最详实的航空母舰工作原理 军迷的饕餮盛宴

航母罗纳德·里根

美国海军为之骄傲的超级航空母舰。这些船高耸于水面20层,从船首到船尾,伸展了333米,令人感到敬畏。但是,关于超级航母的真正令人惊奇的事情不是它的大小。而是其驾驶舱的忙碌场面。当机组人员充满工作负荷时,它可以每25秒发射或降落一架飞机(高效令人惊叹),而这只占典型着陆区可用空间的一小部分。

在最基本的层面,航空母舰是简单地用配备飞行甲板-用于发射和着陆跑道区域的飞机。这个概念几乎可以追溯到飞机本身。在莱特兄弟(Wright Brothers)1903年进行历史性飞行10年后,美国、英国和德国从与巡洋舰相连的平台上进行了试飞。实验证明在很大程度上是成功的,为此,各种海军部队开始改编现有的军舰。新的航母使军队能够在全球范围内运输短程飞机。

乔治·华盛顿号航空母舰,美国海军的核动力超级航空母舰之一

航空母舰在第一次世界大战中没有扮演重要角色,但在第二次世界大战的空战中至关重要。例如,日本人于1941年从航空母舰上对珍珠港发动了进攻。如今,超级航空母舰已成为几乎所有美国主要军事行动的重要组成部分。尽管舰船本身并不是特别有用,但它所运输的空中力量却可以在胜利与失败之间发挥无可比拟的作用。

在战争中使用空中力量的主要障碍之一是使飞机到达目的地。为了在外国地区维持空军基地,美国(或任何其他国家)必须与东道国签署备忘录,然后必须遵守该国的规定,该规定可能会随着时间而改变。不用说,这在世界某些地区可能非常困难。

根据国际航行自由法,航空母舰和其他军舰在几乎整个海洋中都被视为主权领土。只要一艘船离任何国家的海岸都不太近,船员就可以像回到家一样继续前进。因此,尽管美军将不得不与外国作出特殊安排以建立陆上军事基地,但它可以自由地移动航母战斗群(由航空母舰和其他六到八艘军舰组成的组装)遍布全球,就好像它只是拥有航空母舰所在国家的一小部分一样。轰炸机,战斗机和其他飞机可以执行各种任务进入敌方领土,然后返回到相对较安全的母舰母队基地。在大多数情况下,海军可以不断补充(补给)舰载机群,使其无限期地保持其位置。

航空母舰可以移动超过35节(64公里/小时)的速度,这使他们能够在几周内到达海洋中的任何地方。美国目前在世界各地设有六个航母集团,随时可以采取行动。

航空母舰的零件

剖面图

航空母舰零件大约有十亿个,是地球上最复杂的机器之一。但是从概念上讲,它们非常简单。它们旨在完成四个基本工作:

  • 运送各种飞机到海外
  • 发射和降落飞机
  • 充当军事行动的移动指挥中心
  • 安置所有做这些事情的人
  • 为了完成这些任务,航母需要结合船舶,空军基地和小城市的要素。除其他事项外,它还需要:

  • 飞行甲板,在船的顶部,其中飞机可以起飞和降落的平坦表面
  • 一个机库甲板,甲板以下的区域,在不使用时收起飞机
  • 一个舰,在飞行甲板人员在那里可以直达航班和轮船操作的顶部建筑
  • 船员生活和工作的空间
  • 一个电厂推进系统,以从点移动船点,并为整个船舶发电
  • 提供食物和淡水并处理任何城市必须处理的事物及各种其他系统,例如污水,垃圾和邮件,以及运营商的广播电台,电视台和 纸
  • 船体,船的主体,它浮在水
  • 航母的船体由极坚固的钢板制成,厚度为几英寸。这种沉重的船体是防止火灾和战斗伤害的高效防护。该船的结构支撑主要来自横跨整个船体的三个水平结构:龙骨(船底的铁骨),飞行甲板和机库甲板。

