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航母甲板上为什么不能铺沥青或者直接做成水泥跑道?
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沥青材料和水泥材料根本无法满足战斗机起降的需求,非但不能让战斗机起降,反而会造成战机磨损,酿成更大损失。沥青和水泥是生活中很常见的建筑材料,修路和盖房都离不开它们。但这两种材料有各自的弱点,沥青的问题是熔点太低,温度稍微高一点就会融化。水泥强度不够,容易变形。
不管是舰载机,还是机场起降的战机,发动机的尾喷温度都极高。把生鸡蛋和生肉放到距离发动机尾喷不太远的地面上,都可以直接烤熟食用。如果有人员在这附近,会重度烧伤。沥青即使铺的再厚,也肯定会烧的凹凸不平。
水泥虽然坚固,但它局部承压能力一般。如果是重型战机(32吨以上)和中型战机(30吨左右)降落在一般水泥地上,经过的地方会直接压碎,留出一道痕迹。这还是地面降落,不是航母甲板降落。
航母降落的冲击力远大于地面降落,为了避免飞机出现问题。舰载机的起落架都比陆基起降战机的厚实,飞机本身也经过重新设计,尽量减少连接点,提高整体性。如此一来,飞机在冲击的过程中才不至于出现内伤。
舰载机冲击甲板的一瞬间,产生的力足够撞弯大部分厚钢板。为了满足航母的需求,必须专门研发航母专用钢材。这种材料既能够抗海水腐蚀,也能抗盐碱。同时不易附着杂物,便于清洁。最重要的一点就是柔韧性和硬度都要好,刚柔并济的托起舰载机。目前世界上能够独立研发高品质航母钢的国家屈指可数,直接制约了很多国家海上力量的崛起。印度很想发展海军,无奈材料技术落后。
因此沥青和水泥都不能满足需求。其实沥青和水泥等其他物质通过混合,或许能够找到一种方案。但这种复合材料的耐用性肯定不如航母钢,重量也太重。对于维护成本高昂的“吞金巨兽”航母来说,并不适用。
题主可能对于航母甲板钢和普通的水泥路没有太多的认知,很难理解战机对于跑道的超高要求。根据资料,航母甲板钢应有以下几个特性:高强度,这一点沥青和水泥路根本无法和钢铁相比拟;高韧性,这一点就足够将大部分公路建材全部淘汰;抗低温,抗高温,而对于沥青和水泥路来说,热胀冷缩是无解的难题。
此外,航母用钢还有几个指标:抗腐蚀、防弹、大板面、抗氧化、高屈强比等等等等。根据数据来看,一架空重14吨的F/A-18战机最大着舰重量可达20吨,苏-33可达22吨,歼-15着舰重量应当也在20吨上下。这相当于3到5头大象一起砸在仅有半张课桌大小的地面上,普通的材料根本无法承受重量,崩裂毁坏可以说是一件板上钉钉的事情。
因此严格来说,航母用钢,特别是甲板钢,实际上与日常人们所见到的钢铁完全是两种材料,锻造难度不可同日而语。而沥青和水泥这两种常见的公路建材,虽然能够承受汽车和行人,却很难抗的下风吹日晒、水浸盐蚀,更不要说在上千度甚至数千度的战机尾焰面前不变形、受到敌人攻击能进行一定的防御了。未来航母用钢会像降低成本的方向发展,但是绝对不会向降低质量的方向发展。
众所周知,跑道不论是对于机场还是对于航母来说,都是必不可少的基础设施。而了解航母的朋友都会发现一个比较奇怪的现象,那就是通常情况下,机场都是混凝土或者沥青铺出来的跑道,然而航母甲板上使用的材料却不是混凝土也不是沥青,而是一种说不上来的材料。并且,据说走在航母甲板上的感觉还比较舒服,那这究竟是怎么回事呢?
