问题

为什么伊丽莎白女王号航母舰首只翘起一部分,而不是像辽宁号那样整个翘起呢?

回答
这个问题其实涉及到航空母舰设计中的一个非常重要但又容易被忽略的细节:船艏设计对舰艇整体性能的影响,以及不同设计理念下的侧重点。

首先,我们要明确一点,“翘起”这个词,在描述航空母舰舰首时,往往指的是舰艏的吃水线以上部分向上弯曲的曲线,也就是我们常说的“船艏设计”或“舰艏造型”。 辽宁舰(和其前身库兹涅佐夫级)的舰艏之所以看起来“整个翘起”,那是一种比较典型的“重巡洋舰型”或“翼型”船艏,而伊丽莎白女王级则采用了“球鼻艏”设计。

要理解为什么它们会不同,我们需要从以下几个方面来详细分析:

1. 船艏设计的功能性需求:

无论哪种船艏设计,其根本目的都是为了在航行时尽可能减少阻力,提高航速,并保证在不同海况下的稳定性。

阻力: 船体在水中航行时会受到三种主要阻力:摩擦阻力、形状阻力(又称压差阻力)和兴波阻力。船艏设计主要影响的是形状阻力和兴波阻力。
稳定性: 船艏的形状和形状,对舰艇在风浪中航行时的姿态,比如是否容易“点头”(船头下沉)或“抬头”(船头抬升),是否有过大的纵摇,都有直接影响。

2. 辽宁舰(库兹涅佐夫级)的船艏设计:

库兹涅佐夫级,包括辽宁舰,采用了大家比较熟悉的“重巡洋舰型”或“翼型”船艏。它的主要特点是:

明显的向上弯曲: 船艏从水线以上就开始明显地向上扬起,并且幅度较大,形成一个类“翼”的形状。
优点:
良好的适航性(尤其是在大角度俯仰时): 这种设计在面对较大的波浪时,能够有效地“劈开”波浪,将波浪向上引导,减少直接冲击船艏的力度,从而降低了船艏下沉的趋势,抑制了船体剧烈的纵摇。这对于需要起降飞机的航母来说至关重要,因为甲板需要保持相对的稳定。
减轻湿面积: 尽管看起来翘得高,但这种设计通过将船艏抬起,减少了船体接触水的面积,在一定程度上也能降低摩擦阻力。
承载能力: 这种设计允许在船艏上方布置更多的结构,例如早期舰载机起飞所需的斜板或类似结构。
缺点:
兴波阻力相对较大: 在中低速航行时,这种设计更容易产生波浪,尤其是船艏两侧的波浪,这会增加一部分阻力。
在特定海况下(如迎浪),可能产生剧烈的拍击: 虽然能“劈开”大浪,但在某些角度和浪高下,船艏的拍击依然可能造成船体结构的冲击。

3. 伊丽莎白女王级的船艏设计:

伊丽莎白女王级航空母舰则采用了现代舰船设计中更为普遍的“球鼻艏”(Bulbous Bow)。

球鼻艏: 球鼻艏是在水线以下,船艏水面线以下的船体外形上增加一个突出的球形或近似球形的结构。
工作原理: 球鼻艏的核心原理是通过制造一个额外的船体形状,在其前进时产生一个与主船体兴波相互抵消的波浪。当球鼻艏的波浪与主船体产生的波浪在关键位置(通常是水线附近)叠加时,它们会产生干涉,削弱或抵消一部分兴波阻力。
优点:
显著降低兴波阻力: 在特定的航速范围内(通常是经济航速或巡航速度),球鼻艏能显著减少因船体航行而产生的波浪,从而降低兴波阻力,提高燃油经济性。
提高航速: 较低的阻力意味着在同等功率下可以达到更高的航速。
改善船体在波浪中的姿态: 球鼻艏在航行时会产生一个额外的波浪,这个波浪在某些情况下可以起到“抬升”船艏的作用,帮助抑制船体的点头运动,改善适航性。
缺点:
在特定海况下(如低速航行或遇到非常大的涌浪)效果可能不明显,甚至可能增加阻力。
增加了船体结构复杂性: 球鼻艏的制造和维护成本相对较高。
对船艏上部甲板设计的影响: 球鼻艏的存在,意味着船艏水线以上的形状可以设计得更平缓,或者说,不需要像“翼型”那样,为了“劈开”波浪而设计成高高扬起的形状。

4. 为什么伊丽莎白女王级“只翘起一部分”?

理解了球鼻艏的原理,我们就能明白:

球鼻艏本身就是位于水线以下的结构。 它通过在水下产生抵消波浪的波浪来工作。
伊丽莎白女王级舰艏水线以上的部分,相对于辽宁舰来说,确实显得更加平缓,向上扬起的幅度没有那么夸张。 这并非是它“只翘起一部分”,而是它的整体设计哲学不同。
伊丽莎白女王级的设计更侧重于在现代海军对航速和燃油效率的要求下,利用先进的水动力学设计(球鼻艏)来优化性能。 现代航母的起降甲板设计也与早期航母有所不同,例如没有采用像“滑跃式”那样直接将甲板前端向上倾斜的设计,而是采用了弹射起飞和拦阻降落(STOBAR 或 CATOBAR),这就对舰艏上部甲板的几何形状提出了不同的要求。
另外,舰艏设计的曲线和形状,也需要与整个船体的线型相匹配,以达到最佳的水动力效率。 伊丽莎白女王级的船体设计,在综合考虑了隐身、重量分布、甲板布置等多种因素后,选择了这种更现代化的、以球鼻艏为核心的水动力优化方案。

总结来说,伊丽莎白女王号航母舰首之所以看起来“只翘起一部分”(相较于辽宁舰),是因为它采用了“球鼻艏”设计,这是一个位于水线下的结构,通过抵消兴波阻力来提升航速和燃油效率。而辽宁舰(库兹涅佐夫级)则采用了“重巡洋舰型”或“翼型”船艏,这种设计更侧重于在较大波浪中的适航性和对船艏结构的承载能力。这两种设计是不同时代、不同设计理念下的产物,各有其优劣,都服务于航母作为海军力量核心的特定需求。

网友意见

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大英传统,无敌级就这样

好处嘛……滑跃甲板侧面可以当停机位或者放点勤务车辆

坏处就是相比辽宁少一个起飞点,不过鉴于RN买的全是STVOL的F35B,这其实对舰载机出动率没啥大影响就是了(需要紧急升空的时候大不了轻载直接甲板上垂直起飞嘛,反正甲板上光溜溜的连阻拦索都没有~)

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