伊麗莎白女王級航空母艦
雙艦島多用途航空母艦
伊麗莎白女王級航空母艦(英文:Queen Elizabeth-class aircraft carrier),是英國皇家海軍隸下的一型航空母艦,是一型採用傳統動力,短距滑躍起飛並垂直降落的雙艦島多用途航空母艦。
伊麗莎白女王級航空母艦是英國皇家海軍有史以來最大的戰艦,並首次使用燃氣輪機和全電驅動,將取代以反潛作戰為主要任務只能搭載有限數量艦載機的無敵級航空母艦,成為英國未來的遠洋主力。
伊麗莎白女王級航空母艦計劃建造兩艘,總造價約五十億美元,首艦“伊麗莎白女王”號2009年7月7日開工,2014年7月4日下水,2017年12月7日服役,預計2018年開始飛行試驗,2020年形成初始作戰能力,是英國皇家海軍第二艘同樣取名為“伊麗莎白女王”號的軍艦。2號艦“威爾士親王”號於2011年5月開工,2017年12月21日下水,因預算問題服役時間已推遲。於2019年12月10日開始服役。
CVA-01航母效果圖
20世紀70年代工黨執政期間,英國所有大型航空母艦全部退役,甚至包括剛剛完成現代化改裝,搭載專門從美國採購的F-4K艦載機(F-4戰鬥機改進型)的鷹級皇家方舟號航空母艦。為了避免沒有航空母艦可用的尷尬,英國皇家海軍退而求其次,推出了輕型無敵級航空母艦,其主要搭載短距起飛垂直降落型(STOVL)戰機和直升機,以滿足反潛和有限度的制海、制空等任務。在冷戰時代,北約的歐洲盟國在大西洋上的主要任務就是防堵蘇聯潛艇的封鎖,海上打擊主力落在美國強大的航空母艦戰鬥群身上,因此以反潛為主要任務的無敵級航空母艦基本可以滿足戰鬥需要。
馬島之戰中被阿根廷飛機擊中的D80謝菲爾德號驅逐艦
馬島之爭成了英國航空母艦發展的轉折點,一方面,在戰爭中發揮重大作用的兩艘輕型航空母艦成為特混艦隊的核心,英國皇家海軍的英雄;另一方面,英國開始反思鷹級“皇家方舟”號航空母艦過早的退役,導致英國海軍缺乏有效奪取制空權的能力,從而使多艘英國軍艦被阿根廷空軍擊沉。馬島之戰後,英國將老舊的“競技神”號賣給印度,同時又建造了無敵級航母的另外兩艘卓越號航空母艦和皇家方舟號航空母艦,並對海鷂戰鬥機持續改進以應對可能再次發生的衝突。但輕型航空母艦的先天不足讓作戰能力大受限制,先前馬島之戰的教訓已經證明,只有較大型的航空母艦才能搭載足夠的艦載機來滿足皇家海軍的各種任務需求,並在戰爭爆發時提供足夠的戰鬥力,自此英國開始了追求大型航空母艦的歷程。
英國航母方案
“伊麗莎白女王”號海試
1997年5月,英國工黨政府上台後啟動新一輪戰略防衛評估(Strategic DefenseReview,SDR),並於1998年7月公布了評估報告,要求海軍建設要緊緊圍繞著“前沿存在”和“由海向陸”的作戰思想展開,放棄海上決戰的思路,將兩棲作戰提到前所未有的高度。在該報告的指導下,結合21世紀的作戰需求,英國海軍擬定了多項主戰裝備的發展計劃,準備在2010年前後組建“全球艦隊”,這其中就包括航空母艦。1998年12月英國國防部發出批准規劃的通知,正式決定自行建造新一代航空母艦。
項目招標
投標企業②
