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航空战舰设计史,开坑!

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Ⅰ“白羊座”级航空战列舰


来自Android客户端1楼2016-03-13 23:26回复


    来自Android客户端3楼2016-03-13 23:30
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      雷达、声呐:雷达方面,由于研制仓促,新雷达性能还不如21世纪初研制的有源相控阵雷达,故没有什么亮点。
      战舰的火控雷达采用装在舰首的S-12巨型测距雷达。测距雷达工作时,同时在微波、可见光两个波段进行测距,并相互校准。考虑到电子罗盘受到干扰的可能性,雷达还内置了六轴陀螺仪。
      值得一提的是,“白羊座”不仅采用了在海军舰艇上广泛应用的舰壳声呐,还在舰首下部装备了一部主动声呐,俯仰、偏向角各有22.5°(400密位)。此声呐舰体外部可见,表现为一个直径达20米的有机玻璃外罩。


      来自Android客户端5楼2016-03-13 23:32
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        动力:驱动这艘20万吨级航空战列舰的引擎共六部,其中四部为升力发动机。讽刺的是,这四部发动机很少用于提供额外升力,却经常被用于快速的垂直机动。
        为追求大功率,升力发动机采用重油燃气轮机做核心机。在引擎中,重油和空气混燃后进入三级膨胀涡轮机做功,最后驱动四副直径达32m的中速对转螺旋桨。而为追求低油耗,巡航发动机采用重油蒸汽轮机做核心机。巡航机带动的螺旋桨转速要高得多,桨尖已接近音速,所以被包裹在舰尾后部延伸形成的涵道中。不明者常会以为这是涡轮风扇发动机的尾喷管。
        实际使用中,发现重油燃气轮机有严重的“心脏病”。不仅冷机状态难以启动,在联动减速箱前,核心机转速还必须超过2万转/秒,否则极易熄火。到了2027年末,几乎全部的18艘“白羊座”级上的升力发动机全部被柴油燃气轮机替换。


        来自Android客户端6楼2016-03-13 23:32
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          “白羊座”级性能参数:
          空载:176,000t
          满载:219,600t
          经济/最大航速:75/165kn
          主炮:19.8'×20(弹重3.56t,射程65km)
          副炮:6'×22(射程27km)
          对空炮:3.9'×16(射程18km)
          鱼雷:1440mm氧气鱼雷(射程550km)
          侦测/定位距离:450/280km
          升限:3.7万米
          航程:67000km
          自持力:175天
          搭载:HO-173舰侦×6


          来自Android客户端8楼2016-03-13 23:34
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            仅存的“白羊座”级初期设计线稿


            来自Android客户端9楼2016-03-13 23:35
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              @ghujiop @__丶七弦 @流月逆 @Alice夏花


              来自Android客户端10楼2016-03-13 23:36
              收起回复
                开更啦开更啦!


                来自Android客户端11楼2016-03-20 02:22
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                  Ⅱ“氰”级航空巡洋舰
                  “氰”级四舰全部完成于第三次世界大战之前,其三、四号舰(“偶极子”,“日冕”)因建造较迟,与前两舰有一定不同,有时也单独分为一级。该级航巡空重约145,000吨,并且普遍采用核聚变工质循环引擎。
                  主炮:11'(280mm)M-28T是“氰”级的标准主炮。由于航空重巡对速度的要求较高,因而必须缩小炮塔前视面积以减小阻力。在2037年的设计方案中,三联装主炮中的中间一门被提高到左右两门之上,并由单独设置的扬弹机供弹。后来这种炮塔被安装在战列舰“纪念日”号的副炮座圈上进行测试,并最终定型。这种主炮本质上属于线膛高压加农炮,射程约62km,射速4.2发/秒。然而实际执行任务时发现,即使是压制驱逐舰,主炮对射的情况也很少出现,因此主炮并不是其主要作战武备。
                  “氰”级开始采用舰体内置的重油发电机提供电能,后来建造后续舰的时候,有人提出核动力发电的方案,即牺牲一部分航速,用反应堆为舰体供电。该计划实施后,有一艘重巡(“甘汞”号)C号炮塔位置上的主炮塔被替换成了双联550kg电磁主炮,用于舰队远程防空和远程鱼雷拦截实验。
                  此外,该级航巡的10座5'双联对空炮亦采用高初速的电磁炮。有趣的是,早期电磁涡流炮都有口径小时电流效率低的特点,所以对空炮的口径竟比战舰副炮(4.7')还要大。


