航空母舰一向来被戏称为大平顶,为了进行舰载机起降、加油、挂弹等作业,飞行甲板面积要尽可能扩大,因此没有常规军舰庞大的上层建筑、高耸的舰桥和塔围,也没有密布的火炮、导弹或者电子设备,只有一座小小的岛型建筑孤零零地树立在空旷的甲板一角,这就是航母舰岛。
一战前后的早期航母舰岛
早在一战前的1912年,英国皇家海军就开始考虑使用飞机为舰队提供持续侦察能力,但如何在海上携带、起飞并回收飞机是个挑战。比尔德摩尔造船厂(曾是苏格兰最大的钢铁厂,日后建造过“本鲍”号和“拉米利斯”号战列舰)的董事、第六代蒙特罗斯公爵詹姆斯·格雷厄姆和船厂老板、因弗内恩男爵威廉·比尔德摩尔向英国海军部提出过一个带有全通飞行甲板的“海军飞机和鱼雷艇母舰”方案。
它在左右舷各安装一个舰岛将飞行甲板夹在中间,每个舰岛上布置一座烟囱,两个舰岛顶部用龙门式桁架连接,舰桥就设置在桁架中部,距离飞行甲板有6米的净空,成为真正的“舰桥”。直通甲板既用于起飞也用于着舰,如果飞机降落时失控无法停下来,两个舰岛之间还可以架设一张大网将其拦住,也就是今天航母阻拦网的雏形。但当时飞机才刚诞生9年,性能非常有限,皇家海军主要运作水上飞机和水上飞机母舰,因此并未采纳这个充满前瞻性的概念。
在一战战火中诞生的早期试验性航母“暴怒”号改装自勇敢级战列巡洋舰,仍然保留了位于舰体中线上的塔桅和烟囱,只是临时在前后部分别铺设了起飞和降落甲板。虽然“暴怒”号在1918年7月实施了世界上第一航母作战行动,起飞“骆驼”双翼战斗机成功袭击了位于丹麦的德国齐柏林飞艇库,但它的设计并不成功,上层建筑和烟囱产生的湍流非常严重,造成着舰困难,导致过多起严重事故。
> 1918年拆除尾炮塔安装了着舰甲板的“暴怒”号
1916年海军部从文件堆中发掘出被搁置的比尔德摩尔全通甲板方案,而且正好该船厂手头上拥有2艘停建的意大利远洋快速客轮,完成度更高的“红伯爵”号被选中接受改装,重新命名为”百眼巨人“号航母。
最初的改装方案和1912年的类似,但烟囱被布置在舰桥之前。后来取消了烟囱,废气通过机库顶复杂管道系统从舰艉的2个开口用大型鼓风机排出。1916年11月,英国国家物理实验室对该舰模型进行的风洞测试表面双舰岛同样会在着舰区造成严重的湍流。1918年4月“暴怒”号在海试中发现湍流问题后,“百眼巨人”号在完工前夕进行了重大修改,拆除了两个舰岛,将舰桥布置在飞行甲板下方,飞行甲板中间安装了一个体积非常小的液压升降海图室,不运作飞机时用于操舰观察。
> 高速航行的“百眼巨人”号,飞行甲板前部采用早期航母流行的尖拱形,海图室下降到甲板之下
> 1918年完工时的“百眼巨人”号,前甲板凸起的那个小方块就是海图室,它并不能算真正意义的舰岛,右侧舰艏后面的是“暴怒”号
1918年秋,“百眼巨人”号曾在右舷试验性地安装了一个由木头和帆布制成的舰岛模型,用于测试舰载机起降和舰岛的适配问题。因为飞行员表示如果右舷设有一个尺寸较小的舰岛结构可以帮助他们判断距离甲板的高度。测试结果也显示单舰岛产生的湍流对着舰的影响处于可接受范围内,不过试验完成后这个舰岛模型就被拆除了。
和当时英国拥有的其它9艘改装航母相比,“百眼巨人”号是唯一一艘能够完全满足航母作业要求的航母,其余都有航速低、舰载机着舰困难等问题。在一战结束后的1919年,7艘改装航母被恢复商船用途,皇家海军开始建造2艘正规航母:“竞技神”号和“鹰”号。“竞技神”号是英国第一艘专门建造的航母,但世界第一的宝座被晚开工而先服役的日本“凤翔”号抢去;“鹰”号则改装自为智利建造的战列舰“阿尔米兰特·科克伦”号。
根据“百眼巨人”号的使用经验,这两艘新型航母都在右舷设置了狭长的单一舰岛,上面安装了大型三脚桅,顶部布置了尺寸巨大的舰炮火控系统控制室和探照灯平台,总高度超过干舷高度的2倍。“百眼巨人”号标准排水量1.1万吨,只安装了1座烟囱,“鹰”号标准排水量达到2.2万吨,是当时世界上最大的航母,因此布置了2座烟囱,舰岛的长度也进一步增加。