    水线以下的船体部分呈圆形且相对较窄,而水上部分则向外张开以形成较宽的飞行甲板空间。船的下部有一个双层底部,即有两层钢板:船的底部板和船上的另一层板,中间有一个缝隙。双层底为鱼雷或海上事故提供了额外的保护。如果敌人击中了船底,在外钢层上打了一个洞,则第二层将防止大量泄漏。

    建造航空母舰

    自1950年代以来,几乎所有美国超级航母都是在弗吉尼亚州纽波特纽斯的诺斯罗普·格鲁曼纽波特纽斯建造的。为了使施工过程更高效,每个超级载具的大部都组装在被称为超级举重机的单独模块中。 每个超举可能包含多个隔间(多个房间),横跨多个甲板,它们的重量从80吨至900吨不等。超级载体由近200个独立的超举组成。

    罗纳德·里根号航空母舰正在诺斯罗普·格鲁曼公司的纽波特纽斯干船坞建造

    在将超举模块放入船中之前,施工人员组装了其钢制车身,并钩住了几乎所有的电线和管道。然后,他们使用巨型桥式起重机吊起模块并将其精确降低到船内的适当位置。然后将它们焊接到周围的模块上。在施工即将结束时,机组人员将最后一个模块(575吨的岛舰)加入驾驶舱。

    将超高举升机降低到哈里·杜鲁门号航空母舰上的位置

    就像摩托艇一样,航空母舰通过旋转螺旋桨在水中推动自己。当然,在大约21英尺(6.4米)宽的情况下,航母的四个青铜螺旋桨与休闲船截然不同。他们背后还有很多力量。每个螺旋桨均安装在长轴上,该长轴连接到由核反应堆提供动力的蒸汽轮机上。

    航母的两个核反应堆装在船中央的一个装甲重重并限制的区域,产生高压蒸汽,以旋转涡轮机内的风扇叶片。风扇转动涡轮轴,从而旋转螺旋桨以推动船前进。推进系统拥有超过280,000马力的动力。

    四个船上涡轮机发电,为船上的各种电气和电子系统供电。这包括一个船上的海水淡化厂,该厂每天可以将400,000加仑(?1,500,000升)盐水转化为可饮用的淡水-足以容纳2,000户家庭。

    与旧的燃油运输船不同,现代的核动力航母不必定期加油。实际上,他们也可以加油15至20年。需要权衡的因素是发电厂成本更高,加油过程更长,更复杂(需要数年),以及海上发生核灾难的风险增加。为了最大程度地降低发生此类灾难的风险,超级载体内部的反应堆受到了最为严格的屏蔽并受到密切监控。

    从航空母舰起飞

    一架A-6E入侵者从乔治华盛顿号航空母舰发射升空

    航空母舰驾驶舱是世界上最令人振奋,最危险的工作环境之一。甲板可能看起来像普通的陆地跑道,但由于其较小的尺寸,其工作方式大不相同。当机组人员全力工作时,飞机会在有限的空间内以极大的速度降落和起飞。如一不小心,一架喷气式战斗机可能将某人吸入甲板或将其从甲板边缘甩入大洋。

    但是,就像驾驶舱对甲板乘务员来说一样危险,与飞行员相比,他们非常容易发生事故。飞行甲板的长度几乎不足以让大多数军用飞机进行常规着陆或起飞,因此他们必须提供一些出色的机器协助。

    如果您知道《飞机的工作原理》,您就会知道飞机必须让大量空气在机翼上方流动才能产生升力。为了使起飞更容易一些,航空母舰可以通过沿起飞方向在海洋中驶入风中,从而在驾驶舱上获得额外的气流。在机翼上方流动的空气降低了飞机的最小起飞速度。使空气在甲板上流动很重要,但是主要的起飞辅助来自于航母的四个弹射器,这些弹射器可以在很短的距离内使飞机达到高速。每个弹射器由两个活塞组成,两个活塞位于两个平行的圆柱体中,每个圆柱体位于甲板下方,每个圆柱体与足球场一样长。每个活塞的尖端都有一个金属凸耳,该凸耳沿着每个气缸的顶部穿过一个狭窄的间隙。这两个凸耳延伸通过橡胶法兰(用于密封气瓶),并延伸至驾驶舱中的缝隙,在此处它们连接到小型梭子上

