楓下客

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從印度購俄航母的甲板改裝看俄航母設計特點

(2011-07-11 00:00:59) 下一個

從甲板改裝看俄國航母的設計特點

來源: ywa19682011-07-09

印度與俄羅斯的航母交易就像肥皂劇一樣充滿懸念與驚奇,夾雜著跌宕起伏的恩愛情仇。幾度漲價風波,讓外界對印度這艘新航母喜劇性的劇情變化充滿了興趣,很多軍事評論家似乎並不看好這筆交易,也不看好這艘戰艦的威懾力。本文並不想介紹這艘航母的全部,僅以其飛行甲板的設計變遷來剖析這艘跨越世紀、跨越國際的戰艦改裝工程。

從這艘戰艦的曆次設計變遷中,我們能夠清楚地看到俄羅斯不同於常規的短距起飛攔阻降落技術的日益成熟,設計手段更加理性和先進。正是有了這樣的技術進步,才給被西方壟斷的航母技術打開了一線天窗,為所有有海洋夢想的國家找到了另一條發展航母的途徑。考慮到僅存的三艘“基輔”級航母有兩艘停泊在中國的海岸,印度和俄羅斯的經曆,可能對中國的航母發展有著不容低估的現實意義。

普京的精明

普京1994年訪問印度時突然提出將“戈爾什科夫”號航母“免費”贈送給印度,震驚了全世界。表麵上看,這似乎是普京用來推銷俄係列飛機和挽救其岌岌可危的軍事工業的商業噓頭,或者是用來提升俄羅斯國民信心的政治手段,但實際上,普京的這個突然舉動並非一時頭腦發熱,而是經過深思熟慮後才做出的。

1990年,印度向英國尋求未來航母的可能性,希望能在1995年以後購買一批英國計劃退役的“海鷂”式戰鬥機,同時購買即將在1998年退役的“無敵”號航母,以替代準備退役的老航母“維克蘭特”號 - 這艘航母1989年以後就已基本失去戰鬥力,常年在港口進行維護。英國在1992年正式拒絕了印度的要求,因為CVF計劃的延遲以及F-35B計劃的調整,使得“無敵”號航母需要延壽服役到2010年以後,所以不可能滿足印度的需求(注:由於經費不足,“無敵”號於2005年8月舊退役,比原計劃提前了許多)。

無奈之下,印度將目光投向俄羅斯,希望可以購買“瓦良格”或者“庫茲涅佐夫”號,但俄羅斯海軍當時確實沒有什麽合適的軍艦可以銷售給印度 - “庫茲涅佐夫”號在1992年還沒有正式形成戰鬥力,俄羅斯海軍自身還將其當作旗幟般寶貝著,失去它等於失去航母艦隊的整個發展方向,因此絕對不可能出讓給印度。建造了75%的“瓦良格”號倒是一個必須要解決的問題,這艘航母當時正停放在烏克蘭尼古拉耶夫船廠。烏克蘭政府宣稱該航母是他們的財產,希望俄羅斯政府支付這艘航母前期建造的費用(約12億美元),並為後續的建造提供約10億美元的工程費用。這個官司在兩國政府間糾纏了好幾年,很多原來為這艘航母提供設備的工廠都因蘇聯解體而破產、關閉或轉行,還有很多設備供應商在波羅的海三國以及白俄羅斯等國家。很顯然,俄羅斯己經沒有能力將這艘航母繼續建造完成,印度的希望又破滅了。

但就在這個時候,俄羅斯海軍的萎縮讓蘇聯時代建造的三艘“基輔”級航母麵臨退役的命運 - “基輔”號、“新羅西斯克”號、“明斯克”號在1990年到1992年間陸續退役,嚴重缺乏費用的海軍將這些軍艦按照廢舊鋼鐵的價格處理給西方的拆船廠,而中國則通過轉手獲得其中的“基輔”號和“明斯克”號,並將其改建成主題公園。至於唯一在役的“戈爾什科夫”號,俄羅斯原打算保留自用,但是經費的缺乏讓該航母嚴重缺乏保養,而一場意外的火災又燒毀了它的大部分主動力係統和一些內部艙室,必須進行一次耗資數億的大修才有可能讓這艘航母再次發揮作用。然而,當時的俄羅斯海軍連辦公室的電費與士兵的工資都無力支付,根本不可能有錢來大修這樣一艘大艦,於是俄羅斯海軍萌發了將其處理掉的念頭。

普京敏感地意識到再拆賣廢鐵毫無意義,這艘外形很完整的航母應該還有更高的殘留價值。它建造時正逢蘇聯航母設計從混合型轉向專用型的階段,負責總體設計的涅瓦設計局在原“基輔”級的艦體與動力結構的基礎上研究過多個純航母的設計草案,設計方案與傳統“基輔”級的差異有98%以上,集中在飛行甲板和機庫甲板。他們甚至研究過在“戈爾什科夫”號中期大修時直接改裝成接近“庫茲涅佐夫”號那樣的純航母的可能性。這些工作在蘇聯時代都留有完整係統的正式圖紙,並做了大量的實驗和研究工作。普京谘詢了設計局與造船部的官員,他們都認為可以用較小的代價讓這艘航母複活,並與“庫茲涅佐夫”號保持相似的航空係統。得到專家的支持後,普京給印度的提議依據的是一份4000多頁的詳細計劃書,他邀請印度專家對這艘航母以及“庫茲涅佐夫”號進行訪問考察,並邀請印度海軍派遣飛行員到“庫茲涅佐夫”號上參與飛行訓練。

俄羅斯意外伸出的橄欖枝讓印度心動不己,而且俄羅斯提出的報價比印度對未來航母係統的預算要低得多,同時還附帶解決了印度航母上艦載機性能過於低下的問題,俄羅斯提供的米格-29K遠遠優於“海鷂”式飛機。因此在經過大約6個月的緊張磋商後,俄羅斯與印度達成協議:印度同意支付8億美金用於改裝“戈爾什科夫”號航母,另外支付16億美金訂購28架米格-29K戰鬥機(注:印度還將支付7700萬美金用於建造兩架全新的米格一29K戰鬥機,用於航母的適航與飛機的現代化改進)。1996年,“戈爾什科夫”號航母被拖入北德文斯克船廠進行改裝工作。至此,俄印實現了雙贏 - 俄羅斯成功處理掉一個大包袱,減少了費用支出,並獲得一項向俄企業投入超過20多億美元的巨額合同,而印度則獲得一個完美的未來航母發展戰略,並以比建造一艘新航母低大約60%的費用獲得了一艘頂尖水平的中型航母,可以說雙方都心滿意足。

商業博棄背後的技術抉擇

俄印航母交易中最值得關注的是俄提供給印度的艦載機並不是俄海軍使用的蘇一33重型艦載戰鬥機,而是還沒完成試驗、且在1992年俄海軍競標中敗北的米格-29K中型艦載戰鬥機。有些觀察家認為俄羅斯此舉可能是為了控製航母技術的擴散,不提供威力過度的武器,避免引起地區武力失衡。還有人認為這是普京的平衡手腕 - 蘇霍伊設計局獲得了俄羅斯空軍和海軍以及中國、印度、越南、埃塞俄比亞等國的訂貨,而米格設計局則瀕臨破產倒閉的邊緣,俄羅斯為了挽救米格設計局才極力向印度推薦米格-29K。事實真是如此麽?工程師們給了我們另外一個答案:不是俄羅斯有意控製,而是技術上不得不作出這樣的選擇。

“戈爾什科夫”號設計之初是按照“基輔”級的航空係統來構建整個航母結構的,而“基輔”級的標準艦載機雅克-38M垂直/短距起降戰鬥機最大起飛重量隻有11噸,降落重量僅有8噸,起落架對甲板的衝擊不到4.5米/秒。作為“基輔”級的最後一艘,“戈爾什科夫”號原計劃在90年代中後期更換蘇聯新一代超音速垂直/短距起降戰鬥機雅克-141(注:蘇聯崩潰後雅克-141的研發下馬了),因此結構上也考慮了可以使用最大起飛重量約20噸、降落重量約15噸、起落架衝擊4.5米/秒的艦載機。但如果更換為“庫茲涅佐夫”號的航空係統模式,也就是采用最大起飛重量達到32噸、降落重量達到24噸,垂直衝擊速度達6.1米/秒的蘇一33戰鬥機,那麽將遠遠超過艦體結構和甲板承力設計允許的上限。

涅瓦設計局的設計師們經過計算發現,如果要把“戈爾什科夫”號的結構增強到“庫茲涅佐夫”號的水平,改裝費用和時間都會增加30%以上,且需要全麵進行結構施工,比重新造一艘新艦還麻煩。而米格一29K在蘇聯時代已經完成了約95%以上的航母飛行試驗,其最大起飛重量不超過22.4噸(飛行試驗時不超過17.7噸),降落重量13.3噸,垂直衝擊大約為6.1米/秒,尺度和重量與原設計的雅克-141 (19.5噸最大起飛重量,15.8噸降落重量)很類似,對甲板的衝擊在設計強度範圍內,隻需要小幅度的改進就能滿足使用,對成本的影響可以承受。因此,俄羅斯建議印度采購米格-29K,並承諾其與印度空軍裝備的100多架米格-29A/SD有大量的零件可以通用,有利於減少成本。

印度當時欣然接受了俄方的建議,原因是印度海軍認為俄羅斯提供的米格-29K在技戰術性能上遠遠超出了其原先對未來艦載機的期望。例如米格-29K的飛行速度可達2.1馬赫,而印度自研的未來艦載機NLCA僅有1.6馬赫;再如米格-29K的留空能力幾乎是NLCA的2倍(1500公裏任務半徑)。另外,選擇米格-29K還牽涉到印度自行設計的航母。就當時的設計方案,印度的國產航母還沒有脫離輕型航母的範圍,排水量不大於2.8萬噸,使用米格-29K這樣大小的飛機還可以接受,像蘇-33這樣的重型艦載機則是不現實的。

當然,印度海軍也不是完全認同俄羅斯的推薦,他們對米格一29K提出了一些新要求,比如更好的飛行穩定性,更好的航電係統和武器係統,更大的起飛重量等。為此,印度另外向俄羅斯米格設計局支付了約2億美元的研製費用,用於整合更先進的西方航電設備和俄羅斯最新的導彈武器。估計就在這個時候,法國的達索公司已經將目光投向了印度,準備來個一鳴驚人,用“陣風”取代米格-29K。法國人成功了,笑到了最後。

飛行甲板布局的設計演進

航母設計技術中最為精華的部分就是飛行甲板的設計,尤其是不依賴彈射裝置的短距起飛/攔阻降落模式的航母,甲板設計和布局直接影響著航母的整體運行能力和戰鬥潛力。與1950年開始成熟的常規航母相比,短距起飛/攔阻降落技術發展隻有大約20年左右的時間,沒有經曆過較多的工程實例和使用驗證,設計的優化還完全依靠設計師的設計能力和思維水平。

西方應用短距起飛主要是配合垂直降落係統使用,和蘇聯模式沒有相互借鑒的意義,而美國公布的70年代末到80年代中期發展和驗證的短距起飛/攔阻降落模式的航母資料都經過處理,要麽非常粗糙,要麽過於前衛。前蘇聯在1982 - 1989年間投入了巨大的人力物力,組織了上千架次的起降試驗,參與試驗的飛機包括米格-23,米格-27、蘇-25、蘇-27、米格-29等。1982年,前蘇聯造船部門提出第一份以1143船體為藍本的設計方案。這個名為1143.4.2的改進設計方案與1143“基輔”級航母前甲板上堆滿重型武器大不相同,采用了全通的飛行甲板,艦體中後部甲板寬度大幅度增加,布置了一長一短兩個起飛點,並有斜角降落甲板和攔阻索。

值得注意的是,這個設計方案沒有采用當時正在發展中的躍飛甲板技術,艦載機還是以雅克-141為藍本,隻是具有了起降低速固定翼飛機的能力。這個方案的設計背景是:第一條蒸汽彈射器已經運行了約20次,米格-23A艦載機己經完成研製,試驗用的米格-23LL已進行了約200小時的起降試驗,為研發艦載機提供了試驗數據。更先進的米格-29也已開始試飛,蘇共中央已經同意米格設計局的要求,直接用米格-29K替代米格-23A作為艦載機。米格-29K在最大設計重量(17.7噸)時滑跑距離不超過300米,在航母上有甲板風時能夠在不足200米的距離內正常滑跑起飛,不用借助彈射器和躍飛甲板。不過,1143.4.2的設計還是比較保守,仍然未敢輕易放棄蘇聯海軍傳統的重型反艦武器((6座雙聯SS-N-12重型反艦導彈及其專用的裝填吊車被安置在右舷的延伸島上麵),但大型艦隊區域防空導彈被取消了,隻保留了1143.4.1上麵為數眾多的SA-N-9近程防空導彈。

盡管1143.4.2方案較為粗糙,但已經建立了基本的設計,即在“基輔”級艦體和島型建築的布置位置相對固定的基礎上,明確了甲板和跑道的基本布局,斜向降落跑道和反斜向交叉的長起飛點設計構思基本成形。不過,1143.4.2方案存在一個很大的問題:“基輔”級的水線構型設計中,設備重量分布基本均衡,而1143.4.2方案在基本保持“基輔”級的水線構型基礎上,拆除了航母前部甲板的大量武器和設備,使得艦體前部重量載荷至少減少了4000噸以上,而艦體中後部分不僅增加了導彈設備,還大大拓寬了甲板寬度,增加了飛機等設備的擺放,後部載荷增加不小於3000噸,設備重量分布變得不再均衡。此外,1143.4.2方案將甲板加寬也導致橫搖的穩性下降。如果按照1143.4.2方案來建造新航母,那麽縱向載荷不均勻和橫搖穩性問題可以通過設備和分艙調配的方式來平衡,但是用該方案來改造一艘老航母就不容易解決縱向載荷不均勻和橫搖穩性的問題了。

為此,涅瓦設計局又提出了一個簡化的設計草案,盡量不動甲板輪廓線,僅為必需設備少量添加甲板外挑部分,保持原有穩定性和艦型。這個設計成本低,見效快,對甲板和艦體改動小,需要增加的結構不多,工程量也最小,沒有改變“戈爾什科夫”號修長而狹窄的艦首,隻是直接堆疊上15度躍飛甲板,設計一個兩點串列起飛跑道。

最初俄羅斯向印度推薦的方案就是這個簡化的、名為1143.4.6的設計草案。不過審核發現這個設計也有一些弊病:第一個缺點是起飛跑道經過主升降機,有較大的危險性,起飛時容易導致偏航(在有彈射器導引時,偏航沒什麽大不了,但對自由滑跑來說,偏航卻是很嚴重的問題。一旦升降機出現故障或有操作,會嚴重阻滯起飛的操作)和爆胎。第二個缺點在於必須改動後升降機的位置給攔阻索讓位,改動後的後升降機處於降落區的引段,此位置有大約13%左右的複飛會碰撞到它,這不僅要求升降機隨時進行剛性閉鎖,同時要求升降機有數百噸的耐衝擊和承載能力,這顯然是危險而難以實現的。第三個缺點是這種布局雖然對於出動和起飛非常便利,一次最大可以連續出動超過7架固定翼飛機,但卻是飛行員的噩夢,因為這種布局前甲板空間狹小,降落時前甲板停機區最多隻能容納5 - 6架飛機,並且由於主升降機的位置,而不可能實現飛機降落後快速送入機庫,也就是說航母單波最大出動架次不超過6架。以常規航母攜帶飛機數量來說,一般隻需要攜帶發動兩波次出動的飛機就可以了,也就是說這種布局的最大載機數被限製在12架。對於一艘4.5萬噸的航母來說,這個載機數量有點太少了。俄羅斯最初的宣傳稱改進過後的航母可以載機16 - 22架,顯然這種布局沒有達標。

印度人航母運行經驗豐富,很快就發現了這些問題,因此這個方案被放棄。印度此時深感改裝一艘航母並不容易。鑒於設計方案主要來源於涅瓦設計局,因此印度人邀請涅瓦設計局擔任航母改裝工程的主要監理和技術谘詢服務,並在改造費用之外支付了約2000萬美金,請涅瓦設計局提供新的完整的施工圖紙。與此同時,印度還花費22萬美金聘請DCN的設計顧問對設計草案進行技術審核。

印度的積極努力是卓有成效的,在涅瓦設計局的主持下,新的設計方案隻用了不到20天就出台了。該設計方案更加細致和貼切,它基本不改動“戈爾什科夫”號航母原有的升降機和島型建築,將躍飛甲板向前挑出約8米,降落甲板向後延長約2米,起飛區也加以延長,新起飛跑道長度超過195米,這適合在印度洋高溫度、高濕度的運作條件下使飛機儲備起飛動能。左舷增加的甲板麵積是考慮橫搖穩性的極限下增加的最大麵積。為了照顧起飛的跑道方向和人員操作,甲板增加的寬度作了一個很巧妙的修型,保證有足夠的操作空間,斜角甲板的降落跑道被向左側移動了一點距離,讓開前麵的主升降機,可以確保相互間的操作無幹擾。右舷甲板也加寬了,增加了艦島前的甲板空間(做法是把原來的艦島建築拆到最大底線,然後向右舷加寬甲板),這個設計主要是為了避免前案中降落回收停機數量過低的問題。島後甲板加寬則是為了讓停機整備區的飛機與後升降機的工作互不幹擾,還可以增加一架飛機的擺放位置,提高出動架次率。

最終完成的設計方案比俄羅斯早先向印度承諾的戰鬥能力還要優越,可以在機庫中存放14架米格-29K戰鬥機和6架直升機,並能在飛行甲板上永久性存放12架米格-29K和4架直升機,全艦最多可攜帶飛機數量達到36架,高密度時能達到40架,而最初俄羅斯向印度承諾的是32架飛機。很明顯,這種改裝相當於將“戈爾什科夫”號的戰鬥力提升了20%。單次最大出動率從7架戰鬥機提高到13架,最大攻擊能力提高近83% - 甲板使用效率基本達到法國“戴高樂”航母的水平。對於一艘改裝航母來說,這是一個非常了不起的成績。

除此之外,涅瓦設計局還大刀闊斧地拆去了“戈爾什科夫”號的大部分上部結構、約22.1%的下層甲板艙室、部分原設計中的裝甲帶以及一切不必要的電子設備和內部線纜(航母的主要戰術性能應該由飛機來實現,裝備過於複雜的係統不一定有效),僅僅保留了2 - 4個近程反導攔截係統的位置以及基本的導航雷達和電子戰設備的安裝位置。經過這些改裝後,“戈爾什科夫”號的人員編製從原來的1635人下降到1200人(注:人員的減少就意味著費用的減少)。

