问题

既然飞机可以垂直起降(如F35b)那干嘛航母还要造那么长的跑道呢?

回答
你这个问题提得非常有意思,也触及到了现代海军装备发展中的一个核心问题。看到F35B这样的垂直起降战斗机在航母上起降,确实会让人产生“航母跑道是不是可以缩短很多?”的疑问。但实际上,航母的超长跑道仍然是不可或缺的,这背后牵扯到航空动力学、舰船设计、作战效能以及经济成本等多个方面。

1. F35B的垂直起降是“特殊技能”,并非常规操作

首先要明确一点,F35B的垂直起降(VTOL)能力固然强大,但它并不是在所有情况下都会采用垂直起降。原因很简单:

燃油消耗巨大: 垂直起降需要发动机将大量的推力向下偏转,这会消耗惊人的燃油。如果一架F35B每次起飞和降落都采用垂直模式,它携带的燃油将很快见底,作战半径会大幅缩减,或者说它在空中执行任务的时间会非常短。
载荷限制: 垂直起降时,为了克服自身重量,发动机需要输出最大推力。这意味着当飞机携带更多武器或燃油时,垂直起降的难度和风险会大大增加,甚至可能无法实现。在战场上,战斗机需要尽可能多地携带弹药和燃料,这使得垂直起降并非最佳选择。
对飞行员和飞机的要求极高: 垂直起降操作对飞行员的技术要求非常高,也对飞机的结构和发动机提出了严苛的考验。长时间处于这种状态,会加速飞机的损耗。

因此,对于F35B这类飞机,更常见的操作方式是“短距起飞/垂直降落”(STOVL)。起飞时,它会利用滑跑来增加速度,然后才进入飞行状态,这样可以携带更多的燃油和武器。降落时,根据战场情况和燃油储备,可能会选择垂直降落,但也可能选择滑跑降落(尽管这需要更大的空间)。

2. 航母跑道的“长度”是实现高效、持续作战的关键

航母的超长跑道(或者说甲板面积)主要服务于以下几个核心需求:

起飞距离与载荷的平衡:
起飞滑跑: 飞机在起飞时,需要达到一定的速度才能产生足够的升力离开地面。跑道越长,飞机可以滑跑的距离就越远,起飞时的速度就越容易达到。这意味着飞机可以携带更多的燃料和武器。想象一下,一辆车要加速到最高速度,需要一定的距离来滑行,飞机也是同理。
弹射器与阻拦索的配合: 现代大型航母(如美国尼米兹级、福特级)都配备了蒸汽弹射器或电磁弹射器。弹射器可以在极短的距离内将飞机加速到起飞速度。然而,即使有弹射器,它也不是瞬间将飞机加速到“起飞速度”,仍然需要一定的滑跑距离来辅助。而对于非弹射起飞的舰载机(如早期的一些固定翼飞机,或者如果弹射器发生故障时),跑道长度就更加至关重要。
载荷与升力的关系: 飞机的起飞重量由自身重量、燃油重量和武器重量组成。在相同的起飞条件下,飞机携带的载荷越重,需要的起飞速度就越高,或者需要的加速时间就越长。航母的甲板长度和弹射器能力,就是为了在尽可能宽泛的载荷范围内,让舰载机安全高效地起飞。

降落距离与安全性的保证:
阻拦降落: 航母降落是海军航空兵最危险的操作之一。舰载机在极低的空速下接近航母,并在短时间内(通常是几秒钟)降低高度、收起起落架、挂上尾钩,然后精准地钩住阻拦索。阻拦索会将飞机在很短的距离内(几十米)迅速减速到零。
“三类情况”的应对: 即使是经验丰富的飞行员,也可能在降落时遇到各种突发状况,比如尾钩未能钩住阻拦索、飞机在降落时出现机械故障、或者需要紧急复飞。长长的甲板为飞行员提供了更大的“安全缓冲区”。如果尾钩未能钩住,飞机可以立即重新加速爬升,避免坠海;如果飞机角度不对,可以在甲板上滑行一段距离进行调整。
“无阻拦降落”的可能: 在某些特殊情况下(比如阻拦索损坏),舰载机理论上也可以在航母甲板上滑跑降落,但这需要非常长的距离。航母的长跑道虽然不是为了这个目的设计的,但它提供了一定的冗余。

舰载机的多样性与任务效率:
不同型号的舰载机: 航母上不仅仅搭载一种型号的飞机。除了战斗机,还有预警机、反潜巡逻机、电子战飞机等,这些飞机的起降性能和重量都有所不同。长甲板能够容纳和支持更多种类的舰载机起降。
持续作战能力: 航母的作战效能体现在其能够持续不断地出动和回收飞机。长甲板意味着在同一时间,可以有更多的飞机在甲板上进行维护、加油、挂弹等作业,或者等待起飞指令。这样可以实现更快的轮转速度,保持高强度的空中巡逻和打击能力。

舰载机技术的发展:
从螺旋桨到喷气式: 早期航母上的螺旋桨飞机起降距离相对较短,但随着喷气式飞机的出现,其起飞和降落速度大幅提升,对跑道长度的要求也随之增加。
新一代舰载机: 即使是像F/A18E/F这样的现代舰载机,虽然比老式飞机性能更强,但它们依然是基于传统的起降模式设计的,需要弹射器和阻拦索来辅助起降。

3. VTOL飞机在航母上的局限性及长跑道的替代性思考

虽然F35B能够垂直起降,但将其视为完全替代长跑道的解决方案并不现实:

成本问题: F35B是目前世界上最昂贵的战斗机之一。如果一艘航母上搭载的都是这种飞机,其采购和维护成本将是天文数字。目前只有英国和美国海军装备了少量F35B。
载荷能力与作战半径: 如前所述,垂直起降会严重影响载荷和作战半径。这意味着在执行一些需要重武器或长航程的任务时,F35B会处于劣势。
航母设计与甲板布局: 即使是搭载F35B的航母(如英国的“女王”级),其甲板面积依然相当可观。它们采用了“滑跃式”甲板,而非完全平直的跑道,通过滑跑起飞来提升载荷。而且,即使能够垂直降落,航母甲板上的其他区域仍然需要用于停放飞机、进行维护、装载弹药等,这些都需要足够大的空间。甲板的整体尺寸并不会因为有VTOL飞机而大幅缩小。
“倾斜角度起降”(SkiJump): 很多VTOL或STOVL飞机,为了在起飞时携带更多载荷,会在起飞时利用甲板末端的“滑跃起飞”(SkiJump)设计。飞机在滑跑一段距离后,会以一个角度冲上滑跃跳板,借助向上的推力获得额外的升力,从而在更短的距离内达到起飞所需的速度,并携带更多载荷。这仍然需要一段滑跑的距离。

结论:

简而言之,航母之所以需要建造那么长的跑道(甲板),是为了满足舰载机在各种复杂作战条件下,尽可能高效、安全、持续地起降和执行任务的需求。这涉及到了起飞载荷、降落安全性、飞机种类、以及整体作战效能的综合考量。F35B的垂直起降能力是一项宝贵的技术,它扩展了航母的操作灵活性,但它无法完全替代长跑道在常规起降模式下所提供的优势,特别是对于需要最大化载荷和作战半径的任务来说。

即使未来技术能够实现全范围的垂直起降,航母甲板的“长度”依然会与甲板的“宽度”和整体面积一样重要,因为它代表了航母的“作业空间”和“作战潜力”。所以,在可见的未来,长跑道的航母依然是海军力量投送的核心。

网友意见

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航母跑道缩短是不是未来的趋势

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