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宏亮瞻局|后辽宁级时代的国产航母①:下水在即?

王宏亮/澎湃防务特约撰稿人
2016-03-31 11:30
来源:澎湃新闻
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网络上曝出的所谓“第一艘国产航母已铺设飞行甲板”的照片

2016年3月25日,在央视国际频道《今日关注》栏目中,针对一组网络上曝出的所谓“第一艘国产航母已铺设飞行甲板”的照片,著名海军装备专家、海军大校曹卫东表示:“依照片来看,我国新一艘国产航母的甲板已经铺设完成,说明船壳基本建造完成,离下水的日子就不是很远了。

如果曹卫东所说的“船壳基本建造完成”属实,这距离国防部新闻发言人宣布中国启动第二艘航母研制还不到3个月的时间,虽然我们尚无法确定这艘航母的具体开工日期,但考虑到“辽宁”号服役也不过才3年多,由此可以推测,国产第一艘航母的建造过程是比较顺利的,而“辽宁”号作为工程样本及试验平台的重大作用功不可没。

第二代国产航母浮出水面

应该说直到2015年12月31日,也就是国防部新闻发言人杨宇军正式对外承认中国首艘国产航母存在之前,外界对于该航母的情况还是多为猜测。然而在这次新闻发布会上,杨宇军不仅明确宣布航母在建,同时也简单介绍了其基本情况,如“在大连建造,排水量5万吨,常规动力,舰载机为歼15,滑跃起飞,设计和建造参照了辽宁舰的有效经验”等等。

寥寥数语,却也足够证明这应该是一艘辽宁级的2号舰。当然,它肯定会在舰体结构、舱内设计、动力、武器装备、电子系统等多方面有所改进。

没有核动力、没有弹射器……这也许会让那些抱着很高期望值的人失望。不过种种迹象表明,更为强大的第二代国产航母也许已经被列入中国海军的装备发展计划。

早在2013年12月26日的国防部例行记者会上,有记者提出,据中国船舶重工集团披露,该公司第四季度军贸订单超过前三季度总和,还签订了两个军工超级合同,有媒体据此猜测这两个“军工超级合同”指的就是航母。国防部发言人耿雁生当时并未做明确回应——值得注意的是,耿雁生也没有否认,且中船重工签订的是两个“军工超级合同”。

换言之,如果上述合同的确指的是航母,那么中国目前正在建造的航母就不会只有一艘。考虑到辽宁级2号舰目前的工程进度,其签订建造合同的时间肯定在2013年前。由此推测,中国海军的第三艘与第四艘航母也可能已经立项。

“辽宁”级的局限

目前限制辽宁级整体作战能力的最重要因素无疑是滑跃飞行甲板。

“辽宁”号对于中国海军和造船工业来说是一个千载难逢的试验和培训平台,大连造船厂对它的改装长达7年,服役后又经过了一年海上测试,收获一定是丰厚的。

但必须承认,“辽宁”号又是一个不完美的参照范本,其先天设计特点决定了作战能力与自身吨位严重不符,不仅达不到尼米兹级和福特级的水平,恐怕还要稍逊于小一号的“戴高乐”号。也就是说,在“辽宁”号上学到的技术与经验,并不能保证中国能够迅速建造一艘类似尼米兹级那样的常规布局大型航母。

也就是说,如果中国从第二艘航母,也就是首艘国产航母开始,就完全颠覆“辽宁”号的设计,而将美式超级航母作为追赶目标的话,在设计与工程经验积累上仍然会存在缺口,研制进度很难保证。按照官方说法,“辽宁”号只是一艘试验与训练舰,中国有关航母的技术储备、设计思路、作战条例等软硬件积累在“辽宁”号上摸索并验证,但海军迫切需要的是首艘具备完整作战能力的航母。如此,选择续建一艘辽宁级就很好理解了。

至于第三艘与第四艘,通过前两艘的建造与使用,相信对辽宁级优缺点早已了然于胸的中国海军肯定会提出更高的要求。

目前限制辽宁级整体作战能力的最重要因素无疑是滑跃飞行甲板。辽宁级的理论饱和载机量在50架上下,实际服役载机量约30至40架,其中歼15战斗机20架左右。仅与设计同样存在缺陷、且排水量只有4万吨的“戴高乐”号相当。滑跃式甲板的上翘段无法停机,有限的停机面积迫使辽宁级不得不把更多的飞机纳入机库;且作为一艘满载排水量6万多吨的大型航母,辽宁级的飞机升降机只有两座,仅为吨位稍大的福莱斯特级(美国战后第一代超级航母,首舰1955年服役)一半,这些因素都让辽宁级难以在短时间内将更多飞机送入起飞滑跑位置。

