随着第二次世界大战的结束以及喷气式战斗机的出现及实战应用,促成了斜角飞行甲板和新一级航空母舰的出现,预示着一个新的航母时代的开始。
其“中途岛”号和“鹰”号可以成为这些新型航空母舰的典范。而“福莱斯特”号、“尼米兹”号等核动力超级航空母舰的诞生,将航空母舰的攻防作战能力提高到一个巅峰阶段,以至到后来的轻型航空母舰与垂直/短距起降飞机备受青睐,实现了航空母舰的发展和完善的全过程。特别是航空母舰战斗群的出现,航空母舰“巨无霸”和“全无敌”的地位更加突出而达到无法撼动的地位。
航空母舰,特别是现代航空母舰,更多讲究的是协同作战的能力,而支援舰船和海军防空武器则是现代航空母舰的必要条件和基础。
第一节 现代航空母舰
在国际风云变化莫测的年代,航空母舰仍然是一种最有效的远程力量投送平台,能够提供强大的作战能力和出色的机动转移、支援以及海空攻防、海陆联合作战的能力。
在航空母舰能够真正适应和容纳新型飞机新增的体积和速度之前,海军航空兵注定要远远落后于自己在陆地上的同行——陆军航空兵。第二次世界大战后美国海军的航空母舰的兵力建立在第二次世界大战期间的“埃塞克斯”级航空母舰基础之上,另外还拥有三艘在战争期间担任舰队航空母舰的“中途岛”级大型航空母舰。当美国海军参加朝鲜战争时,这些航空母舰中的大多数已经转入预备役。
在执行任务时,“埃塞克斯”级航空母舰、“中途岛”级航空母舰上起飞的主要是第二次世界大战期间的飞机,例如F-4U“海盗”战斗机。但一直进行的喷气式飞机的舰载试验,为新一代战机着舰积累了相当丰富的经验,因此,随着战争的进行,老式的“海盗”战斗机逐步被F-9F“黑豹”喷气式战斗机替代,为联合海军的陆地作战提供了不可或缺的近距离支援。
为了满足起飞喷气式飞机的需要,设计师们在20世纪50—60年代进行了一系列的改革,并将更先进的技术融入到航空母舰的设计中,其中最重要的一项革新就是斜角飞行甲板的发明。
喷气式飞机降落时的速度很高,这就需要有相当距离的降落跑道,考虑到安全因素,这种跑道需要与飞行甲板的纵向轴成一定的斜角。
斜角飞行甲板的出现,不但消除了飞机降落时在跑道上发生碰撞事故的可能性,更为重要的是它使得航空母舰能够通过舰艏的弹射器起飞飞机的时候,可以在斜角飞行甲板上降落飞机。
就在发明斜角飞行甲板的同时,人们也意识到了在弹射喷气式飞机时发现的一些问题,需要找到一种比水压弹射器更有力的弹射工具。
接下来进行的一系列试验再次在一艘英国皇家海军航空母舰“珀尔修斯”号进行。通过试验,直接从舰船锅炉中获取动力的蒸汽弹射器(也称为“汽缸弹射器”)被广泛地接受。在弹射能力方面,蒸汽弹射器比它的祖先——水压弹射器所占用的空间更小,重量更轻。由于蒸汽弹射器在体积、弹射载荷和操作方面的优异性能,对当今航空母舰的设计和造价产生一定程度的影响,并成为航空母舰设计中一个非常重要的物理参数。
在通常情况下,一架F-14“雄猫”战斗机在全部战斗机载荷情况下的重量超过33吨,为了把这样一架飞机加速到起飞速度,弹射器的长度至少需要达到90米(295英尺)。因此,要想配置几台这种长度和投射能力的弹射器,航空母舰自身的体积必须足够庞大,这就是美国海军今天的超级航空母舰之所以如此庞大的原因所在。
为了解决在甲板上进行降落所面临的不利因素,航空母舰专门设立了甲板降落的控制军官,他所配备的助降系统可以让即将降落的飞机驾驶员在相当远的距离观察到自身的飞行状况,判断自己的接舰高度是否正确,从而进行调整。尽管如此,飞机是否可以安全着舰的最终决定权,仍然掌握在负责甲板降落的控制军官手中。
要使飞机起降更加安全,就需要更大型的航空母舰来搭载和起降那些具备核武力的轰炸机,如AJ“野人”、A3D“空中勇士”和A2J“义务警员”等。美国海军始终渴望着能在为美国提供战后核威慑能力上有所作为。然而,在美国空军的激烈反对声中,导致了平甲板航空母舰“合众国”号研发工作中途夭折,而“合众国”号的很多设计理念最终被应用在“福莱斯特”号上,使它成为第二次世界大战后专门为美国海军设计和建造的第一艘新型航空母舰。“福莱斯特”号给人以耳目一新的感觉,它在舰体形状和甲板布置方面的设计理念影响了美国海军后来所有的航空母舰。
1955年10月,“福莱斯特”号航空母舰正式服役,成为当时世界上吨位最大的一艘战舰。起初,美国海军打算将“福莱斯特”号建成“合众国”号的缩小版,使用平甲板。但在开工之前否定了最初的设计方案,它最终被设计和建成了世界第一艘专门供喷气式飞机起降作战的航空母舰。“福莱斯特”号舰长315米,飞行甲板宽76米,满载排水量为75000吨。紧随“福莱斯特”号后面的是3艘姊妹舰,之后又是4艘“小鹰”级航空母舰。以上航空母舰之中的任何一艘,都是“福莱斯特”号设计理念的改进版。
