航母的“大脑”,航母上最精密的设施,舰岛的由来及作用

就在最近好人理查德号燃起了熊熊大火将整个舰岛烧船,美军花费了2.8亿美元为其进行升级付之东流,航母/两栖攻击舰的舰岛在整艘航母上处于何种地位?舰岛的作用又是什么?

不对称的飞行甲板、在右舷侧设置岛式上层建筑是现代航空母舰外形特征标志。岛式上层建筑与主船体尤其是飞行甲板有着重要的关联,直接影响到舰载机的作业收率和各种电子装备效能的发挥,从而在一定程度上影响到航空母舰作战能力的强弱。

现代航母都是将舰岛设置在航母右舷甲板上,执行航行指挥以及舰载机起降作用

最早出现的舟,只有船的主体。随着其发展出现了在主船体以上,位于中部的“建筑”,最原始的可能就是由篷而逐渐形成的。这样的“建筑”起初仅是为人们遮风挡雨,防日晒夜露,后来又呈现为首楼、尾楼或首、中、尾三岛式上层建筑。在层高方面,亦由单一向多层发展。当机器作为动力替代风帆和人力后,烟囱的出现又进一步推动了上层建筑的组合形式。对于现代军舰而言,上层建筑的通常形式为桥楼、长首楼、甲板室(指宽度不到舷边的建筑),其作用为满足航海指挥、作战指挥、电子装备天线及部分机组的设置,容纳工作、生活和部分高级人员居住舱室的安置。航母亦是军舰,虽然其上层建筑形式不一,但对其作用要求是相同的。

这样的“建筑”起初仅是为人们遮风挡雨,防日晒夜露,后来又呈现为首楼、尾楼或首、中、尾三岛式上层建筑。

航母为了有利于固定翼舰载机的起、降,最早期的航母,如英国的“百眼巨人”号和美国的“兰利”号等,整个飞行甲板是直通且平坦,没有上层建筑,驾驶室在飞行甲板下面四周不封闭的甲板上,桅杆和烟卤在飞行甲板上,但可放倒。

百眼巨人号等早期航母采用全通式飞行甲板,甲板上并无舰岛等装置烟囱也可放倒

后来,为了能直观地指挥、控制飞机作业,为了航行驾驶安全以及烟囱设置合理,在航母的飞行甲板上设立了上层建筑,且处于舷侧的舰岛。随着速度更快的喷气式舰载机的使用,着舰安全促进了首向偏左的斜角降落甲板的出现,它与设置在右舷的岛式上层建筑匹配,使舰载机着降落或者着舰失败而向左拐弯复飞的操作变得更为协调。

在航母上舰岛朝向舰艏的一方负责航母航行尾部则负责舰载机的降落

除了20世纪20年代日本改装的“赤城”号航母和30年代生产的“飞龙”号航母外,世界上航母的岛式上层建筑都是设于右舷侧,这恐怕与人类的动作习性有关。大多数人习惯使用右臂,使右臂、右手强壮有力且灵活,摆动幅度更大,右臂向左上方向发力动作优于向右下方向,因此人类在跑动、打圈的动作上更习惯于向左,就像田径跑道都是逆时针设置的、手工石磨是逆时针旋转的一样。在视觉上同样习惯于先观望发力的左方向,就像被检阅队伍流向与主席台相对位置一样。对设置于右舷的岛式建筑来说,这样的习惯使飞机需复飞时向左拐弯,以及在上层建筑上指挥飞机降落,变得更为协调和顺畅。日本早期航母设置过在左舷的岛式上层建筑,主要是考虑有利于两艘航母左、右靠近编队航行,后来的实际使用取消了这种考虑。