目前,俄羅斯在結構方麵的改進工作己基本完成,進入了設備安裝和調試階段。俄羅斯有專門的網站對這個項目的進度發布了詳細的照片,許多技術細節慢慢浮現,外界,包括中國,因此有機會對這艘航母進行仔細的觀察和審評了。

印度與俄羅斯的航母交易就像肥皂劇一樣充滿懸念與驚奇,夾雜著跌宕起伏的恩愛情仇。幾度漲價風波,讓外界對印度這艘新航母喜劇性的劇情變化充滿了興趣,很多軍事評論家似乎並不看好這筆交易,也不看好這艘戰艦的威懾力。本文並不想介紹這艘航母的全部,僅以其飛行甲板的設計變遷來剖析這艘跨越世紀、跨越國際的戰艦改裝工程。

從這艘戰艦的曆次設計變遷中,我們能夠清楚地看到俄羅斯不同於常規的短距起飛攔阻降落技術的日益成熟,設計手段更加理性和先進。正是有了這樣的技術進步,才給被西方壟斷的航母技術打開了一線天窗,為所有有海洋夢想的國家找到了另一條發展航母的途徑。考慮到僅存的三艘“基輔”級航母有兩艘停泊在中國的海岸,印度和俄羅斯的經曆,可能對中國的航母發展有著不容低估的現實意義。

普京的精明

普京1994年訪問印度時突然提出將“戈爾什科夫”號航母“免費”贈送給印度,震驚了全世界。表麵上看,這似乎是普京用來推銷俄係列飛機和挽救其岌岌可危的軍事工業的商業噓頭,或者是用來提升俄羅斯國民信心的政治手段,但實際上,普京的這個突然舉動並非一時頭腦發熱,而是經過深思熟慮後才做出的。

1990年,印度向英國尋求未來航母的可能性,希望能在1995年以後購買一批英國計劃退役的“海鷂”式戰鬥機,同時購買即將在1998年退役的“無敵”號航母,以替代準備退役的老航母“維克蘭特”號 - 這艘航母1989年以後就已基本失去戰鬥力,常年在港口進行維護。英國在1992年正式拒絕了印度的要求,因為CVF計劃的延遲以及F-35B計劃的調整,使得“無敵”號航母需要延壽服役到2010年以後,所以不可能滿足印度的需求(注:由於經費不足,“無敵”號於2005年8月舊退役,比原計劃提前了許多)。

無奈之下,印度將目光投向俄羅斯,希望可以購買“瓦良格”或者“庫茲涅佐夫”號,但俄羅斯海軍當時確實沒有什麽合適的軍艦可以銷售給印度 - “庫茲涅佐夫”號在1992年還沒有正式形成戰鬥力,俄羅斯海軍自身還將其當作旗幟般寶貝著,失去它等於失去航母艦隊的整個發展方向,因此絕對不可能出讓給印度。建造了75%的“瓦良格”號倒是一個必須要解決的問題,這艘航母當時正停放在烏克蘭尼古拉耶夫船廠。烏克蘭政府宣稱該航母是他們的財產,希望俄羅斯政府支付這艘航母前期建造的費用(約12億美元),並為後續的建造提供約10億美元的工程費用。這個官司在兩國政府間糾纏了好幾年,很多原來為這艘航母提供設備的工廠都因蘇聯解體而破產、關閉或轉行,還有很多設備供應商在波羅的海三國以及白俄羅斯等國家。很顯然,俄羅斯己經沒有能力將這艘航母繼續建造完成,印度的希望又破滅了。

但就在這個時候,俄羅斯海軍的萎縮讓蘇聯時代建造的三艘“基輔”級航母麵臨退役的命運 - “基輔”號、“新羅西斯克”號、“明斯克”號在1990年到1992年間陸續退役,嚴重缺乏費用的海軍將這些軍艦按照廢舊鋼鐵的價格處理給西方的拆船廠,而中國則通過轉手獲得其中的“基輔”號和“明斯克”號,並將其改建成主題公園。至於唯一在役的“戈爾什科夫”號,俄羅斯原打算保留自用,但是經費的缺乏讓該航母嚴重缺乏保養,而一場意外的火災又燒毀了它的大部分主動力係統和一些內部艙室,必須進行一次耗資數億的大修才有可能讓這艘航母再次發揮作用。然而,當時的俄羅斯海軍連辦公室的電費與士兵的工資都無力支付,根本不可能有錢來大修這樣一艘大艦,於是俄羅斯海軍萌發了將其處理掉的念頭。

普京敏感地意識到再拆賣廢鐵毫無意義,這艘外形很完整的航母應該還有更高的殘留價值。它建造時正逢蘇聯航母設計從混合型轉向專用型的階段,負責總體設計的涅瓦設計局在原“基輔”級的艦體與動力結構的基礎上研究過多個純航母的設計草案,設計方案與傳統“基輔”級的差異有98%以上,集中在飛行甲板和機庫甲板。他們甚至研究過在“戈爾什科夫”號中期大修時直接改裝成接近“庫茲涅佐夫”號那樣的純航母的可能性。這些工作在蘇聯時代都留有完整係統的正式圖紙,並做了大量的實驗和研究工作。普京谘詢了設計局與造船部的官員,他們都認為可以用較小的代價讓這艘航母複活,並與“庫茲涅佐夫”號保持相似的航空係統。得到專家的支持後,普京給印度的提議依據的是一份4000多頁的詳細計劃書,他邀請印度專家對這艘航母以及“庫茲涅佐夫”號進行訪問考察,並邀請印度海軍派遣飛行員到“庫茲涅佐夫”號上參與飛行訓練。

俄羅斯意外伸出的橄欖枝讓印度心動不己,而且俄羅斯提出的報價比印度對未來航母係統的預算要低得多,同時還附帶解決了印度航母上艦載機性能過於低下的問題,俄羅斯提供的米格-29K遠遠優於“海鷂”式飛機。因此在經過大約6個月的緊張磋商後,俄羅斯與印度達成協議:印度同意支付8億美金用於改裝“戈爾什科夫”號航母,另外支付16億美金訂購28架米格-29K戰鬥機(注:印度還將支付7700萬美金用於建造兩架全新的米格一29K戰鬥機,用於航母的適航與飛機的現代化改進)。1996年,“戈爾什科夫”號航母被拖入北德文斯克船廠進行改裝工作。至此,俄印實現了雙贏 - 俄羅斯成功處理掉一個大包袱,減少了費用支出,並獲得一項向俄企業投入超過20多億美元的巨額合同,而印度則獲得一個完美的未來航母發展戰略,並以比建造一艘新航母低大約60%的費用獲得了一艘頂尖水平的中型航母,可以說雙方都心滿意足。

商業博棄背後的技術抉擇

俄印航母交易中最值得關注的是俄提供給印度的艦載機並不是俄海軍使用的蘇一33重型艦載戰鬥機,而是還沒完成試驗、且在1992年俄海軍競標中敗北的米格-29K中型艦載戰鬥機。有些觀察家認為俄羅斯此舉可能是為了控製航母技術的擴散,不提供威力過度的武器,避免引起地區武力失衡。還有人認為這是普京的平衡手腕 - 蘇霍伊設計局獲得了俄羅斯空軍和海軍以及中國、印度、越南、埃塞俄比亞等國的訂貨,而米格設計局則瀕臨破產倒閉的邊緣,俄羅斯為了挽救米格設計局才極力向印度推薦米格-29K。事實真是如此麽?工程師們給了我們另外一個答案:不是俄羅斯有意控製,而是技術上不得不作出這樣的選擇。

“戈爾什科夫”號設計之初是按照“基輔”級的航空係統來構建整個航母結構的,而“基輔”級的標準艦載機雅克-38M垂直/短距起降戰鬥機最大起飛重量隻有11噸,降落重量僅有8噸,起落架對甲板的衝擊不到4.5米/秒。作為“基輔”級的最後一艘,“戈爾什科夫”號原計劃在90年代中後期更換蘇聯新一代超音速垂直/短距起降戰鬥機雅克-141(注:蘇聯崩潰後雅克-141的研發下馬了),因此結構上也考慮了可以使用最大起飛重量約20噸、降落重量約15噸、起落架衝擊4.5米/秒的艦載機。但如果更換為“庫茲涅佐夫”號的航空係統模式,也就是采用最大起飛重量達到32噸、降落重量達到24噸,垂直衝擊速度達6.1米/秒的蘇一33戰鬥機,那麽將遠遠超過艦體結構和甲板承力設計允許的上限。

涅瓦設計局的設計師們經過計算發現,如果要把“戈爾什科夫”號的結構增強到“庫茲涅佐夫”號的水平,改裝費用和時間都會增加30%以上,且需要全麵進行結構施工,比重新造一艘新艦還麻煩。而米格一29K在蘇聯時代已經完成了約95%以上的航母飛行試驗,其最大起飛重量不超過22.4噸(飛行試驗時不超過17.7噸),降落重量13.3噸,垂直衝擊大約為6.1米/秒,尺度和重量與原設計的雅克-141 (19.5噸最大起飛重量,15.8噸降落重量)很類似,對甲板的衝擊在設計強度範圍內,隻需要小幅度的改進就能滿足使用,對成本的影響可以承受。因此,俄羅斯建議印度采購米格-29K,並承諾其與印度空軍裝備的100多架米格-29A/SD有大量的零件可以通用,有利於減少成本。

印度當時欣然接受了俄方的建議,原因是印度海軍認為俄羅斯提供的米格-29K在技戰術性能上遠遠超出了其原先對未來艦載機的期望。例如米格-29K的飛行速度可達2.1馬赫,而印度自研的未來艦載機NLCA僅有1.6馬赫;再如米格-29K的留空能力幾乎是NLCA的2倍(1500公裏任務半徑)。另外,選擇米格-29K還牽涉到印度自行設計的航母。就當時的設計方案,印度的國產航母還沒有脫離輕型航母的範圍,排水量不大於2.8萬噸,使用米格-29K這樣大小的飛機還可以接受,像蘇-33這樣的重型艦載機則是不現實的。

當然,印度海軍也不是完全認同俄羅斯的推薦,他們對米格一29K提出了一些新要求,比如更好的飛行穩定性,更好的航電係統和武器係統,更大的起飛重量等。為此,印度另外向俄羅斯米格設計局支付了約2億美元的研製費用,用於整合更先進的西方航電設備和俄羅斯最新的導彈武器。估計就在這個時候,法國的達索公司已經將目光投向了印度,準備來個一鳴驚人,用“陣風”取代米格-29K。法國人成功了,笑到了最後。

飛行甲板布局的設計演進

航母設計技術中最為精華的部分就是飛行甲板的設計,尤其是不依賴彈射裝置的短距起飛/攔阻降落模式的航母,甲板設計和布局直接影響著航母的整體運行能力和戰鬥潛力。與1950年開始成熟的常規航母相比,短距起飛/攔阻降落技術發展隻有大約20年左右的時間,沒有經曆過較多的工程實例和使用驗證,設計的優化還完全依靠設計師的設計能力和思維水平。

西方應用短距起飛主要是配合垂直降落係統使用,和蘇聯模式沒有相互借鑒的意義,而美國公布的70年代末到80年代中期發展和驗證的短距起飛/攔阻降落模式的航母資料都經過處理,要麽非常粗糙,要麽過於前衛。前蘇聯在1982 - 1989年間投入了巨大的人力物力,組織了上千架次的起降試驗,參與試驗的飛機包括米格-23,米格-27、蘇-25、蘇-27、米格-29等。1982年,前蘇聯造船部門提出第一份以1143船體為藍本的設計方案。這個名為1143.4.2的改進設計方案與1143“基輔”級航母前甲板上堆滿重型武器大不相同,采用了全通的飛行甲板,艦體中後部甲板寬度大幅度增加,布置了一長一短兩個起飛點,並有斜角降落甲板和攔阻索。

值得注意的是,這個設計方案沒有采用當時正在發展中的躍飛甲板技術,艦載機還是以雅克-141為藍本,隻是具有了起降低速固定翼飛機的能力。這個方案的設計背景是:第一條蒸汽彈射器已經運行了約20次,米格-23A艦載機己經完成研製,試驗用的米格-23LL已進行了約200小時的起降試驗,為研發艦載機提供了試驗數據。更先進的米格-29也已開始試飛,蘇共中央已經同意米格設計局的要求,直接用米格-29K替代米格-23A作為艦載機。米格-29K在最大設計重量(17.7噸)時滑跑距離不超過300米,在航母上有甲板風時能夠在不足200米的距離內正常滑跑起飛,不用借助彈射器和躍飛甲板。不過,1143.4.2的設計還是比較保守,仍然未敢輕易放棄蘇聯海軍傳統的重型反艦武器((6座雙聯SS-N-12重型反艦導彈及其專用的裝填吊車被安置在右舷的延伸島上麵),但大型艦隊區域防空導彈被取消了,隻保留了1143.4.1上麵為數眾多的SA-N-9近程防空導彈。

盡管1143.4.2方案較為粗糙,但已經建立了基本的設計,即在“基輔”級艦體和島型建築的布置位置相對固定的基礎上,明確了甲板和跑道的基本布局,斜向降落跑道和反斜向交叉的長起飛點設計構思基本成形。不過,1143.4.2方案存在一個很大的問題:“基輔”級的水線構型設計中,設備重量分布基本均衡,而1143.4.2方案在基本保持“基輔”級的水線構型基礎上,拆除了航母前部甲板的大量武器和設備,使得艦體前部重量載荷至少減少了4000噸以上,而艦體中後部分不僅增加了導彈設備,還大大拓寬了甲板寬度,增加了飛機等設備的擺放,後部載荷增加不小於3000噸,設備重量分布變得不再均衡。此外,1143.4.2方案將甲板加寬也導致橫搖的穩性下降。如果按照1143.4.2方案來建造新航母,那麽縱向載荷不均勻和橫搖穩性問題可以通過設備和分艙調配的方式來平衡,但是用該方案來改造一艘老航母就不容易解決縱向載荷不均勻和橫搖穩性的問題了。

為此,涅瓦設計局又提出了一個簡化的設計草案,盡量不動甲板輪廓線,僅為必需設備少量添加甲板外挑部分,保持原有穩定性和艦型。這個設計成本低,見效快,對甲板和艦體改動小,需要增加的結構不多,工程量也最小,沒有改變“戈爾什科夫”號修長而狹窄的艦首,隻是直接堆疊上15度躍飛甲板,設計一個兩點串列起飛跑道。

最初俄羅斯向印度推薦的方案就是這個簡化的、名為1143.4.6的設計草案。不過審核發現這個設計也有一些弊病:第一個缺點是起飛跑道經過主升降機,有較大的危險性,起飛時容易導致偏航(在有彈射器導引時,偏航沒什麽大不了,但對自由滑跑來說,偏航卻是很嚴重的問題。一旦升降機出現故障或有操作,會嚴重阻滯起飛的操作)和爆胎。第二個缺點在於必須改動後升降機的位置給攔阻索讓位,改動後的後升降機處於降落區的引段,此位置有大約13%左右的複飛會碰撞到它,這不僅要求升降機隨時進行剛性閉鎖,同時要求升降機有數百噸的耐衝擊和承載能力,這顯然是危險而難以實現的。第三個缺點是這種布局雖然對於出動和起飛非常便利,一次最大可以連續出動超過7架固定翼飛機,但卻是飛行員的噩夢,因為這種布局前甲板空間狹小,降落時前甲板停機區最多隻能容納5 - 6架飛機,並且由於主升降機的位置,而不可能實現飛機降落後快速送入機庫,也就是說航母單波最大出動架次不超過6架。以常規航母攜帶飛機數量來說,一般隻需要攜帶發動兩波次出動的飛機就可以了,也就是說這種布局的最大載機數被限製在12架。對於一艘4.5萬噸的航母來說,這個載機數量有點太少了。俄羅斯最初的宣傳稱改進過後的航母可以載機16 - 22架,顯然這種布局沒有達標。

印度人航母運行經驗豐富,很快就發現了這些問題,因此這個方案被放棄。印度此時深感改裝一艘航母並不容易。鑒於設計方案主要來源於涅瓦設計局,因此印度人邀請涅瓦設計局擔任航母改裝工程的主要監理和技術谘詢服務,並在改造費用之外支付了約2000萬美金,請涅瓦設計局提供新的完整的施工圖紙。與此同時,印度還花費22萬美金聘請DCN的設計顧問對設計草案進行技術審核。

印度的積極努力是卓有成效的,在涅瓦設計局的主持下,新的設計方案隻用了不到20天就出台了。該設計方案更加細致和貼切,它基本不改動“戈爾什科夫”號航母原有的升降機和島型建築,將躍飛甲板向前挑出約8米,降落甲板向後延長約2米,起飛區也加以延長,新起飛跑道長度超過195米,這適合在印度洋高溫度、高濕度的運作條件下使飛機儲備起飛動能。左舷增加的甲板麵積是考慮橫搖穩性的極限下增加的最大麵積。為了照顧起飛的跑道方向和人員操作,甲板增加的寬度作了一個很巧妙的修型,保證有足夠的操作空間,斜角甲板的降落跑道被向左側移動了一點距離,讓開前麵的主升降機,可以確保相互間的操作無幹擾。右舷甲板也加寬了,增加了艦島前的甲板空間(做法是把原來的艦島建築拆到最大底線,然後向右舷加寬甲板),這個設計主要是為了避免前案中降落回收停機數量過低的問題。島後甲板加寬則是為了讓停機整備區的飛機與後升降機的工作互不幹擾,還可以增加一架飛機的擺放位置,提高出動架次率。

最終完成的設計方案比俄羅斯早先向印度承諾的戰鬥能力還要優越,可以在機庫中存放14架米格-29K戰鬥機和6架直升機,並能在飛行甲板上永久性存放12架米格-29K和4架直升機,全艦最多可攜帶飛機數量達到36架,高密度時能達到40架,而最初俄羅斯向印度承諾的是32架飛機。很明顯,這種改裝相當於將“戈爾什科夫”號的戰鬥力提升了20%。單次最大出動率從7架戰鬥機提高到13架,最大攻擊能力提高近83% - 甲板使用效率基本達到法國“戴高樂”航母的水平。對於一艘改裝航母來說,這是一個非常了不起的成績。

