飛行甲板

飛行甲板

飛行甲板就是航母艦面上供艦載機起降和停放的上層甲板,又稱為艦面場。飛行甲板要承受飛機著艦時的強烈衝擊載荷,所以要用高強度鋼板製成。二戰時航母飛行甲板表面要鋪設一層木質甲板,而現代航母的飛行甲板表面都是金屬的了。

簡介

飛行甲板飛行甲板

飛行甲板就是航母艦面上供艦載機起降和停放的上層甲板,又稱為艦面場。早期飛機由於起降速度不大,可以從軍艦首部或主炮塔上部鋪設的小型甲板起飛,從艦尾的短小甲板上著艦。但現代航母都是貫通全艦的大面積的上層甲板。需要指出的是,航母的飛行甲板要比艦體寬得多。從正面看,飛行甲板從艦體上面向兩舷張出,形狀很怪異。飛行甲板要承受飛機著艦時的強烈衝擊載荷,所以要用高強度鋼板製成。二戰時航母飛行甲板表面要鋪設一層木質甲板,而現代航母的飛行甲板表面都是金屬的了。

發展

早期的飛行甲板

第一座飛行甲板是一條建在軍艦上傾斜的木製坡道。Eugene Ely是史上第一個從軍艦上起飛的飛行員,他是在1910年11月14日從USS伯明罕號起飛的。在1912年5月4日,Charles Samson海軍中校成功的從移動中的軍艦起飛。他駕駛他的Short S27從HMS Hibernia起飛,當時的速度為10.5節。早期飛機的起飛速度並不高,因此當母艦逆風航行時,飛機就可輕易的經由短距離加速而起飛。不久之後,可拆除式的“起飛平台”出現在戰列艦巡洋艦上,使得飛機可以從戰艦上起飛並進行偵察任務,雖然這些飛機並無法降落回母艦。

在1917年8月2日Edwin Dunning成功的將他的Sopwith Pup降落在HMS Furious的起飛平台上。他成為了第一位在戰艦上降落的飛行員。然而在他第二次嘗試降落時,機輪的爆胎使的飛機衝出飛行甲板,並導致飛行員的死亡。這使的他可能同時是第一位死於航空母艦降落易外事故的飛行員。在HMS Furious在上的降落嘗試並不令人滿意。要讓飛機降落,必須要有足夠的上層空間以利於調動飛機。因此,HMS Furious回到船塢,在船尾安裝了一條300呎(91米)的甲板。然而,戰艦中央的結構並未改造,這使的後方的甲板產生不利於飛機的亂流。

全通甲板

(圖)飛行甲板飛行甲板

第一艘擁有現代構造的航空母艦是改造過的戰列艦HMS Argus。她有覆蓋於整個船體之上可供起飛與降落的全通木製甲板,並且不會被船艦上部構造的亂流影響。由於她的全通甲板,她並沒有上部構造與煙囪。她的廢氣會經由船的尾部排出(然而這使的飛機降落時會受到不必要的升力影響)。缺乏指揮位置和煙囪使得HMS Argus並不令人滿意,因此許多新的嘗試被套用在HMS Argus以求補救。 在一張1917年的照片中展示出了她位在右舷的“假”上部構造和煙囪(它們以帆布建造)。上部構造和煙囪被建造於右舷是由於早期的飛機引擎會使飛機受到向左的力。也就是說,飛機起飛時會向船的左舷偏航,因此飛機起飛後會遠離艦體的上部構造。 此種結構成為典型的航空母艦布置,並且被套用在下二艘英國的航空母艦:HMS Hermes和HMS Eagle。

第一次世界大戰後,因為華盛頓海軍條約的簽定,戰鬥巡洋艦被禁止製造,因此英國建造中的 HMS Furious、光榮級大型輕巡洋艦與美國建造中的列辛頓級戰鬥巡洋艦、薩拉托加號戰鬥巡洋艦被改造成為航空母艦。這也誤打誤撞的製造出非常優秀的航空母,因為她們擁有廣大空間以及移動快速的優點。相較之下,另一艘被改成航空母艦的老鷹號戰列艦則因為擁有重型裝甲而顯得笨重且無用。早期因為各國海軍都沒有製造航空母艦的經驗,因此常在航空母艦上加裝巡洋艦等級的艦炮用來對抗靠近航空母艦的敵船。然而在二次大戰中,隨著航空母艦戰鬥群概念的成熟,這些艦炮都被拆除,改裝上高射炮,航空母艦將攻擊的能力集中於艦載機上,而將防衛的任務交給其他保護航空母艦的船隻。