赤城号的舰岛位于航母左舷,这是识别它的最大特征

现代航母岛式上层建筑的设置包括长短、高低、位置、形状,对航母的使用性能有很大影响,很大程度上也体现了其所承担的使命任务要求以及设计师的意图和观点。

航母是以保证舰载机的作业为中心,希望有尽量大的飞行甲板,因此岛式上层建筑满足需求的前提下总是尽可能做得很紧凑。在二战时的航母,岛式上层建筑相对长度较大,大于舰长的1/5。后来向短的方向发展,约占舰长的1/7。现代航母约占舰长的1/10,核动力航母更短,约占舰长的1/13。这个数字比驱逐舰和护卫舰上层建筑相对长度要小得多。即使绝对长度,航母的岛式上层建筑亦比排水量仅为它1/20的驱、护舰的上层建筑要短,可见其布置上的紧凑程度。近年来,拥有最长上层建筑的航母为俄罗斯的“库兹涅佐夫”号,大于船长的1/5。这与苏联的设计观念以及对舰的使命任务需求有关。拥有最短上层建筑的航母为美国的“企业”号,小于舰长的1/17。航母上设置较小的岛式上层建筑不仅给飞行甲板腾出更大面积,而且给飞行甲板有较均匀的气流场创造了条件。试验表明,飞行甲板上的上层建筑愈小,对其尾部气流场扰动影响愈小,对舰载机的着舰降落愈有利。

库兹涅佐夫号巨大的舰岛占据了很大的甲板面积

航母上层建筑通常有十来层,比一般水面舰艇高出一倍以上,在最上面的几层几乎都是用于布置天线和机组的平台。尽管这样,上层建筑的平台还是难以容纳各种天线和指控系统,不得不在各层平台上再外置形状不一的延伸悬空的天线小天台,使得岛式上层建筑外形变得非常不规则,甚至有点怪异。

此外,有的航母还在上层建筑后面的飞行甲板上另立了标架式后桅,安置天线,以解决上层建筑布置上困难,还改善了电磁环境。航母舰岛的高度方面另一个特点就是其最底层面程较小,向内收缩,第四层(超过舰载机高度)开始宽度和长度方向向外延伸,尤其宽度方向,向左右各外伸出许多,有的第四层比下三层宽了近一倍。再高几层后,宽度和长度又开始减小、内收,有一定阶梯形,逐渐成为塔顶。在接近顶部。与水面建筑布置相似,前桅杆,桅杆本身不是很高,但“生长”在很高的建筑顶部。烟囱的顶部可以设计成间右舷侧倾,以减少烟雾对飞行甲板的影响。航母岛式上层建筑在飞行甲板上的位置与航母总体布局关联甚密。

日本大凤号航空母舰,为了减小烟雾对航行和舰载机的影响航母烟囱采用了侧倾设计

对于常规动力航母,为了重心控制与船水下线型相适配,主动力装置通常设置在规中偏后。这样从烟道、烟囱的位置大致决定了上层建筑在舰前后的位置,基本居中对于核动力航母,没有主动力所需的烟道和烟囱限制,但其位置向前或向后必须根据机库和舰载机升降平台总体布局的需要而设置。美国的核动力航母上层建筑都设在中偏后,法国的核动力航母“戴高乐”号上层建筑设在中偏前,苏联曾建造中的核动力航母“乌里扬诺夫斯基”号的上层建筑设在居中位置。其原因是舷侧升降平台在飞行甲板上形成船体大开口,从结构设计强度和应力上的需要,大开口与上层建筑要有一定距离,所以对于只有两个升降平台的“乌里扬诺夫斯基”号航母而言,岛式上层建筑居中是最便于总体布置的。

美国航母采用核动力没有航母烟道和烟囱的布置局限,将航母舰岛摆放在稍靠后的位置

美国大型航母在右有3个升降平台,显然岛式上层建筑是无法居中的,它设计为“二前一后”升降平台布置,使舰载机调运合理,上层建筑就只能偏后。法国人则另有想法,把两个升降机平台全放在岛式上层建筑的后面,使上层建筑包括驾驶室较大幅度前移,视角盲区减小,有利于舰的操纵,对舰尾部气流场影响亦减少。但问题是,两个升降平台较为靠近,对机库内和机库与飞行甲板之间舰载机调运是否合理和方便尚需探讨。

戴高乐号航空母舰将舰岛布置在靠前位置,有利于航行

岛式上层建筑的横向位置随着航母舰型的变化亦在移动。早期航母舰型是无舷台或只有设备舷边的塔台,上层建筑横向位置处于主船体内,随着大舷台舰型出现,上层建筑横向位置外移至主船体外的舷台上,甚至上层建筑的左舷离开主船体的右舷。当岛式上层建筑在主船体内或其左舷与主船体右舷相连,对舰的结构强度、震动等较有利;当其完全处于主船体外的台上,相当于“悬臂梁”,对于较短小的上层建筑而言,当前结构设计已能较好解决可能产生的问题。岛式上层建筑的外移,不仅能腾出更多的飞行甲板有效面积,有利于飞机作业,上层建筑下面的坡道、梯口、烟道均可利用右台的容积,也使主船体内的空间利用得到提高。航母岛式上层建筑的设置虽然受到限制和要求紧凑,但仍应提供足够的舱容和高度,以保证能容纳各种舱室、设备、操作部位以及众多天线设置的需要。航母的岛式上层建筑是舰桥,设有航行指挥部位、作战值班部位、飞机在甲板上作业的指挥和控制部位,设有综合电子信息系统的探测设备设置部位、信息接收和观测部位,设有高级舰员的居住舱室、飞行员准备室,还设有舰面操作室、通道、升降梯、烟道等。