    约翰·斯坦尼斯号(USS John Stennis)上的第四弹射器

    一种用于准备起飞,甲板船员移动弹射器并附加拖杆上飞机的前起落架(前轮)。机组在轮后部和飞机之间放置了另一个挡杆,即后挡杆(在F-14和F / A-18战斗机中,后挡杆内置在前起落架中;在其他飞机中,后挡杆是单独的) 。

    乔治·华盛顿号航空母舰的机组人员检查F-14雄猫的弹射器附件。

    在进行所有这些操作的同时,飞行机组人员将喷气爆炸偏转器(JBD)举升到飞机后面。当JBD、牵引杆都到位了,并完成所有最后检查后,弹射员(也称为“射手”)将弹射器从弹射器控制吊舱准备好,弹射器控制吊舱是一个小型的,封闭的控制站,带有从驾驶舱上方伸出的透明圆顶。

    F / A-18C大黄蜂准备从乔治华盛顿号航空母舰发射时,蒸汽从弹射器中升起。您可以在弹射器控制窗格中看到弹射器军官。

    一架F-14雄猫,位于尼米兹号1号弹射器上喷气射流偏转器的前面

    当飞机准备起飞时,弹射器官员打开阀门,用来自船上反应堆的高压蒸汽填充弹射器汽缸。该蒸汽提供必要的力以高速推动活塞,使飞机向前倾斜以产生起飞所需的升力。最初,活塞被锁定在适当的位置,因此,汽缸只是建立压力。弹射器人员会仔细监控压力水平,因此该压力水平恰好适合特定的飞机和甲板状况。如果压力太低,飞机将无法以足够快的速度起飞,弹射器会将其扔入大海。如果压力太大,突然的突然跳动可能会使前起落架断裂。

    当气缸充气到适当的压力水平时,飞行员会炸毁飞机的发动机。保持架将飞机保持在航天飞机上,而发动机产生了很大的推力。弹射器释放活塞,该力使释放物松开,蒸汽压力使飞机向前猛击。在弹射器的末端,拖杆弹出,释放飞机。这种完全由蒸汽驱动的系统可以在两秒钟内以每小时0到165英里的速度启动45,000磅的飞机(从0到266 kph的20,000公斤的飞机)!

    一架F / A-18大黄蜂从乔治·华盛顿号航空母舰发射升空

    如果一切顺利,则超速飞机已产生足够的升力以起飞。如果不是这样,飞行员(或多名飞行员)会在飞机驶向船舶前方的海面之前激活其弹出器座椅以逃脱(这种情况很少发生,但风险始终存在)。

    降落在航空母舰上

    一架ES-3A“影子”号登陆美国乔治华盛顿号战舰

    降落在驾驶舱上是海军飞行员有史以来最困难的事情之一。飞行甲板只有约500英尺(?150米)的跑道空间用于降落飞机,这几乎不足以容纳美国航母上的重型高速喷气机。

    为了降落在甲板上,每架飞机都需要一个尾钩,这确实听起来像是-附在飞机尾部的延长钩。飞行员的目标是将尾钩挂在四根固定钢丝上,这是由高强度钢丝编织而成的坚固电缆。

    制动线在整个甲板上伸展,并在两端固定在甲板下方的液压缸上。如果尾钩钩住了制动钢丝,则会将其拉出,液压缸系统会吸收能量以使飞机停下来。避雷线系统可以在315英尺的着陆区域中,使54,000磅的飞机每小时仅以150秒的速度行驶150英里(在96米的着陆区域中,以241 kph的速度飞行24,500公斤的飞机)

