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航空母舰的钢板到底有多厚?

   引言

  2018年5月13日,中国首艘国产航母海试出港;5月23日,航母回港进入船坞;5月27日,国产航母与“辽宁号”同框出镜... ...桩桩新闻,都在提醒着每一个中国人,海洋强国崛起就在今朝,吾辈当继续奋斗。

  对于一个国家来说,拥有一艘自主航母,代表着他们拥有海上最尖端的战斗力,“没有航母的约等于没有海军”。作为“海上霸主”,航母的恐怖战斗力背后也需要吞噬无尽的科技和资源,到如今,世界上能制造航母甲板用钢的国家仍然只有美国、日本、法国、俄罗斯、中国等少数。可以预料,随着世界局势的紧张和保密技术增长,航母相关技术只会越发成为各国机密。

航空母舰的钢板到底有多厚?

  那么,如此神秘而巍峨的海上战斗霸主航母,其复杂的身躯到底有多厚?很显然,不同部位的厚度要求一定不同。无论核心技术如何保密,面对大国重器航母的构造,公众依旧是兴趣盎然的。

  一、钢材的跨越式演变

  航母从上个世纪二十年代开始出现,在各国海军战争中扮演者不可或缺的重要角色,依靠航空母舰提供空中掩护和远程打击的能力,一个国家可以不依靠当地的机场情况下,远离其国土的地方实施军事压力和进行作战,可以说,美国的武力威慑如果失去航空母舰,至少有一半就不再成立。

  历经长时间的演变和军事武器技术不断更新迭代,航空母舰舰身的用材从最初的高强度抗拉钢(HTS钢材,High Tensile Steel)以及高屈服强度钢(HY钢材,High Yield)发展到如今的高强低合金钢(HSLA钢材,High Strength Low Alloy),钢材性能从重量到强度都有了跨越式的提升。如今,受限于国力投入,各国使用的航空母舰钢材一般以HY和HSLA两大系列为主。

  美国最新福特号航母甲板使用的就是HSLA-115钢材,其压力承受达到795Mpa的强度,舰身一平方厘米的钢板就可以承受接近8吨的冲击力。

航空母舰的钢板到底有多厚?

  而与过去的单一性钢材相比,新式航母材料HY系列钢材在低碳低合金钢的基础上通过调质热处理工艺获得低碳回火马氏体组织,以此来达到高强度、高韧性齐聚,为了确保较厚规格的钢板具有足够淬透性,HY系列钢材中还添加较高含量的Ni、Cr、M等合金元素,钢材的强度级别要求越高,碳含量就越高。

  美中不足的是,随着航空母舰用材的逐代升级,对焊接这些高强度材料的工艺要求也越来越高,难度上升系数堪称地狱级别。也许在未来,航空母舰制造过程中还真有可能出现材料强悍却焊接不上的冷笑话。

  与此相反,HSLA系列钢材别具一格,它的诞生背景是在超低碳、超纯净钢冶炼、微合金化以及控轧控冷等冶金技术极度先进的二十一世纪,于是它不需要预热,或者只需要极低温度的预热就能焊接成功。用HSLA系列钢材代替HY钢材,就能够达成减少甚至取消焊接预热的效果,从而降低一辆航空母舰的建造时间,提高制造效率。当然,凡事具有两面性,在享受HSLA钢材巨大优点的同时,必然要承担它带来的巨额成本,这也是他仅仅被小范围使用的原因。

  二、恐怖的制造工作量和钢板厚度

  在航空母舰制造过程中,有三分之一的工作量属于焊接,为了减少焊接时间、降低焊缝数量,同时也增加甲板的防御程度,航母甲板要求单块面积越大越好,这就难住了材料的处理人员。

航空母舰的钢板到底有多厚?