1999年11月,CVF第一階段初期規劃展開,主要內容是設計評估和飛機選擇。英國皇家海軍總共提出九種方案構想進行評估,其中有七個為全新設計建造,大致分為STOVL(短距起飛垂直降落)型方案、STOBAR(短距起飛攔阻降落)型方案以及CATOBAR(傳統航母的彈射起飛攔阻降落)型方案三類。其中短距起飛垂直降落型方案有四個,艦載機數量分別為40、26 、20、15架;短距起飛攔阻降落型方案有一個,搭載26架艦載機;彈射起飛攔阻降落型方案有兩個,分別搭載40和36架飛機。除了這七個新方案之外,另外兩個方案則由現有船隻改裝,最為廉價保守但性能也最低。一個是購買現成貨櫃輪再進行改裝的方案(STUFT),可搭載20架飛機;另一個是將現役無敵級航母進行大規模延遲退役改裝(SLEP),同樣約搭載20架飛機。評估階段開始后,皇家海軍首先排除了STUFT與SLEP這兩項。而以BAE系統公司和泰雷茲集團為首的兩個團隊初步設計的範圍,則集中在可搭載30至40架艦載機的區間。雖然設計方案仍在完善中,但CVF的排水量預計為5.5到6.5萬噸,小於美國10萬噸的尼米茲級但大於法國4.3萬噸的戴高樂級,是其前輩2萬噸的無敵級的三倍。
方案 | 特點 | 展示 |
STOVL | 預計艦載機為F-35戰鬥機B型,F-35戰鬥機B型和C型的戰鬥力介於海鷂戰鬥機和F-18戰鬥機之間,英國空軍和海軍都將共同使用的首選戰機,同時還能使英國在短距起飛垂直降落領域具有領先的科技優勢。但與相同發展級別的傳統戰機相比該型戰機具有航程和載彈量相對少的缺點。可以省下昂貴的蒸氣彈射器和攔阻降落索,另外一個問題是沒有任何短距起飛垂直降落的空中預警機可以配合F-35戰鬥機作戰,因此可能使用V-22傾轉旋翼機作為平台研發一種新型空中預警機。 | 短距/垂直起降方案 |
STOBAR | 主要艦載機為改裝的海基版颱風戰鬥機,該型戰鬥機通過滑躍甲板,採用短距起飛攔阻降落,也可以省下蒸氣彈射器,但是要使用攔阻索。許多傳統飛機通過簡單改裝即可實現這一起降方式,而颱風戰鬥機就是通過加強起落架,升級飛行控系統和加裝繩勾來實現的。這種方案的優點是艦載機航程機動性和載彈量都高於短距起飛垂直降落方案使用的艦載機,同時又比彈射起飛攔阻降落方案的艦載機有更低的操作成本。缺點是颱風戰鬥機的隱身性能不如F-35戰鬥機強,因為颱風戰鬥機的外銷量小不能分攤成本,因此成本也比較高。當然也可以選擇購買法國陣風戰鬥機來改裝,但是考慮到英國已經有了颱風戰鬥機,因此不太可能再去購買改裝一種重複性的機型,而且法國還是歐洲2000計劃的退出國。 | 短距起飛攔阻降落 |
CATOBAR | 預計艦載機為F-35戰鬥機C型、F-18戰鬥機、陣風戰鬥機,採用彈射起飛攔阻降落,需要使用彈射器和攔阻索搭配斜式飛行甲板,屬於傳統大型航空母艦方案。此該方案對艦載機和航空母艦所要求的新科技最少,相對於其他方案,艦載機有最大的航程和載彈量;缺點是操作成本最高,同時因為是直接購買其他國家的設備和艦載機,不需要額外進行研發工作,因此所能獲得軍事科技最小。 | 彈射起飛攔阻降落方案 |
BAE系統公司和泰雷茲集團的兩支團隊由於都是跨國集團,因此建造工作將在不同的地點甚至是不同的國家進行,故艦體與系統安裝採用模塊化設計,以利於最後的組裝並確保品質;其中,BAE系統公司的航母設計由19個結構模組組成,而泰雷茲集團的則僅分為5個結構模組。在兩個團隊中,BAE系統公司是英國本土企業,負責45型驅逐艦的建造工作,其團隊中的諾斯羅普·格魯門公司也為美國海軍設計了新一代航母(CVN-21),所以此團隊佔據競爭優勢。
BAE系統公司的航母設計在外觀上相當傳統,相比之下泰雷茲集團的擁有兩座位於右舷的艦島設計顯得很搶眼。在CVF的初期規劃階段兩個團隊的首要任務都是各自評估前述三種構型的可行性與所需技術。與此同時,2001年1月17日,英國國防部和美國國防部又簽署了一份諒解備忘錄,加入了更名為JSF的聯合打擊戰機計劃,並將其作為皇家海軍未來的艦載機,之後不久F-35戰鬥機贏得了JSF的訂單。
F-35戰鬥機B型
方案確定
伊麗莎白女王級定型方案
“伊麗莎白女王”號