即使有“小鹰”号先进航空母舰在1961年服役,但代表美国海军航空母舰未来发展方向的却是“企业”号核动力航空母舰的服役。
“企业”号是世界上第一艘核动力航空母舰。
“企业”号的设计与“福莱斯特”级大同小异,体积和空间却大幅度增加,其目的是为了满足容纳8台核反应堆的需要。核反应堆的配置为航空母舰提供了无限的动力。
从“企业”号(CVN-65)上获得的经验教训,在另一艘核动力航空母舰“尼米兹”号(CVN-68)上得到改进。“尼米兹”号于1975年服役,“尼米兹”级核动力航空母舰的设计方案成为美国海军航空母舰设计领域的标准。另外7艘“尼米兹”级在20世纪末先后编入美国海军,其中“尼米兹”级改进型的核动力航空母舰“林肯”号(CVN-72)、“华盛顿”号(CVN-73)、“斯坦尼斯”号(CVN-74)、“哈里·S·杜鲁门”号(CVN-75)、“布什”号都超过了10万吨。
美国海军建造“尼米兹”级核动力航空母舰,主要目的是为了提升在核战争环境下的生存能力,其舰上运载的航空联队能够对防守严密的敌方重要目标实施全天候打击,正是这种能力使得该级核动力航空母舰,在冷战期间成为对手打算攻击的首要目标。
一、现代航空母舰配置的舰载机
航空母舰的舰载机是要经过严格的论证,并进行专门设计或经过舰用化改装后才能上舰的。那么,现代航空母舰上一般都配置什么样的舰载机呢?
首先是战斗机。战斗机是用来进行空战的作战飞机,我国习惯上又称歼击机。保证航空母舰的安全是保持航空母舰战斗力的基本前提。现代海上作战,空中威胁是首先需要解决的问题。因此,在航空母舰上配置一定数量的战斗机,用以歼灭敌机和其他空袭武器,保证航空母舰和编队中其他水面舰艇的安全,夺取局部制空权,是航空母舰的舰载机配置的常用做法。如美国海军在航空母舰上曾经配置的F-14“雄猫”战斗机,英国海军的FRS-1“海鹞”战斗机以及俄罗斯的苏-33“超侧卫”战斗机等。
现代航空母舰配置的战斗机通常由多用途战斗/攻击机兼任。多用途作战飞机通常兼备战斗机和攻击机的特点,既有战斗机的高速飞行和空中格斗的能力,又有较好的远距离对海(地)攻击的能力。如美国航空母舰上配置的F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗/攻击机,既可以担负攻击任务,同时又是制空作战的主力战机。采用多用途战斗/攻击机的目的,是在携载飞机数量固定的情况下,尽可能增加执行战斗机任务的数量。如一艘航空母舰能够携载60架战斗机和攻击机,平均分的话执行战斗任务和执行攻击任务的飞机都只有30架。如果采用多用途战斗/攻击机,则执行两种任务的飞机最多可达到60架,大大增加了舰载机的作战能力。
其次是攻击机。航空母舰是一种攻击性武器系统,从航空母舰的主要使命来看,舰载攻击机是其具备进攻作战能力的核心力量,因而攻击机无可争辩地成为航空母舰最重要的舰载机种之一。现代舰载攻击机大多可以全天候活动,具有优良的低空、超低空飞行性能,航程远、装载量大,可携带多种攻击武器,其前部的关键部位均有装甲保护。攻击机是现代航空母舰用来对水面或地面目标进行攻击的主要武器,航空母舰携载攻击机的数量,一定程度上决定了航空母舰的对海进攻作战能力。因此,一方面大力提高攻击机的综合作战能力,另一方面尽可能配置数量较多的攻击机,是航空母舰提高作战能力的常用做法。美国20世纪90年代的A-6E“入侵者”是典型的舰载型攻击机。如前所述,舰载攻击机通常被多用途舰载机所代替,如美国的F/A-18“大黄蜂”战斗/攻击机。
第三是预警机。航空母舰目标庞大,如果不能实现大大超过反舰导弹射程的远距离预警,航空母舰及其编队的生存就会受到严重威胁,因此航空母舰必须利用其舰载预警机前出至一定距离,在威胁方向上为航空母舰实施空中早期预警。预警机通常装有专门的雷达天线,可以实现较远距离的地海、对空目标探测,并可对目标进行敌我识别,判定目标的高度、方位距离和速度,并同时跟踪数百个目标。如美国的E-2C“鹰眼”预警机,该机最大巡航速度580千米/小时,实用升限9390米,续航时间6小时以上,在它飞行高度9000米时,雷达探测距离为560千米。以雷达和被动电波探测时,可以监视高度30000米,半径为450千米的整个区域,并可跟踪2000个目标,同时处理100个目标的数据。由此可见,现代条件下海上作战,预警机的作用是极其重要的,它能提前发现各种来袭目标,通过数据链向航空母舰提供目标有关的数据,保证航空母舰有充足的抗击准备时间,同时它又能直接指挥舰载机在空中作战,因而是现代海战条件下航空母舰不可缺少的重要机种。
