十年論證,八年建造,‘伊麗莎白女王’(以下簡稱QEC)號航空母艦終于完成海試,雖然還是裸奔狀態,但是不得不承認,這艘航母集英國技術于一身,體現了老牌海軍強國的底氣,同時,通過’HMS QE’的建造,也讓人看到,那個日不落帝國已經遠去,’HMS QE’將是這個國家海軍最后的榮光。
一. 為什么英國重回大艦海軍行列?
1982年的‘馬島海戰’,盡管英國海軍‘七拼八湊’成一支艦隊遠赴馬島,依然憑借外交手段和海軍惡戰贏得了此次戰爭,在此次戰爭中,英國意識到擁有一支強大的航母編隊對維持國家影響力是非常必要的。
二. 為什么是常規動力?
其一是因為英國的核動力技術不強,滿足不了航母動力需求;
其二是法國‘戴高樂’號前車之鑒,小馬拉大車問題多多,戴高樂號在塢內時間比戰備時間還多,已經成了別國的笑話;
其三是沒有那么大的航程需求,因為美國航母是全球布局,經常需要跑來跑去,除了再次跟阿根廷開戰,英國航母全球作戰需求有限。
其四,全電動力在英國45級驅逐艦中成熟應用,運轉良好。
三. 為什么是滑躍起飛?
因為用了全電推進,那么彈射器需要配備電磁彈射,但是這套系統太貴了,而且在福特號上還狀況不斷,所以英國在加入F-35B計劃后,選擇了滑躍起飛垂直降落模式,同時保留了電磁彈射技術成熟后的改裝能力。
四. 為什么雙艦島設計?
其一,雷達互相干擾小,Type 1406和Type 997可以分開布置;
其二,雙燃氣輪機,每個艦島下面放一個,有利于排氣;
其三,雙艦島對氣流干擾小,有利于艦載機降落
其四,功能分開,首部艦島主要是Marine功能,負責航母的操作;尾部艦島負責Flyco,對艦載機的flow等進行管控;
其五, 部分功能互為備份,一旦一個艦島被擊毀,另外一個艦島可以接管其工作,提高了航母的生存和戰斗能力。
五. QEC的設計定位是什么?
美國(或北約)系統內的航母編隊,承擔部分軍事任務,不強求靠本身完成常規航母編隊的反潛、防空、預警、戰斗的所有任務。
伊麗莎白女王號航母的設計過程
設計團隊
1999年1月新一代航空母艦正式啟動,計劃名稱為“未來航空母艦”(Future Aircraft Carrier,CVF),英國國防部采購執行局(MODPE)批準了CVF為期一年的初期競爭評估工作,并開始招標選商。1995年5月,英國國防部收到了本國馬可尼公司、BAE系統公司(BAE System),美國波音公司、雷神公司和洛克西德·馬丁公司,以及法國泰雷茲集團英國公司(Thales UK,前身為法國CSF)等6家企業的標書。
隨后,英國國防部篩選出兩組CVF的設計建造團隊,并在1999年11月與雙方簽署初期發展合約。這兩個實力雄厚的團隊都結合海內外著名廠商,其中一支團隊由BAE系統公司主導,旗下有羅爾斯·羅伊斯、韋斯伯造船廠(Veosper Thorneycroft,VT集團)、阿勒尼亞·馬可尼(Alenia Marconi Systems)、斯特根·漢蕭(Strachan & Henshaw)、美國諾斯羅普·格魯門公司與洛克西德·馬丁等組成。另一支團隊則以泰雷茲集團英國公司為首,包括達文浦管理公司(Devonport Management)、奧斯通海洋系統(Alstom Naval Systems)、斯旺·亨特造船廠(Swan Hunter)、哈蘭·沃夫(Harland & Wolff)、哈里波頓(Halliburton)、BMT防務(BMT Defence Systems)、雷神公司與洛克西德·馬丁等。經過初步計算,此時CVF的預算為29億英鎊。
設計方案
1999年11月,CVF第一階段初期規劃展開,主要內容是設計評估和飛機選擇。英國皇家海軍總共提出九種方案構想進行評估,其中有七個為全新設計建造,大致分為STOVL(短距起飛垂直降落)型方案、STOBAR(短距起飛攔阻降落)型方案以及CATOBAR(傳統航母的彈射起飛攔阻降落)型方案三類。