  超长、超厚、超重的材料,力学性能的苛刻要求,偏差的精确检测,物理抗性的极致标准,正是这些条件,使得航母甲板和航空母舰本身不能够成为世界批量制造的军事武器。每一艘航空母舰的建造过程都是独特而伟大的,与一个国家的支持密不可分。

  航空母舰舰体上不同部位的钢板厚度要求不同。露在水面外的部分,选用钢材时的要求时能够防止海浪冲击和抵抗水压变化,因此在厚度和防御力方面的标准只能算是一般,多数采用厚度23mm-28mm之间的潜艇耐压板,所承受压力也大多在450兆帕和550兆帕之间。不过相对于普通船体而言,其厚度依旧极其可畏。

  沉没在海水中的母舰舰体,其要求则更为严格,一方面它需要有能抵抗鱼雷、潜艇导弹威胁的防御力,另一方面,海水日积月累的侵蚀也是大伤害之一。舰身底部多数采用厚度150mm-203mm之间的钢板,同时为增加抗压效果,部分国家将钢板足足准备了三层。

  装甲板是航空母舰最重要的心脏,这一地方有指挥台,舰身所有人员的一举一动皆出自指挥台命令,一旦出事,航空母舰将进入无主状态。因此装甲板部位的钢板厚度完全以坦克要求来衡量,长度最高,厚度最大,不过具体尺寸则根据每个国家投入不同,浮动剧烈。

航空母舰的钢板到底有多厚?

  除此之外,弹药库、核反应堆、动力装置等地,也都是航空母舰重点防护部位。

  最后还有飞机跑道或者隔舱等部位,由于所承担功能并非重要部分,其要求也就更低一些,强度和屈服度足够即可,一般在40-50mm左右,并且无需细致打磨,增加跑道摩擦力。

  三、凡事过犹不及

  当然,以舰载机为主要作战手段的航空母舰,其钢板并非越厚防御效果越好,由于其浮力限制,航空母舰的重量必须控制在有效区间内,否则就会影响其航速。而且更厚的钢材往往意味着更高的成本,航母作为军事武器,所使用的材料毕竟不是普通金属,国家国力和经济的投入是有限的,这也会影响到航母舰身钢板的厚度范围。

  美国最出名的福特号航母,在建造时就斥巨资130亿美元,建设过程中也充分考量了不同部位的要求,船体采用22-28mm低碳量铜沉淀强化钢,而而飞行甲板所采用的HSLA钢板在40-50mm左右。相比尼米兹号来说,福特号的建造成本更低、重量更轻、航速更快,但由于美国不断强大的科技实力支撑,其防御水平不降反升。

航空母舰的钢板到底有多厚?

  结语

  随着现代战争局势不断扩大化,航母的战斗性能也在不断升级,对航母钢材的要求,主要在高质量、强度、韧性、耐腐蚀性能和减重量、降成本上。中国钢铁企业从2013年实现航母钢板自主生产后,直到第一艘国产航母面世,中国只用了5年时间,就跻身海上军事技术的世界先进水平,无疑是属于大国的奇迹。

  到如今为止,全球仅有美国、英国、俄罗斯、中国、法国扥10个国家拥有航母,另有韩国、日本拥有准航母,其余国家的军事科技水平暂时还达不到制造航母的要求。建造复杂程度的高不可攀、造价动辄几十亿美元,令世界不发达国家望而却步。

  为了更好地维护世界安全,防止单边主义和强权政治的严重化,中国必然要加紧研究更先进的航母制造技术,仅仅是高端钢材、首艘试航还不足以达到“手中有剑”的境界,在海洋强国的路上,中国还有更长的路要走。

  而民众对于航空母舰的兴趣与好奇,将会是推动下一代人投入科学研究的最好动力。因此,“航母钢板到底有多厚”这个问题,倒也不仅是百姓茶余饭后的谈资用料,也同样具有民智民力的重要意义,只有后继力量不断涌现,科技强国和海洋强国的目标才不再遥远。

航空母舰的钢板到底有多厚?

  航母钢板到底有多厚?这个问题的答案一直在更新,物理意义上的厚度是有范围的,更别提还有建造过程中无数次的变量。

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