第四是电子战斗机。电子战斗机的主要任务是为了航空母舰及其编队中的其他兵力担负电子侦察和战术电子干扰。进攻作战中,电子战飞机是编组兵力中必不可少的机种。通常电子战飞机伴随攻击机一起行动,在主要攻击行动前对敌方雷达和作战系统实施干扰和欺骗,使敌方的防御设施处于瘫痪状态,从而为主要攻击小组的攻击行动创造有利条件。电子战飞机一般可用攻击机或其他飞机改装,如美国的EA-6B“徘徊者”就是由A-6型攻击机改装而成的。
第五是反潜机。潜艇是航空母舰的主要威胁兵力之一,航空母舰上必须配备一定数量的反潜作战飞机,以独立或协同编队中其他兵力对既定航道或海域实施有效反潜,排除敌潜艇的威胁。舰载反潜机通常具有较长的续航时间和优良的低空性能。并配备了探潜设备和反潜武器,能够有效地执行反潜任务。但反潜机的自卫能力非常弱,受到空中兵力攻击时生存概率小,因而反潜机实施反潜作业时,必须在其活动海域获得局部制空、制海权。大型航空母舰上的反潜机有固定翼反潜机和反潜直升机两种。固定翼反潜机以美国海军的S-3B“北欧海盗”型为代表,反潜直升机以SH-3H“海王”型为代表。
第六是空中加油机。空中加油机是航空母舰用来为攻击机编队进行空中加油的飞机。空中加油的目的是为了增大攻击机的作战半径,同时也可以缩短飞机在甲板上停留的时间。有人认为空中加油飞机体积庞大,无法上舰,其空中加油任务可由岸基加油飞机担任。其实,这是片面的。目前世界上只有美国在世界各地拥有较多的军事基地,也许美国能在众多海域由岸基空中加油飞机实施加油,但对于其他国家海军而言,其航空母舰舰载机的空中加油必须由自身携带的加油机负责。为了解决加油机体积过大的问题,许多国家把一些本就在航空母舰上服役的作战飞机改装成加油机,从而较好地适应了海上作战环境,如美国海军就把S-3B反潜机改装成舰载加油机。
此外,航空母舰还会根据执行任务的特殊需要而配置一些其他类型的飞机。例如各种类型的无人机、救生直升机等等。
二、现代航空母舰的机库
航空母舰的机库是容纳和检修舰载机的场所,通常设置在机库甲板上,其顶部为顶楼甲板,高度通常占据2—3层甲板高度,是航母上最大、最高的舱室空间。
从结构形式上看,航空母舰的机库可以分为开放式和闭式机库两种。开放式机库以机库甲板为强力甲板,为航空母舰开创期到第二次世界大战中期的主要构造方式。它的舰体上甲板就是机库甲板,也就是说,它把航母的飞行甲板同时作为机库使用,是一种真正开放的、没有任何隔壁的露天式机库。闭式机库则是一种以飞行甲板为强力甲板,飞行甲板与强力纵梁牢固连接,纵隔壁从飞行甲板一直延伸到舰体下部,把机库包在里面的一种机库结构。美国在“福莱斯特”号航空母舰之后均采用这种形式的机库。这主要是因为喷气式飞机上舰后,舰体变得越来越长,对强度和防护的要求越来越高,只有采用闭式机库才能满足要求。
现代作战飞机的尺寸不断加大,为了能够存放全部飞机,航空母舰的机库必须足够大。因此航空母舰上的机库一般长达200—250米,宽25—33米,高6—9米,以满足舰载机的数量和大小、高度要求。
美国“福莱斯特”级航空母舰,机库长225.55米,宽30.78米,高7.62米。
美国“尼米兹”级核动力航空母舰,机库长208.48米,宽32.92米,高8.08米。
法国“克莱蒙梭”级航空母舰,机库长152米,宽22—24米,高7米。
意大利“加里波第”级航空母舰,机库长110米,宽15米,高6.3米。
现代航空母舰的机库均采用闭式机库,并有装甲防护。
大型航母的机库相当于四五个大型剧院那么大,其长度差不多占全舰长的2/3,总容积占全舰的20%左右。为了能多停放飞机,舰载机的机翼、机头和机尾都可折叠,折叠好的飞机一架挨一架地整齐排列在机库内。为了保证机库的安全,用折叠式防火门将机库分隔成2—4个较短的机库。平时,折叠门收起,就是一个联通的大型机库,这样便于飞机的调动和保养维修。紧急情况下(比如发生火灾),则可以迅速将折叠门放下,将一个大型机库分隔成几个小机库,这样可防止大火蔓延到整个机库,提高了机库的安全性。美国还在其攻击型航空母舰的机库中间增加了一种可移动的防火墙,采用活动的防火墙来分割机库区域,既达到了折叠门的效果,又能根据具体情况划分合适的范围,是一个很有效的防火方法。
在设计机库时,不仅要考虑到机库是飞机的停放场所,同时也是飞机起飞前进行各种准备工作的场地。因此,机库内必须设有供电系统、加油系统、充氧系统、压缩空气供给系统等。由于机库容易着火,因此还应有完善的灭火系统。另外机库内还有起重设备和大功率牵引机,用以移动飞机、吊装部件等。现代航空母舰上都设有飞机维修保养部门,下设军械车间、机械车间、金工和管系车间、电子和电气设备车间、晒印车间等等,从事维修保养工作的人员达数百人之多。这些车间一般都布置在机库附近。美国新型航母(如“尼米兹”级)还在机库增添了飞机发动机维修车间,位于舰艉。这个车间除进行发动机的一般性维修外,还增设了发动机试车台。发动机维修好后,要运到试车台上启动试车。试车时,发动机的喷口向后,通过舰艉的排气口将喷气排到舰外。这种车间的设置,方便了发动机的一般性维修,拓展了机库内对飞机的检修空间,提高了航母的整体作战能力。
