现代军舰为何这么慢?二战时航速能达到45节,技术还能开倒车?
现代军舰为何这么慢?二战时航速能达到45节,技术还能开倒车?
2017年美国推出新一代福特级航母福特号,最高航速达到32节。2024年我国第三艘航母福建号下水海试,最高航速突破至35节。
毫无疑问,这两艘航母代表了新世纪全球各国的最高造舰水平,它们拥有先进的电子弹射系统、更长远的续航、更强大的舰载机搭载能力。
但唯一令人诟病的就是航速水平。要知道上个世纪三十年代的法国空想级老式驱逐舰最高航速已经达到了45节,日本在四十年代建造的岛风号驱逐舰航速也已经超过了40节。
与其相比,现代军舰无论是航母还是驱逐舰,最高航速普遍在30节区间徘徊。这不禁令人心生疑问:为什么大半个世纪过去了,各国军舰的航速水平不但毫无寸进,反而开启了倒车?
人类航速的巅峰
1922年法国提出打造一艘抛开续航距离、吨位以及装甲,而将重点置于速度和火力上的军舰。在如此设计思路的指导下,空想级驱逐舰应运而生,它满载排水量不过3400吨,全长132.4米,却能迸发出7.4万马力,最高航速达到37节。
更令人惊叹的是,空想级驱逐舰第五号舰可怖号,在实际下水测试中却超常发挥,突破了最高45.02节的超高航速(约83千米/小时),创下了至今无人打破的吉尼斯纪录,这也是人类军事史上的军舰航速巅峰之作。
8年后,日本制造出了岛风号驱逐舰,并创下了40.9节的速度记录,是全日本至今海军舰艇中最快的一艘。关于节,这是一种速度单位,一节等于每小时一海里,而一海里约等于1.852公里,这是航速测算的统一单位,放在任何军舰上都可适用。
在度过了一个对军舰航速有疯狂追求的历史阶段后,人们静下心来才发现军舰最适宜的航速应该在30~35节区间。
以30节举例,航速30节相当于时速55公里,虽然与陆地交通工具相比要缓慢许多,但美国的尼米兹级航母在前线服役的18年间,总航程也不过100万海里,换算每年航行5.5万海里,平均航速只有12节,因此将最高时速设计在30节是绰绰有余。
军舰航速的设计需要考量诸多方面,首先是功率和阻力,这二者可以综合讨论。军舰的动力是航速的基本来源,外形设计也是影响航速的关键环节,军舰外形越为细长,轮机引擎功率越为强大,军舰航速自然更快。但前提是搭配得当,比例协调,不能影响军舰正常作战。
其次便是阻力,稍微了解物理基础的人都知晓,军舰在水面航行时会受到多重阻力影响,比如形状阻力,摩擦阻力,兴波阻力。
形状阻力很好理解,相当于船体水面运动时的一个横截面,面积越大阻力越大,越小阻力则越小,这也是军舰早期追求细长形状的原因。摩擦阻力是军舰入水部分,在运动中和水产生的摩擦力。
需要着重讲解的是兴波阻力,船体航行时,前段会将水劈开激起一道波浪,这是首波。船尾则会在水中留出一个低压区,形成一道波浪称为尾波。首波和尾波形成了兴波阻力,最高能占舰艇航行时总阻力的一半以上,并且水线面积越大阻力越大。
因此在同吨位军舰中,想提升航速是需要增加许多功率的。比如一艘万吨驱逐舰想跑到30节,大约要10万马力,但想突破60节就需要80万马力以上。燃油效率也是如此,40节与30节相比,燃油消耗量也随之狂增70%。
虽然现代科技有能力提供强悍的动力系统来满足指标,但如此一来动力系统的体积会更加庞大,进一步挤占军舰寸土寸金的宝贵空间,这是极不科学的想法与设计。
除此之外,盲目过度的增加航速也会导致军舰续航里程剧烈减少。二战期间日本的大和号战列舰,如果以16节航速行驶,续航里程能达到1.2万海里,可一旦增加到21节,续航里程就会骤降至4200海里,如果继续提升到27节最大航速,续航里程甚至不足2800海里,并且会导致蒸汽轮机寿命大幅缩减。
再回到动力设计上,军舰历经百年发展,虽然各项配置都发生了翻天覆地的变化,但最基本的动力来源依然是通过螺旋桨来提供。无论是燃油还是核动力,最终都需要通过螺旋桨来将能量转化为动力,这会造成极大局限性。
有人会说,提高转速不就可以了?答案是万万不能,因为桨叶转速过快会形成空泡,不但航速提升微乎其微,还会对螺旋桨造成极大损伤,是得不偿失的。
航速的实战应用
在军舰对比中,我们也要对比不同时期的海军发展思路。二战时期海军作战严重依赖军舰火炮,属于“舰炮为主、鱼类为辅”的作战方式。但当时火炮射程十分有限,即便是305毫米主炮战舰,交战距离也一般会控制在25公里之内。
此时航速对于军舰作战的意义就十分重大,利用速度能率先抢占反潜阵位等有利位置。在那个制导武器还未问世的年代,速度就是决定胜败的关键因素。哪怕是冷战时期,为了对抗超高速核潜艇的存在,各大强国设计驱逐舰与护卫舰时也十分注重航速。
直到七十年代后,随着制导武器的不断问世和更新迭代,海战中军舰的交战距离也从25公里猛然提升至上百公里,打的是超视距战争,航空母舰更是能坐镇一方对400公里外的目标进行直接打击。此时航速对于作战成败的意义已并不关键,毕竟再快还能快过制导导弹?这是不现实的。
现代战争讲究以电子化为基础的信息化、体系化、精确化战争。像航空母舰作为现代化海军的核心装备,速度通常锁定在30~33节之间,只要不同战舰的速度保持基本一致,就能随时形成完整战斗力的航母编队。
至于反潜作战,现代反潜直升机能达到150节的飞行速度,即便核潜艇水下航速能做到35节以上,也依然无法逃过反潜直升机的法眼,所以对于军舰本身而言,过高航速的实际意义是趋近于无。
所以综合而言,如果非要实现军舰高航速行驶,需要牺牲的是发动机寿命、续航里程、内部空间。并且在现代化超视距战争中,还不会对本身战斗力带来有效提升。因此30节就是现代军舰综合各种因素后,所取得的一个最均衡数值,是基于现有技术前提下的最优解。
有人提问,那苏美俄麾下航母如果以最高航速行驶,一天又能跑多远,能满足战略需求吗?
美国尼米兹级核动力航母最高航速36节,换算时速67公里,如果航行途中不经受任何干扰,理论上一天行程能突破1600公里。俄罗斯的库兹涅佐夫号虽年久失修,但也能保持28节航速,每小时51公里,一天能跑1224公里。
至于中国,如果以首艘航母辽宁号举例,最高航速32节,每小时60公里,一天下来能航行1440公里。其配备的4台4.5万马力动力系统每小时油耗10万元,一天下来耗资高达240万。如果以福建号举例,按照35节最高航速,每小时能航行64.82公里,一天下来大概能跑1555公里。
1555公里,按照我国近海防御的战略目标,是完全足以满足战略需求的,而35节的航速设计,也是最完美适宜的搭配。