这是作者写给《世界军事杂志》2018年第12期的手稿原文。
4月下旬,随着首艘国产航母舾装工作基本完成,接收官兵陆续登舰,国产航母即将进行海试的话题也随之升温,尤其是4月23日,随着国产航母在拖轮的包围下离开码头,在港口进行倾斜试验,让人们对航母试航的期待更加迫切。航母试航有哪些部分,国产航母试航与之前的辽宁舰试航有什么区别?要了解这些问题,有必要从船舶试航的一般过程入手。
海上试航、海上试航和系泊试验
我们通常所说的“海试”来自英文“Sea”
trial”是直译,在造船领域,一般与其内容相近,通常指试航。毕竟有大大小小的船,大量的快艇、内河船甚至湖船,可能一辈子也造不完。所谓“海试”。当然,如果更准确一点,海试的整个过程应该叫做航行试验,因为只有这样称呼,才能体现出它与另一个试验——系泊试验的关系。 ,也就是船舶达到适航状态前需要进行的船舶试验。
至于两者的区别,从名字就可以看出,系泊试验是指船舶在系泊状态下进行的各种试验,而航行试验,即在船舶系泊状态下进行的试验海试,正好相反。当然,一般来说,系泊试验比航行试验要早进行。就好像我们买车试驾之前,总是检查灯是否亮、发动机不运转、后视镜位置不准确。系泊试验也是航行试验的必要前提和准备。
在大多数情况下,系泊试验的内容是船舶正常海上航行可能涉及的所有部件,包括船体本身、舵和舵机、灭火系统、阀门和舱底泵、压力负荷系统、生活和排水系统、通风系统、主辅机冷却系统、润滑油系统、燃油系统、空气压缩系统、液压系统、主推进系统、传动系统、发电机组和供电系统以及其他设备完整性和可用性试验。
因为这些设备的很多安装调试在船舶下水之前就已经完成了,在下水之后二战时期美国舰船下水仪式的图片,即使船舶的舾装过程还在进行中,包括主机、辅机、推进系统和舵机的测试也可以提前进行,这也是为什么很多船舶还处于码头舾装阶段,上层建筑设备安装尚未完成时,就能看到烟囱冒烟等系泊测试过程的原因。
其实,完成通风系统和辅助系统的测试,对于船舶舾装,尤其是船内设施的安装是非常有帮助的。在此过程中,经常需要将外部通风管道连接到船舶的各个部位,以确保良好的施工环境。船内通风系统经过测试后,该系统还可以起到改善船内舾装工作环境的作用。
一般来说,倾斜试验应在船舶所有主要设备安装完毕,但船舶尚未加注燃料和淡水时进行。这也说明,倾斜试验往往是在船舶上进行系泊试验的分水岭:在此之前,系泊试验的内容一般只需要安装船舶的部分系统,而在完成倾斜试验之后,舰上加油加水工作将正式启动,这也意味着试飞工作即将展开。
当然,并非所有系泊试验都必须在航行试验开始之前完成。对于军用舰船,虽然必须先完成与航行安全相关的船体、动力、舵机等系统的系泊试验,但与航行无关的装备,如武器、电子设备、作战系统、航空操作系统,不是必需的。不要求,也可以在航次试验的返港间隔期对相关设备进行试验前完成。因此,这些设备的系泊试验往往穿插在几次航次试验之间。
▲旧图书馆的试航一团糟……
对于普通民用船舶,航行试验主要是船舶的航行和船上生活设施的使用,而对于军用船舶,试验内容越来越复杂,不仅包括航行、操纵、最大速度、最小减速距离等,舰艇武器系统和电子设备的测试也是必须的。另外,航母作为以舰载机为主要武器的舰艇,所谓航舰联合试验,即测试航母能否顺利支援起降、准备、舰载机在航母上的调度、维护等。差异至关重要。对于普通民众来说,军舰的航行试验之所以被称为“海试”,不仅是因为它包含了更多的武器系统测试等内容,还因为它的显着特点:出海。
航空母舰的海试:更简单或更复杂
对于不同国家的航母来说,海试有时会很快,有时会拖延甚至多次重复。一方面是由于不同航母实际建造的差异,另一方面也是由于各国对航母海试内涵的定义不同。
▲这次的试航比较复杂……中间还有返工
虽然航母试航本身的最终目的是发现问题、解决问题,从而将交付部队的航母调整到符合技术要求的状态,但对于大多数国家的航母来说,大部分时间都是“一开始就难”,也就是在建造前几艘航母的时候,经常会遇到很多麻烦和麻烦,而且因为在最初的航母设计过程中,经常会遇到各种各样的的“想当然”。设计与实际情况不太吻合,甚至相反的情况。这时候,航母的设计就需要调整甚至大幅度修改甚至“返工”。也正因为如此,各国早期航母虽然技术水平不高,特点各异,但试航过程往往很纠结。