2005年12月,英國國防部宣布由其管轄的“聯合體”董事會負責項目的指導和管理,由BAE系統公司負責航母的總 體設計、建造、試航及航母驗收工作,包括領導工程團隊、負責任務系統的設計以及艦體中部和後部分段的設計和建造;泰雷茲集團負責領導設計平台、動力和推進系統,並負責艦載機介面的設計;KBR公司負責為項目提供管理服務;巴布科克公司和VT集團負責設計和建造2個前面的分段,最後由巴布科克公司在蘇格蘭法夫的羅賽斯造船廠(Rosyth)進行總裝。2007年7月25日,時任英國國防長布朗正式宣布訂購“伊麗莎白女王”號和“威爾士親王”號兩艘航空母艦,成本總計約40.85億英鎊。
2008年7月3日,英國國防部與相關企業簽訂了伊麗莎白女王級航母的建造合同。隨後,航母上各設備和系統的分合同也陸續簽訂。2008年,BAE系統公司和VT集團成立合資公司BVT水面艦艇公司,整合了兩個公司水面艦艇的建造、維修等業務,下轄4個船廠。“聯合體”也相應的由BVT水面艦艇公司領導,並重新約定BVT公司負責整個航母“聯合體”以及各項細節的總體管理,並負責制訂建造計劃;泰雷茲集團負責動力和推進裝置的設計,包括航空設備和F-35B的整合上艦等;巴布科克公司負責裝配和集成,並著眼於細節設計和建造;BAE系統公司集成系統技術部負責設計、採購和任務系統的集成。而作為用戶的英國國防部負責審批和驗收。
開工建造
“伊麗莎白女王”號總裝建造
建造中的艦艏
2009年7月7日,在BVT水面艦艇公司位於克萊德河畔的格拉斯哥市(Glasgow)的戈文造船 廠(Govan shipyard)舉行了切割鋼板儀式,標誌著“伊麗莎白女王”號航母正式開始建造。由於這兩艘航母是英國海軍史上最大的戰艦,英國任何一家造船廠都無法單獨完成建造。同時為保證在合同約定期內完成,“聯合體”制訂了大型模塊分段建造策略。伊麗莎白女王級航母巨大的艦體被劃分為6個艦體超級分段、6個中間分段、12個舷台分段和2個島式上層建築,由4家公司的6家造船廠共同建造,分別是BVT公司的戈文造船廠和朴茨茅斯造船廠,巴布科克公司的羅賽斯造船廠和位於德文郡(Devon)的阿普爾造船廠(Appledore Shipyard),位於伯肯黑德(Birkenhead)的凱莫爾·勞伊德公司造船廠(Cammell Laird shipyard)以及A&P公司的泰恩(河)造船廠。最後,將這些艦體分段運往羅賽斯造船廠進行總裝。除此之外,剩餘的零星建造工作,則在造船界和工程界採取公開競標的辦法予以解決。
“伊麗莎白女王”號航空母艦按計劃將在2015年服役,然而由於2008年金融危機爆發,航母的建造也受到影響。2008年12月,英國宣布將“伊麗莎白女王”號航母的交付時間推遲到2016年,這將導致項目全成本增加15.6億英鎊。此後因為其他原因項目又進一步被推遲,2013年時,英國政府文件《戰略防務與安全展望》宣布,新航空母艦服役時間推遲到2020年,建造預算相應增加到62億英鎊。
“威爾士親王”號建造中
建造節點
伊麗莎白女王號下水現場1
2010年1月25日,英國政府宣布將保障價值4400萬英鎊的“伊麗莎白女王”號飛行甲板建造工作,由凱莫爾·勞伊德公司造船廠負責。2010年2月25日,“伊麗莎白女王”號重要的2號大型船段,一個重達6000噸、長70m 、寬40m與高18m的船段在朴茨茅斯造船廠開工。2010年3月,“伊麗莎白女王”號的艦球鼻艏1號船段由阿普爾造船廠建造完成,之後拖至羅賽斯造船廠進行組裝;4月,下部分段中的頭兩塊子分段也在阿普爾造船廠完工。
伊麗莎白女王號下水現場2
