首艘航母中的先进技术
发布时间：2012-10-9 17:49
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最近，中国首艘航空母舰“辽宁舰”交付海军，实现了我国航母“零”的突破，这一消息受到了人们极大的关注。我国航母的诞生历史也是曲折重重。早在1930年（民国十九年），中国国民党就提出了要建立中国航母的计划；1937，中日江阴海战惨败后，前国民党海军上将陈绍宽提出20艘航母建造的计划，但都未能成功建造。可以说建造航母是中国几代海军人的梦想，是大国的象征，很有必要建造航母。 就目前我国交付的“辽宁舰”来说，他的诞生历史也是颇为曲折。“辽宁舰”的前身是苏联的“瓦良格”号。作为苏联曾经的宠儿，“瓦良格”号体型中等，1988年该舰的钢铁躯壳在乌克兰的造船厂与大海头一次接触，此时，距离它正式服役的预定时间还有几年。1991年，苏联成为历史，“瓦良格”也成了乌克兰政府名下的财产，此时的“瓦格良”已经建造完成了68%，乌克兰无力建造，于是决定拍卖。1998年，澳门的一家公司以2000万美元的价格买下了“瓦良格”号。1999年7月，在拖船的牵引下，“瓦良格”号驶离黑海造船厂，缓缓地踏上了前往中国的漫长航程。 在经过重重阻挠，“瓦格良”号于2002年3月3日抵达中国大连港时已经成为一个锈迹斑斑的钢铁空壳：所有武器、电子系统均已拆除或者破坏。人们心中满怀“瓦良格”复活的期待，却眼睁睁地看着它在码头风吹雨打。这一等，就是3年。2005年4月26日早上，“瓦良格”在大批拖轮的护航下，被缓缓地拖进了不远处大连造船厂第一工场2003年竣工的30万吨级船坞，开始了激动人心的大改装过程。 
那么航母上又有那些先进技术呢？ 特种钢材 钢铁工业是重要的基础产业，被誉为工业的脊梁。轧钢机是钢铁工业核心装备之一。无论是决定战争胜负的航空母舰、核潜艇等尖端武器；还是关乎社会安危的核电站、巨型桥梁、水库闸门等基础设施；又或是人们日常生活中的汽车、冰箱、洗衣机等消费品；都离不开大型轧钢机生产的优质钢材。 瓦良格号到达大连港之后放置了几年时间，许多人都认为锈迹斑斑的瓦良格将会在中国解体。但有人则认为，不立即对瓦良格进行修复是因为中国钢材的冶炼技术不够先进。舰船用钢必须能够抵抗海水腐蚀，并在表面涂刷防锈漆，否则由于海水的强烈腐蚀，会大大降低船体的防护能力。由于中国的军舰用钢性能一般，必须要4年一次进行重新涂漆。 航母建造所使用的特种钢所要求的强度要远远高于普通军用船舶的钢强度要求，采用高强钢板可以减轻船体重量，增加抗弹能力。特别是飞行甲板的钢材，由于要承受舰载机起飞过程中的高热和高摩擦力，更要精益求精。因此，航母舰体一定要采用高强度合金钢。钢材的屈服强度一般在500～800兆帕，换算成我们熟悉的单位，大致是一厘米大小的地方要能够承受5000～8000公斤的冲击力。 此外，军舰在海面游弋，由于地球磁场作用，舰船行驶几年之后就会被磁化，有磁性的舰船很容易被探测到，因此一般舰船都要在三四年后进行消磁。而瓦良格号航母所用特种钢材不仅抗腐蚀性能优越，从停工到停靠大连港多年过去，表面状况依然良好，而且抗磁化的性能也十分出众。想要对瓦良格号航母进行修复、续建，就需要同等性能的特种钢材才行，否则使用现有钢材只会降低船体的强度。目前，全世界最优质的航母特种钢材生产国家为美国和俄罗斯，俄罗斯航母所使用的AK系列特种钢材屈服度可以达到1000兆帕（Mpa）以上，这种钢材可抵御10级以上的风暴，是世界上屈服度最高的特种钢，其设计加入了镍铬和钛金。而美国用于核潜艇和航母的特种钢HY系列的屈服度也达到800兆帕以上。不过美俄的特种钢材作为重要的军事物资，概不出口。此外，法国软钢的屈服度也能达到550兆帕，为英国无敌级航母所使用，但法国自己的戴高乐航母使用的是美国的特种钢；日本生产的特种合金钢屈服度也能达到450兆帕，用于潜艇和攻击舰。 因此对瓦良格号进行修复的首要任务是能够生产合格的特种钢材。经过技术引进和研发，大连特种钢厂开始生产这种特种钢材，瓦良格的复建工程才得以继续。目前，瓦良格号所使用的特种钢材也可以做到20年不腐化、不磁化。特种钢除了用于军事航母和核潜艇，深海海洋石油钻具也需要这种屈服度较高的钢材。因此，特种钢的研发，对我国未来军事领域和深海开发都有着巨大的影响。 动力系统 航母最关键的技术是动力系统和舰载机，前者是保障航母“行”的起来的关键。航空母舰按照动力系统分为核动力航母和常规动力航母。核动力航母是以核反应堆装置作为动力的航母，其中主要有，轻水堆、石墨气冷堆和重水堆。核动力航母不仅动力强大，航母能够获得较高的航速，而且续航能力出众，在航母服役期间都不需要更换燃料，使航母拥有极大的作战范围；核动力省去了烟道，减省了甲板空间，因此可以停靠更多的航母舰；而且核动力装置还可以为航母上的附属设施提供动力，例如弹射装置和电气系统。目前世界上只有美国和法国拥有核动力航母。 