三、现代航空母舰升降机的设置与运用
航空母舰上的舰载机从机库调运到飞行甲板上是通过升降机实现的。航空母舰作为飞机在海上起降的舰艇平台,自然少不了机库与飞行甲板上的弹射器、阻拦索等设备,而飞机升降机则是机库甲板和飞行甲板之间周转、调度飞机的关键设备,舰载机通过升降机的运转而形成一个有序的飞行作业运行回路。通常飞机完成任务着舰后,要很快收入机库内进行检查、保养。机库内经过维护、准备和再检查的飞机,又要很快送上飞行甲板待命起飞。因此可以说,升降机就像一栋大楼的电梯,航空母舰上的升降机就是舰载机的战斗通道,如果升降机出了故障,对航空母舰来说就像人的咽喉被掐住一样。
为了能让飞行甲板和机库中的飞机形成一种单向有序的循环回路,飞行甲板上通常会一前一后设置两部升降机。这样布置升降机的目的是使在尾部着舰的飞机滑行至中、前部,通过前升降机把飞机运到机库甲板,回收入库;而后面的升降机则将已准备完毕的飞机运送至飞行甲板,进入停机区待命。对于舰载机数量在40架以内的轻型或中型航空母舰,一般设置2部升降机;而于舰载机数量在80架以上的大型航空母舰,通常会设3—4部升降机。比如美国的“尼米兹”级航空母舰就有4部升降机,并已形成标准的配置形式,即右舷3部、左舷1部。
一般来说,轻型航空母舰的升降机一般以一次载1架飞机考虑,提升能力在20吨以内,采用舷内式;而中、大型航空母舰的升降机则采用舷侧式,一次以载2架飞机考虑,提升能力一般在40吨左右。美国航空母舰升降机的提升能力则达到了58.9吨,在1分钟内可将飞机从机库甲板提升到飞行甲板或从飞行甲板下降到机库甲板,其垂向行程为11米,经过相当于4层甲板舱室的高度。
航空母舰升降机的设计分舷内式和舷侧式,舷内式升降机通常设置于飞行甲板中线处或其附近,其开口周围的甲板加强结构比较简单,也较轻便,适合轻型航空母舰采用。如英国航空母舰的升降机即是采用这种设计结构的。而舷侧式升降机通常设置于飞行甲板的舷边,其开口处需解决张开的悬臂结构问题,难度很大,重量较重,只能在中、大型航空母舰上采用。如美国现役航空母舰的升降机基本全部采用这种结构。舷侧式升降机对不同长度的舰载机适应性较强,没有更多的限制。
从外形上看,世界各国航空母舰上的升降机平台的形状也不尽相同,有的是方形,有的是梯形,有的还是菱形。之所以有着这样五花八门的平台形状,是因为制造国有着自身不同的考虑需求。如美国的“福莱斯特”级航空母舰和俄罗斯的“库兹涅佐夫海军元帅”号航空母舰上的舷侧式升降机都近似方形,这是最简单、最基本的形状,其设计目的基于考虑正对机库侧面的开口方向可装载两架机翼经过折叠的飞机。但是美国现役所有航空母舰上的升降机,又改用了一种矩形加上一个小三角形的特殊形状,这样设计的目的,是使某些机身较长的机型可顺着小三角形的斜边方向载放飞机,进入机库的时候按照这样的斜向,在机库内掉头转向可以比正向进入情况下要方便很多。
意大利“加里波第”号航空母舰的升降机平台采用八角棱形,这其实是把矩形切掉四个角而形成。
法国“戴高乐”号航空母舰的升降机平台又别出心裁地采用梯形。实际上这是美国现用升降机设计思路的一个拓展。
升降机的设置必须保证飞机能够流畅地出入机库,经过的路程最短,因此飞机升降机平台的位置应能使平台周围和平台之间的飞行甲板区大小适当。升降机应在降落区外,以免不用的升降机使航母不能正常引导飞机的运行。而且至少应有一台升降机为其下面的一个机库提供服务。航母的左、右舷至少应有一台升降机在提供良好的通道,防止在有横浪的情况下,航母的其中一舷由于巨大的海浪撞击使其丧失能力。
四、现代航空母舰的特殊防护
现代航空母舰以舰载机为主要进攻武器,其对空、对潜防御任务也主要交由编队的整个防御系统来完成。由于舰载武器系统最终会对航空母舰飞行甲板的平整性产生影响,因此现代航空母舰本舰一般不设或尽量少设置防御性武器系统。为了减弱遭受打击或其他特殊手段造成的伤害,在不影响结构布局的情况下,航空母舰进行了各种防护措施的布置,其主要有装甲防护、结构防护、电磁防护和噪声防护。
1.装甲防护
航母的装甲防护是指为抵御各种战术武器攻击而在航母的特定部位设置的厚度大于12mm的板材结构。设置系统完整的装甲防护结构是现代航母的重要特征之一。人们是通过战争实践逐步认识航母装甲防护的重要性。而且这种装甲防护系统又正随着攻击武器威力的增大和装甲材料性能的提高而不断增强。这里我们比较美国海军不同时期建造的三型航空母舰装甲防护的情况来说明这个问题。
