1、乌里扬诺夫斯克号航母五大关键技术九“乌里扬诺夫斯克”号航母五大关键技术由于缺乏西方的技术支持也没有任何传统使用经验可以借鉴苏联人在发展航母时因地制宜走了一条独具匠心的发展之。连一点集中体现在了首次使用弹射起飞的核动力航母“乌里扬诺夫斯克”号上它不但代表了苏联海军的最高峰而且也是苏联工程科技人员对航母关键技术掌握的终极展示。本文将从“乌里扬诺夫斯克”号的防护设计、反应堆、弹射器发展情况、阻拦降落及相关系统这 4 个方面解读苏联航母发展成就并揭开“乌里扬诺夫斯克”号对抗美国航母所依仗利器的神秘面纱弹射起飞装置苏联历史上曾经在二战前引进过德国的蒸汽弹射滑架系统拥有过短暂的弹射技术应用的经验但是这些所
2、有的努力因二战的爆发而被全部中断所以在航母弹射器技术上的积累几乎为零。苏联于 1982 年开始了航母弹射器的研制当时苏联对弹射器的官方称谓为“助推设备”研制这一“助推设备”的任务被交给了一个工。为了验证相关的技术问题该工制作了1：10 的弹射器模型 1983 年中期开始建造第一台实物弹射器。经过几年的努力最终在 1986 年将这台弹射器安装到了 “尼特卡”航母陆上试验系统。作为苏联第一部弹射器它的弹射汽缸长度为 90 米。1986 年 8 月 7 日弹射器首次进行了空载弹射随后试验弹射了 1417 吨的重物最终重物获得 180250 千米/ 小时的速度。弹射器和重物之间使用拖车进行连接其中一次
3、重物弹射时弹射出去的拖车尾部挂钩却没有挂上阻拦索拖车载着重物冲向了距离试验地点 2.5 千米外的荒野。在之后的试验中也发生了好几起严重的弹射事故其中在一次试验中弹射器助推拖车上绑缚的重物脱落随后弹射器活塞空弹出去末端速度达到了 400 千米/小时弹射汽缸前部严重损毁。在“尼特卡”系统上连续 2 年进行了各种试验中间也进行了改进和调整后弹射器最终于 1988 年通过了国家跨部门的联合验收试验。就在 1143.7 型航母决定装备弹射器时引发了苏联国内相关领域工程技术人员的争执。为新航母提舰载机的航空设计人员反对新航母加装弹射器因为他们认为飞机如果使用弹射器实施强制加速起飞的话需要对飞机结构的稳定性
4、能进行强化否则将会使飞机的性能受到严重的损害而且会大大增加飞机的故障率而当时在“尼特卡”系统上进行的试验表明舰载机已经无需助推即可起飞。他们认为新航母如果未来部署在寒冷北方的话对于弹射器性能的要求也会很高他们甚至认为为新航母设计的双发螺旋桨式的“雅克”-44 无需弹射也能完成常规起飞。此时黑海造船的工程技术人员也逐渐地更倾向于航空设计人员的意见而涅瓦设计局的航母设计人员和军方却对“弹射器无用论”严加驳斥。他们很清楚地认识到：弹射起飞后的舰载机将会拥有更大的武器挂载能力更重要的是能够提高飞机的作战半径。弹射起飞也许会给航母带来摇摆和振动而且飞行员被弹射时也会比较难受但是为了获得更佳的作战性能所有
5、这些不利都是必须要克服的。甚至临终前的戈尔什科夫在谈论起航母弹射器时也辛酸地说道：“如果我们不为我们的舰载机提弹射起飞的能力我们这群人将不会得到历史的原谅。 ”但是让这位苏联海军司令失望的是随后在“尼特卡”系统进行的试验中苏联当局将所有的精力都用在飞机滑跃起飞和着舰训练上竟没有让任何一架飞机对刚刚研制出的弹射器进行弹射起飞试验!虽然后来当局计划在“瓦良格”航母上对新研制出的弹射器进行试验但是随着苏联大厦的轰然倒塌所有设想和计划都化为云雾。弹射器虽然被制造了出来而且后来经过争论决定在“乌里扬诺夫斯克”号上装备 2 部弹射器但是由于没有任何弹射试飞所以对该型弹射器到底性能如何直到今日也不被世人所知