除此之外,涅瓦設計局還大刀闊斧地拆去了“戈爾什科夫”號的大部分上部結構、約22.1%的下層甲板艙室、部分原設計中的裝甲帶以及一切不必要的電子設備和內部線纜(航母的主要戰術性能應該由飛機來實現,裝備過於複雜的係統不一定有效),僅僅保留了2 - 4個近程反導攔截係統的位置以及基本的導航雷達和電子戰設備的安裝位置。經過這些改裝後,“戈爾什科夫”號的人員編製從原來的1635人下降到1200人(注:人員的減少就意味著費用的減少)。

目前,俄羅斯在結構方麵的改進工作己基本完成,進入了設備安裝和調試階段。俄羅斯有專門的網站對這個項目的進度發布了詳細的照片,許多技術細節慢慢浮現,外界,包括中國,因此有機會對這艘航母進行仔細的觀察和審評了。

印度與俄羅斯的航母交易就像肥皂劇一樣充滿懸念與驚奇,夾雜著跌宕起伏的恩愛情仇。幾度漲價風波,讓外界對印度這艘新航母喜劇性的劇情變化充滿了興趣,很多軍事評論家似乎並不看好這筆交易,也不看好這艘戰艦的威懾力。本文並不想介紹這艘航母的全部,僅以其飛行甲板的設計變遷來剖析這艘跨越世紀、跨越國際的戰艦改裝工程。

從這艘戰艦的曆次設計變遷中,我們能夠清楚地看到俄羅斯不同於常規的短距起飛攔阻降落技術的日益成熟,設計手段更加理性和先進。正是有了這樣的技術進步,才給被西方壟斷的航母技術打開了一線天窗,為所有有海洋夢想的國家找到了另一條發展航母的途徑。考慮到僅存的三艘“基輔”級航母有兩艘停泊在中國的海岸,印度和俄羅斯的經曆,可能對中國的航母發展有著不容低估的現實意義。

普京的精明

普京1994年訪問印度時突然提出將“戈爾什科夫”號航母“免費”贈送給印度,震驚了全世界。表麵上看,這似乎是普京用來推銷俄係列飛機和挽救其岌岌可危的軍事工業的商業噓頭,或者是用來提升俄羅斯國民信心的政治手段,但實際上,普京的這個突然舉動並非一時頭腦發熱,而是經過深思熟慮後才做出的。

1990年,印度向英國尋求未來航母的可能性,希望能在1995年以後購買一批英國計劃退役的“海鷂”式戰鬥機,同時購買即將在1998年退役的“無敵”號航母,以替代準備退役的老航母“維克蘭特”號 - 這艘航母1989年以後就已基本失去戰鬥力,常年在港口進行維護。英國在1992年正式拒絕了印度的要求,因為CVF計劃的延遲以及F-35B計劃的調整,使得“無敵”號航母需要延壽服役到2010年以後,所以不可能滿足印度的需求(注:由於經費不足,“無敵”號於2005年8月舊退役,比原計劃提前了許多)。

無奈之下,印度將目光投向俄羅斯,希望可以購買“瓦良格”或者“庫茲涅佐夫”號,但俄羅斯海軍當時確實沒有什麽合適的軍艦可以銷售給印度 - “庫茲涅佐夫”號在1992年還沒有正式形成戰鬥力,俄羅斯海軍自身還將其當作旗幟般寶貝著,失去它等於失去航母艦隊的整個發展方向,因此絕對不可能出讓給印度。建造了75%的“瓦良格”號倒是一個必須要解決的問題,這艘航母當時正停放在烏克蘭尼古拉耶夫船廠。烏克蘭政府宣稱該航母是他們的財產,希望俄羅斯政府支付這艘航母前期建造的費用(約12億美元),並為後續的建造提供約10億美元的工程費用。這個官司在兩國政府間糾纏了好幾年,很多原來為這艘航母提供設備的工廠都因蘇聯解體而破產、關閉或轉行,還有很多設備供應商在波羅的海三國以及白俄羅斯等國家。很顯然,俄羅斯己經沒有能力將這艘航母繼續建造完成,印度的希望又破滅了。

但就在這個時候,俄羅斯海軍的萎縮讓蘇聯時代建造的三艘“基輔”級航母麵臨退役的命運 - “基輔”號、“新羅西斯克”號、“明斯克”號在1990年到1992年間陸續退役,嚴重缺乏費用的海軍將這些軍艦按照廢舊鋼鐵的價格處理給西方的拆船廠,而中國則通過轉手獲得其中的“基輔”號和“明斯克”號,並將其改建成主題公園。至於唯一在役的“戈爾什科夫”號,俄羅斯原打算保留自用,但是經費的缺乏讓該航母嚴重缺乏保養,而一場意外的火災又燒毀了它的大部分主動力係統和一些內部艙室,必須進行一次耗資數億的大修才有可能讓這艘航母再次發揮作用。然而,當時的俄羅斯海軍連辦公室的電費與士兵的工資都無力支付,根本不可能有錢來大修這樣一艘大艦,於是俄羅斯海軍萌發了將其處理掉的念頭。

普京敏感地意識到再拆賣廢鐵毫無意義,這艘外形很完整的航母應該還有更高的殘留價值。它建造時正逢蘇聯航母設計從混合型轉向專用型的階段,負責總體設計的涅瓦設計局在原“基輔”級的艦體與動力結構的基礎上研究過多個純航母的設計草案,設計方案與傳統“基輔”級的差異有98%以上,集中在飛行甲板和機庫甲板。他們甚至研究過在“戈爾什科夫”號中期大修時直接改裝成接近“庫茲涅佐夫”號那樣的純航母的可能性。這些工作在蘇聯時代都留有完整係統的正式圖紙,並做了大量的實驗和研究工作。普京谘詢了設計局與造船部的官員,他們都認為可以用較小的代價讓這艘航母複活,並與“庫茲涅佐夫”號保持相似的航空係統。得到專家的支持後,普京給印度的提議依據的是一份4000多頁的詳細計劃書,他邀請印度專家對這艘航母以及“庫茲涅佐夫”號進行訪問考察,並邀請印度海軍派遣飛行員到“庫茲涅佐夫”號上參與飛行訓練。

俄羅斯意外伸出的橄欖枝讓印度心動不己,而且俄羅斯提出的報價比印度對未來航母係統的預算要低得多,同時還附帶解決了印度航母上艦載機性能過於低下的問題,俄羅斯提供的米格-29K遠遠優於“海鷂”式飛機。因此在經過大約6個月的緊張磋商後,俄羅斯與印度達成協議:印度同意支付8億美金用於改裝“戈爾什科夫”號航母,另外支付16億美金訂購28架米格-29K戰鬥機(注:印度還將支付7700萬美金用於建造兩架全新的米格一29K戰鬥機,用於航母的適航與飛機的現代化改進)。1996年,“戈爾什科夫”號航母被拖入北德文斯克船廠進行改裝工作。至此,俄印實現了雙贏 - 俄羅斯成功處理掉一個大包袱,減少了費用支出,並獲得一項向俄企業投入超過20多億美元的巨額合同,而印度則獲得一個完美的未來航母發展戰略,並以比建造一艘新航母低大約60%的費用獲得了一艘頂尖水平的中型航母,可以說雙方都心滿意足。

商業博棄背後的技術抉擇

俄印航母交易中最值得關注的是俄提供給印度的艦載機並不是俄海軍使用的蘇一33重型艦載戰鬥機,而是還沒完成試驗、且在1992年俄海軍競標中敗北的米格-29K中型艦載戰鬥機。有些觀察家認為俄羅斯此舉可能是為了控製航母技術的擴散,不提供威力過度的武器,避免引起地區武力失衡。還有人認為這是普京的平衡手腕 - 蘇霍伊設計局獲得了俄羅斯空軍和海軍以及中國、印度、越南、埃塞俄比亞等國的訂貨,而米格設計局則瀕臨破產倒閉的邊緣,俄羅斯為了挽救米格設計局才極力向印度推薦米格-29K。事實真是如此麽?工程師們給了我們另外一個答案:不是俄羅斯有意控製,而是技術上不得不作出這樣的選擇。

“戈爾什科夫”號設計之初是按照“基輔”級的航空係統來構建整個航母結構的,而“基輔”級的標準艦載機雅克-38M垂直/短距起降戰鬥機最大起飛重量隻有11噸,降落重量僅有8噸,起落架對甲板的衝擊不到4.5米/秒。作為“基輔”級的最後一艘,“戈爾什科夫”號原計劃在90年代中後期更換蘇聯新一代超音速垂直/短距起降戰鬥機雅克-141(注:蘇聯崩潰後雅克-141的研發下馬了),因此結構上也考慮了可以使用最大起飛重量約20噸、降落重量約15噸、起落架衝擊4.5米/秒的艦載機。但如果更換為“庫茲涅佐夫”號的航空係統模式,也就是采用最大起飛重量達到32噸、降落重量達到24噸,垂直衝擊速度達6.1米/秒的蘇一33戰鬥機,那麽將遠遠超過艦體結構和甲板承力設計允許的上限。

涅瓦設計局的設計師們經過計算發現,如果要把“戈爾什科夫”號的結構增強到“庫茲涅佐夫”號的水平,改裝費用和時間都會增加30%以上,且需要全麵進行結構施工,比重新造一艘新艦還麻煩。而米格一29K在蘇聯時代已經完成了約95%以上的航母飛行試驗,其最大起飛重量不超過22.4噸(飛行試驗時不超過17.7噸),降落重量13.3噸,垂直衝擊大約為6.1米/秒,尺度和重量與原設計的雅克-141 (19.5噸最大起飛重量,15.8噸降落重量)很類似,對甲板的衝擊在設計強度範圍內,隻需要小幅度的改進就能滿足使用,對成本的影響可以承受。因此,俄羅斯建議印度采購米格-29K,並承諾其與印度空軍裝備的100多架米格-29A/SD有大量的零件可以通用,有利於減少成本。

印度當時欣然接受了俄方的建議,原因是印度海軍認為俄羅斯提供的米格-29K在技戰術性能上遠遠超出了其原先對未來艦載機的期望。例如米格-29K的飛行速度可達2.1馬赫,而印度自研的未來艦載機NLCA僅有1.6馬赫;再如米格-29K的留空能力幾乎是NLCA的2倍(1500公裏任務半徑)。另外,選擇米格-29K還牽涉到印度自行設計的航母。就當時的設計方案,印度的國產航母還沒有脫離輕型航母的範圍,排水量不大於2.8萬噸,使用米格-29K這樣大小的飛機還可以接受,像蘇-33這樣的重型艦載機則是不現實的。

當然,印度海軍也不是完全認同俄羅斯的推薦,他們對米格一29K提出了一些新要求,比如更好的飛行穩定性,更好的航電係統和武器係統,更大的起飛重量等。為此,印度另外向俄羅斯米格設計局支付了約2億美元的研製費用,用於整合更先進的西方航電設備和俄羅斯最新的導彈武器。估計就在這個時候,法國的達索公司已經將目光投向了印度,準備來個一鳴驚人,用“陣風”取代米格-29K。法國人成功了,笑到了最後。

飛行甲板布局的設計演進

航母設計技術中最為精華的部分就是飛行甲板的設計,尤其是不依賴彈射裝置的短距起飛/攔阻降落模式的航母,甲板設計和布局直接影響著航母的整體運行能力和戰鬥潛力。與1950年開始成熟的常規航母相比,短距起飛/攔阻降落技術發展隻有大約20年左右的時間,沒有經曆過較多的工程實例和使用驗證,設計的優化還完全依靠設計師的設計能力和思維水平。

西方應用短距起飛主要是配合垂直降落係統使用,和蘇聯模式沒有相互借鑒的意義,而美國公布的70年代末到80年代中期發展和驗證的短距起飛/攔阻降落模式的航母資料都經過處理,要麽非常粗糙,要麽過於前衛。前蘇聯在1982 - 1989年間投入了巨大的人力物力,組織了上千架次的起降試驗,參與試驗的飛機包括米格-23,米格-27、蘇-25、蘇-27、米格-29等。1982年,前蘇聯造船部門提出第一份以1143船體為藍本的設計方案。這個名為1143.4.2的改進設計方案與1143“基輔”級航母前甲板上堆滿重型武器大不相同,采用了全通的飛行甲板,艦體中後部甲板寬度大幅度增加,布置了一長一短兩個起飛點,並有斜角降落甲板和攔阻索。

值得注意的是,這個設計方案沒有采用當時正在發展中的躍飛甲板技術,艦載機還是以雅克-141為藍本,隻是具有了起降低速固定翼飛機的能力。這個方案的設計背景是:第一條蒸汽彈射器已經運行了約20次,米格-23A艦載機己經完成研製,試驗用的米格-23LL已進行了約200小時的起降試驗,為研發艦載機提供了試驗數據。更先進的米格-29也已開始試飛,蘇共中央已經同意米格設計局的要求,直接用米格-29K替代米格-23A作為艦載機。米格-29K在最大設計重量(17.7噸)時滑跑距離不超過300米,在航母上有甲板風時能夠在不足200米的距離內正常滑跑起飛,不用借助彈射器和躍飛甲板。不過,1143.4.2的設計還是比較保守,仍然未敢輕易放棄蘇聯海軍傳統的重型反艦武器((6座雙聯SS-N-12重型反艦導彈及其專用的裝填吊車被安置在右舷的延伸島上麵),但大型艦隊區域防空導彈被取消了,隻保留了1143.4.1上麵為數眾多的SA-N-9近程防空導彈。

盡管1143.4.2方案較為粗糙,但已經建立了基本的設計,即在“基輔”級艦體和島型建築的布置位置相對固定的基礎上,明確了甲板和跑道的基本布局,斜向降落跑道和反斜向交叉的長起飛點設計構思基本成形。不過,1143.4.2方案存在一個很大的問題:“基輔”級的水線構型設計中,設備重量分布基本均衡,而1143.4.2方案在基本保持“基輔”級的水線構型基礎上,拆除了航母前部甲板的大量武器和設備,使得艦體前部重量載荷至少減少了4000噸以上,而艦體中後部分不僅增加了導彈設備,還大大拓寬了甲板寬度,增加了飛機等設備的擺放,後部載荷增加不小於3000噸,設備重量分布變得不再均衡。此外,1143.4.2方案將甲板加寬也導致橫搖的穩性下降。如果按照1143.4.2方案來建造新航母,那麽縱向載荷不均勻和橫搖穩性問題可以通過設備和分艙調配的方式來平衡,但是用該方案來改造一艘老航母就不容易解決縱向載荷不均勻和橫搖穩性的問題了。

為此,涅瓦設計局又提出了一個簡化的設計草案,盡量不動甲板輪廓線,僅為必需設備少量添加甲板外挑部分,保持原有穩定性和艦型。這個設計成本低,見效快,對甲板和艦體改動小,需要增加的結構不多,工程量也最小,沒有改變“戈爾什科夫”號修長而狹窄的艦首,隻是直接堆疊上15度躍飛甲板,設計一個兩點串列起飛跑道。

最初俄羅斯向印度推薦的方案就是這個簡化的、名為1143.4.6的設計草案。不過審核發現這個設計也有一些弊病:第一個缺點是起飛跑道經過主升降機,有較大的危險性,起飛時容易導致偏航(在有彈射器導引時,偏航沒什麽大不了,但對自由滑跑來說,偏航卻是很嚴重的問題。一旦升降機出現故障或有操作,會嚴重阻滯起飛的操作)和爆胎。第二個缺點在於必須改動後升降機的位置給攔阻索讓位,改動後的後升降機處於降落區的引段,此位置有大約13%左右的複飛會碰撞到它,這不僅要求升降機隨時進行剛性閉鎖,同時要求升降機有數百噸的耐衝擊和承載能力,這顯然是危險而難以實現的。第三個缺點是這種布局雖然對於出動和起飛非常便利,一次最大可以連續出動超過7架固定翼飛機,但卻是飛行員的噩夢,因為這種布局前甲板空間狹小,降落時前甲板停機區最多隻能容納5 - 6架飛機,並且由於主升降機的位置,而不可能實現飛機降落後快速送入機庫,也就是說航母單波最大出動架次不超過6架。以常規航母攜帶飛機數量來說,一般隻需要攜帶發動兩波次出動的飛機就可以了,也就是說這種布局的最大載機數被限製在12架。對於一艘4.5萬噸的航母來說,這個載機數量有點太少了。俄羅斯最初的宣傳稱改進過後的航母可以載機16 - 22架,顯然這種布局沒有達標。

印度人航母運行經驗豐富,很快就發現了這些問題,因此這個方案被放棄。印度此時深感改裝一艘航母並不容易。鑒於設計方案主要來源於涅瓦設計局,因此印度人邀請涅瓦設計局擔任航母改裝工程的主要監理和技術谘詢服務,並在改造費用之外支付了約2000萬美金,請涅瓦設計局提供新的完整的施工圖紙。與此同時,印度還花費22萬美金聘請DCN的設計顧問對設計草案進行技術審核。

印度的積極努力是卓有成效的,在涅瓦設計局的主持下,新的設計方案隻用了不到20天就出台了。該設計方案更加細致和貼切,它基本不改動“戈爾什科夫”號航母原有的升降機和島型建築,將躍飛甲板向前挑出約8米,降落甲板向後延長約2米,起飛區也加以延長,新起飛跑道長度超過195米,這適合在印度洋高溫度、高濕度的運作條件下使飛機儲備起飛動能。左舷增加的甲板麵積是考慮橫搖穩性的極限下增加的最大麵積。為了照顧起飛的跑道方向和人員操作,甲板增加的寬度作了一個很巧妙的修型,保證有足夠的操作空間,斜角甲板的降落跑道被向左側移動了一點距離,讓開前麵的主升降機,可以確保相互間的操作無幹擾。右舷甲板也加寬了,增加了艦島前的甲板空間(做法是把原來的艦島建築拆到最大底線,然後向右舷加寬甲板),這個設計主要是為了避免前案中降落回收停機數量過低的問題。島後甲板加寬則是為了讓停機整備區的飛機與後升降機的工作互不幹擾,還可以增加一架飛機的擺放位置,提高出動架次率。

最終完成的設計方案比俄羅斯早先向印度承諾的戰鬥能力還要優越,可以在機庫中存放14架米格-29K戰鬥機和6架直升機,並能在飛行甲板上永久性存放12架米格-29K和4架直升機,全艦最多可攜帶飛機數量達到36架,高密度時能達到40架,而最初俄羅斯向印度承諾的是32架飛機。很明顯,這種改裝相當於將“戈爾什科夫”號的戰鬥力提升了20%。單次最大出動率從7架戰鬥機提高到13架,最大攻擊能力提高近83% - 甲板使用效率基本達到法國“戴高樂”航母的水平。對於一艘改裝航母來說,這是一個非常了不起的成績。

