全世界現(xiàn)役航母,無論美國的福特級、尼米茲級,還是中國的遼寧艦、山東艦,最高航速清一色卡在30節(jié)上下,快一點的31、32,慢一點的28、29,大差不差。這不是巧合,而是多重因素博弈出來的最優(yōu)解。
我們知道,1節(jié)等于每小時1.852公里。30節(jié)換算成地面速度,就是55.56公里每小時。什么概念?城市里開車限速60,你正常開也就這個速度。相當(dāng)于電動車擰到底,或者自行車下坡拼命蹬。
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換句話說,一艘?guī)兹f噸到十萬噸的鋼鐵巨獸,跑起來跟你在市區(qū)開車差不多。是不是覺得有點慢?航母怎么不跑快點,比如100節(jié)?那不成水上飛艇了?
第一個原因是艦載機起降需求。
航母的甲板長度有限,戰(zhàn)斗機要想滿載燃油和彈藥飛起來,必須依靠航母高速航行制造的“甲板風(fēng)”。航母迎風(fēng)全速前進,甲板上的風(fēng)速相當(dāng)于航母速度加上自然風(fēng)速。
30節(jié)航速能額外提供大約55公里/小時的迎面氣流,相當(dāng)于給飛機一個“助跑”。
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這個速度剛好能讓重型艦載機在200多米的跑道上安全起飛。再慢了,飛機拉不起來;再快了?沒必要,因為現(xiàn)有的起飛效率已經(jīng)夠用,而且更快反而會給降落帶來麻煩。
降落也一樣。艦載機著艦時,航母要保持穩(wěn)定航向和速度,30節(jié)是經(jīng)過無數(shù)次實踐總結(jié)出的黃金平衡點——既能讓飛機相對速度降低,便于攔阻索鉤住,又不會因為速度過快導(dǎo)致著艦風(fēng)險大增。
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第二個原因是動力系統(tǒng)的物理瓶頸。
航母用的是蒸汽輪機或燃氣輪機,驅(qū)動巨大的螺旋槳。螺旋槳在水里旋轉(zhuǎn),當(dāng)轉(zhuǎn)速達到一定程度,葉片背面壓力會低于水的飽和蒸汽壓,形成大量氣泡,這叫“空泡現(xiàn)象”。
這些氣泡破裂時會產(chǎn)生劇烈沖擊,腐蝕螺旋槳、產(chǎn)生巨大噪音、大幅降低推進效率。現(xiàn)代軍艦的螺旋槳設(shè)計,極限效率區(qū)就在30節(jié)左右。超過35節(jié),空泡現(xiàn)象急劇惡化,油耗成倍增加,速度卻提不上去多少。
舉個例子,你想跑得再快5節(jié),可能需要多燒一倍甚至兩倍的燃料。航母可不是快艇,它要帶著整個編隊航行幾千上萬海里,燃油消耗是天文數(shù)字。為了那一點點速度提升,犧牲掉巨大的續(xù)航力,軍事上不劃算。
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第三個原因關(guān)于編隊協(xié)同。
航母從來不是單獨行動,身邊跟著驅(qū)逐艦、巡洋艦、補給艦、潛艇。這些艦艇的巡航速度也在30節(jié)上下。你航母跑個40節(jié),后面的護衛(wèi)艦跟不上,編隊散了,那航母就成了靶子。
艦隊速度由最慢的主力艦決定,這個“木桶效應(yīng)”也把航母速度鎖死在30節(jié)附近。
第四個原因,船體水動力學(xué)。
船在水中航行,受到的阻力隨速度增加呈指數(shù)級上升。30節(jié)是一個分水嶺,過了這個點,興波阻力會暴增,船艏推起的浪墻越來越高,消耗的能量遠超收益。
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航母的設(shè)計者們經(jīng)過百年摸索,發(fā)現(xiàn)30節(jié)是速度、燃油、建造費用、船體壽命之間的最佳妥協(xié)點。
歷史上不是沒有高速航母。二戰(zhàn)時期的日本航母“大鳳”號能跑33節(jié),美國的“中途島”級也能到33節(jié)。但戰(zhàn)后隨著航母越造越大(從3萬噸漲到10萬噸),動力系統(tǒng)再強大也扛不住物理規(guī)律。
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