6、。阻拦降落及相关系统“库兹涅佐夫”号上安装的阻拦装置重达 100 吨而且体积达到了1821.5 米整个阻拦装置的工作机制是采用液压缸(直径为 495 毫米长度为 6 米) 排出缸里的液体来缓解巨大的冲击力液压缸连接气门控制装置后再连接到储气罐 4 条阻拦索分别由 4 台储气罐来保障其正常运转它们彼此相距 13 米安装在甲板下。降落时飞机尾钩挂上阻拦索后实施制动飞机将在飞行甲板上继续滑行 8090 米(最优的着舰状态是飞机挂住第 2 条阻拦索)：在这一过程中阻拦装置能够提 2 秒钟的制动拉力飞机将要承受4.5g 的过载。而在 2 秒钟内飞机着舰末端的动能将通过制动装置转化成内能此时液压装置中的液
7、体温度将升至 110。为了保障舰载机正常着舰乌舰装备了 K-4“电阻器”航空管制雷达以及“伏尔加”导航雷达。其中在乌舰建造过程中为了保障降落系统的可靠性和安全性 K-4“电阻器”飞行管制雷达经过精简后被安装在“尼特卡”系统上进行试验。经过精简后的飞行管制系统被命名为“汽缸”经过实验证明“汽缸”飞行管制系统能够在各种天气条件下高度自动化地完成对着舰飞机的空中管制任务。这时相关“汽缸”系统的工作并没有结束由于精简后的“汽缸”系统表现优异海军部门要求对“汽缸”系统进行模块化定型使其能够被安装在所有的苏联航母上。另外乌舰原计划安装激光辅助着舰系统但是后来海军决定沿用“库兹涅佐夫”号上的“月光”光学着舰
8、系统并使用“阿特沃德科解放者”电视着舰监控系统该系统所有摄像头全部安装在飞行甲板的主轴线上。舰体防护设计苏联早期的航母如 1123 型、1143 型、1143.3 型它们的弹药舱以及航空燃油舱均设计在水线以上位置也没有有效地进行水下防护和水上舰体防护结构设计这使得这些大型战舰在残酷的海战条件下显得过于脆弱。水线以上弹药舱和机库的防护结构设计直到 1143.4 型“巴库”号才首次被设计人员采用整个防护结构重达 1700 吨与二战期间传统的战列舰的防护结构相比不同在距离舰体装甲 3.5 米处使用了防护隔壁。虽然仍然和西方同类型舰艇具有很大的差距但是对于之前脆弱的设计而言已经是一个巨大的进步。在“巴
9、库”号之后设计的 1143.5 型“库兹涅佐夫”级终于开始采用水下防护设计结构。它拥有深为 415 米的 3 个舱段由外向内分别为：空舱(扩展舱)、吸收舱(内贮藏燃油)、过滤舱(也被称为导管走廊) 。在最后 2 个舱段之间设置有复合防护隔板而且复合隔板的厚度随着深度的变化而逐渐变化复合隔板采用当时苏联生产的 A-25 型高强度钢板制造。在“库兹涅佐夫”号设计过程中涅瓦设计局专门对实心整体隔板和复合隔板在相同爆炸成力的条件下进行了验证试验最终试验的结果表明复合隔板的防护性能高出实心整体隔板 25左右。这一试验结果最终促使苏联海军造船总局在最终的 设计任务书上对防护隔板的设计要求进行了特别说明：“
10、鉴于之前的相关试验结论证明实心整体隔板不具备更为优秀的防护能力新舰艇的隔板有必要采用复合隔板设计。 ”在乌舰设计和建造过程中关于隔板设计的争论又被重新点燃了。虽然乌舰总设计师赞同并且支持复合隔板的设计但是某些相关的设计生产部门却反对涅瓦设计局以及海军造船总局的设计和论证方案。其中普洛米修斯中央设计研究院的反应最为强烈原因很简单：该设计局于 1978 年就受命研制出了厚度为 60 100 毫米的新型实心整体装甲板他们非常期望新航母的设计能最终采用他们的产品但是最终由于总设计师的坚持乌舰的设计还是最终采用了普通的高合金钢材作为复合防护隔板的材质。复合防护隔板具有很强的防护能力而且舰体防护系统总计深