2012年2月16日,BVT公司的朴茨茅斯造船廠開始建造“威爾士親王”號的艦艏底部2號船段總成,此船段總重約6000公噸,其內包括輪機艙室、儲藏區、主要輸配電室以及85間人員艙室等。2012年4月9日,“伊麗莎白女王”號的兩個大型船段(LB-04)完成合攏,其中一個船段由戈文造船廠製造(包括2個輪機艙、一個醫療艙區以及其他居住艙等),另一個船段則由朴茨茅斯造船廠建造,重4087噸;隨後,這個船段在於另一個長80m、重11500噸的大型船段結合。
合併圖冊
2013年4月,“伊麗莎白女王”號的前艦島已經就位,艦體已經大致成形,主要分段就只差后艦島還沒到位。在各分段組裝期間,為了防止建築工人在近3013個艙室中走丟,專門研製了特殊的手機應用程序。2013年6月11日,“伊麗莎白女王”號最後一個完工的分段-編號14號的后艦島在戈文造船廠完工,此分段重750噸,高度超過30m,總共分為110個隔間,其內鋪設44000m以上的電纜線;6月16日,后艦島分段由水路運抵羅賽斯,隨後在6月28日安裝在艦體上。2013年11月11日,“伊麗莎白女王”號的滑躍甲板安裝完成。
下水海試
伊麗莎白女王號下水現場4
2014年7月4日,“伊麗莎白女王”號在羅塞斯造船廠舉行命名下水儀式,英國伊麗莎白女王二世出席典禮,親自為以她名字命名的戰艦命名,並在船頭敲碎蘇格蘭威士忌。英女王丈夫愛丁堡公爵、英國首相卡梅倫、英國國防大臣哈蒙德、蘇格蘭政府首席大臣薩蒙德和英國前首相戈登·布朗,以及約3500名設計和建造人員參加了儀式。下水后,女王號航空母艦將在船廠碼頭靠泊進行舾裝。
2014年7月17日,“伊麗莎白女王”號航空母艦首次出塢。2014年7月28日,2號艦“威爾士親王”號的一個大型分段離開戈文造船廠,被運往羅塞斯造船廠準備進行最後的總裝。2014年9月,“伊麗莎白女王”號航母成功完成了的傾斜試驗,以確定其準確的重量和重心位置。
2015年11月23日,英國政府發布了《2015年防務與安全戰略審查報告》,確認了伊麗莎白女王級航母將具有強大的兩棲作戰能力,並承諾將採購138架F-35戰鬥機,其中的24架將在2023年之前配置到航空母艦上。2015年12月,“伊麗莎白女王”號航母的主動力裝置MT30燃氣輪機首次成功點火。
2016年4月20日,“威爾士親王”號已經完成80%的工作量,計劃2017年下半年下水,2019年交付皇家海軍,2023年形成作戰能力。
2017年6月26日,“伊麗莎白女王”號航空母艦於當地時間周一正式下水試航,從蘇格蘭的羅塞斯出發,在蘇格蘭的東北海岸進行了首次為期六周的海上試驗對未來的旗艦基礎系統進行初步測試,之後一直進行海試及訓練,還與美國海軍“喬治·布希”號航母編隊進行了聯合訓練。2017年8月16日,英國皇家海軍“伊麗莎白女王”號航母在結束了海試,首次返回其位於英國南部的母港朴茨茅斯,現場有多艘船隻出港迎接。
2017年10月30日,英國皇家海軍首艘伊麗莎白女王級航母“伊麗莎白女王”號,從朴茨茅斯軍港啟航,開始進行第二次海上試航測試。
伊麗莎白女王號服役
2017年12月21日,伊麗莎白女王級二號艦“威爾士親王”號離開蘇格蘭羅塞斯造船廠1號干船塢下水,被拖至舾裝碼頭。
2018年3月,伊麗莎白女王號展開首次遠航測試訓練,在回航途中與“春潮”號嘗試了首次海上補給,但因天氣惡劣訓練未能完成。
艦島
伊麗莎白女王號“雙艦島”
“伊麗莎白女王”號雙艦島