除此之外,涅瓦設計局還大刀闊斧地拆去了“戈爾什科夫”號的大部分上部結構、約22.1%的下層甲板艙室、部分原設計中的裝甲帶以及一切不必要的電子設備和內部線纜(航母的主要戰術性能應該由飛機來實現,裝備過於複雜的係統不一定有效),僅僅保留了2 - 4個近程反導攔截係統的位置以及基本的導航雷達和電子戰設備的安裝位置。經過這些改裝後,“戈爾什科夫”號的人員編製從原來的1635人下降到1200人(注:人員的減少就意味著費用的減少)。

目前,俄羅斯在結構方麵的改進工作己基本完成,進入了設備安裝和調試階段。俄羅斯有專門的網站對這個項目的進度發布了詳細的照片,許多技術細節慢慢浮現,外界,包括中國,因此有機會對這艘航母進行仔細的觀察和審評了。

印度與俄羅斯的航母交易就像肥皂劇一樣充滿懸念與驚奇,夾雜著跌宕起伏的恩愛情仇。幾度漲價風波,讓外界對印度這艘新航母喜劇性的劇情變化充滿了興趣,很多軍事評論家似乎並不看好這筆交易,也不看好這艘戰艦的威懾力。本文並不想介紹這艘航母的全部,僅以其飛行甲板的設計變遷來剖析這艘跨越世紀、跨越國際的戰艦改裝工程。

從這艘戰艦的曆次設計變遷中,我們能夠清楚地看到俄羅斯不同於常規的短距起飛攔阻降落技術的日益成熟,設計手段更加理性和先進。正是有了這樣的技術進步,才給被西方壟斷的航母技術打開了一線天窗,為所有有海洋夢想的國家找到了另一條發展航母的途徑。考慮到僅存的三艘“基輔”級航母有兩艘停泊在中國的海岸,印度和俄羅斯的經曆,可能對中國的航母發展有著不容低估的現實意義。

普京的精明

普京1994年訪問印度時突然提出將“戈爾什科夫”號航母“免費”贈送給印度,震驚了全世界。表麵上看,這似乎是普京用來推銷俄係列飛機和挽救其岌岌可危的軍事工業的商業噓頭,或者是用來提升俄羅斯國民信心的政治手段,但實際上,普京的這個突然舉動並非一時頭腦發熱,而是經過深思熟慮後才做出的。

1990年,印度向英國尋求未來航母的可能性,希望能在1995年以後購買一批英國計劃退役的“海鷂”式戰鬥機,同時購買即將在1998年退役的“無敵”號航母,以替代準備退役的老航母“維克蘭特”號 - 這艘航母1989年以後就已基本失去戰鬥力,常年在港口進行維護。英國在1992年正式拒絕了印度的要求,因為CVF計劃的延遲以及F-35B計劃的調整,使得“無敵”號航母需要延壽服役到2010年以後,所以不可能滿足印度的需求(注:由於經費不足,“無敵”號於2005年8月舊退役,比原計劃提前了許多)。

無奈之下,印度將目光投向俄羅斯,希望可以購買“瓦良格”或者“庫茲涅佐夫”號,但俄羅斯海軍當時確實沒有什麽合適的軍艦可以銷售給印度 - “庫茲涅佐夫”號在1992年還沒有正式形成戰鬥力,俄羅斯海軍自身還將其當作旗幟般寶貝著,失去它等於失去航母艦隊的整個發展方向,因此絕對不可能出讓給印度。建造了75%的“瓦良格”號倒是一個必須要解決的問題,這艘航母當時正停放在烏克蘭尼古拉耶夫船廠。烏克蘭政府宣稱該航母是他們的財產,希望俄羅斯政府支付這艘航母前期建造的費用(約12億美元),並為後續的建造提供約10億美元的工程費用。這個官司在兩國政府間糾纏了好幾年,很多原來為這艘航母提供設備的工廠都因蘇聯解體而破產、關閉或轉行,還有很多設備供應商在波羅的海三國以及白俄羅斯等國家。很顯然,俄羅斯己經沒有能力將這艘航母繼續建造完成,印度的希望又破滅了。

但就在這個時候,俄羅斯海軍的萎縮讓蘇聯時代建造的三艘“基輔”級航母麵臨退役的命運 - “基輔”號、“新羅西斯克”號、“明斯克”號在1990年到1992年間陸續退役,嚴重缺乏費用的海軍將這些軍艦按照廢舊鋼鐵的價格處理給西方的拆船廠,而中國則通過轉手獲得其中的“基輔”號和“明斯克”號,並將其改建成主題公園。至於唯一在役的“戈爾什科夫”號,俄羅斯原打算保留自用,但是經費的缺乏讓該航母嚴重缺乏保養,而一場意外的火災又燒毀了它的大部分主動力係統和一些內部艙室,必須進行一次耗資數億的大修才有可能讓這艘航母再次發揮作用。然而,當時的俄羅斯海軍連辦公室的電費與士兵的工資都無力支付,根本不可能有錢來大修這樣一艘大艦,於是俄羅斯海軍萌發了將其處理掉的念頭。

普京敏感地意識到再拆賣廢鐵毫無意義,這艘外形很完整的航母應該還有更高的殘留價值。它建造時正逢蘇聯航母設計從混合型轉向專用型的階段,負責總體設計的涅瓦設計局在原“基輔”級的艦體與動力結構的基礎上研究過多個純航母的設計草案,設計方案與傳統“基輔”級的差異有98%以上,集中在飛行甲板和機庫甲板。他們甚至研究過在“戈爾什科夫”號中期大修時直接改裝成接近“庫茲涅佐夫”號那樣的純航母的可能性。這些工作在蘇聯時代都留有完整係統的正式圖紙,並做了大量的實驗和研究工作。普京谘詢了設計局與造船部的官員,他們都認為可以用較小的代價讓這艘航母複活,並與“庫茲涅佐夫”號保持相似的航空係統。得到專家的支持後,普京給印度的提議依據的是一份4000多頁的詳細計劃書,他邀請印度專家對這艘航母以及“庫茲涅佐夫”號進行訪問考察,並邀請印度海軍派遣飛行員到“庫茲涅佐夫”號上參與飛行訓練。

俄羅斯意外伸出的橄欖枝讓印度心動不己,而且俄羅斯提出的報價比印度對未來航母係統的預算要低得多,同時還附帶解決了印度航母上艦載機性能過於低下的問題,俄羅斯提供的米格-29K遠遠優於“海鷂”式飛機。因此在經過大約6個月的緊張磋商後,俄羅斯與印度達成協議:印度同意支付8億美金用於改裝“戈爾什科夫”號航母,另外支付16億美金訂購28架米格-29K戰鬥機(注:印度還將支付7700萬美金用於建造兩架全新的米格一29K戰鬥機,用於航母的適航與飛機的現代化改進)。1996年,“戈爾什科夫”號航母被拖入北德文斯克船廠進行改裝工作。至此,俄印實現了雙贏 - 俄羅斯成功處理掉一個大包袱,減少了費用支出,並獲得一項向俄企業投入超過20多億美元的巨額合同,而印度則獲得一個完美的未來航母發展戰略,並以比建造一艘新航母低大約60%的費用獲得了一艘頂尖水平的中型航母,可以說雙方都心滿意足。

商業博棄背後的技術抉擇

俄印航母交易中最值得關注的是俄提供給印度的艦載機並不是俄海軍使用的蘇一33重型艦載戰鬥機,而是還沒完成試驗、且在1992年俄海軍競標中敗北的米格-29K中型艦載戰鬥機。有些觀察家認為俄羅斯此舉可能是為了控製航母技術的擴散,不提供威力過度的武器,避免引起地區武力失衡。還有人認為這是普京的平衡手腕 - 蘇霍伊設計局獲得了俄羅斯空軍和海軍以及中國、印度、越南、埃塞俄比亞等國的訂貨,而米格設計局則瀕臨破產倒閉的邊緣,俄羅斯為了挽救米格設計局才極力向印度推薦米格-29K。事實真是如此麽?工程師們給了我們另外一個答案:不是俄羅斯有意控製,而是技術上不得不作出這樣的選擇。

“戈爾什科夫”號設計之初是按照“基輔”級的航空係統來構建整個航母結構的,而“基輔”級的標準艦載機雅克-38M垂直/短距起降戰鬥機最大起飛重量隻有11噸,降落重量僅有8噸,起落架對甲板的衝擊不到4.5米/秒。作為“基輔”級的最後一艘,“戈爾什科夫”號原計劃在90年代中後期更換蘇聯新一代超音速垂直/短距起降戰鬥機雅克-141(注:蘇聯崩潰後雅克-141的研發下馬了),因此結構上也考慮了可以使用最大起飛重量約20噸、降落重量約15噸、起落架衝擊4.5米/秒的艦載機。但如果更換為“庫茲涅佐夫”號的航空係統模式,也就是采用最大起飛重量達到32噸、降落重量達到24噸,垂直衝擊速度達6.1米/秒的蘇一33戰鬥機,那麽將遠遠超過艦體結構和甲板承力設計允許的上限。

涅瓦設計局的設計師們經過計算發現,如果要把“戈爾什科夫”號的結構增強到“庫茲涅佐夫”號的水平,改裝費用和時間都會增加30%以上,且需要全麵進行結構施工,比重新造一艘新艦還麻煩。而米格一29K在蘇聯時代已經完成了約95%以上的航母飛行試驗,其最大起飛重量不超過22.4噸(飛行試驗時不超過17.7噸),降落重量13.3噸,垂直衝擊大約為6.1米/秒,尺度和重量與原設計的雅克-141 (19.5噸最大起飛重量,15.8噸降落重量)很類似,對甲板的衝擊在設計強度範圍內,隻需要小幅度的改進就能滿足使用,對成本的影響可以承受。因此,俄羅斯建議印度采購米格-29K,並承諾其與印度空軍裝備的100多架米格-29A/SD有大量的零件可以通用,有利於減少成本。

印度當時欣然接受了俄方的建議,原因是印度海軍認為俄羅斯提供的米格-29K在技戰術性能上遠遠超出了其原先對未來艦載機的期望。例如米格-29K的飛行速度可達2.1馬赫,而印度自研的未來艦載機NLCA僅有1.6馬赫;再如米格-29K的留空能力幾乎是NLCA的2倍(1500公裏任務半徑)。另外,選擇米格-29K還牽涉到印度自行設計的航母。就當時的設計方案,印度的國產航母還沒有脫離輕型航母的範圍,排水量不大於2.8萬噸,使用米格-29K這樣大小的飛機還可以接受,像蘇-33這樣的重型艦載機則是不現實的。

當然,印度海軍也不是完全認同俄羅斯的推薦,他們對米格一29K提出了一些新要求,比如更好的飛行穩定性,更好的航電係統和武器係統,更大的起飛重量等。為此,印度另外向俄羅斯米格設計局支付了約2億美元的研製費用,用於整合更先進的西方航電設備和俄羅斯最新的導彈武器。估計就在這個時候,法國的達索公司已經將目光投向了印度,準備來個一鳴驚人,用“陣風”取代米格-29K。法國人成功了,笑到了最後。

飛行甲板布局的設計演進

航母設計技術中最為精華的部分就是飛行甲板的設計,尤其是不依賴彈射裝置的短距起飛/攔阻降落模式的航母,甲板設計和布局直接影響著航母的整體運行能力和戰鬥潛力。與1950年開始成熟的常規航母相比,短距起飛/攔阻降落技術發展隻有大約20年左右的時間,沒有經曆過較多的工程實例和使用驗證,設計的優化還完全依靠設計師的設計能力和思維水平。

西方應用短距起飛主要是配合垂直降落係統使用,和蘇聯模式沒有相互借鑒的意義,而美國公布的70年代末到80年代中期發展和驗證的短距起飛/攔阻降落模式的航母資料都經過處理,要麽非常粗糙,要麽過於前衛。前蘇聯在1982 - 1989年間投入了巨大的人力物力,組織了上千架次的起降試驗,參與試驗的飛機包括米格-23,米格-27、蘇-25、蘇-27、米格-29等。1982年,前蘇聯造船部門提出第一份以1143船體為藍本的設計方案。這個名為1143.4.2的改進設計方案與1143“基輔”級航母前甲板上堆滿重型武器大不相同,采用了全通的飛行甲板,艦體中後部甲板寬度大幅度增加,布置了一長一短兩個起飛點,並有斜角降落甲板和攔阻索。

值得注意的是,這個設計方案沒有采用當時正在發展中的躍飛甲板技術,艦載機還是以雅克-141為藍本,隻是具有了起降低速固定翼飛機的能力。這個方案的設計背景是:第一條蒸汽彈射器已經運行了約20次,米格-23A艦載機己經完成研製,試驗用的米格-23LL已進行了約200小時的起降試驗,為研發艦載機提供了試驗數據。更先進的米格-29也已開始試飛,蘇共中央已經同意米格設計局的要求,直接用米格-29K替代米格-23A作為艦載機。米格-29K在最大設計重量(17.7噸)時滑跑距離不超過300米,在航母上有甲板風時能夠在不足200米的距離內正常滑跑起飛,不用借助彈射器和躍飛甲板。不過,1143.4.2的設計還是比較保守,仍然未敢輕易放棄蘇聯海軍傳統的重型反艦武器((6座雙聯SS-N-12重型反艦導彈及其專用的裝填吊車被安置在右舷的延伸島上麵),但大型艦隊區域防空導彈被取消了,隻保留了1143.4.1上麵為數眾多的SA-N-9近程防空導彈。

盡管1143.4.2方案較為粗糙,但已經建立了基本的設計,即在“基輔”級艦體和島型建築的布置位置相對固定的基礎上,明確了甲板和跑道的基本布局,斜向降落跑道和反斜向交叉的長起飛點設計構思基本成形。不過,1143.4.2方案存在一個很大的問題:“基輔”級的水線構型設計中,設備重量分布基本均衡,而1143.4.2方案在基本保持“基輔”級的水線構型基礎上,拆除了航母前部甲板的大量武器和設備,使得艦體前部重量載荷至少減少了4000噸以上,而艦體中後部分不僅增加了導彈設備,還大大拓寬了甲板寬度,增加了飛機等設備的擺放,後部載荷增加不小於3000噸,設備重量分布變得不再均衡。此外,1143.4.2方案將甲板加寬也導致橫搖的穩性下降。如果按照1143.4.2方案來建造新航母,那麽縱向載荷不均勻和橫搖穩性問題可以通過設備和分艙調配的方式來平衡,但是用該方案來改造一艘老航母就不容易解決縱向載荷不均勻和橫搖穩性的問題了。

為此,涅瓦設計局又提出了一個簡化的設計草案,盡量不動甲板輪廓線,僅為必需設備少量添加甲板外挑部分,保持原有穩定性和艦型。這個設計成本低,見效快,對甲板和艦體改動小,需要增加的結構不多,工程量也最小,沒有改變“戈爾什科夫”號修長而狹窄的艦首,隻是直接堆疊上15度躍飛甲板,設計一個兩點串列起飛跑道。

最初俄羅斯向印度推薦的方案就是這個簡化的、名為1143.4.6的設計草案。不過審核發現這個設計也有一些弊病:第一個缺點是起飛跑道經過主升降機,有較大的危險性,起飛時容易導致偏航(在有彈射器導引時,偏航沒什麽大不了,但對自由滑跑來說,偏航卻是很嚴重的問題。一旦升降機出現故障或有操作,會嚴重阻滯起飛的操作)和爆胎。第二個缺點在於必須改動後升降機的位置給攔阻索讓位,改動後的後升降機處於降落區的引段,此位置有大約13%左右的複飛會碰撞到它,這不僅要求升降機隨時進行剛性閉鎖,同時要求升降機有數百噸的耐衝擊和承載能力,這顯然是危險而難以實現的。第三個缺點是這種布局雖然對於出動和起飛非常便利,一次最大可以連續出動超過7架固定翼飛機,但卻是飛行員的噩夢,因為這種布局前甲板空間狹小,降落時前甲板停機區最多隻能容納5 - 6架飛機,並且由於主升降機的位置,而不可能實現飛機降落後快速送入機庫,也就是說航母單波最大出動架次不超過6架。以常規航母攜帶飛機數量來說,一般隻需要攜帶發動兩波次出動的飛機就可以了,也就是說這種布局的最大載機數被限製在12架。對於一艘4.5萬噸的航母來說,這個載機數量有點太少了。俄羅斯最初的宣傳稱改進過後的航母可以載機16 - 22架,顯然這種布局沒有達標。

印度人航母運行經驗豐富,很快就發現了這些問題,因此這個方案被放棄。印度此時深感改裝一艘航母並不容易。鑒於設計方案主要來源於涅瓦設計局,因此印度人邀請涅瓦設計局擔任航母改裝工程的主要監理和技術谘詢服務,並在改造費用之外支付了約2000萬美金,請涅瓦設計局提供新的完整的施工圖紙。與此同時,印度還花費22萬美金聘請DCN的設計顧問對設計草案進行技術審核。

印度的積極努力是卓有成效的,在涅瓦設計局的主持下,新的設計方案隻用了不到20天就出台了。該設計方案更加細致和貼切,它基本不改動“戈爾什科夫”號航母原有的升降機和島型建築,將躍飛甲板向前挑出約8米,降落甲板向後延長約2米,起飛區也加以延長,新起飛跑道長度超過195米,這適合在印度洋高溫度、高濕度的運作條件下使飛機儲備起飛動能。左舷增加的甲板麵積是考慮橫搖穩性的極限下增加的最大麵積。為了照顧起飛的跑道方向和人員操作,甲板增加的寬度作了一個很巧妙的修型,保證有足夠的操作空間,斜角甲板的降落跑道被向左側移動了一點距離,讓開前麵的主升降機,可以確保相互間的操作無幹擾。右舷甲板也加寬了,增加了艦島前的甲板空間(做法是把原來的艦島建築拆到最大底線,然後向右舷加寬甲板),這個設計主要是為了避免前案中降落回收停機數量過低的問題。島後甲板加寬則是為了讓停機整備區的飛機與後升降機的工作互不幹擾,還可以增加一架飛機的擺放位置,提高出動架次率。

最終完成的設計方案比俄羅斯早先向印度承諾的戰鬥能力還要優越,可以在機庫中存放14架米格-29K戰鬥機和6架直升機,並能在飛行甲板上永久性存放12架米格-29K和4架直升機,全艦最多可攜帶飛機數量達到36架,高密度時能達到40架,而最初俄羅斯向印度承諾的是32架飛機。很明顯,這種改裝相當於將“戈爾什科夫”號的戰鬥力提升了20%。單次最大出動率從7架戰鬥機提高到13架,最大攻擊能力提高近83% - 甲板使用效率基本達到法國“戴高樂”航母的水平。對於一艘改裝航母來說,這是一個非常了不起的成績。