11、度达到 5 米。为了验证这种防护结构系统的防护能力工程设计人员专门组织了实弹爆破实验使用装药量为 400 千克 TNT 炸药的鱼雷对防护体攻击结果防护结构系统成功地抵御了这种级别的攻击。乌舰和“库兹涅佐夫”号都采用了这种防护结构不但如此乌舰还将航空燃料贮存舱同易爆的武器弹药舱共同设置在拥有装甲防护的舱段内。在过滤舱内盘绕着蒸汽管道。核反应堆核动力航母的无限续航能力以及持续的高航速优势使其能够被迅速派往世界任何海域而这种能力正是以追求远洋作战能力的海军航母派将领们所梦寐以求的。虽然苏联海军装备了大量的核动力潜艇但是很长时间内并没有专门为水面舰艇研制核反应堆直到 70 年代末为装备 “基洛夫”级巡
12、洋舰才匆匆研制出了 KH-3 型核反应堆。KH-3 型反应堆使用高富集度的铀作为核燃料一次装载可以提 12 年的动力。虽然 KH-3 型反应堆在“基洛夫”级巡洋舰验证了其优秀的可靠性和安全性但是由于新航母舰载机的需要以及冷战期间海军将领以美国海军为标杆的高歌猛进使得苏联决策层最终决定在 KH-3 型的基础上运用最新的科研成果及工艺来改进和研发可靠性和安全性更加优异的新型核反应堆在一系列新技术中就包括屏蔽式压力补偿循环系统。1984 年核反应堆的设计任务交给了海洋设备设计局在不到一年的时间里该设计局就制造出了一次回泵的原型。该原型立即在限制功率的条件下在试验舰上进行了一年的技术测试测试完毕后该舰
13、的一次回又被连续更换 10 个回泵进行实验试验结果令人欣慰。除了屏蔽式压力补偿循环系统维修过一次以外其他设备运转正常。蒸汽发生装置系统的管辐射指标也达到了设计标准。1988 年新型核反应堆通过了苏联相关部门的技术验收该型反应堆被命名为 KH-3-43 型并正式定型。 KH-3-43 型反应堆单堆功率达到了 305 兆瓦每小时可以产生 900 吨温度高达 475的高压蒸汽。这一性能已经超过了当时美国同类核反应堆的一倍。西方几经转变更加强调反应堆的可靠性和安全性使用饱和蒸汽而不是高温蒸汽此举虽然降低了对反应堆的功率但是却大大加强了反应堆的安全性。虽然苏联 KH-3-43 型反应堆在当时安全性不能称
14、雄但是在输出功率以及综合性能上却能独步天下。海军对新型反应堆的性能也非常满意以至于在“库兹涅佐夫”号和“瓦良格”号建造期间有传闻声称苏联海军有意要将新型的核反应堆安装在“瓦良格”号航母上。但很快船就否定了这一传闻因为“瓦良格”号不适合临时改装核反应堆。当时黑海造船也没有掌握相关新型核动力装置的装配技术而且苏联当局也尚未和土耳其商定好相关军舰出入海峡的政治问题。新型核反应堆在黑海试验场传出一系列技术问题。这一系列的问题中最大的制约因素就是此时的黑海造船不具备装配能力。船签署的 107 号订单中规定：黑海造船将负责生产新航母的动力设备其中包括核反应堆、锅炉、蒸汽发生装置。但是黑海船缺乏相应的硬件条
15、件最直接的就是缺乏制造核反应堆的特殊房而且这些房必须修建在船台附近因为航母的建造过程中核反应堆作为高度模块化的大型组件必须通过船台附近的龙门吊进行装卸作业。但是建造特殊房的时间将会花费 811 年这对于苏联海军当时雄心壮志的扩充赶超计划而言是不能接受的而且即使在船台附近立即修建起特殊的房也会使船台附近的空间变得拥挤不堪为了解决这一问题黑海造船的领导者只能独辟蹊径建造水上浮动核动力设备房。黑海造船在没有国家财政支持也没有增加新航母的建造经费的条件下自己出资并且克服了苏联式的拖拉作风迅速建造了水上浮动房它可以通过拖船来进行移动。1991 年年初黑海造船建造完毕了整个反应堆动力装置的模块化部件其中包