在“艾塞克斯”级航空母舰以前,装甲防护主要强调防弹保护,防弹设计权衡的概率大于其他保护系统。早期的航空母舰很多是由战列舰改建的,它们基本上保留了战列舰以防火炮和鱼雷为主的防护形式,即在水线附近设置152mm(6英寸)左右厚度的装甲带,水下有突出部防雷舱。以飞行甲板为主甲板,只在中部设置76mm(3英寸)的装甲。后来专门设计的航空母舰,包括“艾塞克斯”级航空母舰在内都以机库甲板为主甲板,飞行甲板不设置装甲,而仅在机库甲板和机舱上面的第四层甲板设置装甲,目的是保护机库甲板以下的舱室和机舱。其舰底采取3层底的设计,但它防雷舱的设计能力只能抵御227千克TNT炸药的爆炸,而鱼雷的装药大多为300—500千克,它的防护能力依然不足。
第二次世界大战后,航母装甲的设置形成了新的观念和发展。美国战后服役的“中途岛”级航母可以明显地看出这种发展趋势。这型航空母舰装甲防护的主要变化有:飞行甲板增加了装甲防护;提高了水下舷侧防雷舱的防护能力,其装甲厚度比“艾塞克斯”级航母加大了34%,并将主装甲防护舱壁升高了一层甲板,水下结构防护的抗爆能力达到363千克TNT炸药。此外,这些航母飞行甲板的布置也考虑了改善装甲整体防护的因素,如采用舷侧升降机,取消了飞行甲板中心的升降机等等。因此,战后航空母舰的装甲防护能力有了很显著的进步。
20世纪60年代后,航空母舰的装甲防护更趋完善。现代航空母舰更多考虑对导弹的防御能力,此外还大量采用高性能的复合材料,如玻璃纤维增强塑料和克夫拉纤维增强塑料等。这些复合材料重量轻、强度高、韧性好,还能耐腐蚀,如克夫拉纤维增强塑料在同等重量的条件下,强度是钢材的5倍,自由振动衰减性能是钢材的8倍,防弹能力是钢材的10倍左右。这种新型材料制成的装甲能有效吸引外来武器攻击的冲击能量。
2.结构防护
有时候利用增加装甲厚度的方式并不能完全解决舰船的防护问题,因为随着攻击武器威力不断增强,无限制地加厚装甲就会增大排水量,削弱舰船的机动能力并带来各种其他问题。这种情况下,航空母舰的制造者们从蜂窝的结构特点中得到了启示,把航空母舰的重要部位设置成特定的防护结构,从而增强了航空母舰的防护能力。
3.电磁防护
现代武器装备完全生存在电磁环绕的环境中,航空母舰也不例外。电磁环境既能帮助己方武器效能的发挥,同时也能产生不利的干扰,它是一把双刃剑,因此提高电磁兼容性是航空母舰电磁防护的突出问题。
航空母舰外在平台上的电子设备众多,雷达和各种通信设备的电磁辐射会在相互之间产生干扰,这种干扰在海战条件下有可能导致武器的引爆或失效,给舰船带来危害。另外,航空母舰内部也装备有许多高功率发射机,发射机的使用必定导致整个舰船空间充斥着宽范围频谱的电磁干扰,这种干扰也会严重影响航空母舰各种设备的正常工作。实施电磁防护的办法,通常是严格控制各种电子设备使用的频率范围,合理地进行航空母舰的总体布局设计,使一些容易产生相互干扰的设备相隔在一定的距离之外,同时对航空母舰的电磁兼容状态进行评估,必要时进行模拟分析,及时找出需要加以特别防护的部位和系统。最后,还要对一些敏感的,甚至可能因雷达、通信、电子战等系统的电磁辐射引起误反应、误起爆动作的要害部位实行危险区的定义,并分区加以管理。
除了电子设备产生的电磁带来的影响,航空母舰本身也是巨大的带有磁场的物体,其本身的磁场也对各种设备产生一定的影响。另一方面,在广阔的海上战场,为了防御水雷的威胁,航空母舰也必须有效解决这一问题。主要办法是对航空母舰实施消磁。一般航空母舰都配备有自动消磁控制系统和固定消磁组。另外,许多国家在港口也有消磁站为航空母舰进行辅助消磁。
4.噪声防护
噪声的伤害往往被许多人所忽视,但它却是客观存在的,噪声不仅容易吸引敌方声呐武器的跟踪和攻击,对人的潜在伤害也很大。为了提高现代航空母舰的降噪能力,防止被敌方的声呐发现,提高舰船的隐蔽性,航空母舰在噪声防护上采用了多种措施。一是选择好的线形以减少流噪声,降低各种机械设备的振动和噪声,并采取隔音降噪措施。在防止噪声对人员的伤害方面,主要通过隔音的方法,对一些特殊部位的人员,采用戴耳塞、耳机等措施。一般说来,除了向飞机设计者提出噪声限制的要求外,航空母舰设计无法降低舰载机的噪声,唯一能做的就是在总体设计中采取噪声隔离措施以及配置个人噪声防护设备。
五、现代航空母舰的主要系统
作为一种以舰载机为主要武器的大型水面战斗舰艇,航空母舰无疑是兵器王国的集大成者。因为航空母舰通常是以航空母舰编队为整体作战单元参与作战的,除了航空母舰本身需要的众多系统之外,它还必须具备指挥管理编队甚至整个舰队等更高层次兵力集团的能力。因此,航空母舰的系统结构十分庞大、复杂,广泛涉及造船、航空、电子、兵器、核能利用等众多技术领域。正因为如此,所以有人说,航空母舰制造技术,能直接体现出一个国家的科技发展水平。