美式航母的舰岛设置方方正正十分紧凑,占甲板面积小

航母航行操纵、指挥部位主要是驾驶室及其配套的工作舱室(如海图室、无线电室等)。驾驶室需要清晰的视界,通常均位于上层建筑的正前方较高位置,一般设在从飞行甲板起的第四层以上,应保证在首向水平视界盲区不大于一倍船长。为了舰上驾驶观察方便,两侧均应有露天触台,与整个驾驶室横向贯通,可以在露天眩台上方便地观察周围的情景和俯视飞行甲板上各种作业。根据需要,在驾驶室顶部可设露天观察平台。紧靠驾驶室的就是海图室和无线电室,附近还有作战指挥(本舰和编队)值班室,在靠近中部的地方还有备用指挥室,也具有驾驶操纵舰的功能。

舰载机在甲板上作业的指挥和控制部位主要是飞行指挥调度中心及飞机调度室,相当于机场塔台上的指挥调度室。它需要对飞行甲板有清晰、尽可能宽的视界,通常它放置在上层建筑正后方,横贯左右,且不低于驾驶室的高度。为了有尽可能宽的视界,在靠上层建筑的左侧,还外伸凸出一部分平台,设飞机调度室,以便从“岛”上不仅能看清飞行甲板后面,也能清楚看到飞行甲板前部的情景,更有利于飞机调度指挥。飞行指挥调度中心以及飞机调度室与处于岛式上层建筑正向方的驾驶室一样,设置可环视180度以上的、外倾式、矩形舷窗。靠近飞行指挥调度中心的是气象室和通信室等工作舱室。

美国航母舰岛内部设施整洁简练

在上述前、后两类重要舱室的上面,主要设置各种探测设备的天线以及它们的高频机组。天线通常有警戒雷达天线、搜素雷达天线、“塔康”天线、航管雷达天线、着舰雷达天线和导航雷达天线等,以及它们各自的高频室。此外,还有各种通信—卫通、短波、中波、长波、高频、甚高频等天线以及相应的无线电室、电子战天线等设备的设置。在布置上一般是尽量把用于飞机引导的“塔康”以及警戒雷达天线放在上层建筑最高位置,使其增加视距和没有因遮挡产生的盲区。其他天线则是纵横交错,使得互相电磁干扰的矛盾突出,成为技术难点。

舰岛上密密麻麻的电子设备,如何摆放更是一大难点

在上述前、后两类重要舱室的下面,主要设置高级舰员的居住舱室和各种工作舱室。在驾室下面,由前至后设舰长、副舰长、航空联队部门长、编队作战指挥员等高级人员居住舱室,少量的高级辅助指挥人员、操作人员的工作舱室和居住舱室,还有会议室。在上层建筑的最底层,设置易于进出飞行甲板的功能舱室,如飞行员准备室、更衣舱、飞机工程师值班室、维修和常用器材储藏室等,还可视需要存放消防车。对于常规动力航母而言,在上述前、后两类重要舱室的中间,设置的是烟道和烟囱,这一段通常约10米,底部两层靠近上层建筑两脑侧设置了巨大、矩形的烟道围井,中间留出通道,使上层建筑前后能贯通。第三层以上,左右烟道围井合拢,上升与烟囱连接。所以以烟道围井合拢层起,上层建筑内部前后不贯通,根据需要可增设前后纵向外通道。

在岛式建筑中还有一些辅助舱室,如风机室、配电房、便于出入驾驶室的电梯等。

英国新航母采用了双舰岛的设计

航母舰岛的设计仍在不断的推陈出新,如英国在新建的航母上首次采用了双舰岛的设计,但这种设计仍然争议不断,这种设计到底能带来何种战力的增加仍然是一个未知数。