> “竞技神”号
> “鹰”号
当时的舰载机都采用单发活塞发动机,螺旋桨绝大部分为顺时针方向旋转,相应产生的逆时针方向扭矩会令机体在滑跑时产生向左偏转的趋势,需要飞行员不断调整尾舵才能保持航向。这一趋势令飞行员习惯于从左侧逆时针盘旋进近着舰,而当飞机着舰失败需要复飞时飞行员也会下意识地从飞行甲板左侧脱离以尽快升空。如果舰岛在左舷将正好处于飞机左偏的位置阻挡了复飞航路,因此早期航母都将舰岛布置在右舷。
继英国之后,日本和美国海军也开始建造正规航母。日本海军当时处处以英国为师,其第一艘专门建造的航母“凤翔”号采用的航母技术和建造经验也来自英国,由威廉·森皮尔爵士率领的顾问团提供,三菱重工也协助海军雇佣了英国退役空军将官传授航母起落经验。“凤翔”号在全通式飞行甲板的右侧布置了一座小型舰岛,上面安装了140毫米主炮测距仪,三个烟囱设在右舷,可向外侧倾倒以免影响飞机起降作业。
> 1922年在千叶县馆山冲进行全速测试的的“凤翔”号
“凤翔”号完工后展开试航,前两个阶段的舰载机起降都由三菱公司雇佣的英国试飞员完成,1923年3月5日才由吉良俊一上尉完成日本人的第一次航母着舰。海试中发现不少设计不实用还有安全隐患,进行了多次修改。
> 1923年2月22日,前英国王牌飞行员威廉·乔丹上尉首次驾机在“凤翔”号上成功着舰并获得1.5万日元(约等于现在的11.4万美元)的巨额奖金。当时航母采用的阻拦方式还是大量纵向布置的轻型钢索。
1924年在横须贺海军工厂入坞期间“凤翔”号拆除了舰岛,将舰桥设置在前机库靠舰艏端两侧,原本在舰岛指挥的航空管制人员则移到舰艏甲板右舷设立的外延平台上,日后服役时的“凤翔”号就成了和“百眼巨人”号类似的无舰岛航母。
> 1924年9月22日改装后的“凤翔”号
> 1945年10月日本战败投降后的“凤翔”号最终状态,飞行甲板加长加宽
1922年由运煤船改装而成的美国第一艘航母“兰利”号同样没有设置舰岛,航海舰桥位于前部飞行甲板下方,这个形态一直保持到1937年再次改装为水上飞机母舰。
> 1928年驶离圣迭戈基地的“兰利”号,飞行甲板上搭载的是沃特VE-7双翼舰载战斗机,“兰利”号主要用于验证航母运作技术和舰载机战术,培养了美国海军第一批舰载机飞行员
> 1937年改装为水上飞机母舰的“兰利”号,该舰于1942年2月27日被日机重创后被本方护航的驱逐舰用鱼雷击沉于爪哇海
二战结束前航母舰岛的发展
在一、二战之间的间战期,英、美、日都开始建造或改装大中型舰队航母,其舰岛设计几经变迁,最终呈现出截然不同的风格。
【 英国 】
继“鹰”号之后,英国皇家海军受条约限制将剩余2艘勇敢级战列巡洋舰也改装为舰队航母。“光荣”号和“勇敢”号吸取了姐妹舰“暴怒”号的改装经验和教训,在右舷设置了一座相对较大的舰岛,将烟囱集成在舰岛后部。而在此之前已经改为全通甲板设计的“暴怒”号和“百眼巨人”号一样没有舰岛,只在飞行甲板前部中线处安装了一座小型可升降海图室。
> 30年代初的“光荣”号(左)和“暴怒”号(右),后者没有舰岛
这三艘勇敢级航母都采用双层机库和双层飞行甲板设计,下层甲板用于起飞,上层用于降落,互不干扰以提高甲板运作效率。但在实际服役过程中这样的设计并不实用,3舰空有2.7万吨的大排水量,载机数量却只有37-48架,远低于同等吨位的美日航母。“勇敢”号和“光荣”号分别在1939年和1940年战沉:前者被U-29艇击沉,是英国在二战中被德军击沉的第一艘军舰;后者则是海军史上唯一一艘被战列(巡洋)舰击沉的航母,猎杀者为“沙恩赫斯特”号和“格奈森瑙”号。
> 1935年锚泊在普利茅斯港外的”光荣“号