在航空母艦將其重心轉往艦載機上時,飛行甲板也成為航空母艦上最重要的部份,但當時的主流設計為將機庫甲板建造在艦體結構中並做為強力甲板,而將飛行甲板建造為附加的上層結構,甚至美國海軍在1940年代末期建造的艾賽克斯級航空母艦也採用此結構。直到1936年,英國皇家海軍建造了卓越級航空母艦,其特色是兩層封閉式機庫包括在艦體結構中,並將飛行甲板作為強力甲板,以保護內藏的艦載機,雖然該艦仍採用錯誤的重裝甲設計,但其內藏機庫,以及將飛行甲板作為強力甲板的概念,是近代航母的原型。這也迫使航空母艦的噸位急速攀升,從1922年蘭利號航空母艦的13,000噸,到現在尼米茲級核動力航空母艦的100,000噸。

裝甲甲板

在航空母艦取代戰列艦成為艦隊主力後,出現了是否需要再飛行甲板上增加一層裝甲的問題。在飛行甲板上增加一層裝甲可以讓機庫中的飛機有多一層保護,然而這使得航空母艦的機庫體積減少,無法將飛機懸掛在機庫頂(高度不足),並減少機庫的飛機容量。

功能

航母的飛行甲板主要是供艦載機停放和起落用的。為了能停放儘可能多的飛機,以及飛機起飛、降落時所受的干擾小些,航母需採用比起船體寬度要大得多的飛行甲板。特別是斜直兩段式甲板出現後,要進一步將起飛段板和著陸段區別開來,所以飛行甲板寬度更呈增加趨勢。一般說來,大型航母的飛行甲板寬度幾乎是艦體寬度的2倍,中小型航母的23世界海軍知識飛行甲板寬度約是艦體寬度的1.5倍。例如,“羅斯福”號航母的飛行甲板最大寬度為78.4米,而它的艦體寬度為40.8米;“基輔”號航母的飛行甲板寬度為47.2米,艦體寬度約為32.7米。

形狀分類

(圖)飛行甲板飛行甲板

直式和斜角式飛行甲板

直式飛行甲板,從航母出現直到50年代初,航母的飛行甲板都是直式的。其形狀為矩形,防沖網把甲板分成前後兩部分;前部供飛機起飛、停放用,後部則是飛機降落區。當防沖網放下時,前後兩區合二為一,艦載機就能從艦尾向前做不用彈射器的自由測距滑跑起飛了。

隨著噴氣式飛機的上艦,直式甲板的局限性就顯露出來了。50年代初,英國海軍上校卡梅爾提出了斜角甲板構想,經試驗後證明它有許多優點,遂成為現代航母的標準甲板樣式。

斜角甲板分為兩部分。艦前部直甲板為起飛區,後半部斜角甲板為著艦區,斜直相交處形成三角形停機區。斜式甲板的斜度以斜角甲板中線與航母首尾中線夾角來表示。斜角甲板的優點是著艦飛機未能鉤住攔阻索時,可馬上拉起復飛而不致於與前甲板停放的飛機相撞。另外,艦載機起飛和降落可同時進行。

在飛行甲板降落

(圖)飛機在飛行甲板上降落飛機在飛行甲板上降落

在航空母艦上降落,尤其是在夜間或在天氣不好的情況下,是最困難的飛行技巧了。以美國航空母艦為例子,降落過程是這樣的:

首先回歸的飛機要進入環繞母艦的環型航線以降低飛行高度和速度,有些時候可能還需要脫離等待中的降落航線去進行空中加油。

在降落時飛機的速度要降低到幾乎失速的地步。飛行員將放下起落架,襟翼與空氣減速板,將捕捉鉤伸出,維持一定的速度和下滑速率。航艦上的降落官指揮飛機降落,他不斷地告訴飛行員,他離最佳情況的偏差是多少。航空母艦上的燈光提示飛行員,下降時的角度是否正確。

在航空母艦的後部有四條攔截索。降落的飛行員必須捕捉鉤掛上其中一條。在最佳情況下他應該掛上第三條,假如他掛上前兩條,那么他的下降角度太平,假如他掛上最後一條,那么他的下降角度太陡。

由於攔截索制動力有限,使得全武裝掛載戰鬥機再降落前需拋棄部分武器,由於現在武器價格昂貴,為減少這種浪費,美國最新下水的雷根號航空母艦則僅裝有三條攔截索,其目的為每組攔截索可以安裝更大的制動裝置,提供更大的制動力。這樣就不用再拋掉過重的武器掛載。

在著陸時飛行員必須將飛機完全壓低,這樣他可以保證鉤住一條攔截索。同時他必須將發動機開到最大,這樣假如他沒有掛上攔截索的話他可以在最短的時間之內加速離開甲板,重新回到降落航線。攔截索是由液壓制動的,它可以在兩秒鐘和50米內使飛機停下來。飛行員會依照甲板上的地勤人員的指示將發動機的推力降低到慢車並且離開降落區。

在緊急情況下,比如飛機的掛鈎損壞了,飛機無法使用攔截索停下來,在甲板上可以拉起攔截網來協助飛機迫降。

甲板人員

航空母艦上為飛行聯隊官兵服務的地勤機務人員,他們以紫、藍、綠、黃、紅、棕、白七種不同顏色的衣服和頭盔區分不同的工作,按照不同的衣服顏色以及各種符號後共將地勤人員分成7大類。