16、括 4 个钢铁保护模块、1 个生物保护模块、1 个防护舱段它们都被焊接到第一回泵的管道系统中“乌里扬诺夫斯克”号相关的核动力设备全部到位而作为姊妹舰的 1143.8 型只有部分设备到位。而此时距离那场众人皆知的政治危机已经为期不远1991 年年底苏联解体后黑海造船和俄罗斯进行了谈判黑海造船试图向俄罗斯出售已经建造完毕的新航母动力系统。而俄罗斯也需要建造浮动式的核动力发电站但是最终谈判的结果却十分明了俄罗斯的确需要核动力装置但是这一订单俄罗斯政府却更愿意给其国内的造船企业而非此时已经分家的同胞兄弟残缺的“神话”虽然乌舰配备了各型当时先进的雷达电子侦测设备但是海军依然对这些电子雷达设备的探测距离和
17、效果感到不满意海军希望能够获得探测距离更远、稳定性能更高的侦测手段。在 70 年代中期 “成功”侦察和制导系统已经被安装在图-95RTs 型上被称为“熊”-D 型侦察机。这种机型主要任务是海上侦察和目标标定主要服役于苏联海军航空兵。虽然图-95RTs能为乌舰带来更大的探测距离但是由于尺寸过大无法上舰而其本身在战火中很难突破西方的防空火力所以当时苏联海军部门对这型侦察机的作战可靠性能并不满意。在乌舰的设计过程中设计人员的目光瞄向了苏联业已启动的“神话”卫星侦察系统。“神话”海洋太空侦察导航系统(MKRTs)是在苏联政府的命令下在 1961 年开始启动的。当时苏联当局为了能够获得海上作战中的信息主
18、动权耗费巨资动员了苏联国内众多科研企业来共同研制这一系统。在研制工作中执牛耳的是第 52 中央设计局(后改名为机器制造科研独立体) 第 52中央设计局主要负责系统建造和集成技术以及卫星运行轨道等工作随后苏联久负盛名的科尔德沙研究院也直接参与了系统内卫星之间相互作用等工作而卫星系统的核动力电池则由苏联第 670 中央设计局负责( 这就是后来大名鼎鼎的俄红星设计局)。1969 年 5 月为了加强该系统的研发团队的力量列宁格勒设计局和伏龙芝兵工也加入到了“神话”卫星系统的研发中。这项计划启动之时是当时世界独一无二的侦察卫星系统。“神话”卫星系统主要包括 2 种卫星其中一种为尺寸较大的卫星它装备了功率
19、强大的无线电雷达系统和核动力电池。另外一种为尺寸较小的卫星它装备了无线电侦察系统以及太阳能电池板通过太阳能来电。1970 年年初伏龙芝兵工正式制造出了 2 型卫星系统当年夏天开始对 2 颗原型卫星进行了设计测试这一测试过程长达 3 年之久。最终于 1975 年正式被海军验收并正式进入现役至此“神话”卫星系统整体上基本完成。在该系统完成之后工作并没有结束苏联科研机构开始了对“神话”卫星系统进行改进和优化后期工作主要提高卫星的侦察效果尤其是高海情下侦测和识别效果大量改用集成电技术提高雷达侦测范围扩大卫星的飞行区域(扩大后覆盖区域扩大了 510 倍)同时新研制了“黄玉”-1 型核动力电池。在这里值得
20、一提的是将“神话”卫星系统送入预定轨道的是由乌克兰南方设计局设计的“风暴”-2 型运载火箭。而该型运载火箭的总设计师正是后来苏联解体后成为乌克兰总统的库奇马。1978 年该系统开始初步形成侦测能力从 1981 年开始苏联逐渐将“神话”海洋太空侦察制导系统开始运用在军舰上苏联海军的“花岗岩” 、 “玄武岩” 、 “火山”(SS-N-21)、 “白蛉” 、 “孔雀石”反舰导弹系统都直接或者间接地使用该系统通过苏联已有的“风帆”卫星通信系统、KRS-27 型被动识别及制导系统以及 VZOI 型信息交换系统来实现各型反舰导弹能间接通过“神话”卫星系统来实现制导功能。这使战舰不再依靠自身的雷达电子设备来