只有“暴怒”号幸存到二战后,并在1939年的大改装中安装了一座高度非常低的小舰岛。舰岛前后各布置了一座2磅乒乓炮,舰岛上安装了一部高角度高炮射击指挥仪。
> 二战中的”暴怒“号
在生不逢时的勇敢级之后,英国于1934年开始设计新一代装甲舰队航母“皇家方舟”号,它首次将飞行甲板和机库甲板集成为舰体承力结构的一部分(美日航母的轻质飞行甲板属于上层建筑),飞行甲板铺设了19毫米厚的Ducal钢板作为强力甲板,采用封闭型机库,高干舷(20米),飞行甲板艏艉加装下倾外伸板以尽量扩大甲板面积,大量采用焊接工艺减轻结构重量。右舷设置舰桥-烟囱一体化舰岛,形式和“光荣”号相同。满载排水量2.77万吨的“皇家方舟”号双层机库的设计载机量为70架,二战期间换装大型舰载机后仍有54架,其现代化的外观成为当时航母的标杆,直到战后建造的英国航母上仍然能够看到其影子。
“皇家方舟”号的舰岛尺寸适中,共有5层。1层是飞行员待机室和气象室,2层是操舵室和空情室,3层是海图室和罗经舰桥,4层是航海舰桥、舰队指挥舱和遥控指挥室,顶部设置了3部兵乓炮射击指挥仪和信号室,舰桥之后是高大的烟囱。
> “皇家方舟”号舰岛剖面图
皇家海军对“皇家方舟”号非常满意,在其后又建造了4艘光辉级,这两型航母都受到《第二伦敦海军条约》的限制,标准排水量不得超过2.3万吨,不过从航母结构上看光辉级更接近于美国的约克城级。光辉级的飞行甲板为厚达76.2毫米的装甲,和机库甲板及侧壁一起构成一个坚固的装甲盒,生存能力比美日航母高得多。
> 1939年时的“胜利”号
光辉级的舰岛整体布局延续了“皇家方舟”号的设计,不过宽度更大,正面由矩形改为圆弧型以减少风阻和湍流干扰。大型化的舰岛也为战后的现代化改装预留了更多空间,得以安装大型雷达和通信设备。
> 1959年现代化改装后的“胜利”号,重建的舰岛顶部安装了尺寸庞大的984型三坐标对空搜索雷达
【 日本 】
日本海军在“凤翔”号之后改装了两艘满载排水量超过3万吨的大型舰队航母“赤城”号和“加贺”号,它们都参照英国“暴怒”号航母的设计采用了3层3段式飞行甲板,不设舰岛。两舰参加过侵华战争,为日本海军航空兵积累了大量作战经验。
> 1927年6月17日在伊予滩进行海试的“赤城”号
在1934-1937年间“加贺”号和“赤城”号进行了现代化改装,取消下两层甲板,扩建单一顶部飞行甲板,增大机库容积,采用向下弯曲的大型烟囱,并安装了一座小型舰岛。因为日本航母都将烟囱布置在舷侧,舰岛中无需集成烟囱,因此舰岛尺寸比英美航母的要小很多。
> 1936年完成现代化改装后的“加贺”号
以“加贺”号为例,舰岛分为4层,下面3层只有小型舷窗,内部为飞行员待机室、海图室、机电设备舱等设施,第4层为航海/指挥舰桥,面积相当小。舰岛顶部为对空/对海瞭望平台,设有大型测距仪、测向天线和主炮指挥仪。
之后建造的2艘苍龙级中型航母和2艘翔鹤级大型航母也都采用了相似的舰岛结构,成为日本航母的标准设计,一直延续到云龙级。不过“赤城”号和"飞龙“号别出心裁地将舰岛布置在左舷,成为世界上仅有的两艘左舷舰岛航母。这样设计的依据是日本海军联合舰队以航空战队为单位运作航母,第一航空舰队下辖第一航空战队(“赤城”号和“加贺”号)及第二航空战队(“苍龙”号和“飞龙”号)。两个航空战队分别拥有138架和111架常备舰载机,当同战队两艘航母编队航行回收舰载机时,空中盘旋待降的飞机过多会引发拥堵。为此日本航母设计师决定将同战队的两艘航母舰岛分别配置在左右两侧,以分散待降飞机的等待盘旋航线。
> 表现一航舰编队的油画,从前至后分别是“赤城”号(舰岛在左)、“加贺”号(右)、“苍龙”号(右)和“飞龙”号(左)