英國對於航空母艦的設計有過許多貢獻,全通甲板、斜角甲板、蒸汽彈射器、助降燈和噴氣式飛機上艦等都是英國人的發明。在伊麗莎白女王級航母上,英國人使用了軍艦前後兩個島式上層建築的獨特外觀。對此種布局英國早在設計馬爾他級大型航空母艦時就打算使用,在後來的1952年型航母上再度出現過這種設計。由於兩種軍艦最終未能建造,“伊麗莎白女王”號航母便是世界上第一艘採用雙艦島的航母。雙艦島將分擔島式上層建築的功能,靠近艦艏的前部艦島主要安裝有航海、導航、遠程探測和警戒、編隊通信設備,最醒目的是S1850M遠程雷達,將擔負航行駕駛等指揮控制任務,同美國航母一樣,艦長和司令部職權及戰位分置。後部艦島上主要安裝有航空指揮、艦機通信、電子對抗等設備,最明顯的是997型中程雷達和可傾斜放倒的主桅杆,主要擔負艦載機飛行控制和航空管制任務。每座艦島內部都設有武器升降機,艦島和右舷邊之間有一過道,可以轉運武器彈藥,互不干涉影響。
“伊麗莎白女王”號航母的雙艦島設計可以讓燃氣輪機的布置更加合理,由於航母配置了2台燃氣輪機,每台燃氣輪機都需要有較大體積的進排氣管道。設置2個艦島,每個艦島下面可以布置1台,對應的管道可以分別布置在各自對應的艦島內部,佔用的飛行甲板下面的空間也較少。另外雙艦島可以減小島式上層建築的體積和佔用飛行甲板的面積,燃氣輪機的進氣和排氣系統相對比較複雜,如果缺少優化設計,像無敵級航空母艦那樣,2座異常高大的煙囪,導致航母上層建築體型龐大,飛行甲板也非常狹窄。泰雷茲集團認為這種設計形式所佔航母甲板的面積是最小的,而且風洞試驗結果表明,這種配置方式也減少了對後部飛行甲板的氣流影響。
從另一個角度來說,航母艦島上需要配置多種雷達、通信系統及電子戰系統天線,這些如果都安裝在一個面積不大的艦島頂部,會存在電磁兼容問題,雙艦島則會避免出現這種問題,不至於讓多種電子設備相互干擾。這種設計還可以有效降低單一艦島受創后導致航母喪失全部作戰能力的風險。此外,英國在雙艦島設計時還考慮了降低雷達信號特徵的隱身性能要求,其外觀總的來說是下面水平截面小,上面截面大,明顯呈現出傾斜度,艦島上半截還部分呈現出金字塔狀。這有利於進一步降低飛行甲板的佔用面積,並讓后艦島內排出的煙氣向艦體一側湧出。
“伊麗莎白女王”號航母的雙艦島設計使得單個艦島的重量和尺寸大幅降低,對船廠能力要求相應降低,而且雙島異地并行建造也能有效壓縮周期,這對於英國造船業而言意義重大。
甲板
“伊麗莎白女王”號滑躍式甲板
伊麗莎白女王級甲板配置圖
結構
伊麗莎白女王級從底艙至上層建築共劃分為14層甲板,其中主艦體內有9層,自艏向艉由18道水密隔艙分割成19個水密艙段。艦體中上部靠上位置是下甲板機庫,長約163米,寬約26米,層高約7.1米,面積約4200平方米,設有20個飛機修護區,能容納24架F-35B和10架EH-101“灰背隼”直升機,或者26架海鷂系列戰鬥機,或是45架“海王”等級的中型直升機。
為了提高艦載機的出動架次率,伊麗莎白女王級的甲板作業將採用“一站式補給、武器裝填”概念,在甲板上設置幾個類似汽車維修的“地溝”,飛機可以在一處同時完成燃料補給、掛載彈藥等作業,這樣有利於節省甲板空間和作業時間,而無敵級航母都是分別在基礎完成這些作業的。伊麗莎白女王級被要求能在15分鐘內讓24架航空器起飛,24分鐘內回收24架航空器。
“伊麗莎白女王”號艦體剖視圖
伊麗莎白女王級MT30燃氣輪機
防禦
“伊麗莎白女王”號艦島安裝的S1850M雷達
艦載機