比如苏联在1960年代才开始研制航空母舰,建造了该国第一艘航空母舰“莫斯科”号,虽然只是直升机航母,但该舰从1966年11月到1967年8月,3次试航后,发现大量技术问题,包括适航性差、升降机声纳易故障维修困难、船员舱数量不足等。因此,虽然该船在12月正式公布1967年,第一件事就是回厂修整9个月,之后才勉强达到战术任务书要求的技术状态。
▲当年的“莫斯科”号问题太多了,实际上返厂也做不好,海军只能凑合着用这艘船
同样的问题也发生在1143型首舰“基辅”号上,该舰于1974年底开始各项试验,并于1975年12月28日宣布已完成包括三项试验在内的“第一阶段国家试验” 测试”并交付给苏联海军,但直到 1977 年 2 月才进行实际调试,因为该舰所需的测试工作远远超过了普通航空母舰的复杂武器系统。在这些试验之前,该舰还进行了长期从黑海到北方舰队某站的海上航行,在此过程中进行了45架Yak-38的飞行训练,之后该舰进行了包括P-500在内的P-500的“第二阶段国测”,包括全机试飞可以看出,对于武器系统复杂的苏制航母来说,航母海试中的武器系统测试占据了相当多的内容。
▲莫斯科级和基辅级的测试更像是巡洋舰的海试,所以比较杂乱
至于苏联第三代航母“库兹涅佐夫”号,因为苏联解体前已经处于混乱状态,苏霍伊设计局总设计师西蒙诺夫希望在推进以便更快的 Su-27K 能够击败 MiG-29K,因此它的实际测试顺序相当混乱:该船于 1989 年 6 月 8 日开始系泊测试,但在 10 月 21 日,在系泊测试期间结束后,“库兹涅佐夫”号离开造船厂开始包括舰机协同在内的海试,并进行了Su-27K和米格-29K的起降试验,并于1989年2009年11月返回造船厂后,该舰继续进行武器系统的部分舾装,后续系泊试验直到1990年5月25日才正式完成。该舰的国家验收试验于1990年8月1日开始,10月4日完成。随后的修复,“库兹涅佐夫”官方盟友于1990年12月25日通过验收。
▲到了库兹涅佐夫,会更乱!
相比之下,当一个国家在航母建造领域积累了更多经验时,该国更容易精通航母试航,尤其是在新一代航母在技术上没有颠覆性的海试时这些航空母舰的过程可以相当迅速。
▲比如航空母舰是二战时期建造的……
一个非常快速的航母试验过程的典型例子是美国,它建造了最多的航母。由于美国技术实力雄厚,大量航母不间断建造,建造和使用经验丰富,航母技术应用逐步完善策略,美国的试航时间航空母舰通常速度很快。
▲埃塞克斯级一直都是分批来的,分批建造,分批改造……
以冷战时期建造的几艘大型航空母舰为例,1950年代服役的“福雷斯特”号于1955年8月22日离开造船厂进行海试,并于1955年10月1日宣布进入。现役。随后,1956年1月24日,该舰在试航后开始第一次训练航行,并于3月31日完成试航。4月2日返回诺福克,搭载A3D舰载轰炸机中队。开展舰机联合训练,并于当年11月参加第一次实战部署介入苏伊士运河危机。也就是说,该舰在一年左右的时间里完成了海试和训练任务,具备了执行基本任务的作战能力。
至于划时代的核动力航母“企业”号的海试,更是更快。该船于1960年9月24日下水,1961年10月29日开始第一次海试。11月3日完成首航,11月25日宣布正式服役。次年10月底距离海试开始仅一年的“企业”号在古巴导弹危机期间参与了美国海军对古巴的海上孤立行动。
▲即使是核动力航母,也不会改变美国快速试飞的特点
后来的“尼米兹”级航母比“企业”级航母的海试期更长,但只有2-3个月;新一代“福特”号航母于2017年4月8日下水2017年5月31日开始首航,2017年5月31日正式从造船厂移交给海军,并于2017年5月31日正式举行试航仪式。 7 月 22 日,海试的进展速度同样惊人。
高速海试的贵又便宜
美国的这种高速海试进程,一方面与美国强大的造船工业能力分不开,另一方面也与美国海军常年研制航母有关,并拥有航母相关子系统开发和实验的大型综合系统。系统。在这种情况下,美国海军航母上实际配备的各种装备和应用的各种相关设计,都已经经历了长期的岸上试验甚至其他改装试验。技术原因并不完善,但很少会出现需要对载体进行彻底返工的基本设计问题。
▲ 核航母问题多多。没关系,我们先环游世界吧
另外,美国航母在设计上一向保守。虽然从“福雷斯特”级到“福特”级,航母的设计发生了巨大的变化,但这些改进基本上是渐进的,导致每艘航母都有。航母在海试中的主要任务是验证与之前航母基本相同的结构和设备能否正常运行,而不是验证新设计的航母结构在概念和应用上是否成功。这种设计的特点,也使得美国航母的试航过程比较简单。
▲美国航母设计中,多“不一样”,少“大不同”