STOBAR
主要艦載機為改裝的海基版臺風戰斗機,該型戰斗機通過滑躍甲板,采用短距起飛攔阻降落,也可以省下蒸氣彈射器,但是要使用攔阻索。許多傳統飛機通過簡單改裝即可實現這一起降方式,而臺風戰斗機就是通過加強起落架,升級飛行控系統和加裝繩勾來實現的。這種方案的優點是艦載機航程機動性和載彈量都高于短距起飛垂直降落方案使用的艦載機,同時又比彈射起飛攔阻降落方案的艦載機有更低的操作成本。缺點是臺風戰斗機的隱身性能不如F-35戰斗機強,因為臺風戰斗機的外銷量小不能分攤成本,因此成本也比較高。當然也可以選擇購買法國陣風戰斗機來改裝,但是考慮到英國已經有了臺風戰斗機,因此不太可能再去購買改裝一種重復性的機型,而且法國還是歐洲2000計劃的退出國。
CATOBAR
預計艦載機為F-35戰斗機C型、F-18戰斗機、陣風戰斗機,采用彈射起飛攔阻降落,需要使用彈射器和攔阻索搭配斜式飛行甲板,屬于傳統大型航空母艦方案。此該方案對艦載機和航空母艦所要求的新科技最少,相對于其他方案,艦載機有最大的航程和載彈量;缺點是操作成本最高,同時因為是直接購買其他國家的設備和艦載機,不需要額外進行研發工作,因此所能獲得軍事科技最小。
STOVL
預計艦載機為F-35戰斗機B型,同時還能使英國在短距起飛垂直降落領域具有領先的科技優勢。但與相同發展級別的傳統戰機相比該型戰機具有航程和載彈量相對少的缺點。可以省下昂貴的蒸氣彈射器和攔阻降落索,另外一個問題是目前沒有任何短距起飛垂直降落的空中預警機可以配合F-35戰斗機作戰,因此可能使用V-22傾轉旋翼機作為平臺研發一種新型空中預警機。
一些曾經做過的方案:
雙彈射器+單艦島+內部升降機+3阻攔索:內部升降機影響飛機起降效率;
3彈射器+單艦島+邊緣升降機+3阻攔索:這個方案起降效率比較高,小缺點是甲板飛機數量比較少;
雙彈射器+雙艦島+邊緣升降機+3阻攔索:起降效率略低;
雙跑道+邊緣升降機:飛機降落點在左邊跑道,影響起降效率;
起降分離設計:起降在兩側分開,使用內部升降機;
交叉雙跑道+雙艦島+邊緣升降機:起降分離,效率也不錯。
2001年6月,在經過了為期一年的初期競爭評估階段之后不久,英國國防部對CVF航母進行了重新考慮,排水量被要求達到近55000噸,載機最大可達60架。2001年11月,英國國防部與兩支團隊簽約,雙方各獲得2500萬英磅的階段合同,進入到為期一年的第二階段的設計與風險評估;2002年中期,兩組團隊公布了4種最新的設計圖,國防部選中了短距起飛垂直降落和彈射起飛攔阻降落兩種方案,進行下一步研究,第二階段定于2002年11月完成。與此同時,2002年9月30日,英國海空軍宣布引進150架(后縮減到138架)F-35B戰斗機,同時宣布即將建造的CVF大型常規動力航母為“伊麗莎白女王”級。巧合的是1966年被英國政府取消的“CVA-01航空母艦計劃”也預定命名為伊麗莎白女王級(HMS Queen Elizabeth Class)。
正是美國的JSF(F-35)計劃促使英國選擇了短距起飛/垂直起降的方案,因為F-35B的紙面技術參數完全能夠滿足英國海軍的要求,如果選擇F-35C則成本過高。當然,英國海軍也沒有想到,宣布引進計劃之后過了15年,美國依然還沒有交付F-35B。
2003年1月30日,英國國防大臣宣布泰雷茲集團的航母設計方案勝出,但BAE系統公司將是主要承包商,而泰雷茲集團為主供應商。其中BAE系統公司將獲得三分之二的建造比例與經費,而泰雷茲集團則占建造比例與總經費的三分之一,合約將在2004年正式簽署。之后BAE系統公司、泰雷茲集團和英國國防部組成了“聯合體”,國防部宣稱這是為了結合兩個集團的力量,但是普遍認為這是政治運作的結果。顯然皇家海軍青睞泰雷茲集團的設計,但英國政府出于保護本國企業,同時又不想得罪英國國防工業龍頭老大的原因,而選擇了BAE系統公司,泰雷茲集團對此安排也相當不滿。