但在实际运作中发现这样的布局并未能带来额外的好处,相反在低照度条件下一些飞行员往往无法准确辨认航母的身份和航向,从舰艏方向进近准备降落到舰岛位于左舷的”赤城“号和”飞龙“号上。虽然没有真正发生过这样的误降,但确实有几次危险苗头出现。因此从1937年开工的翔鹤级开始放弃了左侧舰岛方案,之后的所有航母舰岛都布置在右侧。
> “苍龙”号(左)和“飞龙”号(右)编队航行的模型
二战开战后为了加强舰岛的防护能力,日本航母会在舰岛外部绑扎大量棉被包袱,和对马海战时的“三笠”号战列舰一样。
> 印度洋攻略部队中的“赤城”号,舰岛覆满了包袱
二战期间日本海军真正投入实战的新建航母只有一艘满载排水量3.7万吨的“大凤”号,为增强防御能力它采用了装甲飞行甲板,上面再铺设木制甲板,全舰装甲总重量达到8940吨,满载时干舷高度只有12米。如果继续采用“赤城”号那种舷侧向下弯曲式烟囱,因为干舷过低,高海况时海水容易倒灌入烟囱令蒸汽轮机效率大减。
> 1944年锚泊在塔威塔威环礁的“大凤”号
航母烟囱的问题已经困扰了日本海军十几年,负责造舰的舰政本部早在30年代初“加贺”号现代化改装时就曾经打算仿照美国列克星敦级使用舰桥烟囱一体化设计,但是舰岛重量增加影响舰体平衡、飞行甲板面积缩小、侧风迎风面积大导致舰体摇晃等问题让海军不得不放弃这一构型,继续使用小舰岛。
直到“大凤”号有足够大的吨位且低干舷问题严重才重拾一体化设计。最初烟囱是垂直的,风洞测试发现烟囱产生的湍流会干扰舰载机作业,舰政本部将烟囱修改为外倾26度,高度增加到17米。在飞鹰级实装测试效果良好,于是推广到“大凤”号和“信浓”号上,令二战后期的日本航母也呈现出舰岛大型化的趋势。
> “大凤”号
> “信浓”号
【 美国 】
美国海军为了遵守1922年《华盛顿海军条约》的规定,将建造中的2艘列克星敦级战列巡洋舰改装为大型舰队航母。和当时大多数美国战列舰一样,该级舰采用了独树一帜的蒸汽轮机-电动机电气推进系统,由蒸汽轮机驱动发电机发电,将电力传输给电动机驱动螺旋桨,可谓是最初的全电推进军舰。它的装甲防护达到巡洋舰水平,满载排水量4.37万吨,在18年后7.19万吨的“信浓”号出现之前一直稳居世界最大航母宝座,载机量为79架标准机加20架备用机(分解储存)。
列克星敦级也曾经是世界上功率最大的军舰,配备16台主锅炉,最大功率18万马力,设计航速33.25节,在海试中“列克星敦”号曾以20万马力跑出34.6节的超高航速,为此它配套安装一座极其高大但扁平化的烟囱,高度和主桅相同。
它的舰岛由前后两部分组成,前半部是类似重巡洋舰结构的六层舰桥,配备了大型三脚桅,向前延伸的基座构成B炮位,背负式安装了2座双联装203毫米主炮。独立的烟囱构成后半部分,底座同样安装了后向的2座主炮。庞大的舰岛结构加上4座双联装203毫米主炮炮塔给航母的平衡带来很大问题,为此该级舰虽然最多能够携带6795吨燃油,却只能使用其中5500吨,其余1295吨必须留着左舷压载舱中用于平衡舰岛和主炮的重量。
> 1938年时的“列克星敦”号
这4座8英寸主炮塔并不实用,几乎没有射击机会,在1942年的改装中被移除送上瓦胡岛增强海岸防御,留出的空间安装了7座4联装高射机枪。列克星敦级因为巨大的烟囱成为当时外观最独特、最容易辨认的航母,为了区分2舰,“萨拉托加”号在烟囱侧面刷了一条黑色的识别带。
> 1942年改装完毕后的“萨拉托加”号,拆除三脚桅的舰桥变得低矮,203毫米主炮被替换为标准的双联装127毫米高平两用炮
列克星敦级之后的“突击者”号是美国第一艘专门建造的航母,带有浓厚的试验性质。因为没有任何现成经验可以参照,它的很多设计特点来自美国海军战争学院的兵棋推演结果,在设计建造过程中不断吸取前三艘航母的使用经验进行了大量修改。受条约限制满载排水量只有1.7万吨,舰体大小和“兰利”号差不多,原始设计中也不设舰岛,每舷后部各有3具可翻转到水平状态的小型烟囱。在建造过程中增加了舰岛以方便航海/航空作业指挥,但如果将烟道集成到舰岛中会导致造价过高,于是维持原样,“突击者”号也成为美国航母中舰岛最小的一艘。