(圖)工作人員工作人員

藍:在航母上工作最簡單的就是那些穿藍裝的艦員了。身著藍色工作服、頭戴白色頭盔的升降機操作員會根據指示將艦載機從機庫升至艦面;如果遭受意外攻擊,他們會立即將飛機封藏在機庫里。飛機輪擋員穿藍服、戴藍盔。他們負責抽除和墊上輪擋。穿藍服、戴藍盔且工作服上印有“T”字元號的為傳令兵,而穿藍服、戴藍盔、工作服胸背印有牽引機符號的則是艦上的牽引機司機

黃:飛機準備升空時,航空母艦便轉向宜于飛機起飛的航向上。這時引導飛機向前移動的是身穿黃色工作服的飛機起飛指示人員。他們的任務是將飛機準確地放置在蒸汽彈射器上。

(圖)飛行甲板工作人員飛行甲板工作人員

綠:隨後你會看到,身穿標有“C”字綠色工作服的彈射器操縱員通過前起落架牽引系統和夾緊裝置,將飛機的前起落架與彈射器的往復車緊密相連。準備就緒後,飛行員即按照穿黃色工作服、戴黃帽的指示人員給定的信號,鬆開剎車、加大功率。隨後穿黃服、戴綠帽的飛機彈射官以手勢發出起飛信號。

紅:穿紅色服裝的艦員通常承擔極具危險性的工作。如飛機失事救護員、爆炸物處理員、消防員和飛機軍械員,都身穿紅色工作服、戴紅頭盔。

褐:直升機器材檢查員穿褐色工作服、戴紅帽,外場機械員則為褐服綠帽。

白:美國航空母艦上穿白色服裝的人數比較多。飛機降落指揮官身著標“LSO”的白色工作服,不戴頭盔。他指揮的位置位於左艦後部的一個平台。他需要詳細了解降落飛機的特性、氣象情況、飛行員情況,並隨時與飛行員聯繫,及時準確操縱燈光信號,確保飛機安全著艦。航母上採用阻攔索以保證飛機減速降落。它能使艦載機在100米內停住。這項工作由身穿綠衣、戴綠頭盔的阻攔索操作員承擔。中隊飛機檢查員穿白服、頭戴綠盔,工作服上塗有黑白交叉排列圖案及中隊符號。白服上標有“LOX”符號、戴白頭盔的為液氧員。標有“SAFETY”符號的是安全員。醫務人員則是白衣白盔且胸背均標有紅十字。

紫:航空燃料員一般是紫服紫帽,工作服上還印有“F”標誌。

飛行甲板塗料

(圖)飛行甲板飛行甲板

飛行甲板塗料主要由防滑粒料、成膜樹脂等組成。防滑粒料是為了提高漆膜防滑性能的添加劑,賦予漆膜防滑能力;成膜樹脂具有固定防滑粒料的作用,同時保護底材不受破壞,賦予塗層各方面優良的綜合性能。作為一種特殊的塗料品種,除了具有普通塗料必需的基本性能外,還具有一些特殊性能:

良好的彈性和柔韌性飛行甲板常年暴露在嚴酷的海洋環境中,晝夜溫差和季節變化造成鋼結構熱脹冷縮形變,若塗層的彈性和柔韌性不足,這種形變必然會導致塗層開裂、剝離和脫落等破壞。另一方面,艦載飛機在甲板上起降時,對塗層產生極大的衝擊能,需要一定的彈性緩衝,而且飛行甲板塗層一般較厚,柔韌性不足會導致塗層開裂。

優良的防滑性和耐磨性飛行甲板塗層的摩擦係數一般要求0.7以上,摩擦係數越大,防滑性越好,才能有效防止因海浪顛簸造成飛機側滑和人員摔傷。同時,甲板也是飛機起降和人員活動頻繁的地方,塗層優異的耐磨損性,可減少塗層的磨損,延長塗層的使用壽命。

海洋性氣候影響高鹽、高濕、高溫差的海洋性氣候使得鋼底材的腐蝕加劇,塗層良好的附著力和密封性,能阻止水汽和鹽霧的滲透,確保鋼底材不受腐蝕。

優良的防護性能,較長的使用壽命塗層不僅具有耐日光曝曬,耐乾濕交替變化,耐海水浸濕;還得耐油沾污,能用洗滌劑液進行簡單方便的清洗。飛行甲板面積很大,塗裝一次費工費時,用料量大,因此,希望使用壽命越長越好。

耐高溫抗沖刷性垂直/短距起降艦載機靠向下的熱噴氣對甲板產生巨大的反衝力而起降,其尾焰溫度較高,沖刷力較大。

踩踏舒適性飛行甲板也是船員經常活動和行走的地方,塗層的踩踏舒適性是很重要的。

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