现代航空母舰上所具备的各种系统,是在航空母舰的历史实践中一步一步摸索总结出来的结果。21世纪的航空母舰,是以信息化系统为突出体现的,集造船、航空、电子、兵器等众多尖端技术为一体的系统综合。
具体来讲,航空母舰上主要的系统有:
1.动力系统
动力系统的主要功能是保证航空母舰的航行和机动。通常情况下,常规动力航空母舰的动力系统由锅炉及涡轮增压机组、主汽轮机组、减速齿轮装置、桨轴系统、动力辅助系统、动力监控系统等部分组成。核动力航空母舰还另有核反应堆系统等其他辅助系统。
一般来说,1艘2万吨级的航空母舰需有10万匹马力的动力装置,而10万吨级的航空母舰,则需要近40万匹马力的动力装置。这是一个什么样的概念呢?就拿我们过去经常见到的解放牌汽车来比较。40万匹马力相当于载重5吨的解放牌汽车4400辆的动力的总和。正是因为具备如此惊人的动力,那些笨重的航空母舰才会被快速地推着前进,通常最高航速能达到30节以上。
动力系统里最重要的自然要数蒸汽轮机了。蒸汽动力装置具有单机功率大、寿命长、技术比较成熟等特点,为现代常规动力航空母舰所多用。如美国“福莱斯特”级航空母舰,其动力装置采用8台锅炉、4台蒸汽轮机,总功率达26万匹马力。燃气轮机作为船用动力装置,是在20世纪40年代末以后才发展起来的。它的重量尺寸很小,单机功率也达2万多匹马力,但耗油量较大,技术上还不够完善。核动力装置具有功率大、续航力大、依赖性小等特点,是美国等海军大国建造大型航空母舰的首选动力装置。目前美国所有的航空母舰都采用了核动力。
2.电力系统
顾名思义,电力系统就是为航空母舰提供电力能源的。航空母舰上电力系统通常由供电系统、照明系统、配电系统、消磁系统以及其他强电系统构成。航空母舰上的电力网路纵横密布,就像人体内的血管一样,四通八达,处处皆是。各种动力机械、武器装备、大小系统、设备等都离不开电的支持。因此完全可以想象,航空母舰中所需要的用电量是大得惊人的,毫无悬念的为各种军舰之冠。一艘现代化的航空母舰上,发电机组总的发电量就达20兆瓦以上,相当于一座中等城市的照明用电。
3.船艏保障系统
船艏保障系统是航空母舰上较大的一个系统,涉及面较广,它的主要功能是保障航空母舰的正常工作秩序,保护舰员的生活环境、生活用水安全,监控航空母舰各舱室空气质量,负责消防与损管、网络平台以及后勤服务等。通常情况下,船艏保障系统下设消防与损管监控系统,舰船姿态平衡系统,环境污染控制系统,日用水、压缩空气及其他流体系统,生活保障系统,舰船装备系统及后勤系统,综合保障管理系统等子系统。
4.航空保障系统
航空保障系统是保障航空母舰舰载机正常参与作战与训练的系统,包括用于保障舰载飞机从机库向飞行甲板上的调运,协助并指挥舰载机昼夜起飞和着舰引导,负责舰载机日常维护和中等级别以下的维修,储存或在舰上运送航空武器弹药等和舰载飞机有关联的业务工作。因为航空母舰是以舰载机为主要进攻武器的水面舰艇作战平台,因而航空保障系统占有极其重要的位置。航空保障系统的效能发挥,有时候会直接影响到航空母舰舰载机的作战效能。通常,航空保障系统内部具体还包括航空指挥管理系统、起降辅助系统、舰面保障系统、航空武器导弹储运系统、舰载机调运系统以及航空维修系统等。
5.指挥控制系统
指挥控制系统是航空母舰及其编队的“神经系统”,是用来帮助指挥员获取战场情报,判断战场态势,并对部队和武器下达作战指令的人机系统。一个完整的指挥控制系统通常包括以下几个分系统:
神经中枢——指挥系统:指挥系统综合运用现代科学和军事理论,实现作战信息收集、传递、处理的自动化和决策方法的科学化,以保障对舰艇的高效指挥,其技术设备主要有处理平台、通信设备、应用软件和数据库等。
手和脚——控制系统:是用来搜集与显示情报、资料,对部队和武器系统发出命令、指示的工具,主要有提供作战指挥用的直观图形、图像的显示设备、控制键钮、通信器材及其他附属设备等。
神经脉络——通信系统:通常包括由专用电子计算机控制的若干自动化交换中心以及若干固定或机动的野战通信枢纽。手段包括有线载波、海底电缆、光纤以及长波、短波、微波、散射和卫星通信等。通信系统是指挥控制系统中的神经网络、纽带和桥梁,没有它,侦察预警系统的情报就无法向各级指挥中心传送,各级指挥中心就无法对局势做出判断并下定决心,作战部队战斗力再强也将是无所作为,由此可见,通信系统的重要性是不言而喻的。
大脑——电子计算机系统:是构成指挥控制系统的技术基础,是指挥控制系统中各种设备的核心。指挥控制系统的计算机要求容量大、功能多、速度快、特别要有好的软件,并形成节点式的计算机网络。