因为机库和飞行甲板布局设计出色,“突击者”号的载机量高达76架,和吨位翻番的列克星敦级相当,小舰岛及不设对海主炮的布局功不可没。
> 1936年锚泊在檀香山外海的“突击者”号(近)、“列克星敦”号(中)和“萨拉托加”号(远,烟囱上刷有垂直的黑色识别带)
下一代航母就是3艘战功卓著的约克城级,它们在设计建造过程中进一步吸取了列克星敦级和“突击者”号的经验教训,突出了大载机量的运作灵活性和高航速,主机功率12万马力,航速32.5节,载机量90架,各方面性能相当均衡,以2.55万吨的满载排水量达到当时航母的最高水准。
约克城级的舰岛相对较大,相当于将列克星敦级舰岛的前后两半集成在一起,从剖面图可以看出烟道占据了舰岛的整个后半部。前半部分为4层:
1层是舰载机中队更衣室、军械室、设备间、洗手间、储藏室
2层是主通信室、无线电室、润滑油质检室和维修车间
3层是密码室、办公室、海军上将舱和飞行甲板设备室
4层是航海舰桥、海图室、航空作业规划室、气象室,后部设有备用指挥战位。
舰桥顶部主炮射击指挥仪后面有一个凸起的甲板室,里面是旗舰指挥室。主桅上设有前部防空指挥所。
和日本航母的小型舰岛、英国航母的中型舰岛相比,约克城级的舰岛更加大型化,内部容纳的舱室更多,功能更完备,这一舰岛形式也成为美国航母的标准构型,从之后仅一艘的“黄蜂”号开始一直延续到最后一代常规动力超级航母小鹰级。
约克城级的后继型埃塞克斯级是美国第一型不受条约限制的舰队航母,充分吸取了之前各型航母的使用经验,排水量比约克城级大1/3以上,防护能力得到极大增强,在二战中没有损失一艘,两艘遭到重创的“富兰克林”号和“邦克山”号都依靠自身动力返回本土维修。
埃塞克斯级的舰岛进一步大型化,除了烟囱尺寸更大,占用内部空间更多,舰上的雷达设备也越来越多,再加上前后四座双联装127毫米高平两用炮,整个右舷上层建筑占到了全长的30%左右。
> 1943年8月3日停靠珍珠港的“埃塞克斯”号舰岛细节
上图是“邦克山”号被神风特攻机重创的那张著名的照片,拍摄于1945年5月11日冲绳战役期间,舰岛上从上至下分别是:①YE归航信标,②SG对海搜索雷达,③SC对空搜索雷达,④SK远程对空搜索雷达(探测范围达到200公里),⑤MK-37火控指挥仪,⑥博福斯40毫米高炮,⑦127毫米高平两用炮。大型舰岛也为日后埃塞克斯级的升级改造预留了空间,使部分同级舰直服役到1976年,成为航母常青树(参见美国海军舰艇的升级改装(上)50-70年代,老树开新花)。
本文为《兵器知识》约稿,下篇将介绍二战后现代航母的舰岛。
6、7月间回国了一趟,是8年来的首次。35天走了11个城市,加上起止点上海是12个,正好绕了一整圈。这因如此整个七月份都没有发文章,也是开号来的首次。
国内一日千里的发展让我大开眼界,新老朋友的热情接待更是让我受宠若惊。在上海降落时从空中俯视了建造中的076,在青岛登上了长征1号核潜艇参观,在成都亲眼见到了歼-20试飞,在厦门眺望了近在咫尺的大小金门……这趟中国行留下了很多终生难忘的印记,更不用说无尽的美景和美食。
事先没有在公众号里提回国的事,因为要见的人实在太多,单在北京5天半就赶了15个场。我在北京有1.2万读者,如果公开行程怕是一个月都待不够,请见谅。已经有朋友在催更回国的游记,我用大相机拍了3千张照片,手机还拍了7千张,光是大相机修图就花了2天时间,后面会陆续把回国见闻和感受分享给大家。
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