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為何航母不能分成兩層,上面一層降落,下面一層起飛?

雙層/多層飛行甲板歷史上當然有過,比如皇家海軍的暴怒勇敢光榮,日本海軍的赤城加賀。至於在圖紙上用過這種設計的就更多了,甚至到50年代中期美國人規劃核動力航空母艦時,也提出過雙層飛行甲板的方案。

看一下細節好了(為啥這幾張圖一發上來就這麼模糊?)

暴怒號

勇敢級

赤城號,三層飛行甲板(註:傳統說法赤城加賀都是三層飛行甲板,中層位於安裝雙聯200mm炮的那一層,但我最近看到的一種說法認為僅加賀號有這層飛行甲板,而赤城號實際上並沒有。暫時沒有找到其他資料來佐證這一說法,所以姑且還是當做三層飛行甲板)。

對於航空母艦來說,起降飛機的能力是根本。而單一的直通甲板,在起飛和降落之間存在又根本性的矛盾,再加上艦載機需要整備,也就產生了複雜的飛機調度問題。受限於技術、思路和經驗,早期航母的調度效率十分不理想。

舉例來說,按美國人的做法,他們會把很大一部分飛機系留在甲板之上,這些飛機視情況不同停放位置也不同。比如甲板前段的後部、中段和後段都被飛機佔滿準備一波放飛實施最大強度的打擊,而此時正好有幾架之前放飛的偵察機需要降落,怎麼辦?再比如正在進行大機群的回收,飛行甲板前段已經被剛剛降落的飛機佔滿,而此時又需要起飛幾架偵察機,又該怎麼辦?而按英國日本的做法,他們習慣把全部飛機都收容進機庫,但升降機數目有限升降速度也有限,快速放飛飛機幾乎是不可能的(早期甚至慢到幾分鐘一架)。

既然單層甲板會面臨如此之多的問題,那麼增加第二塊飛行甲板就成了非常自然的想法。上面貼的圖已經表明了雙層飛行甲板航母的設計特徵。一般來說均有雙層(或三層)機庫,下層飛行甲板與其中一層機庫直接連接,飛機可在機庫中完成整備之後直接起飛;上層飛行甲板較短,用於降落。這樣一來上文提到的問題幾乎全部解決了:飛機全部收容進機庫,可從下層飛行甲板快速起飛,而此時上層飛行甲板不受影響,既可以臨時起飛額外的飛機,也能讓飛機迅速降落。

既然好處如此明顯,那麼這種設計為什麼被淘汰了呢?我們以從未實際採用過雙層飛行甲板設計的美國海軍為例簡單梳理一下。

美國海軍考慮雙層飛行甲板,最早始於突擊者號。此時他們將這種設計視為快速放飛的一種手段(兩層甲板同時放飛)。而這條小航母噸位限制畢竟過於嚴苛,所以很快銷聲匿跡,為了提高放飛速度,設計人員引入了機庫彈射器這一設計(後面詳談)。

比較正式的討論是在設計約克城級和黃蜂號時進行的。此時美國人已經在列剋星敦級上面積累了足夠的航母運作經驗,單層飛行甲板已經能夠快速放出足夠大的機群,這時的討論就轉向上文提到的其他問題,比如臨時放飛飛機、臨時收容飛機等等。此時英日採用這類設計的航空母艦均已入役,美國人得以審視這種設計的缺點。

首先,這兩層飛行甲板都不那麼讓人滿意。下層飛行甲板位置太低,和普通巡洋艦的干舷高度類似。航母放飛飛機的時候需要逆風全速航行,太低的干舷會帶來相當嚴重的上浪,會打壞飛機、倒灌機庫甚至損壞甲板(英日都發生過)。而且,飛機從下層飛行甲板起飛時必須先穿過機庫,高度緊張之下在這樣的半封閉空間里操作,難度可想而知。最重要的一點,起飛前必須進行暖機,而按照美國海軍對列剋星敦級的使用經驗,在機庫中暖機會讓發動機廢氣充滿機庫(雖然這一點並不正確,列剋星敦級那種封閉式機庫才會遇到這樣的問題,而雙層飛行甲板的航母,與下層飛行甲板連接的那一層會擁有良好的通風條件),直接限制了放飛速度。而上層飛行甲板則過短,在下層飛行甲板放飛能力受限的情況下,上層飛行甲板需要作為主飛行甲板,但放飛能力又與甲板長度直接關聯。