耳目——情报、监视、侦察系统:情报、监视与侦察系统包括对情报的搜集、处理、传递和显示等一系列内容。其主要设备有光学、电子、红外侦察器材、侦察飞机、侦察卫星以及雷达等。情报、监视与侦察系统的作用是全面了解战区的地理环境、地形特点、气象情况,实时掌握敌友兵力部署及武器装备配置及其动向。侦察监视系统具有强大的态势感知能力,它广泛分布在天基、空基、地基和海基平台上,构成了全天候、全天时、立体化的情报监视系统。伊拉克战争中,美军天基侦察监视平台中包括成像侦察、电子侦察、海洋监视、导弹预警等50多颗卫星;空基侦察监视平台包括10多种有人侦察机和近十种上百架无人侦察机;地基侦察监视平台包括各种夜视装备、地面侦察雷达和抛投式地面遥感侦察装备等;海基侦察监视平台包括远洋海上侦察监视舰船、航母携载的预警机、侦察机、侦察直升机、宙斯盾防空系统及舰载雷达等。信息化条件下,情报、监视与侦察系统是指挥控制系统的基石,没有准确及时的情报,就无法达成正确的指挥控制。
6.武器系统
航空母舰上的武器系统主要由进攻武器系统和防御武器系统构成。进攻武器系统的主要武器装备为舰载机和舰对舰导弹。舰载机是航空母舰及其编队首要的进攻作战力量,航空母舰的基础职能就是为舰载机提供一个移动的海上航空基地。舰载机种类繁多,通常一艘航空母舰上应该配置的舰载机有预警机、电子战飞机、战斗机、攻击机、空中加油机、反潜巡逻机、反潜直升机、救援机等机型。为了达成既定的作战任务,航母所携载的战斗机和攻击机必须满足一定的数量,否则将影响航母编队的作战效益最大化。由于航空母舰的攻击能力,有的国家在航空母舰本身携载的舰载机数量较少时,为了增强航空母舰的攻击能力,在航母上还设置了舰对舰导弹系统,用来补充航母舰载机反舰能力的不足。
航空母舰的防御武器系统主要包括对空防御系统、对潜防御系统和对鱼雷防御系统。防御武器系统是航空母舰战斗力的重要保障。按照分层防御的原则,对空防御武器装备由战斗机、中远程防空导弹、近程防空导弹、防空火炮等组成,将其火力分别配置在远、中、近三个对空防御火力圈上。反潜武器系统通常也由三部分组成:即固定翼反潜飞机、反潜直升机和舰载反潜武器系统。以美国为代表的西方国家,航空母舰本舰不装备有反潜武器系统。对鱼雷防御系统的主要构成为鱼雷报警系统、拦截系统和诱饵系统。使用时通常采用硬杀伤和软杀伤相结合的措施,发现鱼雷后尽快发射攻击武器以击毁鱼雷,同时放出诱饵,诱骗来袭鱼雷,使其失去作用。随着现代鱼雷技术的快速发展,高速远距离攻击鱼雷的威胁越来越大,如何扩大航空母舰及其编队(战斗群)对鱼雷的防御范围,提高反鱼雷能力,正日渐成为各国海军加紧深入研究的问题。
六、现代航空母舰的指挥控制系统和指挥所
航空母舰的指挥控制系统是海军C4ISR系统的重要组成部分。为了清晰表述各种指挥控制系统的关系脉络,我们以美国海军为例进行说明。
美国“海军指挥控制系统”(NCCS)由海上和岸上指挥控制网络节点组成,主要包括“舰队指挥中心”(FCC,岸基)、“战术旗舰指挥中心”(TFCC,旗舰和航空母舰用)、“作战控制中心”(OPCON中心,岸基反潜战和潜艇司令部)。
为了满足航空母舰编队的作战需要,航空母舰的指挥控制系统不是一种上下体系的指挥链,而是一种网络式的指挥和控制体系。其基本形式如图所示:
美国现役航空母舰配置的指挥控制系统主要包括以下几个子系统:
1.航空母舰情报中心:用于海战场大区域情报搜集、整理,监视战场态势,具有综合、分析和传输各种侦察与监视设备得到的侦察数据的能力,可接收带有电子侦察吊舱的侦察机,以能识别预定目标、对敌防空设施定位、评估战果以及其他必要的摄影侦察设施来支持航空母舰编队兵力的地陆攻击。
2.作战指挥系统:又称作战管理系统。主要用于进行威胁判断和武器分配。也就是协调航空母舰和编队的武器与控测设备的工作以对付飞机、舰艇和潜艇的威胁,计算并处理相关信息,并通过数据链条在舰艇之间交换信息。1981年美国海军开发“先进作战指挥系统”,在原有海军战术数据系统的基础上,大大加强了数据处理能力和图像显示功能,使该系统可适应本舰和上舰司令的指挥需求,能对战术反应规程进行调整。该系统还包括电子侦察、三角定位等功能以及其他各种战术功能,采用先进的软件结构。
3.航空母舰战术支援中心:美国的航空母舰战术支援中心主要是指航空母舰反潜战支援中心,用来提供航空母舰编队反潜战方面的信息处理和交换,在反潜飞机起飞前利用计算机数据直接交换的方法,提供给反潜飞机对于敌方潜艇威胁态势的简要资料。返航后,航空母舰战术支援中心将把飞机收集到的传感器数据进行整理分析,并以此为基础重新评估反潜态势,更新全部的反潜战图像,以重新调配反潜力量。在功能设置和界面设计上,航空母舰战术支援中心和P-3C岸基反潜巡逻机的“巡逻机战术支援中心”基本上是相似的。