除此之外,涅瓦設計局還大刀闊斧地拆去了“戈爾什科夫”號的大部分上部結構、約22.1%的下層甲板艙室、部分原設計中的裝甲帶以及一切不必要的電子設備和內部線纜(航母的主要戰術性能應該由飛機來實現,裝備過於複雜的係統不一定有效),僅僅保留了2 - 4個近程反導攔截係統的位置以及基本的導航雷達和電子戰設備的安裝位置。經過這些改裝後,“戈爾什科夫”號的人員編製從原來的1635人下降到1200人(注:人員的減少就意味著費用的減少)。

目前,俄羅斯在結構方麵的改進工作己基本完成,進入了設備安裝和調試階段。俄羅斯有專門的網站對這個項目的進度發布了詳細的照片,許多技術細節慢慢浮現,外界,包括中國,因此有機會對這艘航母進行仔細的觀察和審評了。

印度與俄羅斯的航母交易就像肥皂劇一樣充滿懸念與驚奇,夾雜著跌宕起伏的恩愛情仇。幾度漲價風波,讓外界對印度這艘新航母喜劇性的劇情變化充滿了興趣,很多軍事評論家似乎並不看好這筆交易,也不看好這艘戰艦的威懾力。本文並不想介紹這艘航母的全部,僅以其飛行甲板的設計變遷來剖析這艘跨越世紀、跨越國際的戰艦改裝工程。

從這艘戰艦的曆次設計變遷中,我們能夠清楚地看到俄羅斯不同於常規的短距起飛攔阻降落技術的日益成熟,設計手段更加理性和先進。正是有了這樣的技術進步,才給被西方壟斷的航母技術打開了一線天窗,為所有有海洋夢想的國家找到了另一條發展航母的途徑。考慮到僅存的三艘“基輔”級航母有兩艘停泊在中國的海岸,印度和俄羅斯的經曆,可能對中國的航母發展有著不容低估的現實意義。

普京的精明

普京1994年訪問印度時突然提出將“戈爾什科夫”號航母“免費”贈送給印度,震驚了全世界。表麵上看,這似乎是普京用來推銷俄係列飛機和挽救其岌岌可危的軍事工業的商業噓頭,或者是用來提升俄羅斯國民信心的政治手段,但實際上,普京的這個突然舉動並非一時頭腦發熱,而是經過深思熟慮後才做出的。

1990年,印度向英國尋求未來航母的可能性,希望能在1995年以後購買一批英國計劃退役的“海鷂”式戰鬥機,同時購買即將在1998年退役的“無敵”號航母,以替代準備退役的老航母“維克蘭特”號 - 這艘航母1989年以後就已基本失去戰鬥力,常年在港口進行維護。英國在1992年正式拒絕了印度的要求,因為CVF計劃的延遲以及F-35B計劃的調整,使得“無敵”號航母需要延壽服役到2010年以後,所以不可能滿足印度的需求(注:由於經費不足,“無敵”號於2005年8月舊退役,比原計劃提前了許多)。

無奈之下,印度將目光投向俄羅斯,希望可以購買“瓦良格”或者“庫茲涅佐夫”號,但俄羅斯海軍當時確實沒有什麽合適的軍艦可以銷售給印度 - “庫茲涅佐夫”號在1992年還沒有正式形成戰鬥力,俄羅斯海軍自身還將其當作旗幟般寶貝著,失去它等於失去航母艦隊的整個發展方向,因此絕對不可能出讓給印度。建造了75%的“瓦良格”號倒是一個必須要解決的問題,這艘航母當時正停放在烏克蘭尼古拉耶夫船廠。烏克蘭政府宣稱該航母是他們的財產,希望俄羅斯政府支付這艘航母前期建造的費用(約12億美元),並為後續的建造提供約10億美元的工程費用。這個官司在兩國政府間糾纏了好幾年,很多原來為這艘航母提供設備的工廠都因蘇聯解體而破產、關閉或轉行,還有很多設備供應商在波羅的海三國以及白俄羅斯等國家。很顯然,俄羅斯己經沒有能力將這艘航母繼續建造完成,印度的希望又破滅了。

但就在這個時候,俄羅斯海軍的萎縮讓蘇聯時代建造的三艘“基輔”級航母麵臨退役的命運 - “基輔”號、“新羅西斯克”號、“明斯克”號在1990年到1992年間陸續退役,嚴重缺乏費用的海軍將這些軍艦按照廢舊鋼鐵的價格處理給西方的拆船廠,而中國則通過轉手獲得其中的“基輔”號和“明斯克”號,並將其改建成主題公園。至於唯一在役的“戈爾什科夫”號,俄羅斯原打算保留自用,但是經費的缺乏讓該航母嚴重缺乏保養,而一場意外的火災又燒毀了它的大部分主動力係統和一些內部艙室,必須進行一次耗資數億的大修才有可能讓這艘航母再次發揮作用。然而,當時的俄羅斯海軍連辦公室的電費與士兵的工資都無力支付,根本不可能有錢來大修這樣一艘大艦,於是俄羅斯海軍萌發了將其處理掉的念頭。

普京敏感地意識到再拆賣廢鐵毫無意義,這艘外形很完整的航母應該還有更高的殘留價值。它建造時正逢蘇聯航母設計從混合型轉向專用型的階段,負責總體設計的涅瓦設計局在原“基輔”級的艦體與動力結構的基礎上研究過多個純航母的設計草案,設計方案與傳統“基輔”級的差異有98%以上,集中在飛行甲板和機庫甲板。他們甚至研究過在“戈爾什科夫”號中期大修時直接改裝成接近“庫茲涅佐夫”號那樣的純航母的可能性。這些工作在蘇聯時代都留有完整係統的正式圖紙,並做了大量的實驗和研究工作。普京谘詢了設計局與造船部的官員,他們都認為可以用較小的代價讓這艘航母複活,並與“庫茲涅佐夫”號保持相似的航空係統。得到專家的支持後,普京給印度的提議依據的是一份4000多頁的詳細計劃書,他邀請印度專家對這艘航母以及“庫茲涅佐夫”號進行訪問考察,並邀請印度海軍派遣飛行員到“庫茲涅佐夫”號上參與飛行訓練。

俄羅斯意外伸出的橄欖枝讓印度心動不己,而且俄羅斯提出的報價比印度對未來航母係統的預算要低得多,同時還附帶解決了印度航母上艦載機性能過於低下的問題,俄羅斯提供的米格-29K遠遠優於“海鷂”式飛機。因此在經過大約6個月的緊張磋商後,俄羅斯與印度達成協議:印度同意支付8億美金用於改裝“戈爾什科夫”號航母,另外支付16億美金訂購28架米格-29K戰鬥機(注:印度還將支付7700萬美金用於建造兩架全新的米格一29K戰鬥機,用於航母的適航與飛機的現代化改進)。1996年,“戈爾什科夫”號航母被拖入北德文斯克船廠進行改裝工作。至此,俄印實現了雙贏 - 俄羅斯成功處理掉一個大包袱,減少了費用支出,並獲得一項向俄企業投入超過20多億美元的巨額合同,而印度則獲得一個完美的未來航母發展戰略,並以比建造一艘新航母低大約60%的費用獲得了一艘頂尖水平的中型航母,可以說雙方都心滿意足。

商業博棄背後的技術抉擇

俄印航母交易中最值得關注的是俄提供給印度的艦載機並不是俄海軍使用的蘇一33重型艦載戰鬥機,而是還沒完成試驗、且在1992年俄海軍競標中敗北的米格-29K中型艦載戰鬥機。有些觀察家認為俄羅斯此舉可能是為了控製航母技術的擴散,不提供威力過度的武器,避免引起地區武力失衡。還有人認為這是普京的平衡手腕 - 蘇霍伊設計局獲得了俄羅斯空軍和海軍以及中國、印度、越南、埃塞俄比亞等國的訂貨,而米格設計局則瀕臨破產倒閉的邊緣,俄羅斯為了挽救米格設計局才極力向印度推薦米格-29K。事實真是如此麽?工程師們給了我們另外一個答案:不是俄羅斯有意控製,而是技術上不得不作出這樣的選擇。

“戈爾什科夫”號設計之初是按照“基輔”級的航空係統來構建整個航母結構的,而“基輔”級的標準艦載機雅克-38M垂直/短距起降戰鬥機最大起飛重量隻有11噸,降落重量僅有8噸,起落架對甲板的衝擊不到4.5米/秒。作為“基輔”級的最後一艘,“戈爾什科夫”號原計劃在90年代中後期更換蘇聯新一代超音速垂直/短距起降戰鬥機雅克-141(注:蘇聯崩潰後雅克-141的研發下馬了),因此結構上也考慮了可以使用最大起飛重量約20噸、降落重量約15噸、起落架衝擊4.5米/秒的艦載機。但如果更換為“庫茲涅佐夫”號的航空係統模式,也就是采用最大起飛重量達到32噸、降落重量達到24噸,垂直衝擊速度達6.1米/秒的蘇一33戰鬥機,那麽將遠遠超過艦體結構和甲板承力設計允許的上限。

涅瓦設計局的設計師們經過計算發現,如果要把“戈爾什科夫”號的結構增強到“庫茲涅佐夫”號的水平,改裝費用和時間都會增加30%以上,且需要全麵進行結構施工,比重新造一艘新艦還麻煩。而米格一29K在蘇聯時代已經完成了約95%以上的航母飛行試驗,其最大起飛重量不超過22.4噸(飛行試驗時不超過17.7噸),降落重量13.3噸,垂直衝擊大約為6.1米/秒,尺度和重量與原設計的雅克-141 (19.5噸最大起飛重量,15.8噸降落重量)很類似,對甲板的衝擊在設計強度範圍內,隻需要小幅度的改進就能滿足使用,對成本的影響可以承受。因此,俄羅斯建議印度采購米格-29K,並承諾其與印度空軍裝備的100多架米格-29A/SD有大量的零件可以通用,有利於減少成本。

印度當時欣然接受了俄方的建議,原因是印度海軍認為俄羅斯提供的米格-29K在技戰術性能上遠遠超出了其原先對未來艦載機的期望。例如米格-29K的飛行速度可達2.1馬赫,而印度自研的未來艦載機NLCA僅有1.6馬赫;再如米格-29K的留空能力幾乎是NLCA的2倍(1500公裏任務半徑)。另外,選擇米格-29K還牽涉到印度自行設計的航母。就當時的設計方案,印度的國產航母還沒有脫離輕型航母的範圍,排水量不大於2.8萬噸,使用米格-29K這樣大小的飛機還可以接受,像蘇-33這樣的重型艦載機則是不現實的。

當然,印度海軍也不是完全認同俄羅斯的推薦,他們對米格一29K提出了一些新要求,比如更好的飛行穩定性,更好的航電係統和武器係統,更大的起飛重量等。為此,印度另外向俄羅斯米格設計局支付了約2億美元的研製費用,用於整合更先進的西方航電設備和俄羅斯最新的導彈武器。估計就在這個時候,法國的達索公司已經將目光投向了印度,準備來個一鳴驚人,用“陣風”取代米格-29K。法國人成功了,笑到了最後。

飛行甲板布局的設計演進

航母設計技術中最為精華的部分就是飛行甲板的設計,尤其是不依賴彈射裝置的短距起飛/攔阻降落模式的航母,甲板設計和布局直接影響著航母的整體運行能力和戰鬥潛力。與1950年開始成熟的常規航母相比,短距起飛/攔阻降落技術發展隻有大約20年左右的時間,沒有經曆過較多的工程實例和使用驗證,設計的優化還完全依靠設計師的設計能力和思維水平。

西方應用短距起飛主要是配合垂直降落係統使用,和蘇聯模式沒有相互借鑒的意義,而美國公布的70年代末到80年代中期發展和驗證的短距起飛/攔阻降落模式的航母資料都經過處理,要麽非常粗糙,要麽過於前衛。前蘇聯在1982 - 1989年間投入了巨大的人力物力,組織了上千架次的起降試驗,參與試驗的飛機包括米格-23,米格-27、蘇-25、蘇-27、米格-29等。1982年,前蘇聯造船部門提出第一份以1143船體為藍本的設計方案。這個名為1143.4.2的改進設計方案與1143“基輔”級航母前甲板上堆滿重型武器大不相同,采用了全通的飛行甲板,艦體中後部甲板寬度大幅度增加,布置了一長一短兩個起飛點,並有斜角降落甲板和攔阻索。

值得注意的是,這個設計方案沒有采用當時正在發展中的躍飛甲板技術,艦載機還是以雅克-141為藍本,隻是具有了起降低速固定翼飛機的能力。這個方案的設計背景是:第一條蒸汽彈射器已經運行了約20次,米格-23A艦載機己經完成研製,試驗用的米格-23LL已進行了約200小時的起降試驗,為研發艦載機提供了試驗數據。更先進的米格-29也已開始試飛,蘇共中央已經同意米格設計局的要求,直接用米格-29K替代米格-23A作為艦載機。米格-29K在最大設計重量(17.7噸)時滑跑距離不超過300米,在航母上有甲板風時能夠在不足200米的距離內正常滑跑起飛,不用借助彈射器和躍飛甲板。不過,1143.4.2的設計還是比較保守,仍然未敢輕易放棄蘇聯海軍傳統的重型反艦武器((6座雙聯SS-N-12重型反艦導彈及其專用的裝填吊車被安置在右舷的延伸島上麵),但大型艦隊區域防空導彈被取消了,隻保留了1143.4.1上麵為數眾多的SA-N-9近程防空導彈。

盡管1143.4.2方案較為粗糙,但已經建立了基本的設計,即在“基輔”級艦體和島型建築的布置位置相對固定的基礎上,明確了甲板和跑道的基本布局,斜向降落跑道和反斜向交叉的長起飛點設計構思基本成形。不過,1143.4.2方案存在一個很大的問題:“基輔”級的水線構型設計中,設備重量分布基本均衡,而1143.4.2方案在基本保持“基輔”級的水線構型基礎上,拆除了航母前部甲板的大量武器和設備,使得艦體前部重量載荷至少減少了4000噸以上,而艦體中後部分不僅增加了導彈設備,還大大拓寬了甲板寬度,增加了飛機等設備的擺放,後部載荷增加不小於3000噸,設備重量分布變得不再均衡。此外,1143.4.2方案將甲板加寬也導致橫搖的穩性下降。如果按照1143.4.2方案來建造新航母,那麽縱向載荷不均勻和橫搖穩性問題可以通過設備和分艙調配的方式來平衡,但是用該方案來改造一艘老航母就不容易解決縱向載荷不均勻和橫搖穩性的問題了。

為此,涅瓦設計局又提出了一個簡化的設計草案,盡量不動甲板輪廓線,僅為必需設備少量添加甲板外挑部分,保持原有穩定性和艦型。這個設計成本低,見效快,對甲板和艦體改動小,需要增加的結構不多,工程量也最小,沒有改變“戈爾什科夫”號修長而狹窄的艦首,隻是直接堆疊上15度躍飛甲板,設計一個兩點串列起飛跑道。

最初俄羅斯向印度推薦的方案就是這個簡化的、名為1143.4.6的設計草案。不過審核發現這個設計也有一些弊病:第一個缺點是起飛跑道經過主升降機,有較大的危險性,起飛時容易導致偏航(在有彈射器導引時,偏航沒什麽大不了,但對自由滑跑來說,偏航卻是很嚴重的問題。一旦升降機出現故障或有操作,會嚴重阻滯起飛的操作)和爆胎。第二個缺點在於必須改動後升降機的位置給攔阻索讓位,改動後的後升降機處於降落區的引段,此位置有大約13%左右的複飛會碰撞到它,這不僅要求升降機隨時進行剛性閉鎖,同時要求升降機有數百噸的耐衝擊和承載能力,這顯然是危險而難以實現的。第三個缺點是這種布局雖然對於出動和起飛非常便利,一次最大可以連續出動超過7架固定翼飛機,但卻是飛行員的噩夢,因為這種布局前甲板空間狹小,降落時前甲板停機區最多隻能容納5 - 6架飛機,並且由於主升降機的位置,而不可能實現飛機降落後快速送入機庫,也就是說航母單波最大出動架次不超過6架。以常規航母攜帶飛機數量來說,一般隻需要攜帶發動兩波次出動的飛機就可以了,也就是說這種布局的最大載機數被限製在12架。對於一艘4.5萬噸的航母來說,這個載機數量有點太少了。俄羅斯最初的宣傳稱改進過後的航母可以載機16 - 22架,顯然這種布局沒有達標。

印度人航母運行經驗豐富,很快就發現了這些問題,因此這個方案被放棄。印度此時深感改裝一艘航母並不容易。鑒於設計方案主要來源於涅瓦設計局,因此印度人邀請涅瓦設計局擔任航母改裝工程的主要監理和技術谘詢服務,並在改造費用之外支付了約2000萬美金,請涅瓦設計局提供新的完整的施工圖紙。與此同時,印度還花費22萬美金聘請DCN的設計顧問對設計草案進行技術審核。

印度的積極努力是卓有成效的,在涅瓦設計局的主持下,新的設計方案隻用了不到20天就出台了。該設計方案更加細致和貼切,它基本不改動“戈爾什科夫”號航母原有的升降機和島型建築,將躍飛甲板向前挑出約8米,降落甲板向後延長約2米,起飛區也加以延長,新起飛跑道長度超過195米,這適合在印度洋高溫度、高濕度的運作條件下使飛機儲備起飛動能。左舷增加的甲板麵積是考慮橫搖穩性的極限下增加的最大麵積。為了照顧起飛的跑道方向和人員操作,甲板增加的寬度作了一個很巧妙的修型,保證有足夠的操作空間,斜角甲板的降落跑道被向左側移動了一點距離,讓開前麵的主升降機,可以確保相互間的操作無幹擾。右舷甲板也加寬了,增加了艦島前的甲板空間(做法是把原來的艦島建築拆到最大底線,然後向右舷加寬甲板),這個設計主要是為了避免前案中降落回收停機數量過低的問題。島後甲板加寬則是為了讓停機整備區的飛機與後升降機的工作互不幹擾,還可以增加一架飛機的擺放位置,提高出動架次率。