短距起飛/垂直降落方案
泰雷茲方案雖然獲勝,但是其間也根據英國國防部要求做了幾次方案的改進。
A方案:
A方案艦載機40架(最大50架),起降次數150次/天,排水量73000噸,10層甲板,19個水密區域。
雙邊緣升降機;
機庫可以存放26架飛機;
船員1593名(639 CAG);
居住艙室為單人/雙人/四人;
兩個餐廳區域;
全電推進:11KV, 4個POD推進器
4臺羅羅MT30燃氣輪機
艏側推;
戰斗甲板吊,車輛裝卸甲板;
等
這套方案驗證起來的確不錯,4個POD的損管能力不錯,兩臺MT30可以裝在舷側,兩臺裝在艦島下方。
兩個可收回的減搖鰭,可以最大化的保證航母的穩定性,減少橫搖便于起降。
B方案
A方案的各種參數都不錯,但是英國國防部發現超預算了。。。那就繼續改改,看看怎么能省錢:
1. 艦載機降為34架(最大40)
2. 起降能力90架/天
3. 船長縮短,甲板由10層減為9層,排水量從73000直接降到56300噸
4. 船員1450人(608 CAG)
5. 餐廳減為1個
6. 把2臺MT30燃氣輪機改成2臺12.6 MW的柴油發電機
7. 4個POD改成2個定距螺旋槳,長軸推進。
8. 3個Deep Aviation store改成2個。
9. 把戰斗甲板吊/艏側推/車輛裝卸甲板統統去掉
10 降低部分生存能力。
C方案
軍方拿到B方案一看,這TM戰斗參數有點弱啊,生存能力不夠可不行,所以C方案給加了5道水密橫艙壁,但是戰斗還是參數不夠,最后搞出來D方案。
D方案
D方案是最終方案,絕大部分跟QEC實船是一樣的。
1. 34架飛機(最大40)
2. 船長加大,甲板加寬,排水量65000噸
3. 恢復2餐廳
4. 船員1500名(630 CAG)
5. 居住艙室改為單人/雙人/六人
6. 動力裝置:2臺MT30燃氣輪機+2臺11.2MW柴電+2臺8.6MW柴電
A方案真是一種好方案,奈何受預算所限…
建造:
建造QEC是真正的舉全英國之力
為了建造QEC這兩艘航母,英國船廠特意在振華重工訂購了一臺龍門吊
現在這臺龍門吊已經被船廠出售了,因為30年內英國可能都不會造航母了,甚至可能以后也不會造了。。。想想,也是凄涼
中國的造船設施的基本設施比英國的確強了很多倍。
艦載機
艦載機是航母設計的核心,所有的設計都圍繞艦載機的參數進行設計,艦載機的采購價格也遠比航母本身價格高。
美國海軍航母配的不是F-35B,而是F-35C,因為美國航母上有彈射器。
美海軍陸戰隊才使用F-35B,真是等的望穿秋水望眼欲穿,還沒交付!
F-35B是短距起飛/垂直降落,可以空載垂直起飛(當然,這個毫無意義),QEC有滑躍甲板,可以使F-35B滿載起飛。
F-35B垂直降落原理:
核心機構:
參考視頻
F-35B垂直降落的時候,也是航母設計的一個關鍵,特別是機艦交互。
本土化設備
之所以說QEC是舉全英國之力,還有一點是因為很多系統和設備都是英國本國公司提供的,當然F-35B除外。
還有很多很多,不一一列舉。
在QEC的設計中,還有很多有趣的東西。
比如球鼻艏的選擇
螺旋槳、舵和A字架的設計
結構形式和外形
操縱性
惡劣海況
補給
這個螺旋槳的形式也是一個有趣和有用的設計
電力推進系統:
限于篇幅,不能一一細說
總結:
伊麗莎白女王級航空母艦是英國根據自己國情建造的具有本土化特色的航空母艦,單艦(非編隊)技術實力和武力參數可以排在美國航母之后,是一艘定位在聯盟系統內戰斗的航母。
限于自身國家實力和財政預算,進行了無奈的折衷和妥協,是一艘相對于英國非常成功的工程,奈何限于編隊實力,艦載機的多次推遲,服役后可能會面臨編隊無艦可配,艦載機無機可用的裸奔尷尬境地。
隨著龍門吊的被出售,兩艘QE級航母或許會成為英國海軍的絕唱,亦是日不落帝國最后的榮光。
伊麗莎白女王級VS庫茲涅佐夫級