微觀航母之艦體特殊結構

希弦

航母的結構與其它水面艦船相比，由于其作戰性能的特殊性，所以在設計和布置上有很大的不同，主要有如下的總體布置和艦體結構上的特點。

◎雖然戰后多國在新一代航母的概念論證階段都曾提出過雙體船、多體船、小水線面船體、半潛式船體等設計方案，但目前各國的航母仍采用傳統的船體構型

航空母艦主要的作戰武器是艦載機，因此除了要有寬大的飛行甲板以滿足艦載機的起降之外，還要有龐大的機庫以及飛機的維修、油料供應、彈藥儲備、人員工作和生活的艙室，所以航母的艦體內布置有相當數量的艙室。以美國的大型航母為例來看，航母的艦體艙室布置按甲板層序分割為：從主甲板即機庫甲板以上分為9層，甲板編號為01、02、03依順序類推，用“Level”來稱呼，其中04層即為航母的飛行甲板，05層及以上是在艦島上層建筑內，多是艦上重要的指揮控制艙室;主甲板以下除雙層底外分為8層，甲板編號用First、Sec？ ond、Third等來排序，用“Deck”來稱呼。這樣，在美國航母上全艦便被分割成2 200多個水密艙室，其中用于艦員們的生活艙室占了大多數，達1 500多個。

◎航母除了寬闊的飛行甲板外，還要有龐大的機庫以及飛機的維修、油料供應、彈藥儲備、人員工作和生活的艙室

航母艦體的首層為飛行甲板，主要分為斜角甲板降落區、艦艏起飛區和停機區。位于飛行甲板和機庫頂棚之間的03層（03 LEVEL）為頂樓甲板，主要布置與飛行甲板作業密切相關的設備及艙室，比如彈射器系統、攔阻裝置和飛行員住艙、餐廳及飛行值班室等艙室。02、01層一般被統稱為中樓甲板，這層甲板不是完全貫穿艦體的，甲板中部被挖去與下層的機庫甲板形成更寬敞的機庫空間，只是在艦體的兩舷和首尾處設置了艙室，艦艏位置是錨鏈艙，艦艉部分為系纜裝置艙，兩舷位置設置與海上補給、甲板機械和機庫作業相關的備件室、機組艙、控制中心等艙室。再往下就是稱為“主甲板”的機庫甲板，同飛行甲板一樣，是航母上與艦載機作業密切相關的主要甲板。2號、3號、4號及以下的底艙都是下層甲板了，這里除了設備艙和人員生活艙外，還由于下層甲板的位置比較安全，一些重要的指揮控制艙室以及武器彈藥、航空燃油的儲存都在這里。2號甲板主要是布置機械修理保障艙室、士兵住艙、縱傾調整水艙，3號甲板為餐廳、軍官住艙以及一些控制指揮艙室，4號甲板除了設置行政人員艙室和住艙外，主要就是食品蔬菜儲存艙室、水泵艙、制冷機艙、橫傾調整水艙等。4號甲板以下的底艙主要設置機艙、鍋爐艙、發電機艙、彈藥艙和航空燃油艙等。這些艙室的設備和物資，或是體積龐大笨重或是對安全性有著特別高的要求。

◎“庫茲涅佐夫”號建造時引入了總段建造法，即以機庫甲板為分界線，上下總共分為24個總段。而“庫”艦全艦共有27層甲板，全艦分割為約3 565個艙室。“遼寧”艦的原型“瓦良格”號作為其姊妹艦，艦體結構與其大體類似，只不過我國在改裝時有不小的改動

◎航母發展史上萌芽階段的“蘭利”號航母，其飛行平臺的后部坐落在尾樓上，前部大部分的甲板則用桁架結構支撐，上艦的飛機都只能停放在甲板上

航母是以艦載機為主要作戰武器的大型水面艦船，在平臺結構上的最基本形式是一座海上機場，需要具備艦載機起飛和降落用的跑道。航母上的這種原始的起降跑道，最初只是在艦艏甲板上鋪設的木板，后來才進一步發展成通過支柱和桁架機構支撐架設在船體主甲板上的平臺結構。這時期的飛行甲板只是承受艦載機起降時的載荷，所以結構強度也不大。但隨著航母技術的發展，航母攜載的艦載機數量不斷提升，在飛行平臺下設置了停放飛機的開放式機庫。機庫甲板仍是船體梁的強力甲板，而飛行甲板則由橫向框架支撐，以承受飛機載荷和平臺彎曲的作用力。