                  来自Android客户端12楼2016-03-20 02:23
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                    搭载:本级重巡的舰载机可谓是其最大的亮点,也是旗舰命名的来源。舰体前端可见巨大扁平的开口,此即载机的放飞舱口。实际上,舰体中多达27%的体积都是舰载机贮存和备弹空间。
                    每艘“氰”级均搭载16架M-54“氰素”战略轰炸机,其常规配置为8枚800公斤级氰酸毒气炸弹,炸弹可以使用碰炸引信也可以空爆,用于打击无“三防”系统的敌战舰。此外,如果必要,重轰也可以搭载6条轻型鱼雷用于反舰。
                    M-54使用两台共轴涡轮桨扇发动机,加力速度M1.6,巡航时亦可达M0.95,航程2300km。由于飞翼布局的应用,轰炸机还自带隐身BUFF,勉强可以避开对空搜索雷达的探测。
                    载机的回收是个比较奇异的过程。对未安装电推动力的战舰而言,为回收载机,战舰必须提前加速到至少160kn,以便飞机利用D、E号炮塔前极短的着舰甲板遂行降落;对于安装电推系统的战舰,电推系统喷出的高速(但是低温)的氙离子冲击机翼升力部分产生升力,从而使战舰不必事先加速。(请想象飞机在风洞中产生升力)电推系统的功率可由飞行舰桥中的着舰指挥员进行调整。
                    该级舰自身搜索警戒主要依靠雷达,未搭载侦查机。


                    来自Android客户端13楼2016-03-20 02:24
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                      雷达和声呐:“氰”级雷达系统包括三大体系,即:导航火控雷达,轰炸机归航信标和鱼雷制导雷达。
                      战舰主要雷达系统是导航火控雷达, 这个系统由舰首大功率搜索雷达,舰桥火控雷达和舰桥35m光学测距雷达组成。舰首S-33型雷达主要结构件是庞大的四元偶极子天线,它被包埋在舰壳整流罩中,仅大修时可见。这种雷达可以提供极远距离目标的大致方位,但精度只有5~7km。中距测距瞄准依靠火控雷达提供参数,它的精确定位距离在120km以内。舰桥光学测距仪是为修正雷达系统的偏差而设,因为雷达波在高空低密度介质(大气)中的波速受到影响,会导致测距不准。实战中,位于舰首的大功率雷达常常关机,因为其可探测距离实在太大,经常被敌方定位到。
                      鱼雷制导雷达实际上是一种极其简陋的发射机,它的作用是在十几公里的范围内不断向发射出去的鱼雷发送移动目标的位置信息,便于前者提高命中精度。这个装置因为作用距离近在远程雷击中很少使用,但在近身攻击或攻潜中作用很大。
                      轰炸机归航信标作用距离超过1000km,同时具有粗略的两坐标定位能力,必要时也可以引导其他飞机或者代替舰队调度雷达使用。
                      战舰声纳系统开始是为近距精确定位而设置,后来发现其作用可以被舰桥测距雷达完全替代,遂被撤装。


                      来自Android客户端14楼2016-03-20 02:24
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                        动力:作为远程支援舰,“氰”级对续航,升限的极高要求和对防护的较低需求使得试飞院决定在舰上安装实验型核聚变发动机。实际使用发现反应堆和配套系统的性能都远超预期,足以满足作战要求,核聚变动力被保留下来。
                        战舰的四部“舰本-105”型工质循环核聚变发动机被分别安装在四个发动机短舱内,单台功率45兆瓦。这种反应堆与裂变反应堆不同,它在不对外输出时是需要停机的,再启动时需要舰内发电机对其供电数十秒,这也是磁约束系统的局限性之一。
                        虽然聚变动力几乎没有放射性污染物产生,但为确保系统的足够冗余度,仍采用与裂变动力相似的“双回路双循环”设计。
                        系统的一回路,即反应堆回路,使用高压(500ATM)钠蒸汽作工作物质,从反应堆中蒸出的钠蒸汽大部分进入热交换器,一小部分进入发动机侧面的磁流体发电机发电,以便在提供电能的同时调整一回路循环压力。
                        二回路使用高比热容的普通水作工作物质,其压力和温度都比一回路低得多,但其流量较大,便于热交换过程的进行。最后产生推力的实际上是高速涵道风扇吹出的冷(相对涡喷而言)气流,这同时也是一种降低战舰红外特征的设计。
                        由于舰本式反应堆功率极大,本级舰升力被设计为基本来自发动机(而不是空气浮箱)。也就是说,一旦两台以上的发动机无法工作,战舰就会坠落。这是一种效益极高但也极其冒险的方案。但由于本级航巡主要利用其远程武器作战,而且机动性高(跑得掉),聚变动力也不失其合理性。