最終完成的設計方案比俄羅斯早先向印度承諾的戰鬥能力還要優越,可以在機庫中存放14架米格-29K戰鬥機和6架直升機,並能在飛行甲板上永久性存放12架米格-29K和4架直升機,全艦最多可攜帶飛機數量達到36架,高密度時能達到40架,而最初俄羅斯向印度承諾的是32架飛機。很明顯,這種改裝相當於將“戈爾什科夫”號的戰鬥力提升了20%。單次最大出動率從7架戰鬥機提高到13架,最大攻擊能力提高近83% - 甲板使用效率基本達到法國“戴高樂”航母的水平。對於一艘改裝航母來說,這是一個非常了不起的成績。

除此之外,涅瓦設計局還大刀闊斧地拆去了“戈爾什科夫”號的大部分上部結構、約22.1%的下層甲板艙室、部分原設計中的裝甲帶以及一切不必要的電子設備和內部線纜(航母的主要戰術性能應該由飛機來實現,裝備過於複雜的係統不一定有效),僅僅保留了2 - 4個近程反導攔截係統的位置以及基本的導航雷達和電子戰設備的安裝位置。經過這些改裝後,“戈爾什科夫”號的人員編製從原來的1635人下降到1200人(注:人員的減少就意味著費用的減少)。

目前,俄羅斯在結構方麵的改進工作己基本完成,進入了設備安裝和調試階段。俄羅斯有專門的網站對這個項目的進度發布了詳細的照片,許多技術細節慢慢浮現,外界,包括中國,因此有機會對這艘航母進行仔細的觀察和審評了。

印度與俄羅斯的航母交易就像肥皂劇一樣充滿懸念與驚奇,夾雜著跌宕起伏的恩愛情仇。幾度漲價風波,讓外界對印度這艘新航母喜劇性的劇情變化充滿了興趣,很多軍事評論家似乎並不看好這筆交易,也不看好這艘戰艦的威懾力。本文並不想介紹這艘航母的全部,僅以其飛行甲板的設計變遷來剖析這艘跨越世紀、跨越國際的戰艦改裝工程。

從這艘戰艦的曆次設計變遷中,我們能夠清楚地看到俄羅斯不同於常規的短距起飛攔阻降落技術的日益成熟,設計手段更加理性和先進。正是有了這樣的技術進步,才給被西方壟斷的航母技術打開了一線天窗,為所有有海洋夢想的國家找到了另一條發展航母的途徑。考慮到僅存的三艘“基輔”級航母有兩艘停泊在中國的海岸,印度和俄羅斯的經曆,可能對中國的航母發展有著不容低估的現實意義。

普京的精明

普京1994年訪問印度時突然提出將“戈爾什科夫”號航母“免費”贈送給印度,震驚了全世界。表麵上看,這似乎是普京用來推銷俄係列飛機和挽救其岌岌可危的軍事工業的商業噓頭,或者是用來提升俄羅斯國民信心的政治手段,但實際上,普京的這個突然舉動並非一時頭腦發熱,而是經過深思熟慮後才做出的。

1990年,印度向英國尋求未來航母的可能性,希望能在1995年以後購買一批英國計劃退役的“海鷂”式戰鬥機,同時購買即將在1998年退役的“無敵”號航母,以替代準備退役的老航母“維克蘭特”號 - 這艘航母1989年以後就已基本失去戰鬥力,常年在港口進行維護。英國在1992年正式拒絕了印度的要求,因為CVF計劃的延遲以及F-35B計劃的調整,使得“無敵”號航母需要延壽服役到2010年以後,所以不可能滿足印度的需求(注:由於經費不足,“無敵”號於2005年8月舊退役,比原計劃提前了許多)。

無奈之下,印度將目光投向俄羅斯,希望可以購買“瓦良格”或者“庫茲涅佐夫”號,但俄羅斯海軍當時確實沒有什麽合適的軍艦可以銷售給印度 - “庫茲涅佐夫”號在1992年還沒有正式形成戰鬥力,俄羅斯海軍自身還將其當作旗幟般寶貝著,失去它等於失去航母艦隊的整個發展方向,因此絕對不可能出讓給印度。建造了75%的“瓦良格”號倒是一個必須要解決的問題,這艘航母當時正停放在烏克蘭尼古拉耶夫船廠。烏克蘭政府宣稱該航母是他們的財產,希望俄羅斯政府支付這艘航母前期建造的費用(約12億美元),並為後續的建造提供約10億美元的工程費用。這個官司在兩國政府間糾纏了好幾年,很多原來為這艘航母提供設備的工廠都因蘇聯解體而破產、關閉或轉行,還有很多設備供應商在波羅的海三國以及白俄羅斯等國家。很顯然,俄羅斯己經沒有能力將這艘航母繼續建造完成,印度的希望又破滅了。

但就在這個時候,俄羅斯海軍的萎縮讓蘇聯時代建造的三艘“基輔”級航母麵臨退役的命運 - “基輔”號、“新羅西斯克”號、“明斯克”號在1990年到1992年間陸續退役,嚴重缺乏費用的海軍將這些軍艦按照廢舊鋼鐵的價格處理給西方的拆船廠,而中國則通過轉手獲得其中的“基輔”號和“明斯克”號,並將其改建成主題公園。至於唯一在役的“戈爾什科夫”號,俄羅斯原打算保留自用,但是經費的缺乏讓該航母嚴重缺乏保養,而一場意外的火災又燒毀了它的大部分主動力係統和一些內部艙室,必須進行一次耗資數億的大修才有可能讓這艘航母再次發揮作用。然而,當時的俄羅斯海軍連辦公室的電費與士兵的工資都無力支付,根本不可能有錢來大修這樣一艘大艦,於是俄羅斯海軍萌發了將其處理掉的念頭。

普京敏感地意識到再拆賣廢鐵毫無意義,這艘外形很完整的航母應該還有更高的殘留價值。它建造時正逢蘇聯航母設計從混合型轉向專用型的階段,負責總體設計的涅瓦設計局在原“基輔”級的艦體與動力結構的基礎上研究過多個純航母的設計草案,設計方案與傳統“基輔”級的差異有98%以上,集中在飛行甲板和機庫甲板。他們甚至研究過在“戈爾什科夫”號中期大修時直接改裝成接近“庫茲涅佐夫”號那樣的純航母的可能性。這些工作在蘇聯時代都留有完整係統的正式圖紙,並做了大量的實驗和研究工作。普京谘詢了設計局與造船部的官員,他們都認為可以用較小的代價讓這艘航母複活,並與“庫茲涅佐夫”號保持相似的航空係統。得到專家的支持後,普京給印度的提議依據的是一份4000多頁的詳細計劃書,他邀請印度專家對這艘航母以及“庫茲涅佐夫”號進行訪問考察,並邀請印度海軍派遣飛行員到“庫茲涅佐夫”號上參與飛行訓練。

俄羅斯意外伸出的橄欖枝讓印度心動不己,而且俄羅斯提出的報價比印度對未來航母係統的預算要低得多,同時還附帶解決了印度航母上艦載機性能過於低下的問題,俄羅斯提供的米格-29K遠遠優於“海鷂”式飛機。因此在經過大約6個月的緊張磋商後,俄羅斯與印度達成協議:印度同意支付8億美金用於改裝“戈爾什科夫”號航母,另外支付16億美金訂購28架米格-29K戰鬥機(注:印度還將支付7700萬美金用於建造兩架全新的米格一29K戰鬥機,用於航母的適航與飛機的現代化改進)。1996年,“戈爾什科夫”號航母被拖入北德文斯克船廠進行改裝工作。至此,俄印實現了雙贏 - 俄羅斯成功處理掉一個大包袱,減少了費用支出,並獲得一項向俄企業投入超過20多億美元的巨額合同,而印度則獲得一個完美的未來航母發展戰略,並以比建造一艘新航母低大約60%的費用獲得了一艘頂尖水平的中型航母,可以說雙方都心滿意足。

商業博棄背後的技術抉擇

俄印航母交易中最值得關注的是俄提供給印度的艦載機並不是俄海軍使用的蘇一33重型艦載戰鬥機,而是還沒完成試驗、且在1992年俄海軍競標中敗北的米格-29K中型艦載戰鬥機。有些觀察家認為俄羅斯此舉可能是為了控製航母技術的擴散,不提供威力過度的武器,避免引起地區武力失衡。還有人認為這是普京的平衡手腕 - 蘇霍伊設計局獲得了俄羅斯空軍和海軍以及中國、印度、越南、埃塞俄比亞等國的訂貨,而米格設計局則瀕臨破產倒閉的邊緣,俄羅斯為了挽救米格設計局才極力向印度推薦米格-29K。事實真是如此麽?工程師們給了我們另外一個答案:不是俄羅斯有意控製,而是技術上不得不作出這樣的選擇。

“戈爾什科夫”號設計之初是按照“基輔”級的航空係統來構建整個航母結構的,而“基輔”級的標準艦載機雅克-38M垂直/短距起降戰鬥機最大起飛重量隻有11噸,降落重量僅有8噸,起落架對甲板的衝擊不到4.5米/秒。作為“基輔”級的最後一艘,“戈爾什科夫”號原計劃在90年代中後期更換蘇聯新一代超音速垂直/短距起降戰鬥機雅克-141(注:蘇聯崩潰後雅克-141的研發下馬了),因此結構上也考慮了可以使用最大起飛重量約20噸、降落重量約15噸、起落架衝擊4.5米/秒的艦載機。但如果更換為“庫茲涅佐夫”號的航空係統模式,也就是采用最大起飛重量達到32噸、降落重量達到24噸,垂直衝擊速度達6.1米/秒的蘇一33戰鬥機,那麽將遠遠超過艦體結構和甲板承力設計允許的上限。

涅瓦設計局的設計師們經過計算發現,如果要把“戈爾什科夫”號的結構增強到“庫茲涅佐夫”號的水平,改裝費用和時間都會增加30%以上,且需要全麵進行結構施工,比重新造一艘新艦還麻煩。而米格一29K在蘇聯時代已經完成了約95%以上的航母飛行試驗,其最大起飛重量不超過22.4噸(飛行試驗時不超過17.7噸),降落重量13.3噸,垂直衝擊大約為6.1米/秒,尺度和重量與原設計的雅克-141 (19.5噸最大起飛重量,15.8噸降落重量)很類似,對甲板的衝擊在設計強度範圍內,隻需要小幅度的改進就能滿足使用,對成本的影響可以承受。因此,俄羅斯建議印度采購米格-29K,並承諾其與印度空軍裝備的100多架米格-29A/SD有大量的零件可以通用,有利於減少成本。

印度當時欣然接受了俄方的建議,原因是印度海軍認為俄羅斯提供的米格-29K在技戰術性能上遠遠超出了其原先對未來艦載機的期望。例如米格-29K的飛行速度可達2.1馬赫,而印度自研的未來艦載機NLCA僅有1.6馬赫;再如米格-29K的留空能力幾乎是NLCA的2倍(1500公裏任務半徑)。另外,選擇米格-29K還牽涉到印度自行設計的航母。就當時的設計方案,印度的國產航母還沒有脫離輕型航母的範圍,排水量不大於2.8萬噸,使用米格-29K這樣大小的飛機還可以接受,像蘇-33這樣的重型艦載機則是不現實的。

當然,印度海軍也不是完全認同俄羅斯的推薦,他們對米格一29K提出了一些新要求,比如更好的飛行穩定性,更好的航電係統和武器係統,更大的起飛重量等。為此,印度另外向俄羅斯米格設計局支付了約2億美元的研製費用,用於整合更先進的西方航電設備和俄羅斯最新的導彈武器。估計就在這個時候,法國的達索公司已經將目光投向了印度,準備來個一鳴驚人,用“陣風”取代米格-29K。法國人成功了,笑到了最後。

飛行甲板布局的設計演進

航母設計技術中最為精華的部分就是飛行甲板的設計,尤其是不依賴彈射裝置的短距起飛/攔阻降落模式的航母,甲板設計和布局直接影響著航母的整體運行能力和戰鬥潛力。與1950年開始成熟的常規航母相比,短距起飛/攔阻降落技術發展隻有大約20年左右的時間,沒有經曆過較多的工程實例和使用驗證,設計的優化還完全依靠設計師的設計能力和思維水平。

西方應用短距起飛主要是配合垂直降落係統使用,和蘇聯模式沒有相互借鑒的意義,而美國公布的70年代末到80年代中期發展和驗證的短距起飛/攔阻降落模式的航母資料都經過處理,要麽非常粗糙,要麽過於前衛。前蘇聯在1982 - 1989年間投入了巨大的人力物力,組織了上千架次的起降試驗,參與試驗的飛機包括米格-23,米格-27、蘇-25、蘇-27、米格-29等。1982年,前蘇聯造船部門提出第一份以1143船體為藍本的設計方案。這個名為1143.4.2的改進設計方案與1143“基輔”級航母前甲板上堆滿重型武器大不相同,采用了全通的飛行甲板,艦體中後部甲板寬度大幅度增加,布置了一長一短兩個起飛點,並有斜角降落甲板和攔阻索。

值得注意的是,這個設計方案沒有采用當時正在發展中的躍飛甲板技術,艦載機還是以雅克-141為藍本,隻是具有了起降低速固定翼飛機的能力。這個方案的設計背景是:第一條蒸汽彈射器已經運行了約20次,米格-23A艦載機己經完成研製,試驗用的米格-23LL已進行了約200小時的起降試驗,為研發艦載機提供了試驗數據。更先進的米格-29也已開始試飛,蘇共中央已經同意米格設計局的要求,直接用米格-29K替代米格-23A作為艦載機。米格-29K在最大設計重量(17.7噸)時滑跑距離不超過300米,在航母上有甲板風時能夠在不足200米的距離內正常滑跑起飛,不用借助彈射器和躍飛甲板。不過,1143.4.2的設計還是比較保守,仍然未敢輕易放棄蘇聯海軍傳統的重型反艦武器((6座雙聯SS-N-12重型反艦導彈及其專用的裝填吊車被安置在右舷的延伸島上麵),但大型艦隊區域防空導彈被取消了,隻保留了1143.4.1上麵為數眾多的SA-N-9近程防空導彈。

盡管1143.4.2方案較為粗糙,但已經建立了基本的設計,即在“基輔”級艦體和島型建築的布置位置相對固定的基礎上,明確了甲板和跑道的基本布局,斜向降落跑道和反斜向交叉的長起飛點設計構思基本成形。不過,1143.4.2方案存在一個很大的問題:“基輔”級的水線構型設計中,設備重量分布基本均衡,而1143.4.2方案在基本保持“基輔”級的水線構型基礎上,拆除了航母前部甲板的大量武器和設備,使得艦體前部重量載荷至少減少了4000噸以上,而艦體中後部分不僅增加了導彈設備,還大大拓寬了甲板寬度,增加了飛機等設備的擺放,後部載荷增加不小於3000噸,設備重量分布變得不再均衡。此外,1143.4.2方案將甲板加寬也導致橫搖的穩性下降。如果按照1143.4.2方案來建造新航母,那麽縱向載荷不均勻和橫搖穩性問題可以通過設備和分艙調配的方式來平衡,但是用該方案來改造一艘老航母就不容易解決縱向載荷不均勻和橫搖穩性的問題了。

為此,涅瓦設計局又提出了一個簡化的設計草案,盡量不動甲板輪廓線,僅為必需設備少量添加甲板外挑部分,保持原有穩定性和艦型。這個設計成本低,見效快,對甲板和艦體改動小,需要增加的結構不多,工程量也最小,沒有改變“戈爾什科夫”號修長而狹窄的艦首,隻是直接堆疊上15度躍飛甲板,設計一個兩點串列起飛跑道。

最初俄羅斯向印度推薦的方案就是這個簡化的、名為1143.4.6的設計草案。不過審核發現這個設計也有一些弊病:第一個缺點是起飛跑道經過主升降機,有較大的危險性,起飛時容易導致偏航(在有彈射器導引時,偏航沒什麽大不了,但對自由滑跑來說,偏航卻是很嚴重的問題。一旦升降機出現故障或有操作,會嚴重阻滯起飛的操作)和爆胎。第二個缺點在於必須改動後升降機的位置給攔阻索讓位,改動後的後升降機處於降落區的引段,此位置有大約13%左右的複飛會碰撞到它,這不僅要求升降機隨時進行剛性閉鎖,同時要求升降機有數百噸的耐衝擊和承載能力,這顯然是危險而難以實現的。第三個缺點是這種布局雖然對於出動和起飛非常便利,一次最大可以連續出動超過7架固定翼飛機,但卻是飛行員的噩夢,因為這種布局前甲板空間狹小,降落時前甲板停機區最多隻能容納5 - 6架飛機,並且由於主升降機的位置,而不可能實現飛機降落後快速送入機庫,也就是說航母單波最大出動架次不超過6架。以常規航母攜帶飛機數量來說,一般隻需要攜帶發動兩波次出動的飛機就可以了,也就是說這種布局的最大載機數被限製在12架。對於一艘4.5萬噸的航母來說,這個載機數量有點太少了。俄羅斯最初的宣傳稱改進過後的航母可以載機16 - 22架,顯然這種布局沒有達標。

印度人航母運行經驗豐富,很快就發現了這些問題,因此這個方案被放棄。印度此時深感改裝一艘航母並不容易。鑒於設計方案主要來源於涅瓦設計局,因此印度人邀請涅瓦設計局擔任航母改裝工程的主要監理和技術谘詢服務,並在改造費用之外支付了約2000萬美金,請涅瓦設計局提供新的完整的施工圖紙。與此同時,印度還花費22萬美金聘請DCN的設計顧問對設計草案進行技術審核。

印度的積極努力是卓有成效的,在涅瓦設計局的主持下,新的設計方案隻用了不到20天就出台了。該設計方案更加細致和貼切,它基本不改動“戈爾什科夫”號航母原有的升降機和島型建築,將躍飛甲板向前挑出約8米,降落甲板向後延長約2米,起飛區也加以延長,新起飛跑道長度超過195米,這適合在印度洋高溫度、高濕度的運作條件下使飛機儲備起飛動能。左舷增加的甲板麵積是考慮橫搖穩性的極限下增加的最大麵積。為了照顧起飛的跑道方向和人員操作,甲板增加的寬度作了一個很巧妙的修型,保證有足夠的操作空間,斜角甲板的降落跑道被向左側移動了一點距離,讓開前麵的主升降機,可以確保相互間的操作無幹擾。右舷甲板也加寬了,增加了艦島前的甲板空間(做法是把原來的艦島建築拆到最大底線,然後向右舷加寬甲板),這個設計主要是為了避免前案中降落回收停機數量過低的問題。島後甲板加寬則是為了讓停機整備區的飛機與後升降機的工作互不幹擾,還可以增加一架飛機的擺放位置,提高出動架次率。

