板钢材的厚度
海战爆发之时,航空母舰要面临来自导弹、航弹、甚至穿甲弹的多方面威胁。甲板是一艘航空母舰暴露面积最大的一个部位。既然高强度合金钢板那么难弄到,何不通过加厚普通钢材来增强航空母舰的防卫能力呢?
当然不可以。因为航空母舰是要在水面上航行的,为了使整体平稳,航母在设计和建造时还要考虑到重心问题。所以甲板钢板不能太厚太重超越标准。
航母每个部位的甲板厚度都不一样,从尼米兹级航空母舰国际公开的数据来看。其飞行甲板厚度是50毫米、通道甲板15毫米、机库甲板38毫米、作为重要部位的弹药库、核能机房最厚,有65毫米(钢板厚度是以毫米来计算的,误差不超过0.05毫米)。美国艾布拉姆斯坦克最薄部位的装甲都有mm,也就是说坦克装甲都比它厚。
其实航母甲板也没必要做得那么厚,实战中对装甲防护没太大要求。因为航母舰内设计有几千个抗沉的水密舱,一些舱室被击破进水,并不会导致全舰被击沉。
航空母舰并非单打独斗,而是作为一个战斗群的核心舰艇出战。天上有预警机和战斗机待命,水面上有护卫舰、驱逐舰、巡洋舰警戒四周,水面下还有核潜艇。构成一道海陆空远中近立体防御体系。不到最后时刻不需要用到甲板防御。
面对袭来的敌军导弹,航母自有一套防御体系。一是阻截:靠远、中、近程的防空导弹,密集火控系统组成防空弹幕,直接拦截对方导弹。二是干扰:比如电磁干扰,或者发射干扰诱饵弹和干扰烟雾。如果外围被突破了,即使再厚的甲板也会被打成筛子。
三、自主研发之路
年,中国购买的瓦良格号航母在绕过大半个地球后,终于抵达大连港。
年,该航母在大连造船厂开始了为期数年的改造工作。年,该航母再度亮相,交付予人民海军,更名“辽宁舰”,成为中国第一艘航空母舰。
瓦良格号是个半成品,在它完成仅百分之68时恰逢苏联解体,乌克兰政府没有把建造工作继续下去。历经十几年的搁置,全舰锈迹斑斑,残破不堪。所以当这艘航母抵达大连港时,摆在中国军方面前的首要问题是如何修缮和改造。
要修要改,总得要有对应的材料吧。瓦良格号采用的是当时世界上屈服强度最大的镍铬加钛合金钢。前文提到,掌握核心技术的几个国家都不太可能将其传授给中国。所以中国人的钢铁长城还得中国人自己建。
鞍钢集团和一重集团肩负重任,组建了一支中国有史以来最顶尖的钢铁研制团队。甲板钢结构复杂,条件苛刻。
年,全球最大的宽厚钢板轧机成功试机。这是生产甲板钢必要的巨型机器,它能够生产宽度5.5米的钢板,轧压力度达10万吨。前文提到,甲板的面积动辄两万平方米,焊接困难。为降低焊接难度及增强结构稳固,所以每块钢板的面积要足够大。
同年,第一条甲板钢生产线建成。研发团队克服万难,终于实现了钢材的技术攻关。年,鞍钢向国家交付了首批甲板用钢。其耐受抗压水平达到全球前列。这批甲板用钢的屈服强度有兆帕,一平方厘米的中国甲板钢可以承受6.9吨的压力。这当中的每一立方厘米,都承载着中国人的钢铁精神。
材料上的突破,使得瓦良格号的改造进度加快,原定十年的任务仅七年就完成了。中国用实力证明了自身强大的自主研发能力。辽宁舰的涅槃重生标志着中国军事力量的显著提升。
航空母舰钢材的制作、研发、各项数据大多是国家机密,已公开被我们所知的只是皮毛而已。但透过这仅仅一点的信息,就足以见得一个国家兴盛强大的过程。
文/和平之风
参考资料:
1、《航母甲板:世界上最危险的人造环境》,梦
2、《揭开航母甲板的奥秘》,中国国防报