4.战术旗舰指挥中心:战术旗舰指挥中心的研制,是为了将更高层次的指挥功能从存在的制约中解放出来,以帮助海上部队高层指挥官掌握大区域的情况,实施海上作战指挥。它是美国海军指挥控制系统的主要海上节点,主要配置在航空母舰和两栖指挥舰上,其设备现已被定名为“旗舰数据显示系统”。战术旗舰指挥中心的首要任务是帮助航空母舰编队指挥官计划、指挥和监视大范围海上作战,其次是支持其编队中四个主要作战指挥官,即对空作战指挥官、对海作战指挥官、反潜战指挥官和对陆攻击指挥官的作战指挥。此外,它还可支持电子战、两栖战、水雷战和情报方面的指挥官和参谋人员的工作。
5.舰船信号利用部位:除了航空母舰本身外,其他军舰上也都装有舰船信号利用部位。该部位的主要功能是用于收集和处理电子情报数据。把相关数据信息实时传送到舰上的作战情报中心,并通过专用情报通信信道传送给编队指挥官。虽然不是很起眼,但该部位对电子战系统的有效工作至为重要,其截获的信号情报,可提高航空母舰编队对敌方目标的连续监视能力,帮助掌握战场态势。
航空母舰是以战斗群编队为活动单元实施海上作战行动的,整个战斗群编队中所设立的指挥所非常多,涉及各个兵种、各个作战方向。指挥所的设立不同国家不尽相同。总体看来,美国和北约的海军现行的组织指挥体制较为完备,因而其指挥所的设立相对较为科学实用。下面以美国为例进行说明。
美国海军对航空母舰编队实施指挥时,以岸上通信枢纽为主的通信系统负责提供通信保障。根据具体情况,指挥信息可以不经过中间指挥环节,由美军战区总司令或美国最高军政领导人直接下达给航空母舰编队。编队指挥官通过各个指挥所对航空母舰编队编成内的各种兵力实施直接指挥。通常,航空母舰上的指挥所可以分为编队指挥层次的指挥所以及航空母舰平台指挥层次的指挥所两种。
战斗群编队指挥层次的指挥所包括旗舰指挥所和战斗群编队通信指挥所。旗舰指挥所是负责掌握整个编队的作战态势,并对其实施指挥的指挥所,一般配备大屏幕显示装置。其主要职责是:分析和评估编队作战的态势和各种参数;指挥编队所有舰只的作战活动;指挥编队所有舰船机动,根据需要形成各种队形;组织并形成编队的攻防体系。编队通信指挥所对整个编队的通信负责,其主要职责是:保证编队司令部与上级指挥机构和友军的联系;保证编队司令部与编队内各种舰只的联系,收集作战所需的各种信息;对编队内的各种通信设备实施必要的控制。
航空母舰平台指挥层次的指挥所包括:航空母舰总指挥所、作战情报中心、航行指挥所、航空指挥所和航空联队指挥所。
航空母舰总指挥所的主要职责是:对航空母舰全舰武器系统实施统一的作战指挥;监视航空母舰的运行状态;紧急情况下实施航空母舰的损管指挥。
作战情报中心的主要职责是:对各种目标信息的处理和评估;作战双方态势的分析;辅助指挥员作出正确判断和决策;全舰武器系统的使用和控制;信息的传递和交换。
航行指挥所的主要职责是:航空母舰的战斗航行指挥;海面情况的观测和监视;海图作业和航空母舰战术机动计算。
航空指挥所的主要职责是:舰载机起降指挥和引导;将舰载机引向作战目标。
航空联队指挥所的主要职责是:制订舰载机的作战计划;舰载机作战指挥;舰载机战斗准备。
从航空母舰编队(战斗群)内部作战系统来讲,根据作战编制,一个航空母舰编队(战斗群)内部还可以编有十个下级指挥所,它们分别是:
1、2号指挥所——多数情况下负责指挥携载“战斧”巡航导弹的水面舰艇;
3号指挥所——负责指挥巡洋舰;
4号指挥所——负责指挥航空母舰(该指挥所由航空母舰舰长亲自负责);
5号指挥所——负责指挥警戒舰艇;
6号指挥所——负责指挥突击战斗行动(由航母舰载机联队指挥员领导);
7号指挥所——负责指挥防空兵力(由“宙斯盾”导弹巡洋舰舰长领导);
8号指挥所——负责指挥反潜兵力;
9号指挥所——负责指挥反潜作战行动(由航母舰载机联队指挥员领导);
10号指挥所——负责指挥海上补给力量。
以上各指挥所在作战上直接隶属于航空母舰编队指挥员。各指挥所都有相应的预备指挥所。一般情况下,各个指挥所开设在相应的指挥兵力的主要平台上。
七、现代航空母舰上的防空导弹系统
防空导弹系统是航空母舰上重要的防空武器,它与航空母舰编队中的其他水面舰艇的防空导弹系统一起共同组成编队防空作战力量。现代条件下,对航空母舰的空袭一般呈现出以下特征:一是全空域多目标饱和攻击;二是多种突击手段并用,软硬兼施,对航空母舰编队的防空系统实施强有力的干扰;三是利用巡航导弹、精确制导炸弹发动远程精确打击;四是广泛利用隐身技术,提高空袭的突然性;五是空袭机群内多机种协同作战。