最終完成的設計方案比俄羅斯早先向印度承諾的戰鬥能力還要優越,可以在機庫中存放14架米格-29K戰鬥機和6架直升機,並能在飛行甲板上永久性存放12架米格-29K和4架直升機,全艦最多可攜帶飛機數量達到36架,高密度時能達到40架,而最初俄羅斯向印度承諾的是32架飛機。很明顯,這種改裝相當於將“戈爾什科夫”號的戰鬥力提升了20%。單次最大出動率從7架戰鬥機提高到13架,最大攻擊能力提高近83% - 甲板使用效率基本達到法國“戴高樂”航母的水平。對於一艘改裝航母來說,這是一個非常了不起的成績。

除此之外,涅瓦設計局還大刀闊斧地拆去了“戈爾什科夫”號的大部分上部結構、約22.1%的下層甲板艙室、部分原設計中的裝甲帶以及一切不必要的電子設備和內部線纜(航母的主要戰術性能應該由飛機來實現,裝備過於複雜的係統不一定有效),僅僅保留了2 - 4個近程反導攔截係統的位置以及基本的導航雷達和電子戰設備的安裝位置。經過這些改裝後,“戈爾什科夫”號的人員編製從原來的1635人下降到1200人(注:人員的減少就意味著費用的減少)。

目前,俄羅斯在結構方麵的改進工作己基本完成,進入了設備安裝和調試階段。俄羅斯有專門的網站對這個項目的進度發布了詳細的照片,許多技術細節慢慢浮現,外界,包括中國,因此有機會對這艘航母進行仔細的觀察和審評了。



從印度購俄航母的甲板改裝看俄航母設計特點


O印度與俄羅斯的航母交易就像8點檔的肥皂劇一樣充滿懸念與驚奇,其中夾雜著跌宕起伏的恩愛情仇。幾度漲價風波,讓外界對印度這艘新航母喜劇性的劇情變化充滿了興趣,很多軍事評論家似乎並不看好這筆交易,也不看好這艘戰艦的威懾力。本文並不想介紹這艘航母的全部,僅以其飛行甲板的設計變遷來剖析這艘跨越世紀、跨越國際的戰艦改裝工程。從這艘戰艦的曆次設計變遷中,我們能夠清楚地看到俄羅斯不同於常規的短距起飛攔阻降落技術的日益成熟,設計手段更加理性和先進。正是有了這樣的技術進步,才給被西方壟斷的航母技術打開了一線天窗,為所有有海洋夢想的國家找到了另一條發展航母的途徑。
  普京的精明
    普京1994年訪問印度時突然提出將“戈爾什科夫”號航母“免費”贈送給印度,震驚了全世界。表麵上看,這似乎是普京用來推銷俄係列飛機和挽救其岌岌可危的軍事工業的商業噓頭,或者是用來提升俄羅斯國民信心的政治手段,但實際上,普京的這個突然舉動並非一時頭腦發熱,而是經過深思熟慮後才做出的。
    1990年,印度向英國尋求未來航母的可能性,希望能在1995年以後購買一批英國計劃退役的“海鷂”式戰鬥機,同時購買即將在1998年退役的“無敵”號航母,以替代準備退役的老航母“維克蘭特”號(這艘航母1989年以後就已基本失去戰鬥力,常年在港口進行維護)。英國在1992年正式拒絕了印度的要求,因為CVF計劃的延遲以及F-35B計劃的調整,使得“無敵”號航母需要延壽服役到2010年以後,所以不可能滿足印度的需求(注:由於經費不足,“無敵”號於2005年8月舊退役,比原計劃提前了許多)。無奈之下,印度將目光投向俄羅斯,希望可以購買“瓦良格”或者“庫茲涅佐夫”號,但俄羅斯海軍當時確實沒有什麽合適的軍艦可以銷售給印度——“庫茲涅佐夫”號在1992年還沒有正式形成戰鬥力,俄羅斯海軍自身還將其當作旗幟般寶貝著,失去它等於失去航母艦隊的整個發展方向,因此絕對不可能出讓給印度;而建造了75%的“瓦良格”號倒是一個必須要解決的問題,因為這艘航母當時正停放在烏克蘭尼古拉耶夫船廠,而烏克蘭政府宣稱該航母是他們的財產,希望俄羅斯政府支付這艘航母前期建造的費用(約12億美元),並為後續的建造提供約10億美元的工程費用。這個官司在兩國政府間糾纏了好幾年,很多原來為這艘航母提供設備的工廠都因蘇聯解體而破產、關閉或轉行,還有很多設備供應商在波羅的海三國以及白俄羅斯等國家。很顯然,俄羅斯己經沒有能力將這艘航母繼續建造完成,印度的希望又破滅了。但就在這個時候,俄羅斯海軍的萎縮讓蘇聯時代建造的幾艘“基輔”級航母麵臨退役的命運—“基輔”號、“新羅西斯克”號、“明斯克”號在1990年到1992年間陸續退役,嚴重缺乏費用的海軍將這些軍艦按照廢舊鋼鐵的價格處理給西方的拆船廠,而中國則通過多次轉手獲得其中的“基輔”號和“明斯克”號,並將其改建成主題公園。至於唯一在役的“戈爾什科夫”號,俄羅斯原打算保留自用,但是經費的缺乏讓該航母嚴重缺乏保養,而一場意外的火災又燒毀了它的大部分主動力係統和一些內部艙室,必須進行一次耗資數億的大修才有可能讓這艘航母再次發揮作用。然而,當時的俄羅斯海軍連辦公室的電費與士兵的工資都無力支付,根本不可能有錢來大修這樣一艘大艦,於是俄羅斯海軍萌發了將其處理掉的念頭。
    普京是一個了不起的政治家,他敏感地意識到拆賣廢鐵的軍艦對國家毫無意義,這艘外形很完整的航母應該還有更高的殘留價值。事實上也是如此,“戈爾什科夫”號艦體建造時正逢蘇聯航母設計從混合型轉向專用型的階段,負責總體設計的涅瓦設計局在原“基輔”級的艦體與動力結構的基礎上研究過多個純航母的設計草案,其中大部分設計方案與傳統“基輔”級的差異有98%以上集中在飛行甲板和機庫甲板,甚至研究過在“戈爾什科夫”號中期大修時直接改裝成接近“庫茲涅佐夫”號那樣的純航母。這些工作在蘇聯時代都留有完整係統的正式圖紙,並做了大量的實驗和研究工作。普京谘詢了設計局與造船部的官員,他們都認為可以用較小的代價讓這艘航母複活,並與“庫茲涅佐夫”號保持相似的航空係統。得到專家的支持後,普京給印度的提議依據的是一份4000多頁的詳細計劃書,他邀請印度專家對這艘航母以及“庫茲涅佐夫”號進行訪問考察,並邀請印度海軍派遣飛行員到“庫茲涅佐夫”號上參與飛行訓練。
    俄羅斯意外伸出的橄欖枝讓印度心動不己,而且俄羅斯提出的報價比印度對未來航母係統的預算要低得多,同時還附帶解決了印度航母上艦載機性能過於低下的問題,俄羅斯提供的米格一29K遠遠優於“海鷂”式飛機。因此在經過大約6個月的緊張磋商後,俄羅斯與印度達成協議:印度同意支付8億美金用於改裝“戈爾什科夫”號航母,另外支付16億美金訂購28架米格一29K戰鬥機(注:印度還將支付7700萬美金用於建造兩架全新的米格一29K戰鬥機,用於航母的適航與飛機的現代化改進)。1996年,“戈爾什科夫”號航母被拖入北德文斯克的Sevmashpredpriyatiye船廠進行改裝工作。至此,俄印實現了雙贏一一俄羅斯成功處理掉一個大包袱,減少了費用支出,並獲得一項向俄企業投入超過20多億美元的巨額合同,而印度則獲得一個完美的未來航母發展戰略,並以比建造一艘新航母低大約60%的費用獲得了一艘頂尖水平的中型航母,可以說雙方都心滿意足。
    商業博棄背後的技術抉擇
    俄印航母交易中最值得關注的是俄提供給印度的艦載機並不是俄海軍使用的蘇一33重型艦載戰鬥機,而是還沒完成試驗、且在1992年俄海軍競標中敗北的米格一29K中型艦載戰鬥機.有些觀察家認為俄羅斯此舉可能是為了控製航母技術的擴散,不提供威力過度的武器,避免引起地區武力失衡;還有人認為這是普京的平衡手腕—蘇霍伊設計局獲得了俄羅斯空軍和海軍以及中國、印度、越南、埃塞俄比亞等國的訂貨,而米格設計局則瀕臨破產倒閉的邊緣,俄羅斯為了挽救米格設計局才極力向印度推薦米格一29K。事實真是如此麽?工程師們給了我們另外一個***:不是俄羅斯有意控製,而是技術上不得不作出這樣的選擇。
    “戈爾什科夫”號設計之初是按照“基輔”級的航空係統來構建整個航母結構的,而“基輔”級的標準艦載機—雅克一38M垂直/短距起降戰鬥機最大起飛重量隻有11噸,降落重量僅有8噸,起落架對甲板的衝擊不到4. 5米/秒。作為“基輔”級的最後一艘,“戈爾什科夫”號原計劃在90年代中後期更換蘇聯新一代超音速垂直/短距起降戰鬥機雅克一141,因此結構上也考慮了可以使用最大起飛重量約20噸、降落重量約15噸、起落架衝擊4. 5米/秒的艦載機。但如果更換為“庫茲涅佐夫”號的航空係統模式,也就是采用最大起飛重量達到32噸、降落重量達到24噸,垂直衝擊速度達6. 1米/秒的蘇一33戰鬥機,那麽將遠遠超過艦體結構和甲板承力設計允許的上限。涅瓦設計局的設計師們經過計算發現,如果要把“戈爾什科夫”號的結構增強到“庫茲涅佐夫”號的水平,改裝費用和時間都會增加30%以上,且需要全麵進行結構施工,比重新造一艘新艦還麻煩。而米格一29K在蘇聯時代已經完成了約95%以上的航母飛行試驗,其最大起飛重量不超過22. 4噸(飛行試驗時不超過17. 7噸),降落重量13. 3噸,垂直衝擊大約為6. 1米/秒,尺度和重量與原設計的雅克一141 (19. 5噸最大起飛重量,15. 8噸降落重量)很類似,對甲板的衝擊在設計強度範圍內,隻需要小幅度的改進就能滿足使用,對成本的影響可以承受。因此,俄羅斯建議印度采購米格一29K,並承諾其與印度空軍裝備的100多架米格一29A/SD有大量的零件可以通用,有利於減少成本。印度欣然接受了俄方的建議,這不隻是俄羅斯宣傳的功勞,更重要的原因是印度海軍認為俄羅斯提供的米格一29K在技戰術性能上遠遠超出了其原先對未來艦載機的期望。例如米格一29K的飛行速度可達2. 1馬赫,而印度自研的未來艦載機NLCA僅有1. 6馬赫;再如米格一29K的留空能力幾乎是NLCA的2倍  (150千米任務半徑)。另外,選擇米格一29K或蘇一33,還牽涉到印度自行設計的航母。就當時的設計方案,印度的國產航母還沒有脫離輕型航母的範圍,排水量不大於2. 8萬噸,使用米格一29K這樣大小的飛機還可以接受,像蘇一33這樣的重型艦載機無論如何都是不可接受的。當然,印度海軍不是完全認同俄羅斯的推薦,而是對米格一29K提出了一些新要求,比如更好的飛行穩定性,更好的航電係統和武器係統,更大的起飛重量等。為此,印度另外向俄羅斯米格設計局支付了約2億美元的研製費用,用於整合更先進的西方航電設備和俄羅斯最新的導彈武器。
  飛行甲板布局的設計演進
    航母設計技術中最為精華的部分就是飛行甲板的設計,尤其是不依賴彈射裝置的短距起飛/攔阻降落模式的航母,甲板設計和布局直接影響著航母的整體運行能力和戰鬥潛力。與1950年開始成熟的常規航母相比,短距起飛/攔阻降落技術發展隻有大約20年左右的時間,沒有經曆過較多的工程實例和使用驗證,設計的優化還完全依靠設計師的設計能力和思維水平。西方應用短距起飛主要是配合垂直降落係統使用,和蘇聯模式沒有相互借鑒的意義,而美國公布的70年代末到80年代中期發展和驗證的短距起飛/攔阻降落模式的航母資料都經過處理,要麽非常粗糙,要麽過於前衛。前蘇聯為了發展不受彈射器限製的航母技術,在1982~1989年間投入了巨大的人力物力,組織了上千架次的起降試驗,參與試驗的飛機包括米格一23,米格一27、蘇一25、蘇一27、米格一29等。1982年,前蘇聯造船部門提出第一份以1143船體為藍本的設計方案。
    這個名為1143. 4. 2的改進設計方案與1143“基輔”級航母前甲板上堆滿重型武器大不相同,采用了全通的飛行甲板,艦體中後部甲板寬度大幅度增加,布置了一長一短兩個起飛點,並有斜角降落甲板和攔阻索。值得注意的是,這個設計方案沒有采用當時正在發展中的躍飛甲板技術,一艦載機還是以雅克一141為藍本,隻是具有了起降低速固定翼飛機的能力。這個方案的設計背景是:第一條蒸汽彈射器已經運行了約20次,距離研製成功大約隻需要2~4年的周期;米格一23A艦載機己經完成研製,試驗用的米格一23LL已進行了約200小時的起降試驗,為研發艦載機提供了試驗數據;更先進的米格一29也已開始試飛—蘇共中央已經同意米格設計局的要求,直接用米格一29K替代米格一23A作為艦載機。米格一29K在最大設計重量(17. 7噸)時滑跑距離不超過300米,在航母上有甲板風時能夠在不足200米的距離內正常滑跑起飛,不用借助彈射器和躍飛甲板。不過,1143. 4. 2的設計還是比較保守,仍然未敢輕易放棄蘇聯海軍傳統的重型反艦武器((6座雙聯SS-N-12重型反艦導彈及其專用的裝填吊車被安置在右舷的延伸島上麵),但大型艦隊區域防空導彈被取消了,隻保留了1143. 4. 1上麵為數眾多的SA-N-9近程防空導彈。
    盡管1143. 4. 2方案較為粗糙,但已經建立了基本的設計,即在“基輔”級艦體和島型建築的布置位置相對固定的基礎上,明確了甲板和跑道的基本布局,斜向降落跑道和反斜向交叉的長起飛點設計構思基本成形。不過,1143. 4. 2方案存在一個很大的問題:“基輔”級的水線構型設計中,設備重量分布基本均衡,而1143. 4. 2方案在基本保持“基輔”級的水線構型基礎上,拆除了航母前部甲板的大量武器和設備,使得艦體前部重量載荷至少減少了4000噸以上,而艦體中後部分不僅增加了導彈設備,還大大拓寬了甲板寬度,增加了飛機等設備的擺放,後部載荷增加不小於3000噸,設備重量分布變得不再均衡。此外,1143. 4. 2方案將甲板加寬也導致橫搖的穩性下降。如果按照1143. 4. 2方案來建造新航母,那麽縱向載荷不均勻和橫搖穩性問題可以通過設備和分艙調配的方式來平衡,但是用該方案來改造一艘老航母就不容易解決縱向載荷不均勻和橫搖穩性的問題了。為此,涅瓦設計局又提出了一個簡化的設計草案,盡量不動甲板輪廓線,僅為必需設備少量添加甲板外挑部分,保持原有穩定性和艦型。這個設計成本低,見效快,對甲板和艦體改動小,需要增加的結構不多,工程量也最小,沒有改變“戈爾什科夫”號修長而狹窄的艦首,隻是直接堆疊上15度躍飛甲板,設計一個兩點串列起飛跑道。
    最初俄羅斯向印度推薦的方案就是這個簡化的、名為1143. 4. 6的設計草案。不過審核發現這個設計也有許多弊病:第一個缺點是起飛跑道經過主升降機(盡管隻是長點時才有)有較大的危險性,起飛時容易導致偏航(在有彈射器導引時,偏航沒什麽大不了,但對自由滑跑來說,偏航卻是很嚴重的問題。一旦升降機出現故障或有操作,會嚴重阻滯起飛的操作)和爆胎:第二個缺點在於必須改動後升降機的位置給攔阻索讓位,改動後的後升降機處於降落區的引段,此位置有大約13%左右的複飛會碰撞到它,這不僅要求升降機隨時進行剛性閉鎖,同時要求升降機有數百噸的耐衝擊和承載能力,這顯然是危險而難以實現的。第三個缺點是這種布局雖然對於出動和起飛非常便利,一次最大可以連續出動超過巧架固定翼飛機,但它卻是飛行員的噩夢,因為這種布局前甲板空間狹小,降落時前甲板停機區最多隻能容納5~6架飛機,並且由於主升降機的位置,而不可能實現飛機降落後快速送入機庫,也就是說航母單波最大出動架次不超過6架。以常規航母攜帶飛機數量來說,一般隻需要攜帶發動兩波次出動的飛機就可以了,也就是說這種布局的最大載機數被限製在12架—對於一艘4. 5萬噸的航母來說,這個載機數量有點太少了。俄羅斯最初的宣傳稱改進過後的航母可以載機16~22架,顯然這種布局沒有達標,而印度人航母運行經驗豐富,很快就發現了設計的問題,因此這個方案被放棄。
    印度此時深感改裝一艘航母並不容易。鑒於設計方案主要來源於涅瓦設計局,因此印度人邀請涅瓦設計局擔任航母改裝工程的主要監理和技術谘詢服務,並在改造費用之外支付了約2000萬美金,用於請涅瓦設計局提供新的完整的施工圖紙。與此同時,印度還花費22萬美金聘請DCN的設計顧問對設計草案進行技術審核。
    印度的積極努力是卓有成效的,在涅瓦設計局的主持下,新的設計方案隻用了不到20天就出台了。該設計方案更加細致和貼切,它基本不改動“戈爾什科夫”號航母原有的升降機和島型建築,將躍飛甲板向前挑出約8米,降落甲板向後延長約2米,起飛區也加以延長,新起飛跑道長度超過195米,這適合在印度洋高溫度、高濕度的運作條件下使飛機儲備起飛動能;左舷增加的甲板麵積是考慮橫搖穩性的極限下增加的最大麵積。為了照顧起飛的跑道方向和人員操作,甲板增加的寬度作了一個很巧妙的修型,保證有足夠的操作空間,斜角甲板的降落跑道被向左側移動了一點距離,讓開前麵的主升降機,可以確保相互間的操作無幹擾。右舷甲板也加寬了,增加了艦島前的甲板空間(做法是把原來的艦島建築拆到最大底線,然後向右舷加寬甲板),這個設計主要是為了避免前案中降落回收停機數量過低的問題。島後甲板加寬則是為了讓停機整備區的飛機與後升降機的工作互不幹擾,還可以增加一架飛機的擺放位置,提高出動架次率。最終完成的設計方案比俄羅斯早先向印度承諾的戰鬥能力還要優越,可以在機庫中存放14架米格一29K戰鬥機和6架直升機,並能在飛行甲板上永久性存放12架米格一29K和4架直升機,全艦最多可攜帶飛機數量達到36架,高密度時能達到40架,而最初俄羅斯向印度承諾的是32架飛機。很明顯,這種改裝相當於將“戈爾什科夫”號的戰鬥力提升了20%;單次最大出動率從7架戰鬥機提高到13架,最大攻擊能力提高近83%:甲板使用效率基本達到法國“戴高樂”航母的水平。對於一艘改裝航母來說,這已經是一個非常了不起的成績。
除此之外,涅瓦設計局還大刀闊斧地拆去了“戈爾什科夫”號的大部分上部結構、約22. 1%的下層甲板艙室、部分原設計中的裝甲帶以及一切不必要的電子設備和內部線纜(航母的主要戰術性能應該由飛機來實現,裝備過於複雜的係統不一定有效),僅僅保留了2~4個近程反導攔截係統的位置以及基本的導航雷達和電子戰設備的安裝位置。經過這些改裝後,“戈爾什科夫”號(也就是現在的“維克拉馬蒂亞”號)的人員編製從原來的1635人下降到1200人(注:人員的減少就意味著費用的減少)。
    目前,俄羅斯在結構方麵的改進工作己基本完成,進入了設備安裝和調試階段。俄羅斯有專門的網站對這個項目的進度發布了詳細的照片,許多技術細節慢慢浮現,外界也開始對這艘航母進行仔細的觀察和審評了。


