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航空母艦的鋼板到底有多厚?
送交者: 中國海軍 2021年01月14日10:24:14 於 [軍事天地] 發送悄悄話

航空母艦的鋼板到底有多厚?

引言

2018年5月13日,中國首艘國產航母海試出港;5月23日,航母回港進入船塢;5月27日,國產航母與“遼寧號”同框出鏡... ...樁樁新聞,都在提醒着每一個中國人,海洋強國崛起就在今朝,吾輩當繼續奮鬥。

對於一個國家來說,擁有一艘自主航母,代表着他們擁有海上最尖端的戰鬥力,“沒有航母的約等於沒有海軍”。作為“海上霸主”,航母的恐怖戰鬥力背後也需要吞噬無盡的科技和資源,到如今,世界上能製造航母甲板用鋼的國家仍然只有美國、日本、法國、俄羅斯、中國等少數。可以預料,隨着世界局勢的緊張和保密技術增長,航母相關技術只會越發成為各國機密。

航空母艦的鋼板到底有多厚?


那麼,如此神秘而巍峨的海上戰鬥霸主航母,其複雜的身軀到底有多厚?很顯然,不同部位的厚度要求一定不同。無論核心技術如何保密,面對大國重器航母的構造,公眾依舊是興趣盎然的。

一、鋼材的跨越式演變

航母從上個世紀二十年代開始出現,在各國海軍戰爭中扮演不可或缺的重要角色,依靠航空母艦提供空中掩護和遠程打擊的能力,一個國家可以不依靠當地的機場情況下,遠離其國土的地方實施軍事壓力和進行作戰,可以說,美國的武力威懾如果失去航空母艦,至少有一半就不再成立。

歷經長時間的演變和軍事武器技術不斷更新迭代,航空母艦艦身的用材從最初的高強度抗拉鋼(HTS鋼材,High Tensile Steel)以及高屈服強度鋼(HY鋼材,High Yield)發展到如今的高強低合金鋼(HSLA鋼材,High Strength Low Alloy),鋼材性能從重量到強度都有了跨越式的提升。如今,受限於國力投入,各國使用的航空母艦鋼材一般以HY和HSLA兩大系列為主。

美國最新福特號航母甲板使用的就是HSLA-115鋼材,其壓力承受達到795Mpa的強度,艦身一平方厘米的鋼板就可以承受接近8噸的衝擊力。

航空母艦的鋼板到底有多厚?


而與過去的單一性鋼材相比,新式航母材料HY系列鋼材在低碳低合金鋼的基礎上通過調質熱處理工藝獲得低碳回火馬氏體組織,以此來達到高強度、高韌性齊聚,為了確保較厚規格的鋼板具有足夠淬透性,HY系列鋼材中還添加較高含量的Ni、Cr、M等合金元素,鋼材的強度級別要求越高,碳含量就越高。

美中不足的是,隨着航空母艦用材的逐代升級,對焊接這些高強度材料的工藝要求也越來越高,難度上升係數堪稱地獄級別。也許在未來,航空母艦製造過程中還真有可能出現材料強悍卻焊接不上的冷笑話。

與此相反,HSLA系列鋼材別具一格,它的誕生背景是在超低碳、超純淨鋼冶煉、微合金化以及控軋控冷等冶金技術極度先進的二十一世紀,於是它不需要預熱,或者只需要極低溫度的預熱就能焊接成功。用HSLA系列鋼材代替HY鋼材,就能夠達成減少甚至取消焊接預熱的效果,從而降低一輛航空母艦的建造時間,提高製造效率。當然,凡事具有兩面性,在享受HSLA鋼材巨大優點的同時,必然要承擔它帶來的巨額成本,這也是他僅僅被小範圍使用的原因。

二、恐怖的製造工作量和鋼板厚度

在航空母艦製造過程中,有三分之一的工作量屬於焊接,為了減少焊接時間、降低焊縫數量,同時也增加甲板的防禦程度,航母甲板要求單塊面積越大越好,這就難住了材料的處理人員。

航空母艦的鋼板到底有多厚?