    一架KA-6D入侵者飞机的尾钩,即将在德怀特·D·艾森豪威尔。

    一架F / A-18C大黄蜂在尼米兹号航空母舰上抓住了一根制止装置

    有四根平行的制动线,彼此间隔约50英尺(15米),以扩大飞行员的目标区域。飞行员瞄准的是第三根电线,因为它是最安全,最有效的目标。他们从不在第一根钢丝降落,因为它很危险地靠近甲板的边缘。如果它们在第一根钢丝上的位置过低,则很容易撞到船尾。扣住第二根或第四根线是可以接受的,但是对于飞行员来说,要想安全降落,必须能够始终如一地抓住第三根线。

    为了实现这一令人难以置信的技巧,飞行员需要以正确的角度接近甲板。当各种返回的飞机以巨大的椭圆形飞行模式在航母附近“堆积”时,着陆程序开始。甲板下面的空中交通管制中心根据各种燃油水平(这些飞机即将用尽燃油的飞机降落下来,然后再继续飞行一段时间)来决定等待飞机的着陆顺序。当飞机降落时,飞行员摆脱了这种降落模式,朝船尾驶去。

    着陆信号员(LSO)通过无线电通信以及甲板上的灯光集合帮助引导飞机进入。如果飞机偏离航线,则LSO可以使用无线电命令或照亮其他灯光来纠正他(她)或“挥手离开”(派遣他再尝试一次)。

    着陆信号员在乔治华盛顿号航空母舰上引导着陆飞机。

    着陆信号官工作站的视频显示控制台和通讯/数据板

    除LSO外,飞行员还使用菲涅尔透镜光学着陆系统(通常称为镜头)进行着陆引导。镜头由安装在陀螺仪稳定平台上的一系列照明灯和菲涅尔透镜组成。透镜将光线聚焦成窄光束,以各种角度射向天空。

    飞行员将根据飞机的进近角度看到不同的灯光。如果飞机正好对准目标,飞行员将看到琥珀色的灯,被称为“肉丸”,与一排绿色的灯对齐。如果琥珀色指示灯出现在绿色指示灯上方,则表示飞机的高度过高;如果琥珀色的指示灯出现在绿色指示灯的下方,则表示飞机进光太低。如果飞机在即将到来的方式太低,飞行员会看到红灯。

    约翰·肯尼迪号战舰上的“镜头”

    飞机一撞上甲板,飞行员便将引擎推至最大功率,而不是放慢速度,以使飞机停下来。这似乎是违反直觉的,但是如果尾钩没有抓住任何制动丝,则飞机需要以足够快的速度移动,以再次起飞并转身进行另一次通行。着陆跑道相对于船舶的其余部分倾斜14度角,因此像这样的锚杆可以从船舶的侧面起飞,而不用引入甲板另一端的飞机中。

    飞机一着陆,就将其从着陆带中拉出并拴在驾驶舱侧面。闲置的飞机始终要紧紧固定,以防止它们在甲板上来回摇摆时滑落。

    乘务人员必须为各种意外事件做好准备,包括飞机起火。在起飞或恢复操作期间,他们已准备好许多安全设备。除其他事项外,驾驶舱还配备了小型消防车,通向水箱和水性成膜泡沫的喷嘴,先进的灭火材料(还有用于喷气燃料和许多其他有用液体的喷嘴)。

    一架S-3A维京飞机在撞机路障的帮助下降落在亚伯拉罕·林肯号上。由于起落架出现问题,飞机不得不进行非常规降落。

    舰岛

    亚伯拉罕·林肯号航空母舰上的岛屿

    航空母舰的“岛屿”是甲板以及整个船舶的指挥中心。该岛高约46 m,但底部仅6 m宽,因此不会在驾驶舱上占用过多空间。岛的顶部远高于驾驶舱内任何飞机的高度,其顶部分布以提供更多的空间。

    岛屿的顶部配备了一系列雷达和通讯天线,可随时监视周围的船只和飞机,拦截和干扰敌方雷达信号,瞄准敌方飞机和导弹并获取卫星电话和电视信号等。在其下方是主要飞行控制Pri-Fly。在Pri-Fly中,空中官员空中官员助理指挥所有飞机在驾驶舱内以及半径8公里范围内的活动。