此外,由于美国海军拥有大量成熟的航母,其舰载机的研制和测试可以在其他航母上进行。 ,美国航母在试飞期间可以选择“跳过”,因为舰载机要么已经在其他航母上进行过试航,要么单独研制的舰载机将使用其他成熟现役的航母进行试飞。机上试飞。其他国家没有这么好的条件。由于航母建造间隔较长,出现了“一代航母与一代舰载机”的情况,以至于航母在试航时,往往需要瞄准舰载机。进行试飞,进行复杂的舰机联合试验。
▲这其实是两个实验,但是如果一起做的话,似乎需要很长时间
相比之下,法国海军虽然有几十年的航母建造和使用历史,但其技术积累显然不如美国。法国海军拥有两代航母“克莱蒙梭”和“戴高乐”。核心设备——弹射器全部从其他国家进口。后来在设计“戴高乐”之前,没有太多使用E-2C预警机的经验。此外,国内造船业有限,这一切都导致了法国海军的“戴高乐”。这艘航空母舰在试航期间遇到了很多问题。 1999年,该船投入试航。结果在舰机联合试验中发现需要加长飞行甲板,只好返港加长飞行甲板。在随后的试航中,它遇到了核反应问题。航行中螺旋桨坏了,另外一个螺旋桨坏了。 2001年,由于铸造气泡的可能失效,叶终于投入使用。算上其他测试,“戴高乐”已经折腾了4年。如果达索的“阵风”战机早点完成“克莱蒙梭”级航母的大部分试飞,其最终服役和形成战斗力的时间可能会推迟。
▲“戴高乐”的坏消息大家显然耳熟能详。
对于那些在设计阶段“投机取巧”的航母设计,试图以低成本获得强大的战斗力,如果这些问题在海试中得不到解决,服役后返工的可能性就更高了。其中,日本在二战前建造的“龙忠”号航母就是一个典型的例子。作为日本尝试使用小吨位航母谋求大航量的尝试,头重脚轻的航母“龙忠”号从一开始就影响了它的使用,尽管在试航中发现该舰的重心太高,恢复性差,干舷低且稳定。它性能低下,不能在3-4米海浪下操作舰载机,但1933年仍被迫服役,1934年“友和事变”后返厂改进3个月。拆除上层建筑以减轻重量并增加防雷隔间以增强稳定性,但小修不够彻底,在第四舰队事件中造成严重损坏,不得不在1935年10月接受七个以上。几个月的翻新和改进。试航并没有彻底解决问题,导致“Longchamp”号的前三年都是在船厂度过的。试验和修改一样,是日本海军因忽视彻底试验而付出的不可避免的代价。
▲至于这个……偷鸡是不可能的
不难看出,一个国家航母试航的成效与其航速有关。一方面,与其在航母设计建造领域的长期积累有关。舰载机研制所涉及的技术风险是相关的。
中国国产航母“先难后易”
在中国海军第一艘航母辽宁舰试航期间,虽然辽宁舰的基本设计和结构沿用了苏联“库兹涅佐夫”级,但对于中国海军来说,续建很大程度上是重新设计,而中国之前没有航母试航经验。因此,对于中国海军和中国船舶工业来说,辽宁舰的试航实际上更像是一次技术研究和探索。 ,而不是对航母进行实际验证。此外二战时期美国舰船下水仪式的图片,由于我国舰载机研制项目也依托辽宁舰,在辽宁舰完成一般航行试验并交付海军后,该舰将在未来很长一段时间内继续该舰执行任务。时期。舰载机舰载试验是舰机协同试验的核心,因为只有完成这一系列试验,歼15战机才能正式定型投产,而辽宁舰的航母舰载机部队还可以获得批量实用的舰载机。进入训练阶段。
▲辽宁舰服役后,最初的任务其实是歼15的定型
第一艘准备海试的国产航母,情况就不一样了。虽然该舰是中国第一艘国产航母,但舰体、蒸汽锅炉、涡轮机等诸多装备也已被国产飞机取代。舰桥、飞行甲板、自卫武器平台等装备设计也有不少变化,但整体上舰体结构仍没有脱离辽宁舰的骨架。因此,在海试期间,国产航母的主要测试目的是测试这些国产设备和结构是否达到了辽宁舰的水平,而需要全面复检的设备主要只是一些新的船上电子设备中的产品。此外,国产航母也继续使用歼15战机(预计国产航母第二支歼15舰载机团也已开始在辽宁舰上训练),这使得国产航母在后期进行舰机协同试验过程。比辽宁舰简单多了。而且由于歼15不需要再定型,毫无疑问,国产第一艘航母的整个试航过程会比辽宁舰顺利很多,时间也会大大缩短。
不过,类似的好事可能不会变成第二艘国产航母。目前的消息已经基本证实,国产第二艘航母的吨位和尺寸明显大于国产第一艘航母,舰载机的起飞方式也被弹射起飞取代。这两个差异,意味着国产第二艘航母的甲板布局和作战逻辑与第一艘国产航母有很大不同。所以很多测试需要“重启”,再加上歼15弹射机和未来。第五代舰载机必须通过舰上试验才能真正定型。第二艘国产航母的海试过程可能比第一艘国产航母更长,甚至达到并超过辽宁舰。级别。