21、侦测敌方的战舰并发起攻击。 “神话”卫星系统在 1982 年曾经成功对英阿马岛海战进行了侦察在战后甚至有苏联媒体放言称：如果当时阿根廷能够得到苏联当局的情报那么战争的结果可能会发生重大的改变。由于“神话”系统巨大的威慑美国情报部门始终将该系统作为重点关照对象而且美国 80 年代研制的反卫星武器系统的首要打击目标也是“神话”系统。1972-1976 年“风帆”卫星通信导航系统第一次出现在苏联海军的舰艇上该系统包安装在卫星上的“风帆”-AM 通信导航天线、装备在舰艇上的“风帆”-BM 天线以及装备在地面接收站的“ 风帆”-VM 天线。由于该系统性能可靠而且功能强大所以从 80 年代以后苏联海军舰艇
22、开始将原有的“结晶体”通信导航系统换装成了“风帆”卫星导航通信统。“神话”海上侦察导航系统较大尺寸的卫星上最关键的部件为 17F16 型雷达系统它担负着“神话”卫星系统最核心最重要的海上侦测和目标指示功能。它装备有高性能侧视观测雷达可以全天候侦测海面并自动选择海上和空中目标包括那些实施无线电静默的目标也难以逃脱“神话”雷达系统的侦测。 “神话”系统的卫星重达 4.3 吨运行在距离地面 280 千米的近地轨道上。由于运行在距离地面较近的轨道上无法高效使用太阳能电池板所以最终设计人员采用了核动力电池。而“神话”系统尺寸较小的卫星装备有 17K114 型无线电侦察系统它可以发现并确定那些能够产生电磁
23、信号目标的位置。其中包括潜航中进行通信的潜艇这种小尺寸的卫星具备高精度的三坐标模型体系可更加精确地标注目标。这种卫星重达33 吨运行在距离地面达 420 千米的远地轨道上所以使用了太阳能电池板提能源。虽然“神话”卫星系统备受苏联海军重视而且美国也对其严密关注但是该系统的实际使用效果却不得而知单从苏/俄都不遗余力地花费大量资金和时间来维持这一系统的正常运行可见该系统对于苏俄海军的重要性。然而就其稳定性而言却着实让人不敢恭维。1 977 年发射的该系统的“宇宙”-964 号卫星在近地轨道仅仅投入运行了一个多月后就突然发生故障最终带着核反应堆电池坠入了大气层其残骸在空中化成上万碎片以及数亿计的发射性
24、尘埃作为苏联一份“厚礼”送给了加拿大其残骸散落在加拿大的不列颠哥伦比亚省夏洛特群岛上的大奴湖东部 5 万多平方千米的地区给该地区造成了永久性的放射性污染。后来在世界范围内的一片反对声之后苏联放弃了依靠核电池为动力的雷达侦察卫星取而代之的是以太阳能为动力的卫星而且针对可靠性进行了一系列改进但是后继失事的卫星都宣告了苏联努力的失败。直到今日改换门庭的俄罗斯仍在努力维持这一系统的正常运行。2006 年 6 月 25 日俄罗斯还发射了 1 颗名为“宇宙”-2421 的侦察卫星但是升空后的卫星一块太阳能电池板没有打开导致这一卫星很多功能无法使用今年 2 月停止了工作。4 月 14 日美国宇航局在其官方站
25、上公布有关地球轨道太空垃圾的报告中称：该卫星已经破裂成 300 多块碎片。但是次日俄罗斯国防部就加以否定。但无论如何“神话”系统卫星的可靠性直到俄罗斯时代仍然没有能够很好地解决。“神话”卫星系统对于乌舰而言能将其作用最大程度发挥到极限因为乌舰是苏联海军第一艘具备攻防兼备作战能力的航母。不但配备了威力巨大的舰载武器而且其搭载的大量舰载航空兵力量在弹射器的帮助下能真正执行远距离攻击作战。虽然苏联遗留的“库兹涅佐夫”号航母也可以使用“神话”卫星系统但是“库兹涅佐夫”数量单薄而且攻击距离有限的舰载航空兵力对于“神话”系统近 2000 千米的探测距离显得 “无福消受” 。但是最终历史也没有能够成全苏联海军几代将领的“神话”-在无遮无拦的大海上组建真正强大、完善的远洋海空作战力量的“神话”