◎大中型航母的飛行甲板在平時還要用來停放近半數的固定翼艦載機

為了安全地儲存攜載的艦載機，后來出現了封閉式機庫。飛行平臺真正過渡為飛行甲板，并且飛行甲板成為承擔船體總強度的強力結構。由于大量的航空艙室需要布置在飛行甲板附近，也考慮到飛行甲板結構的強度，現代航母在飛行甲板下面設置了一層稱為“頂樓甲板”的結構，這種雙層組合結構也為大跨度的機庫提供了堅固的頂棚。

航母的飛行甲板是供艦載機起飛、降落和調運的作業場地，面積要足夠大，大型航母的飛行甲板總面積可達1.5萬～2.0萬平方米。由于艦艏起飛區、斜角甲板著艦區、停放區這3個區域的功能不同，所受的載荷也各不相同，結構設計也會有著一定差異。彈射汽缸在甲板上留下的狹長開槽開口，也或者滑躍起飛中艦艏上翹的躍升甲板，為阻擋艦載機的噴氣所設置的偏流板，透過飛行甲板伸出的攔阻系統的攔阻索，短距垂直起降戰機在垂直降落階段高溫噴氣對甲板的吹蝕作用，艦載機著艦過程中“砸”在斜角甲板時的沖擊載荷等等，這些開槽開口造成的應變應力、起飛回收作業中的載荷等最終都需通過飛行甲板的增大甲板厚度、加強框架密度強度等措施來抵消。

◎航母的飛行甲板上布置著與飛行作業相關的特種起降設備，有大大小小的開口，加之起降作業時的載荷等，這些都對飛行甲板的強度提出了更高要求

二戰后隨著噴氣式戰機的上艦，此前的直通式起飛和降落甲板已不堪重負，由此便有英國海軍航母率先應用的斜角甲板，將艦載機的起飛作業區和著艦回收區分為了2個獨立的區域。航母在右舷設有巨大的島式上層建筑，又在左舷增設了斜角降落回收甲板，這造成了飛行甲板的最大寬度比艦體水線面寬度擴大了幾乎一倍，這就需要在主船體的左右舷加裝巨大的舷臺。這種兩舷外飄的外形也就成為了航母特有的舷臺結構，加之將早期航母上在艦體中線處設置的升降機改在了舷側，使得飛行甲板的結構變得更為復雜了。

◎“尼米茲”級航母的水線面寬為40.8米，而飛行甲板的最大寬度達72.8米，兩舷外飄的外形就成為了航母特有的舷臺結構

舷臺的甲板作為飛行甲板的延伸部分，需要將舷臺的外板斜撐在機庫甲板下面的2號甲板上。兩舷極度外飄的舷臺結構，在設計中要綜合考慮舷臺的自重，起飛中蒸汽彈射器、降落中的艦載機對甲板面的沖擊載荷，以及外飄的舷臺在海上受到波浪拍擊時的載荷。同時，舷臺在機庫大門區段還要預留升降平臺的開口，開口的角隅處就需要作專門的加強。升降平臺的傳動裝置安裝在平臺的兩側，這還會造成該處的結構要承受很大的平臺提升載荷。所以說舷臺結構是航母艦體一項重要的、有別于其它水面艦艇設計的特種結構。

與舷臺結構一樣，在航母上還有著彈射器、攔阻裝置、舷側升降機、機庫大門、4軸4槳等同樣相對特殊的系統和裝置。它們的上艦，在艦體中會造成狹長開槽、巨大的開口，這都對艦體的結構強度提出更高的要求。特別是與艦載機起降尤為密切的彈射器和攔阻裝置，還承受著起降過程中瞬間的沖擊載荷，它們的裝艦定位安裝都需要有專門的系統的理論研究及試驗驗證。

◎舷臺在機庫大門區段還要預留出寬大的升降平臺開口，開口角隅處的強化和升降平臺傳動裝置的布置都給航母的艦體結構設計增加了難度

機庫是航空母艦的主要艙室之一，用來安全停放艦載機和對艦載機進行維護維修，以及布置準備飛行作業的重要航空艙室，對艦載機保持良好的技術狀態和高出勤率具有重要的保障作用。機庫的長度約占艦長的三分之二，寬度上大型航母通常并不延伸到兩舷，而是在機庫側壁與艦舷之間留出一定寬度的空間，用于布置艦船縱向通道、艦船動力裝置的進排氣道，以及服務于艦載機維護維修的艙室和航空備件庫等。機庫的實際高度至少跨越2層甲板的層高，大中型航母通常跨越3層甲板層高。在美國的大型航母上，機庫總容積達到了5萬立方米。