首先,我们不妨换位思考一下,如果你建造一艘航母级别的海上利器,作为设计师的你会***用最先进对战机最有利的跑道,还是会选择偷工减料粗制滥造呢?相信作为匠人的你,当然是希望自己建造的东西经久耐用,得到人们的认可。同样,航母在设计之初,也应该考虑过是否用沥青或是混凝土,但最终为何会不惜花费大价钱造钢板跑道,并且给其涂昂贵的涂层呢?其目的不言而喻。
当然,除经久耐用之外,必然也会从多角度各个方面去考虑这一问题。要知道,通常情况下,不论是舰载机还是军舰之类的船只,都会考虑一个必要的问题,那就是载重以及自身重量。飞机额外附加重量一旦超出标准,就会严重影响飞机性能,因此通常情况下我们乘坐客机时都会有一个托运要求。同样航母也并不例外,试想在设计的过程中,一旦混凝土或是沥青铺的过厚超出一定比重,就容易影响到航母的航行速度,这样一来在发生战争时,航母的机动便会大大折扣,从这一角度来看的话,显然不可行。
更何况,一座机场如果想要起降一驾重达300吨的波音747,其跑道厚度就必须达到35公分,如此情况下还要保证其耐磨耐久性。试问,在航母甲板铺这么厚的沥青/混凝土,那航母该怎么在海上航行呢?可以说没沉就是万幸!
其次,航母甲板的要求除常规跑道的要求之外,还应该考虑到航母常年面对海水的侵蚀,以及在海上航行时受到的作用力。如此一来,对于航母甲板的材质要求便会变得十分严格,为此当年在设计航母甲板时,可谓是什么实验都做过,包括题中说到的铺沥青或是水泥跑道。
毕竟,可不是任何材质的东西都能充当航母甲板。而首先我们应该想到的就是一个耐冲击、耐腐蚀、吸噪音、防滑扛烧的材料。首先,相信大家前4个要求都能明白,但耐烧是怎么回事呢?要知道,舰载机通常情况下,起飞时会喷出上千度的火焰,如果扛不住烧,比如沥青就会瞬间化掉。
因此,在知道需要什么类型的材料之后,接下来就是一系列的试验。最终,选定一种名为飞行甲板用钢的材料。并且,在考虑到耐腐蚀性之后,还在这种钢板上涂抹各种材料,让其变得能够防滑防腐蚀便于舰载机起降。可见,航母甲板***用的材料并没你想的那么简单。尊重客观事实,探究***真相,我是军武视界,欢迎关注
图片上我军歼–11B战斗机在高原机场起降,相对于陆上机场沥青跑道和水泥停机坪,航母的甲板强度要求的标准更高!
坐过飞机的看官们到了飞机场就会看到机场跑道和停机坪的样子,它们都是用高强度改性沥青和高标号水泥建筑而是,首先是要挖很深的跑道路基,然后铺设钢筋和各种颗粒大小不一的石块儿和砾石,初步压实后要灌注水泥浆固结为整体,再在上面铺设超过20~30厘米厚的沥青,从底部岩石层到最上面的沥青厚度接近一米,只有这样厚度和强度才能经受住大型客机或者大型军用运输机的巨大起飞/降落冲击重量。
图片上是“大兴国际机场”的建设航拍图片,机场跑道的陆基被挖掘的很深。
而停机坪最上层则是***用预制水泥板铺设,这样有利于某一处损坏后可以更换...但是,水泥和沥青不能用到航母甲板的铺设,原因就是它们的强度不够,经受不了舰载机的起降。
我军歼–15战斗机的重量与空军的歼–11系列差不多,空重都在16~17吨左右,最大起飞重量在30~33吨,这么重的飞机在180公里/小时的“重力加速度”作用下Duang的拍在甲板上冲击力量是非常大的!如果甲板是用沥青和水泥铺设的就会砸出来一个大洞🕳️!出现这种状况就不是飞机受损严重这样简单了。