    都是经验丰富的飞行员,Air Boss和Mini-Boss拥有一系列的计算机和通讯设备,可以随时掌握所有信息,但他们只要从窗户上方(机舱上方六层楼的窗户)向外看,就能获得大量信息。当一架接近的飞机到达1.2公里以内时,着陆信号官接管控制权,指挥着陆程序。在与Pri-Fly相同的水平上,机组人员和访客可以走到秃鹰的行上,秃鹰的行列是一个阳台平台,可以俯瞰整个飞行甲板。

    下一层是桥梁,即船舶的指挥中心。指挥官通常缺点盯着四周电脑屏幕。指挥官指挥着舵手,后者实际上指导着航母;舵手,指挥机舱以控制船舶的速度;值班军需长,负责跟踪导航信息,以及许多监视和支持人员。当指挥官不在舰岛时,他让甲板官负责操作。

    海军上尉从驾驶舱指挥哈里·杜鲁门号航空母舰。

    西奥多·罗斯福号航空母舰上的舵手

    有趣的是,许多航母指挥官都是前海军飞机飞行员,因此他们对驾驶舱操作有个人独特的了解。但是,只要他们指挥航空母舰,就禁止他们爬入驾驶舱自己驾驶飞机。

    就像Pri-Fly一样,这座桥还配备了一系列高端监视器,包括GPS接收器和许多雷达屏幕。但是指挥官和他的团队仍然依靠自己的眼睛来监视舰船周围的活动。

    桥下的层是旗桥,是指挥整个舰队的海军上将的指挥中心。在其下,有多个运营中心,包括驾驶舱控制和发射操作室。在这种紧张,没有窗户的空间,航机处理人员(也称为处理器压榨机)和他或她的机组人员跟踪驾驶舱和机库中的所有飞机。处理人员的主要跟踪工具是“ Ouija Board”,这是一个两层透明塑料桌子,上面刻有飞行甲板和机库甲板的轮廓。每架飞机在桌子上均以比例尺飞机表示。当实际平面从一个点移动到另一个点时,处理程序将相应地移动模型平面。当飞机停运时,由于需要维修工作,处理人员将其翻转。

    乔治·华盛顿号航空母舰上的机组人员围绕着“ Ouija委员会”盘旋

    甲板下还有许多其他控制中心,包括航空运输管制中心(CATCC),该中心占据了厨房甲板(紧接在飞行甲板下方)的多个房间。就像陆上空中交通管制中心一样,CATCC充满了各种无线电和雷达设备,管制员使用该设备跟踪该地区的飞机。

    CATCC毗邻作战指挥中心(CDC),即船舶的作战指挥中心。CDC的主要职责是处理有关敌方威胁的传入信息,以使指挥官充分了解情况。

    小鹰号航空母舰上的一名空中交通管制员

    卡尔·文森号(USS Carl Vinson)的反潜战专家监视波斯湾的活动。

    机库

    德怀特·D·艾森豪威尔号航空母舰的机库甲板

    乘务员可以将少量飞机保持在最高位置,但对于典型的航母上的80至100架飞机而言,空间不足。当不使用它们时,大多数飞机都固定在机库舱中,即“航母的车库”。

    机库湾位于飞行甲板下方的两个甲板上,就在厨房甲板下方。海湾本身宽34 m,高28 m,长209 m,是整艘船长度的三分之二。它可以在由滑动门隔开的四个区域中容纳60余架飞机,以及备用喷气发动机,燃油箱和其他重型设备(安全预防措施,防止火势蔓延)。

    该机库高三层,两侧是各种单层隔室。机库周围还有四台巨型电梯,将飞机从机库移至驾驶舱。高速铝液压升降机既足够大又强大,可以举起两架74,000磅(约34,000千克)的战斗机。

    乔治·华盛顿号航空母舰上的液压升降机之一,下降到机库甲板

    在机库船尾的船尾,您会找到飞机中级维护部(AIMD)。这些维护部中的男人和女人在不断地修理和测试飞机设备,以使飞行中队保持全力。在船的尽头,AIMD通向船尾部的露天发动机测试区。这是维修人员在船上唯一可以安全喷射飞机喷气发动机以确保其正常工作的地方。

    在“小鹰”号的尾翼上测试F-14发动机

    板载什么?