由于飛機出入機庫要進行調運，所以這么大的機庫不能有任何支柱阻擋。沒有柱子的支撐，那就得依靠頂部的大跨度結構支持。另外，由于機庫頂部是強力甲板，它必須承受船體的總縱彎曲所產生的拉壓作用。所以在飛行甲板下的頂樓甲板可以與飛行甲板組成雙層組合結構，與機庫兩側的雙層縱壁形成巨大的箱形結構，共同承受艦體結構上巨大的拉壓應力。

◎無柱的大跨度機庫是航母的主要艙室之一，需要采取多種措施和合理設計來解決強度問題

在航母機庫中，設置有兩種巨大的門，一種是舷側升降機與機庫接口處的舷側升降機的大門，另一種是在機庫內部起分隔作用的機庫分隔門。舷側升降機的大門用于關閉機庫甲板通向舷側升降機的開口，更是機庫甲板區的防護屏障，使機庫甲板免受海面氣象條件的影響和武器毀傷;后者則是將機庫分成2或3部分，以便在火情發生時有效抑制火勢的蔓延。

一般中大型航母的舷側升降機布置在右舷，中型航母為2部，大型航母一般右舷為3部、左舷設有1部，相應地與機庫之間設置舷側升降機的大門。一部升降機往往具備同時轉運2架主翼折疊后的艦載機，所以平臺升降機的平臺寬度都在20米左右，相應的在機庫開口設置的大門尺寸上一般是20米×7米。這樣大的開口開在艦體結構上，相應的應力、結構強化問題都需要特別考慮。所以我們看到機庫大門開口的角隅處呈半圓形，開口整體呈橢圓形，并且還要有加厚板和加大構架來進行強度的加強。

◎出入機庫與舷側升降機之間的大門，呈橢圓形

航母的動力系統一般采用4槳4軸、4套蒸汽輪機裝置和8套鍋爐裝置，占據著碩大的空間，安裝這些裝置的基座結構以及用于減振的裝置的結構是十分復雜的。同時動力系統的艙室位于全艦的底艙，需要承載上面的多層甲板，需要諸多粗大的支柱或特殊艙壁來加以支撐。由于動力系統的艙室位于水線以下，是全艦的動力源，是保證艦的生命力和戰斗力的重要艙室，所以包括動力機艙在內的艦體結構的底艙區域，都在兩舷側設有裝甲防護艙予以結構防護。

◎航母底艙區域的彈藥艙和航空燃油艙，需要艦體自身有嚴密的水下防護結構

對于航母底艙區域的機艙、發電機艙、彈藥艙和航空燃油艙等的結構防護，中大型航母的舷側設置有若干層空艙或液艙，用于抵抗水下魚雷、水雷和反艦導彈的爆炸損傷。大型航母在舷側設置的防護艙多達5～6個，艦體底部也設置雙層或3層底，形成了一圈嚴密的水下防護結構。同時，艦體結構設計上還會沿艦體縱向設20多道橫艙壁，把全艦艦體分割成了2 000多個水密艙室，進一步提高航母的整體抗沉性和穩定性，保證即便遭受攻擊后艦體仍保有一定的航行能力和作戰能力。

舷側防護艙壁，這種防御水下魚雷和水雷直接命中的特殊艦體結構，是由若干層縱向壁分隔成幾組的空艙或液艙等組成。魚雷、水雷或反艦導彈爆炸后的能量，經過空艙和液艙的減緩和吸收大幅衰減，進而達到了被動防御的目的。這種空艙和液艙的組成方案以及隔艙的結構設計同樣需要非常復雜的計算和實體爆炸試驗方法來確定。

◎航母除了具有基本的對空對海的主動防御能力外，還具有裝甲和水下舷側防護艙壁等被動防護能力。在敵方的攻擊武器突破防御火力、船體遭到直接爆炸損傷后，應能保證船體的航行能力和作戰能力。圖為美航母正在發射用于自衛的“拉姆”防空導彈

在美國“尼米茲”級航母上，為增強抗沉性和防護性能，艦體底艙采用了雙層底，在舷側防護縱壁之間的空艙結構更是使用了X型構件連接，而不是常規的板架結構。外部傳入的爆炸沖擊波和破壞能量通過外殼結構和X型結構的變形加以吸收，最大程度地吸收了能量、保護了艦體內部結構、保證了內部艦體的水密性。這樣，通過艦體自身的裝甲防護結構設計，水下防護結構可承受約680千克TNT炸藥的水下爆炸沖擊，主機艙能承受兩次以上魚雷、導彈、水雷的打擊。