（深度）張揚個性，還是無奈之舉？ ——伊麗莎白女王級航母設計特點評析

原標題：（深度）張揚個性，還是無奈之舉？ ——伊麗莎白女王級航母設計特點評析

儘管與之配套的F-35B艦載機尚未交付英國，但這並未影響伊麗莎白女王級航母的交付。2017年12月7日，該級航母首艦「伊麗莎白女王」號於朴茨茅斯港舉行了盛大的入役儀式，正式進入英國皇家海軍服役。作為英國重歸航母俱樂部的標誌，伊麗莎白女王級航母從設計理念到具體細節都充滿了特點，而這種特點對世界航母技術的發展會產生怎樣的影響，對其他立志發展航母的國家又有怎樣的借鑒意義？這還要從伊麗莎白女王級航母的設計思路說起……

大型化的「輕型航母」

上世紀70年代，在放棄了以「皇家方舟」號為代表的大甲板航母后，英國皇家海軍就一直把無敵級輕型航母作為艦隊核心，一直延續了30年。其實，在研製之初，無敵級僅僅是一型以反潛為主、兼顧搭載防空戰鬥機的「航空巡洋艦」。然而，在馬島戰爭中，無敵級航母首艦「無敵」號，不僅成為艦隊防空的核心力量之一，還承擔了對地攻擊任務。這種專業航母執行多種任務的情況，成為無敵級服役生涯的常態，而此間的大多數改進，也都圍繞這一需求展開。正因如此，在伊麗莎白女王級設計之初，「建造一艘正常的艦隊航母」就成為英軍的第一訴求。無論是航母的大型化，還是艦載機本身的更新換代，都體現了這一需求。

儘管英軍想要一艘「正常航母」，但伊麗莎白女王級的設計思路依然相當奇特。作為一艘排水量七萬噸左右的大型航母，該級航母卻與無敵級輕型航母一樣，只布置了單條滑躍起飛跑道（占艦艏甲板一半寬度），艦載機則採用垂直降落的方式。其實，最初招標時，曾出現過多種設計方案，從艦載機起降方式的差別看，大致有三種構型，分別是彈射起飛/攔阻降落、滑躍起飛/攔阻降落、滑躍起飛/垂直降落。其中，滑躍起飛/攔阻降落構型中，滑躍起飛跑道與艦艏同寬。以艦載機的出動效率為標準衡量，彈射起飛/攔阻降落和滑躍起飛/攔阻降落這兩種構型，作戰能力均高於滑躍起飛/垂直降落構型。那麼，具有豐富航母使用經驗的英國海軍，為何最終會選擇看似低效的滑躍起飛/垂直降落構型呢？

伊麗莎白女王級航母全狀態想像圖

事實上，這與英國海軍為伊麗莎白女王級設定的未來作戰環境有很大的關係。作為一型後冷戰時代設計的航母，伊麗莎白女王級所要面對的威脅更趨多樣化，從傳統角度看，來自俄羅斯的常規武力威脅並未完全消失，對抗俄海軍的需求未來依舊存在。與此同時，作為北約武裝力量的一部分，伴隨美國在全球各地應對非傳統安全威脅，也是英國海軍必須承擔的任務。前者要求航母擁有儘可能強的作戰能力，包括短時間內出動大機群執行防空/反艦任務的能力，以及作為編隊核心指揮艦艇的能力；後者則要求航母具備更多的「可塑性」，並且擁有更加持久的作戰能力和海上自持力，以適應曠日持久的低烈度支援任務。

在當初選擇航母構型時，外界最關注的是，伊麗莎白女王級航母採用彈射起飛/攔阻著艦構型還是滑躍起飛/垂直降落構型（這兩種構型進入招標最後階段），因為這不僅關係到艦載機的出動能力，也關係到英國海軍究竟採購F-35C還是F-35B作為艦載機。而當英國海軍決定採購F-35B後，伊麗莎白女王級使用什麼樣的構型反倒沒有太多人關心了。

作為一艘大型航母，伊麗莎白女王級僅有一條滑躍起飛跑道

對大多數滑躍起飛型航母來說，起飛甲板的寬度不僅會影響艦載機的出動效率，還會影響到航母能否同時進行艦載機起降及回收作業。不過，就該級航母而言，由於其搭載的F-35B艦載機具備垂直降落的能力，因此基本不存在艦載機同時起降相互影響的問題。此外，由於F-35B起降時不需要擋焰板，可在航母上不間斷地連續快速起飛，因此，單條滑躍跑道雖會導致起降效率減半，但一樣能滿足需求，另一半艦艏甲板則可以用於停放艦載機，以應對各種突發情況。