伊麗莎白女王級最多能容納36至40架艦載機,包括4架直升機和36架F-35戰鬥機B型,機庫最多可容納兩個中隊共25架F-35B。艦載機有多種編製,在平時狀態下,艦上編製一個中隊9至12架F-35B、4架加裝MASC的預警直升機與6架多用途“灰背隼(Merlin)”EH-101直升機,,並另外配置1至2架通用直升機執行垂直補給或海面搜救任務;在危機時期或北約重要演習中,伊麗莎白女王級將採用“打擊編製”,搭載兩個中隊共30架F-35B(實編可能只有18至24架)、4架MASC預警直升機和6架EH-101反潛 直升機。在實際作戰時,伊麗莎白女王級將把對敵國陸地打擊能力提升到最大,搭在兩個中隊共36架F-35B以及4架MASC預警機,不搭載EH-101反潛直升機;在兩棲突擊模式下,艦上全部裝載直升機,可選擇混合編組(18架EH-101運輸直升機、6架“支奴干”CH-47運輸直升機、6架“阿帕奇”AH-64武裝直升機、4架監視海洋用的UAV無人機或“守望者”無人偵察機或25架CH-47直升機。
“灰背隼”直升機
伊麗莎白女王級主雷達使用997型“工匠”中程三坐標多功能雷達,該雷達還包含有45型驅逐艦上安裝的“桑普森”多功能雷達的電子子系統,其設計可靠性更強,並降低了維護需求;將採用泰雷茲集團生產的S1850M遠程電子掃描搜索雷達作為主要對空雷達,還將安裝SMART-L多用途雷達,超電子系列2500型電光學系統(EOS)和聲光導航(NLSS)信號系統。對於航母而言最重要的戰鬥力要素還是艦載機,而不是艦上搭載的其他武器或電子系統,因此電子武裝系統只要能滿足航空母艦作戰的基本要求即可。
伊麗莎白女王級為了最大幅度地降低人力需求,儘可能提高自動化程度,使用更多機械設施來減少彈藥搬運/掛載作業所需的人力。同時也在艦上人員的日常管理方面採用了許多方法,例如機械化的倉儲設施、將廚房減少為一個、同時為軍官與士兵供餐、以可重複使用的杯子盛裝飲料而不供應易開罐以減少垃圾。
艦體參數 | ||
艦長 | 280米 | |
艦寬 | 73米 | |
吃水線寬 | 39米 | |
吃水深度 | 11米(一說9.9米) | |
排水量 | 64000/65000噸 | |
飛行甲板 | 長280米,約16000平方米 | |
機庫面積 | 約4200平方米,設有20個飛機修護區,兩部舷側升降機 | |
航速 | 25-27節 | |
續航力 | 10000海里/18節 | |
艦員編製 | 1600人(包括航空人員) | |
傳動 | 雙軸雙5葉大側斜螺旋槳,槳葉直徑6.7米 | |
動力系統 | IFEP綜合電力推進系統,推進總功率108兆瓦以上 2台單機功率36兆瓦級的MT30燃氣渦輪機 2台單機功率11兆瓦級的16V38B柴油機 2台單機功率9兆瓦級的12V38B柴油機 4台單機功率20兆瓦級的先進感應電動機 |
舷號 | 艦名 | 英文艦名 | 母港 | 開工日期 | 下水日期 | 服役日期 |
R08 | 伊麗莎白女王 | Queen Elizabeth | 朴茨茅斯 | 2009.7.7 | 2014.7.4 | 2017.12.7 |
R09 | 威爾士親王 | Prince of Wales | 朴茨茅斯 | 2011.5.26 | 2017.12.21 | / |
“伊麗莎白女王”號下水后建造
伊麗莎白女王級編隊
由於受經濟問題困擾,英國計劃在伊麗莎白女王級2號艦“威爾士親王”號上先裝備直升機,而暫不配備固定翼飛機,這樣就使其變成了一艘超大號的兩棲攻擊艦。這樣的配置可以在短期提升英國的遠洋投送能力,又能鍛煉艦員,為將來“變身航空母艦”打下基礎。英國耗巨資打造航空母艦編隊,根據自身實際情況,以逐步改進和完善的方式完成“大航空母艦之夢”,這種靈活適度的方式和做法,非常值得正在打造航空母艦編隊的國家借鑒。而就其本身而言,也是當今世界最強大的航空母艦之一,完全能滿足英國在未來的作戰需要。(中國網,三海一核科普網,中華人民共和國國防部)