那么,为何会砸出一个大洞?因为航母的飞行甲板与陆上机场是不一样的,陆上机场是:沥青→砾石层→石块层→大地土层,多重的飞机降落在跑道上最下面的大地土层都能吸收和分散绝大部分的能量...而这个问题到了航母的飞行甲板就不一样了,因为航母是多层甲板结构,最上面是飞行甲板,在甲板的下面就是机库和助飞助降设备舱,两层甲板中间是空的,就靠厚钢板隔断和型材支撑...如果制造飞行甲板的材料抗冲击和抗拉强度不够,就会大面积垮塌!更会危及到下面的机库里面的人员和飞机安全。
“辽宁舰”飞行甲板下面机库的3D模拟图片,要是从上面掉水泥块、沥青块...那还了得?砸坏了得花多少钱去修理?所以,机库上面的飞行甲板必须要***用理化性能更高的低合金高强度钢板制造才行。
建造中的“福特号***”很直观的看到多层甲板结构,如果用沥青、水泥铺设飞行甲板会因为理化性能很差导致航母不能起降舰载机,航母也就失去了作战能力。
另外一点,飞行甲板不但强度要高,抗“蠕变性能”要求更高,热胀冷缩的系数要控制在极低,因为航母要去全世界各海域执行任务,昨天可能在接近北极严寒的海域,几天后可能位于炎热的赤道,飞行甲板在这样高的温差下整体结构变形要求极小才行,否则强大的冷缩拉扯应力和热涨挤压力会让飞行甲板出现变形的,时间一长就会出现凸起或者凹陷!严重的影响到了舰载机的起降安全...钢板尚且如此水泥和沥青就更不行了,我们看到的马路上沥青开裂就是因为车辆的碾压和气候环境的变化引起的。
航母的飞行甲板还要有耐高温能力,舰载机在起飞时发动机要全功率运行,会产生1000度以上的高温,如果钢板不耐热也会导致变形,比如说:我们经常从媒体上看到,说是日本的“出云级”或者“日向级”直升机母舰不能起降F–35B战斗机...主要原因就是飞行甲板不是耐热钢,F–35B在垂直起降时发动机尾喷口要向下调整,尾部的火焰和高温废气会烧蚀飞行甲板的!
F–35B的尾喷口调整到垂直角度会产生至少800度的高温,一般钢材制造的飞行甲板接触几次就会烧蚀变形严重。而不能垂直起降的舰载机在起飞的时候都有水冷的“挡焰板”,它的作用就是将发动机的高温向上传导,以免高温气流烧蚀到后面的舰载机和飞行甲板。
那么,航母飞行甲板的制造是什么标准呢?这张“企业号***”
因为舰载机事故引发的大爆炸,就很直观的说明了航母飞行甲板的制造标准,在剧烈的爆炸和长时间的烈焰烧蚀下:不融化、变形很小、不垮塌!如果是沥青和水泥那样的材料早就融化和整体性的垮塌了!
这是美军航母的另一起严重的事故,越南战争期间“福莱斯特号航母”上发生的,当时一架挂满***的舰载机等待起飞,不知为何挂载的一枚127毫米火箭弹自动点火,击中了边上的几架同样挂满***的舰载机,随即引起大火并且引爆了一枚1000磅的航弹...。经过几个小时的奋力扑救大火熄灭,但损失惨重!从图片上可以看到飞行甲板已经严重变形开裂,但仔细观察会发现变形塌陷处周围的甲板仍然非常牢固,没有形成更大面积的变形和开裂...这说明航母的飞行甲板不论是材质还是建造标准都极高!
通过上面对于沥青、水泥和钢板之间的粗略性能比较来看,沥青和水泥根本不适宜建造飞行甲板,各种性能指标相差太大,唯有高标准冶炼、轧制生产出来的专用钢板才适宜建造航母的飞行甲板。
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