難以推廣的雙艦島

在艦體設計上，伊麗莎白女王級航母最大的特點當屬獨特的雙艦島了。在世界航母發展史上，有兩個艦島的航母並不罕見，類似列剋星敦級那樣，艦島和煙囪分置，還有一些航母，在艦島後不遠處單獨設置電子設備桅杆，也不罕見，但在飛行甲板前後布置兩個相互分離且功能不同的艦島，甚至在中間還夾進一台飛機升降機的設計，卻是首次。由於該級航母建造過程中傳出過英法「共享航母」的傳聞，其雙艦島的設計也被調侃為「一個裝英國人，一個裝法國人」。

伊麗莎白女王級雙艦島的設計顯得十分怪異

調侃歸調侃，雙艦島作為一種「前無古人」的設計，不僅在「顏值」上讓航母科幻感十足，也對航母的日常運作增益不少。在航母所必需的「三大艦橋」中，司令艦橋的位置相對靈活，航海艦橋需要相對靠前的位置以方便觀測艦艏，航空艦橋則需要在艦舯後部，以便於觀測飛行甲板。普通的單艦島航母，只能在這些相互矛盾的要求中做出妥協：法國「戴高樂」號航母將艦島設置在艦體前部，影響了對艦艉飛行甲板的觀測；美國航母將艦島設在艦舯後部，影響對艦艏的觀察……相比之下，伊麗莎白女王級的雙艦島就佔了便宜——一個靠前布置航海艦橋，一個靠後布置航空艦橋。

然而，決定伊麗莎白女王級艦島位置的，並非「三大艦橋」的需求，而是一個最普通的設備——煙囪。該級航母的主動力系統是兩台MT-30燃氣輪機，作為一艘大型水面艦艇，出於安全及備份的考慮，將兩台主機前後錯開放置是一種典型設計。不過，這種設計必須設置兩個排煙道，雖說在艦體內部將兩條煙道合二為一後伸出甲板並非不可行，但這樣做會浪費艦體內部的空間，無法實現艦艇空間的最優化利用。

實際上，在設計無敵級輕型航母時，英國海軍也遇到過同樣的問題。當時的解決方案是，直接在甲板上布置兩個煙囪，並用一個狹長的艦島將兩個煙囪連接起來。由於無敵級航母最初的定位是反潛航空巡洋艦，加之當時缺乏現代輕型航母設計經驗（此後義大利、西班牙等國航母的艦島設計就更為合理），導致無敵級的艦橋長度過大，佔據了大量甲板空間，給艦載機的運作調度帶來極大困難。與無敵級航母的狹長艦島不同，伊麗莎白女王級航母的雙艦島設計，有效減少了佔用航母甲板的面積，因此，伊麗莎白女王級航母的艦島設計算是比較成功的。

不過，雙艦島設計雖然比狹長艦島的設計更合理，但客觀講，其佔據的甲板面積仍要大於單艦島。此外，該艦前艦島的布置位置雖有利於航行時的觀察和操艦，但卻因佔據了升降機前方的甲板位置，一定程度上影響了艦載機的作業效率。當然，由於伊麗莎白女王級使用的是垂直降落的F-35B，才使得這一問題不那麼突出，加之英國選擇了單條滑躍起飛甲板布局，使得另一側的甲板空間也可用於停放艦載機。總體看，雖有點「拆東牆補西牆」的意思，但這種奇特的設計保證了全艦戰鬥力。

無敵級航母也有兩個煙囪

那麼，雙艦島布局對於有志於採用彈射起飛／攔阻著艦方式的航母設計而言，真的可取嗎？就航母而言，煙囪一直是其甲板上層建築中單獨佔地面積最大的一項，以致在論證是否發展核動力航母時，「沒有煙囪」成為當時美國海軍最看重的一點。正因如此，在伊麗莎白女王級航母的設計上，為遷就雙煙囪而採用的雙艦島布局，即使經過巧妙安排和精心設計，仍算不上航母甲板空間分配的最優解決方案。由此看，雙艦島設計雖然獨特，但並不值得效仿。因為對研製常規動力航母的國家來說，滿足功能的同時盡量縮小艦島的面積，仍是航母設計所必須遵循的規律。