另外,由于斜角甲板没有上翘角度,只能用于飞机降落。这与美式航母4台弹射器两两部署于主飞行甲板和斜角甲板,均能弹射起飞(但不可以主甲板和斜角甲板同时弹射)的出勤效率无法相比。即便与载机量相当、排水量更小的“戴高乐”号相比,辽宁级舰载机的出勤率也只有前者约三分之一——就因为“戴高乐”号采用了平甲板和弹射器。

相关数据证明了这一点,辽宁级的工程母版、“库兹涅佐夫海军元帅”号的飞行甲板最多可以停放14架苏-33战斗机。扣除舰岛前停放的6架,那么该舰第一攻击波可派出的飞机为8架,每架起飞间隔约1分钟,而尼米兹级一个攻击波的出动量超过30架,紧急状态下每20秒就能将一架飞机弹射上天。

电磁弹射器可能上舰

此前外媒猜测的航母弹射器试验设施。

由此看来,中国第二代国产航母的作战能力能否取得飞跃,弹射器的上舰问题是关键。幸运的是,今天我们很可能已经突破了相关重大技术瓶颈,且起点更高。

据《环球时报》2013年末报道,美国某网站公布的卫星照片显示,中国在某地建造了某型电磁型导轨式高速牵引装置工程样机测试设施。该设施是继美国之后世界第二条电磁弹射器地面实验设施。自2002年开始,在海军工程大学教授、中国工程院院士马伟明少将带领下,中国于2008年首次完成一个电磁弹射器原理样机的科研攻关,并开展了1:1电磁弹射器验证设备的研制工作。为表彰马伟明在科技创新领域的突出贡献,时任中央军委主席胡锦涛曾签署通令,为他记一等功。

从卫星照片推测,这个试验装置大约长120至150米,电磁轨道长80米左右,能够建造如此大规模的实验设施“足以证明中国已经全面验证和掌握了大型直线感应电机、先进强迫储能装置,以及高性能脉冲发生器等电磁弹射器关键技术”。

传统的蒸汽弹射器

相较于传统的蒸汽弹射,电磁弹射的优点是全方位的,首先是加速均匀且能量可控。尼米兹级上的C-13-1型蒸汽弹射器弹射时最大过载可以达到6G,而整个行程的平均加速度仅有2G多一点。F/A-18战斗机飞行员常调侃C-13-1弹射器在后段往往没有飞机自身的发动机加速“给力”。随着速度和气缸容积增加,过热蒸汽的膨胀绝大多数能量用于蒸汽本身的加速和推动,到弹射冲程的末端,蒸汽基本上只能加速活塞,对飞机帮助不大。

电磁弹射器的推力启动段没有蒸汽那种突发爆炸性冲击,峰值过载可以降低到3G,这不仅有利于延长飞机使用寿命,对飞行员的身体感受也是不错的改善。此外,由于电磁弹射的加速和弹射器长度没有关系,除了受到气动阻力和摩擦阻力影响外,弹射初段到末段的基本加速度不会出现太大波动,这就比蒸汽弹射的逐步下降来得更有效率。

根据计算,平均加速度一样时,电磁弹射器可比蒸汽弹射器让飞机多载重8%至15%。在弹射不同重量、不同起飞速度的机型时,电磁弹射器还可通过计算机灵活精确地控制弹射能量。

电磁弹射器的运行效率也比蒸汽弹射器要高,这一点对航母战斗力的提升意义重大,如采用电磁弹射器的“福特”号舰载机日出动量由尼米兹级的120架次增加到160架次;高峰日出动量也由原先的220至240架次增加到270架次。同时,由于没有庞大的气缸,电磁弹射器的体积相对较小,利于安装使用。

近年来,中国在军用电子技术上进步神速。对于服役尚远的第二代国产航母来说,马伟明院士与他的研发团队还有时间,中国海军如能跨越蒸汽弹射这道门槛,为新型航母直接配装2至3套电磁弹射器,在满载排水量仍维持6万吨左右的前提下,其饱和载机量将可能提升至65架左右,实际服役载机量也能达到55架,再加上三倍于现在的出勤率和可以满载油弹作战的新型舰载机,中国下一代航母的航空作战潜力将至少达到福莱斯特级与小鹰级的水平(仅考虑平台)。

(“宏亮瞻局”系上海交通大学国家战略研究中心特约副研究员王宏亮为澎湃防务开设的个人专栏,力求在兼顾分析的深度和厚度的同时,在前瞻性、敏锐度上更上一层楼,每周一期,不见不散)

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