更有消息说，“瓦良格”号将使用DN80燃气涡轮机，它是乌克兰26.7兆瓦UGT-25000发动机的出口型号，由哈尔滨企业根据乌方授权生产。而且，乌方准备转让这种动力装置的生产技术，哈尔滨工厂今后或将成为中国军舰涡轮机最大生产企业。 据报道，目前中国国产蒸汽轮机技术较为先进成熟，可以制造出超大功率的蒸汽轮机组为大型航母提供能量。但核动力航母是未来发展的趋势，研究人员也在积极的研究航母可以配备的核动力装置，毕竟中国已经拥有了核动力潜艇的制造技术。 相较于常规动力，核动力更具有优越性。一般核动力航母三十年内不用更换核燃料，而常规航母航行一段时间后就需要补给燃料。加之核动力航母在动力设计上不需要占用太大空间，也省去了常规航母的烟道，节省了大量甲板空间，可以停放更多舰载机，所以核动力航母还是有很大优势的。海上霸主美国已经不再生产常规动力航母，核动力航母将逐渐取代常规动力航母。当然核动力航母技术复杂，使用费用高昂，不是每个国家都能制造使用得起的。 核动力除了用于军事和发电，还用于人造卫星和空间探测器。早在1965年，美国林肯号试验卫星上便使用钚 238放射性同位素作热源的同位素温差发电器；苏联也于1967—1982年间发射了24颗核动力卫星；美国“先驱者”号等空间探测器上都使用了同位素温差发电器作为电源；而中国的空间核反应堆目前仍出于研究阶段，预计2015年完成地面试验。 核动力的研究不仅会提高中国航母和核潜艇的发展速度，也会同时促进中国航空事业的发展。 发射技术 舰载机即航空母舰上搭载的各类飞机，而航母实际上就是舰载机在海上的起飞、降落平台。预计瓦良格号上将搭载50架以上的舰载机，包括：20架舰载型“飞豹”战斗攻击机，20架舰载型“枭龙”战斗机，5架舰载型L-15“猎鹰”教练攻击机，3-4架卡-31预警直升机，6-8架卡-28反潜直升机等。预计到2015年左右，瓦良格号将搭载中国独立研发的舰载机——歼-15系列战斗机。 由于舰载机要面对复杂多变的海上环境，而且具有海上起降的特点，因此对其材料，起落架强度和动力系统等都提出了更高的要求。这都对相关技术的研究和发展起到促进作用，例如国产的太行涡扇系列发动机技术已经日趋成熟，并达到了国际领先水平。 瓦良格号航母的舰载机使用的是滑跃式起飞方式，这种方式完全靠飞机自身在前端翘起的飞行甲板上加速达到起飞速度起飞。这种起飞方式使得飞机不能满载起飞，因为如果重量太大则无法在有限的加速距离内达到起飞速度。另外一种起飞方式是利用弹射器起飞，即弹射器使飞机短时间内获得较大初速度及加速度，这样使飞机可以满载起飞，配备更强的火力，增加飞行距离，而且减少了对飞行甲板长度的要求，提高了起飞的效率。 弹射器有蒸汽弹射和电磁弹射两种。蒸汽弹射利用高压蒸汽发射舰载机，使其无需自动加速，目前只有美国掌握了这项技术。蒸汽弹射需要航母上安装海水淡化装置、大型锅炉和管线，但由于功率太大，无法发射重量轻的无人机；电磁弹射利用电流发射舰载机，美国预计在2014年将电磁弹射器用于航母。比起蒸汽弹射器，这种正在研发的新型弹射器加速更均匀，且可调节能量输出范围。 目前，中国研究人员也在加大对这两种弹射器的研究力度，我国已经开始制造用于大型船舶的直动电机和大功率储能电机，这些都是电磁弹射器所需要的技术。或许瓦良格号和中国的下一代航母就可以装配上中国研发的弹射装置。 
雷达与电子设备 瓦良格号航母舰岛一前一后安装了两座364雷达，舰岛侧面安装了多套电子战系统天线，后部还安装了两部347G型火控雷达。并安装了中国自行制造的舰用相控阵雷达。该相控阵雷达已应用于170神盾驱逐舰上，由俄罗斯S-300系统改进而成，技术先进。瓦良格安装的相控阵雷达在功率、功能以及外形尺寸上与前者相比有较大的提升和变化。 这些雷达系统可以迅速搜索并锁定目标，综合指挥舰船上的各种武器，拦截空中、水面及水下的多个目标，对舰载机进行大空域监控和引导，而且抗干扰能力很强。此外，瓦良格号的舰岛上也已安装了多个球状物，这些是通讯卫星通讯天线和电子对抗天线。这些设备使瓦良格号航母在信息战争中能够有更好的生存能力和打击能力。 与此对应，中国还需继续发展雷达探测技术，信息通信技术以及卫星通信和导航技术。2011年4月10日4时47分第八颗北斗导航卫星发射成功，标志着中国自主研发，独立运行的北斗区域卫星导航系统的基本系统建成，北斗全球卫星导航系统也成为继美国GPS和俄罗斯GLONASS之后世界上第三个成熟的卫星导航系统。 目前，除了用于军事，卫星导航系统在交通、通信、气象、石油开采、海洋开发、森林防火、灾害预报等领域都发挥巨大的作用。 来源：电子工程网 |
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