並非必須的全電推進

從造艦技術角度看，伊麗莎白女王級的另一個特色，就是其綜合全電推進系統。該級艦與45型驅逐艦一道，引領了全世界戰鬥艦艇動力系統的新潮流。該級艦採用兩台羅爾斯-羅伊斯公司的MT-30燃氣輪機作為其主動力，單台功率36兆瓦；兩台瓦錫蘭公司生產的16V38B柴油機作為巡航發動機，單台功率11.6兆瓦；另有兩台瓦錫蘭公司的12V38B柴油機作為發電機，單台功率九兆瓦。這些設備按照綜合全電推進的要求，驅動總功率為80兆瓦的四台先進感應電機，以保障伊麗莎白女王級達到最大26節的航速。

在實際使用中，45型驅逐艦的動力系統出現很多問題

從傳統觀點看，伊麗莎白女王級作為一艘排水量七萬噸左右的大型航母，區區26節的最大航速以及不足80兆瓦的主動力系統顯得過於寒酸。不過，這也是英國海軍取捨後的結果。如果將該艦的航速提至30節甚至30節以上，該艦所需的動力至少要達到200兆瓦，這不僅會大幅增加艦上動力機組所需要的空間和艦艇日常的燃油消耗，也會對電力驅動系統提出更高的要求，進而引發技術難度的提升及建造成本的上漲。對英國海軍而言，增加這幾節航速的邊際成本太過高昂，而效益幾乎可以忽略，反之，降低航速指標卻能減少航母的製造及使用成本，且技術難度更小，是一個更合理的選擇。

目前，伊麗莎白女王級的全電推進系統能否完全達到設計要求，尚有待觀察。儘管首艦「伊麗莎白女王」號在試航過程中沒有太多問題，但英軍另一型使用綜合全電推進系統的戰艦——45型導彈驅逐艦，在使用過程中卻因動力系統吃了不少苦頭：早期是由於發電機數量不足，導致全艦在不啟動燃氣輪機的情況下電力不足，後來則是由於燃氣輪機系統對氣候適應性差，導致推進系統經常罷工……凡此種種，表明眼下的綜合全電推進系統雖已實用化，但距完全成熟尚有相當距離。

性能優良的MT-30燃氣輪機

事實上，從伊麗莎白女王級的設置上看，該級艦並沒有「非全電不可」的必要。在當代新型航母中，率先運用全電綜合系統的只有英美兩國。其中，美軍的福特級由於使用了電磁彈射器，必須布置功率強大的電站系統，以便為四台電磁彈射器進行充放電作業。按理說，這種情況下，福特級配備全電綜合推進系統應是順理成章的事，然而，由於用於十萬噸級高速船舶的電力推進系統仍未發展成熟，在美軍的規劃中，前幾艘福特級使用的仍是機械式動力傳動系統。相比之下，伊麗莎白女王級由於不需要電磁彈射器，即使算上推進系統，其發電能力也只有福特級的一半，實際上並沒有採用全電推進的必要。如果採用傳統的機械傳動系統，只需增加動力機組的數量和功率，就能顯著提高航母的航速。而使用電力推進系統的話，航速的高低，則主要取決於電力推進系統的技術水平。從這一點看，伊麗莎白女王級採用綜合全電推進系統，更多是希望這一新技術能簡化全艦的動力系統設計，以方便建造和維護，並非有什麼作戰角度的「硬指標」要求。

福特級航母在動力系統選擇上比較謹慎

對渴望發展彈射起飛/攔阻降落型航母的國家而言，電磁彈射器作為當代最先進的彈射器類型，是未來航母的必備技術，加上蒸汽彈射器與電磁彈射器的結構和技術需求相去甚遠，越過蒸汽彈射器研製，直接研製和運用電磁彈射器，看似激進，實際卻是在航母彈射器技術上實現「彎道超車」的絕好機會。而在事關航母關鍵性能的供電系統的設計上，根據現有的技術水平，在全艦電力系統的設計上有所取捨，也是保障航母性能穩定發揮的重要因素。對此，未來伊麗莎白女王級航母的實際運用情況，也將成為其他國家在發展航母級別綜合全電推進系統上的重要參考。

本文經《世界軍事》授權轉載

2017年1月刊

（編輯：張淋清）

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