                        来自Android客户端15楼2016-03-20 02:25
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                          装甲:“氰”的定位是一款执行超视距作战任务的战舰,因此,其因为应用聚变发动机而省下的空间大都用于加强武装而非提高生存性。但正是因为留给装甲的吨位有限,才催生了“氰”级独特的装甲体系。
                          本级舰采用轻量型舰桥,上层建筑仅能抵挡鱼雷或炮弹破片的冲击,如果被击中就会毁伤内部大部分结构(503mmAPHE)。正因为如此,舰桥仅被设计为承担舰队调度,侦查等低烈度任务,而作战中心等结构都在装甲甲板下方。
                          舰体防御方面,“氰”级大量使用模块化设计,力求使全舰仅14%的装甲密度发挥最大限度的防护作用。最典型的系统是舷侧鱼雷发射系统,舰体单侧就装填待发鱼雷72条,一旦被击中引发连锁爆炸,很容易波及动力系统。
                          为了适应薄装甲层,战舰使用了战斗部和燃料待发加注系统。具体设计是:在两行鱼雷管下部的厚重装甲盒中布置鱼雷重达3吨的战斗部和大量煤油燃料,同时改进“空-7”鱼雷,在雷头部下方开出活门,在鱼雷即将发射时再加注燃料,顶入战斗部。事实证明,这种设计极为成功,在2022年被击落的“偶极子”号上拆下的装甲盒中的鱼雷战斗部,即使承受了700余米的水压,依然未被水浸,可以正常使用。
                          炮塔因贮存弹药众多,且核心部分沉入舰体,也是防护的重点。这部分被设计为在火势难以控制时,可以通过舰底的预制薄装甲区分离出去。轰炸机备弹同样可以在其安全不能被保障时,从舰底投出。


                          来自Android客户端16楼2016-03-20 02:25
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                            高空作战系统的改进:
                            ① 气压环境控制:“氰”级升限达4万5千米,这时不得不对高空压力环境进行考虑。早期航空战舰,特别是航空战列舰,一旦被击穿,很容易出现舰员被高空低压从舰内吸出的情况。为避免发生此类事故,该级巡洋舰内的环境控制系统可以将舰内氧分压控制在24kPa左右,而气体总压与外界大气相同。举个例子,当战舰抵达4.2万米高度时,外部大气压强为24kPa(78%N₂,21%O₂),而舰内气体组成则是24kPa纯氧。这类气体由于氧分压保持不变,因而总适合人呼吸,同时避免内外压强不同的情况,降低了密封难度,增加了重量冗余。
                            由于战舰升,降速度都不会过快,人体可以及时将体内压强调节到与外界相同,环境控制系统中未加入密封舱的设定。
                            ②变循环涡轮风扇组:“氰”级上升到最大高度时,所在高度空气密度不足海平面的四分之一。在低压空气中,反应堆功率不会受到影响,然而涡轮风扇必须增大转速以保持功率。这对冷却系统和发动机轴系来说是极为有害的。设计人员于是在压气机涡轮后方设计了一圈平时不开放的循环风道。当进行高空高速巡航时,这条风道打开,同时涡扇外侧叶片桨距变大,流经循环风道的大量气体最终吹入二级压气机后,形成高压,无形中多出气动加热的一部分功率,但这时涡扇的转速可能不升反降。这套装置的缺点是结构太过精细复杂,但就在高空性能方面的收益而言,这无疑是值得的。


                            来自Android客户端17楼2016-03-20 02:25
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                              “氰”级航空巡洋舰性能参数:
                              空载:145,000t
                              满载:197,750t
                              经济/最大航速:106/220kn
                              主炮:11'×12(射程65km)
                              13'×2电磁炮(射程185km)
                              副炮:4.7'×16(射程42km)
                              对空炮:5'电磁涡流炮×20(射程122km)
                              鱼雷:1680mm氧气鱼雷×144
                              侦测/定位距离:720/192km
                              升限:4.5万米
                              航程:+∞
                              搭载:M-54重型轰炸机×16


                              来自Android客户端18楼2016-03-20 02:26
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