超長、超厚、超重的材料,力學性能的苛刻要求,偏差的精確檢測,物理抗性的極致標準,正是這些條件,使得航母甲板和航空母艦本身不能夠成為世界批量製造的軍事武器。每一艘航空母艦的建造過程都是獨特而偉大的,與一個國家的支持密不可分。

航空母艦艦體上不同部位的鋼板厚度要求不同。露在水面外的部分,選用鋼材時的要求時能夠防止海浪衝擊和抵抗水壓變化,因此在厚度和防禦力方面的標準只能算是一般,多數採用厚度23mm-28mm之間的潛艇耐壓板,所承受壓力也大多在450兆帕和550兆帕之間。不過相對於普通船體而言,其厚度依舊極其可畏。

沉沒在海水中的母艦艦體,其要求則更為嚴格,一方面它需要有能抵抗魚雷、潛艇導彈威脅的防禦力,另一方面,海水日積月累的侵蝕也是大傷害之一。艦身底部多數採用厚度150mm-203mm之間的鋼板,同時為增加抗壓效果,部分國家將鋼板足足準備了三層

裝甲板是航空母艦最重要的心臟,這一地方有指揮台,艦身所有人員的一舉一動皆出自指揮台命令,一旦出事,航空母艦將進入無主狀態。因此裝甲板部位的鋼板厚度完全以坦克要求來衡量,長度最高,厚度最大,不過具體尺寸則根據每個國家投入不同,浮動劇烈。

航空母艦的鋼板到底有多厚?


除此之外,彈藥庫、核反應堆、動力裝置等地,也都是航空母艦重點防護部位。

最後還有飛機跑道或者隔艙等部位,由於所承擔功能並非重要部分,其要求也就更低一些,強度和屈服度足夠即可,一般在40-50mm左右,並且無需細緻打磨,增加跑道摩擦力。

三、凡事過猶不及

當然,以艦載機為主要作戰手段的航空母艦,其鋼板並非越厚防禦效果越好,由於其浮力限制,航空母艦的重量必須控制在有效區間內,否則就會影響其航速。而且更厚的鋼材往往意味着更高的成本,航母作為軍事武器,所使用的材料畢竟不是普通金屬,國家國力和經濟的投入是有限的,這也會影響到航母艦身鋼板的厚度範圍。

美國最出名的福特號航母,在建造時就斥巨資130億美元,建設過程中也充分考量了不同部位的要求,船體採用22-28mm低碳量銅沉澱強化鋼,而而飛行甲板所採用的HSLA鋼板在40-50mm左右。相比尼米茲號來說,福特號的建造成本更低、重量更輕、航速更快,但由於美國不斷強大的科技實力支撐,其防禦水平不降反升。

航空母艦的鋼板到底有多厚?


結語

隨着現代戰爭局勢不斷擴大化,航母的戰鬥性能也在不斷升級,對航母鋼材的要求,主要在高質量、強度、韌性、耐腐蝕性能和減重量、降成本上。中國鋼鐵企業從2013年實現航母鋼板自主生產後,直到第一艘國產航母面世,中國只用了5年時間,就躋身海上軍事技術的世界先進水平,無疑是屬於大國的奇蹟。

到如今為止,全球僅有美國、英國、俄羅斯、中國、法國扥10個國家擁有航母,另有韓國、日本擁有準航母,其餘國家的軍事科技水平暫時還達不到製造航母的要求。建造複雜程度的高不可攀、造價動輒幾十億美元,令世界不發達國家望而卻步。

為了更好地維護世界安全,防止單邊主義和強權政治的嚴重化,中國必然要加緊研究更先進的航母製造技術,僅僅是高端鋼材、首艘試航還不足以達到“手中有劍”的境界,在海洋強國的路上,中國還有更長的路要走。

而民眾對於航空母艦的興趣與好奇,將會是推動下一代人投入科學研究的最好動力。因此,“航母鋼板到底有多厚”這個問題,倒也不僅是百姓茶餘飯後的談資用料,也同樣具有民智民力的重要意義,只有後繼力量不斷湧現,科技強國和海洋強國的目標才不再遙遠。

航空母艦的鋼板到底有多厚?


航母鋼板到底有多厚?這個問題的答案一直在更新,物理意義上的厚度是有範圍的,更別提還有建造過程中無數次的變量。


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