“維克拉馬蒂亞”號飛行甲板設計的奧妙
   “維克拉馬蒂亞”號是“戈爾什科夫”號現代化改進的成果,雖然仍然受到原有“基輔”級航母艦體基本布局的限製,但由於其技術發展是在“庫茲涅佐夫”號之後進行的,是吸收了“庫茲涅佐夫”號運行經驗和教訓的最新一代設計成果,因此在原甲板麵積較小、飛行通道較少的情況下實現了更高的航空運作效率,而且甲板的設計能力和對航空母艦實際運作的理解都更加深刻和實用,這標誌著俄羅斯在短距起飛/攔阻降落的航母設計方麵逐漸走向成熟。如果說“庫茲涅佐夫”號的設計還有著濃厚的美國常規航母甲板布局的色彩,那麽“維克拉馬蒂亞”號己經開始走向完全獨立優化的發展道路。
    在1143. 4. 2~1143. 4. 6諸多設計方案中,艦首的設計都打算基本維持原有的艦型結構,但是“維克拉馬蒂亞”號的最終設計卻在這個部位作了相當大的改動。原來“戈爾什科夫”號的前甲板在艦體1/3處大約90米長度的地方有一個上傾角,艦首狹長高大,最高點與甲板水平線高差可達3. 4米,而新設計的15度躍飛甲板長度隻有52米,高度接近6米,必須對整個島前建築和甲板進行大拆除和重建,需要拆至第三層甲板,並重建整個飛行甲板和第一、二層甲板。前甲板區域的工作量占整個結構改裝的70%左右,大約拆下5000多噸結構材料,重新布設的甲板和艙室用去接近4000噸鋼材。原艦首頂端甲板寬度隻有9. 1米,而新艦擴展到17. 6米,較寬的斜板可以為飛行員提供較寬鬆的起飛條件,允許一定程度的滑跑偏移,有助於減輕飛行員起飛時的神經緊張,減少起飛事故率,同時較寬的躍飛甲板也是設計多條起飛通道的必要條件。“維克拉馬蒂亞”號的躍飛甲板頂端在原艦體上向前懸挑出大約8米,這個設計不僅延長了全艦長度,延長了起飛跑道長度,而且還是為了將斜板起弧度的起點向前移動,希望能在斜板與降落斜角甲板間形成盡可能大的平坦區域,用於提高降落時甲板的陳列能力(躍飛甲板的前移使艦島前形成了一塊長約50米、寬約38米的巨大平坦的停機坪,可以容納9-13架飛機的停放)。
    “維克拉馬蒂亞”號的斜角甲板長達200米,是飛行甲板上最大最重要的一部分。其實斜角甲板在“戈爾什科夫”號原先的設計上也有,但是原艦斜角甲板的布置不一定能滿足現設計的要求。“維克拉馬蒂亞”號使用的固定翼飛機是翼展11. 99米的米格一29K,根據設計原則,降落跑道內線寬度隻需要14米、外線16米就能滿足要求,“維克拉馬蒂亞”號斜角甲板設計寬度小於“基輔”級上的設置,但斜角較原設計略大,斜角甲板基本是讓外線從艦尾甲板右側起,貼著艦體中部主升降機的邊緣沿線,這種設計的好處主要是使降落跑道和前升降機間不形成交叉幹擾,升降機的升降不會對降落操作形成破壞性影響。降落跑道向右靠能夠使降落攔阻索的碰撞點盡量接近艦體中線附近、利用艦體中央部分橫搖縱搖升降幅度小、傾斜角度小的特點提高降落的成功率,並可在左舷留一條通道,供甲板操作人員和部分甲板設備使用,最重要的是左舷甲板寬度增加,可以增設一塊不受降落操作影響、同步進行的起飛操作區。
      “維克拉馬蒂亞”號起飛跑道和起飛點的設計與“庫茲涅佐夫”號相比更加簡單。根據印度海軍操作“海鷂”式戰鬥機和“維蘭特”號的經驗,盡管“海鷂”式飛機可以在起飛重量不同時在不同的起飛點進行操作,但實際上海軍飛行員和甲板調度員都認為這樣過於複雜,容易因操所失誤而在起飛時引起安全事故。在實際操作時,隻要不是要求特別大的出動率,總是采用最安全的起飛位置進行起飛操作(幾乎98%的“海鷂”都是在這種狀態下起飛的),因此印度海軍並不讚同俄羅斯海軍在“庫茲涅佐夫”號上的做法(“庫茲涅佐夫”號把起飛重量按照正常和超重兩個狀態,正常起飛重量的飛機允許從前列的兩個起飛點起飛,而超重狀態的飛機則隻允許在後起飛點起飛)。印度海軍認為,如果飛機僅僅執行簡單的作戰任務,那麽幾乎都會以正常起飛重量起飛,但是往往需要飛行更長的時間,以實現持續的空域警戒。所以印度海軍“海鷂”戰鬥機大約50%的飛行任務都超過了正常起飛重量,隻有約22%的飛行任務采納了正常起飛重量,這和陸地飛機80%以上的飛行任務都是正常起飛重量的任務分布完全不同。因此,經過分析,“維克拉馬蒂亞”號上設計了一個常規的長起飛點,這個起飛點是第一起飛點,正常情況下所有的飛機都必須通過這個位置進行起飛操作。第一起飛點設計在左舷,一塊刻意增加的懸挑甲板構成一個狹長的起飛區,起飛跑道反斜向交叉通過降落跑道,長度約195米。“維克拉馬蒂亞”號的起飛區起始點和整備區不像“庫茲涅佐夫”號那樣深入降落跑道中,它的折流板和擋輪器都設計在紅線安全區以內,在準備起飛的過程中,除操作人員可能需要進入降落跑道外,基本可以做到與降落區無交叉幹擾,能夠實現降落跑道30秒緊急清空的降落能力。這種能力己經超越法國“戴高樂”號航母,與美國的大甲板航母持平。
    單一起飛點和起飛通道的設計雖然完全能夠滿足40架以下載機出動的需求,但不利於航母運行的安全餘度,一旦起飛區準備順序起飛的飛機出現火災、起落架故障等,就會占據較長的空間,會讓航母在一定程度上失能。因此,印度也沒有完全放棄“庫茲涅佐夫”號驗證過的一些能力,它設計了第二條起飛通道,即備用起飛通道。與第一起飛點不同,第二起飛點是一個自由滑跑點,用於緊急情況下的快速出動。該點位於甲板中線上,緊靠著前升降機,可以使以正常起飛重量執行防空任務的飛機從升降機升起後直接進入起飛區,或者從艦島的後停機坪直接牽引到前升降機後對準起飛標記線,飛行員可以通過自行加力鬆刹車進行滑跑起飛。第二起飛通道實際上隻是一個標記線,這個做法是印度海軍在“維蘭特”號上的通長刻度標記起飛跑道的一種延續,第二起飛區兩個允許起飛位置的長度分別是120米和155米。由於沒有噴流折流板並且通過前升降機,第二起飛區的使用是嚴格受限的,它僅僅適用於第一起飛區故障時的緊急起飛或戰時緊急升空執行攔截或者防空任務。第二起飛區在使用時,其甲板使用權是排他性的,需要第一起飛區停止操作,直到第二區的飛機升空後才允許第一起飛區的飛機起飛。同時,中線上起飛點後的降落跑道必須清空,不允許有人員活動或停留(打開加力的發動機噴流異常強勁,30米以外的溫度還超過450度,流速不小於70米/秒,不僅可以瞬間把人拋到海裏,還能在幾秒以內使人員嚴重燙傷或者燒傷)’。不過,說起來很嚴重,但實際上在“維蘭特”號上,這樣的全通甲板操作已經是日常必備的工作了,經過訓練的甲板人員指揮這類基本操作一般不會出現事故。
      “維克拉馬蒂亞”號上的第二起飛區還準備了一個超級起飛點,位於攔阻索之後,正常情況下是一個直升機起降點,處於第二起飛區導示線沿線上,長度達到240米。這個起飛點的主要作用是在甲板處於最大出動狀態時第一起飛區出現故障時的備用起飛點,可以直接放飛後甲板非紅線安全區的任何一架飛機,甚至可以代替第一起飛點出動90%以上的飛機。如果戰術訓練得當,這個起飛點還可以用來配合第一起飛點使用,縮短最大出動率時的出動時間。由於超級起飛點恰好處於航母左舷和右舷永久停機區的中間,因而當兩側都停滿飛機時可用於出動指定飛機。比如說第一起飛區值班的飛機都是執行防空任務的,當需要起飛一架或多架偵察和電子幹擾機或者空中加油機時,就不需要清空第一起飛點執行戰術值班的製空戰鬥機,而可以直接從超級起飛點起飛,這有利於保持航母的戰術靈活性。起飛布局的設計確實可以算作“維克拉馬蒂亞”號飛行甲板設計的精華所在,由於前升降機的位置,第二起飛區的使用受到較多的操作規則限製,但是這艘排水量和甲板麵積僅有“庫茲涅佐夫”號70%的航母毫不遜色地實現了比“庫茲涅佐夫”號更高的航空運作能力,這不得不令人擊節讚歎,技術進步是無價的。
停機區的大小是限製航母日常戰鬥力的一個重要指標,目前航母的操作基本依賴於在飛行甲板上存放的可立刻使用的飛機。盡管飛機可以從機庫中通過升降機,源源不斷地補充到甲板上,但是隻有在甲板上才能完成起飛前的所有準備和檢查工作,因此,擴大航空甲板的永久性停機區成了每一個航母設計師的夢想。法國“戴高樂”號中型航母為了增加甲板的飛機存放區域,采用了備受爭議的左右分區設計概念,將飛行甲板左半側全部作為起飛降落操作區,將右側甲板全部作為停機坪,這個設計迫使兩台彈射器都侵入到降落跑道的位置,對起飛和降落操作都有直接幹擾,需要采用非常嚴格的時序管理方式進行管製。法國人的設計最大的好處是獲得了一個巨大的永久停機區,這個區域可以容納超過20架戰鬥機,占總載機數的一半,超過美國航母的設計(通常美國航母隻能在這個區域存放載機總數的1/3)。特別值得一提的是,法國的“陣風”M艦載戰鬥機機翼是不能折疊的,所以取得這樣的成績是非常難得的,這為這艘排水量4萬噸的航母具有超級強悍的戰鬥力提供了必要保證。
      “維克拉馬蒂亞”號在一定程度參考了法國人的設計經驗,放棄了“庫茲涅佐夫”號類似美國航母的布局設計原則,將操作區向左舷靠近和集中,在結構許可的情況下,按照米格一29K的機身長度拓寬了右舷甲板,並考慮到重心和穩性的要求,將甲板拓寬的區域全部用於停機坪。首先獲得擴張的是前甲板,前甲板原來是各類導彈武器堆疊的區域,有大量的台和副甲板,但在“維克拉馬蒂亞”號上,這些附屬的結構統統被拆掉,就連艦島前部也被拆至指揮塔下,改裝工作極大地擴張了艦島前部,最寬的地方增加超過8米,並且延伸到躍飛甲板起始點。
    按照印度的要求,涅瓦設計局以米格一29K 17. 5米的長度為基礎拓寬甲板,能夠在不影響降落跑道的情況下橫向排列兩列米格一29K,高密布局時甚至可以排下三列,前停機坪安全紅線內的永久停機區內大約可以停放4~5架正常狀態的米格一29K,這個區域不影響任何起飛和降落操作。通常,這個位置停放的飛機都是短時間不會使用的,在正常的甲板運作時,降落的飛機被拖入這個區域,工作人員需要在這裏抽取剩餘燃料,拆卸飛機武器彈藥,檢測飛機狀態和飛行記錄,清洗和保養,然後送入機庫存放,這個過程大約需要30分鍾到2小時。如果發動大機群作戰,密集的降落操作不允許對飛機進行日常的養護工作,通常就將飛機拖離降落跑道,進入前甲板,臨時占用原起飛區的甲板空間。執行密集降落任務時,起飛操作是無法進行的,把這部分空間交給降落飛機使用是合理的。這時候降落的飛機隻執行折疊機翼操作,然後拖入指定位置,用係纜固定,等所有飛機都完成降落後,前甲板的飛機才開始向後甲板停機坪轉移,清空出一條起飛跑道,讓航母保留再次出動和快速出動戰術值班飛機的能力。
    前甲板停機區能容納的飛機總數就是一艘航母單波次能出動的最大架次數量,受艦體水線結構的限製,拓寬的甲板部分不能進一步向前延伸,現有設計確定了“維克拉馬蒂亞”號正常出動波次,小於5架時可以進行正常的各項操作,即5架戰術值班的出動數量。美國航母特混編隊在日常戰術巡航任務中僅出動1架預警機、2架戰鬥機執行警戒巡邏任務,三級戰術警備狀態時才出動4架戰鬥機,保持2架威脅方向戰術警戒,2架外層防空圈待機。對比可知,“維克拉馬蒂亞”號在這方麵的戰術表現可謂毫不遜色。
    防空方麵,美國航母在通常情況下會保持2座彈射器戰術值班,4架飛機處於5分鍾戰術狀態。一級戒備時,甚至會有2架戰鬥機在起飛位置怠速等待,獲得指令後60秒以內就能升空。“維克拉馬蒂亞”號受起飛區的限製,隻能提供2架飛機5分鍾警戒,如果算上緊急起飛點的能力,勉強可以做到4架飛機5分鍾戰術值班。在較寬鬆的狀態下,前甲板在保留緊急起飛通道的情況下可以停放大約9架飛機。這表明正常時“維克拉馬蒂亞”號可以在保留本艦防空出動能力下,發動9架次的單一攻擊波,或者以40分鍾為間隔連續發動2波次共計18架次飛機的攻擊,這個能力接近海灣戰爭時期的“中途島”號航母。在不考慮任何起飛操作的情況下,“維克拉馬蒂亞”號前甲板最多能夠容納大約16~17架回收的飛機,這表示航母有能力發動90分鍾間隔的兩波次共計32架次的攻擊波,這一能力與法國“戴高樂”號航母相比毫不遜色,接近更大型的美海軍“中途島”級別的能力。
    艦島前的停機區域決定了回收飛機的架次,艦島後的停機區域則決定航母的出動飛機數量。“戈爾什科夫”號原來的設計沒有過多考慮艦島與甲板的位置關係以及艦島的大小等問題。原艦島即便是拆除到極限,其尺度還是偏大,米格一29K的長度和寬度比原艦使用的雅克一38M略微大一點,考慮到後升降機的位置,後甲板停機區必須拓寬到飛機停放時不影響後升降機的使用,恰好“維克拉馬蒂亞”號的左舷拓寬了一塊相當大的麵積作為起飛區,那麽右舷為了平衡也需要增加一點寬度來增加配重。因此,涅瓦設計局增加了約2米的甲板寬度,加寬以後的右舷正好與前甲板增加後的甲板舷在同一條艦體中軸的平行線上,後停機坪可以在安全紅線內停放6架(不折疊機翼)到9架(折疊機翼)飛機。右艦舷增加的一塊耳形突起的甲板布置了航母的第一起飛點,起飛點後有一個非常窄的紅線區,可以確保有2~3架飛機在這裏安全停放,這樣2+9共11架飛機就是“維克拉馬蒂亞”號正常狀態的全部武力,它們所處的位置不會影響航母的降落跑道,都可以直接在停機位置解決掛彈、打開發動機檢查等最後的航前準備工作,都可以為航母提供5~15分鍾的警戒,將是航母防空作戰的主要力量。特別是左舷停機區的2~3架飛機,它們不需要穿過降落跑道就能直接在無幹擾的情況下到達起飛位置,最適合擔任緊急的5分鍾警戒任務,而右舷停機區的9架飛機則適合擔任15~30分鍾警戒任務,飛機可以加好油裝好彈,做好起飛準備和檢查,飛行員穿戴好衣服在作戰情報室值班。
   一艘航母需要體現戰鬥意誌時,往往會采用密集的大機群攻擊波出動法,這時整個後甲板在起飛點以後都將擺滿準備起飛的飛機,這些飛機將依次從起飛點列隊按順序起飛,此時“維克拉馬蒂亞”號可在甲板上擺放大約16架整裝待發的戰鬥機,在烏克蘭小鎮尼基塔的訓練表明,在正常的調度操作以及飛機無故障的情況下,起飛點能以平均每60~78秒的速度起飛戰鬥機,可以在22~30分鍾內發出全部飛機。這個性能與法國“戴高樂”號航母在波斯尼亞南部的巡航中,17分鍾兩台彈射器彈射9架“陣風”M戰鬥機、2架“超軍旗”攻擊機的表現基本相當。
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