其次,雙層飛行甲板會帶來很嚴重的穩性問題以及結構重量問題。按美國人的估算,較單層飛行甲板,雙層飛行甲板需要把甲板高度整個抬高6英尺。在此基礎上,若要解決上文提到的下層飛行甲板高度過低的問題,需要把下層飛行甲板提高至40英尺,上層飛行甲板也會隨之抬高,從而帶來極差的穩性,又需要付出其他代價來彌補。

最後,付出如此大的代價,極大增加了整體複雜度,雙層飛行甲板是否能夠帶來相應的收益呢?美國海軍航空局的觀點是還不如把飛行甲板儘可能的延長以提高飛機運作的空間。偵察機臨時降落的問題,演習經驗已經表明,飛行甲板後段通常被較大型的攻擊機佔據,而這時往往已經確定了敵方位置。在此之前完全可以把它們收進機庫,因為並沒有那麼緊迫。在返航的偵察機和即將出動的攻擊機之間打一個時間差,問題即告解決,並且已經在演習中得到了解決。至於臨時放飛飛機的問題,則靠前文提到的機庫彈射器來解決。它橫向安裝在機庫的一端,指向舷外,機庫側壁開有大型捲簾門以供飛機飛離。它是下層飛行甲板的替代品,又沒有下層飛行甲板面臨的種種問題,從機庫直接進行彈射,對飛行甲板全無影響(順便說一句,機庫彈射器才是美國海軍從突擊者號到中途島級全部採用開放式機庫的根本原因,至於機庫暖機之類的都是後來發現的好處)。當然了,此時新型彈射器的開發還遙遙無期,但無論如何,它的技術風險都要遠小於雙層飛行甲板。作為下層飛行甲板的替代品,這種從約克城級一直沿用到中途島級的設計就此登場(突擊者號的機庫彈射器因經費困難而取消)。

紅框內是約克城號的機庫彈射器(不過實際上只裝了一部而不是圖中的兩部),右側是其前部升降機。

這張圖紅框內則是舷側對應位置的開口。

而到了約克城級入役之後,人們又發現其實機庫彈射器也沒有想象之中那麼大的效果。臨時放飛飛機的需求,實際上只需把飛行甲板前段被彈射器佔據的那一截留出來就足夠了,且從甲板上放飛飛機還能得到甲板風的幫助。相比之下機庫彈射器實在形同雞肋,因此到了1942年,機庫彈射器被全部取消,此後再未出現過。

英日兩國的轉變也與美國海軍類似。由於是這種設計的直接體驗者,他們對其缺陷的認識比美國人更深刻。而由於艦載機運作模式與美國人存在差異,他們對額外起降手段的需求也沒有美國人那麼強烈。伴隨著航母運用經驗的增長,甲板調度的成熟,彈射器的進步,雙層飛行甲板的優點越來越不明顯,而缺陷則迅速放大。最終,日本人在赤城號與加賀號的大改裝中將其改為單層飛行甲板,而英國人直接就放棄了下層飛行甲板,在上面安裝了一大堆防空炮。

至於後來企業號的設計就沒有這麼複雜了,它的雙層飛行甲板方案純粹就是斜角甲板的替代品而已。因為此時斜角甲板的相關實驗剛剛在安提坦號上面完成,福萊斯特級剛剛緊急變更設計增設了斜角甲板,人們對其作用還沒有太大的把握,因此設計了諸多替代方案。雙層飛行甲板版本的企業號,需要把飛行甲板整個抬高25英尺(這是個什麼概念可以結合前文自行想象,順便說一句此時對飛行甲板強度的要求遠比三十年代要高),隨之而來的是噸位大幅增加,基本尺寸受限的情況下會增大吃水,於各方面都不利,因此毫無懸念地被放棄。



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