    从逻辑上讲,每个航空母舰的主要部分是机载飞机。航母运输数十种不同的飞机,这些飞机经过特殊设计,可以承受不断弹射起飞和钢丝索着陆的滥用。舰载机翼通常由9个中队组成,共有70到80架飞机。机上最引人注目的飞机包括:

  • F / A-18大黄蜂-单座攻击战斗机,旨在将敌机和地面目标带出
  • F-14雄猫-两座战斗机,针对空中优势进行了优化(航空母舰的F-14中队是保护航空母舰战斗群的关键武器。)
  • E-2C鹰眼-一种战术预警和控制系统飞机(飞机的先进雷达系统使空中机翼能够使战斗机了解敌方活动的最新信息。)
  • S-3B维京人-一种亚音速喷气飞机,主要用于消灭敌方潜艇
  • EA-6B徘徊者-一种电子战飞机(漫游者的任务是干扰敌方雷达并拦截敌方通信。)
  • SH-60海鹰-一种双引擎直升机,主要用于攻击敌方潜艇以及进行搜救行动
  • F35B—垂直/短距起降战机,属于第五代战斗机,作战半径超过1000公里,可以超音速巡航。
  • 航空母舰上的生活

    乔治·华盛顿号航空母舰的成员擦洗了驾驶舱。

    现代超级航母被广泛称为“海上城市”。每次有5,000至6,000人在船上工作,放松,饮食和睡觉,时间长达数月,这无疑是确定的。但这根本不像在陆地上可以找到的任何城市。

    首先,大多数居民几乎没有机会看到外界。驾驶舱,机库和机尾都可以欣赏到海洋和天空的美景,但是它们是如此忙碌而危险,以至于在正常运行期间只有少数人可以进入。岛上的顶层足够安全,但是敏感的操作和有限的空间意味着不会有很多人来来去去。在甲板下工作的水手可能几周而不见日光。

    在整艘船上,情况比正常城市要狭窄得多。为了从一个地方到另一个地方,工作人员必须缩放几乎垂直的台阶,并在狭窄的走廊中相互拥挤着。该停泊的寝室都非常紧张。应征人员与大约60个人共用一个寝室,全部都睡在一个铺位中,通常称为通铺,挤在一起,一叠三个。每个人都会得到一个小的储物箱和一个用于存放衣服和个人物品的立式储物柜,每个人都共用一间浴室和一个小公共区域,并通过一台电视将其连接到航母的一个卫星天线上。军官享有更多的空间和更好的陈设,但他们的空间也很有限。船上的每个人都必须适应狭窄的区域。

    美国独立舰上的射击练习

    就像在正常的城市一样,工作种类繁多。大约有2500名男女组成空中机翼,他们是实际飞行和维护飞机的人。航母还有个团队由另外约3000名人员组成,该团队可以使航母各个部分保持平稳运转-包括洗碗,做饭,搬运武器和维护核反应堆等所有工作。

    船上有居民需要生活的一切,即使不是他们想要的那样舒适。船上有多个厨房(厨房)和食堂,每天总共可提供18,000顿饭。该船还设有大型洗衣设施,牙医和医生办公室,各种商店以及电话银行,工作人员可以通过卫星与家人通话。

    水手在美国海军哈里·杜鲁门号上打电话回国

    航空母舰上的生活无疑是艰辛而又令人筋疲力尽的,但它也使人令人振奋,特别是对于那些坐在驾驶舱上,在狭小的跑道上驾驶飞机的男女而言,就像地球上另外一个天地一样。

    谢谢观赏阅读。

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