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年5月17日,美国国会授权海军将舰队总吨位提高20%,包括新建4万吨航母。被《华盛顿条约》捆绑了近20年的美国海军自然是兴奋异常。

不过由于需要优先进行4.5万吨快速战列舰(后来的“衣阿华”级)的设计,美国海军航母部队只好先行再造一艘“约克城”级(就是“大黄蜂”号)。

年6月,基本解决了战列舰问题的美国海军总算腾出手来,新一代舰队航母的设计建造工作被提上了日程。一代传奇由此开始。

好在当时美国海军航空兵的“全甲板攻击”思想已经成熟,“全甲板攻击”理论的核心是:依托单舰组织最大规模的攻击机群,实施最强有力的突击。显然,小型航母与“全甲板攻击”理论是背道而驰的。

小型航母兰利号

美国海军已然认定,大型航母才是自己需要的。虽然在某一次战斗中,一艘航母丧失战斗力和被打沉并没有什么差异,但大型航母的抗沉性却可以让美国海军尽可能久地保持住航母部队的整体战斗力。

此外,在20世纪30年代的几次舰队演练中,大型航母在风浪中照常收放飞机的场面给美国海军的将军们留下了深刻的印象。鉴于这些,美国海军从一开始就决定把可用的2.04万吨吨位集中到了一艘航母上以获得最佳的性能。

年型舰队航母航空设施设计中唯一的目标便是,以最大的飞行甲板追求最大规模的攻击机群。“约克城”级之前各级美军舰队航母舰载机大队的基本编制是4个中队(约72架飞机)。

早期的航母演练经验显示,由于无法及时对敌方空袭做出预警,战斗中队无法保护航母免遭空袭,因此,各国的航母战术理论都很少考虑防空战斗机的作用,而把抢先摧毁敌方航母作为夺取海上制空权的关键。

但是到了年,情况开始发生了一些变化,有人意识到,一支得到早期防空预警的足够强大的战斗机队伍是有可能顶住敌方空袭的。虽然此时的雷达还不太可靠,但如果能够在战斗机部队中配备防空侦察机,早期预警也并非虚无缥缈。

因此,年7月19日海军部发布的新航母设计要求文件中提出,新一代航母除了“有效做到一次性放飞4支中队,总共74架飞机”之外,机库还要能够容纳18架组装完毕随时可以起飞(但机翼可以折叠)的飞机,也就是第五支中队。

排满飞机的大黄蜂号

年年底.“埃塞克斯”级的载机方案正式定案:考虑到在研的新一代舰载机体积和重量的增加,搭载第5支中队的方案被正式放弃,但舰载战斗机部队仍需加强,其舰载战斗中队的规模扩大到27架战斗机和1架巡逻机。此外,航母仍然要保留紧急情况下多搭载一支中队的能力以备万一之需。

这样,年型舰队航母的舰载机大队编制被初步确定为27架战斗机、37架俯冲轰炸机、18架鱼雷攻击机、3架观测机、2架勤务机,共计87架飞机外加21架拆散存放的备用机,另外,飞行甲板的实际载机能力不能少于90架。

当时美国各大航空厂商正在开发的新一代舰载机。随着舰载机体积和重量的增加,飞机起飞滑跑距离增长,这意味着更长的一段飞行甲板要留作起飞之用,而能用于排放飞机的甲板面积会变得更小。

正是基于这个原因,最初按照搭载90架飞机的标准设计的“约克城”级飞行甲板到30年代末时便只能容纳81架飞机。

“约克城”级上那块能排列81架飞机的飞行甲板面积是.1平方米,照此计算,搭载90架飞机就需要.5平方米的飞行甲板面积,如果舰体和飞行甲板宽度不变”,飞行甲板长度就要从“约克城”级的.61米(英尺)增加到.76米(英尺)。

很明显,这个长度在2万吨级的舰体上是不可能实现的,这样唯一的选择就只剩下重新布置飞行甲板了。

第一个挖潜对象是飞行甲板的宽度。为了获得更大的甲板载机量,其宽度上限便要由巴拿马运河船闸的通过宽度来决定了。由于船闸通过船只宽度的上限是34.77米,因此“埃塞克斯”级飞行甲板的最大宽度就被设计成33.米。

增加的飞行甲板面积的另一个来源是飞行甲板自身。基础设计阶段,设计师就开始试图减少高炮平台和岛型建筑占用的飞行甲板面积。

最后,随着全舰吨位和舰体长度的增加,新型航母的飞行甲板也被延长到.81米(含甲板前后各一段长1.45米的斜坡),大大超过了“约克城”级。经此一番努力,新舰的飞行甲板基本满足了同时放飞90架新型舰载机的要求。

约克城号

年5月新航母开始设计时,“约克城”级航母刚刚服役1年,虽然“约克城”级是第一级比较完善的“全甲板型”航母,但一年的服役期已经足够让美国海军找出她的缺陷,并将这些经验应用在新一代航母的设计之中了。

与飞行甲板相配套的升降机和弹射器也是航空设施设计的重头戏。中部侧舷升降机是“埃塞克斯”级首创的设计方案,此前,修造局已经在“黄蜂”号上安装了试验性的侧舷升降机。

起初计划在新航母上安装4台弹射器,飞行甲板和机库各2台,和“黄蜂”号一样。飞机设计师对这些大型弹射器自然是双手赞成,但舰体设计者们则为它们的体积和重量头疼不已。飞行甲板还好说,狭窄的机库要容纳这种更长更重的弹射器却不那么容易。

无奈,设计师只好对原计划打折:取消了原计划中飞行甲板左侧的弹射器,右舷弹射器的液压设备功率则被提高了1倍以免造成甲板弹射速率的过度下降。

机库弹射器只保留1台,布置在甲板前部——这一台机库弹射器也只出现在最初的6艘“埃塞克斯”级上,后来因在实战中价值不大而被拆除。首舰“埃塞克斯”号甚至由于弹射器制造不及时而一台弹射器都没装。

实践证明,弹射器的采用是非常及时的。战争初期,美国海军的舰载机很少用弹射器起飞,因为这时的飞机重量都很轻,飞行员们也乐得用简单的自由滑跑方式起飞。

但是随着战争的展开,美国海军舰载机的起飞重量越来越大,弹射器的使用自然也越来越多,到战争最后时期,有些航空母舰上借助弹射器起飞的架次数达到了40%。

机库弹射器

实际上这些舰载机并非离开弹射器就无法离舰,但是弹射器却可以使它们在各种风向下起飞。而且,由于使用弹射器,更大面积的飞行甲板也可以被留作排列机群之用。

想要搭载更多的舰载机参战,仅有宽大的飞行甲板和良好的收放设施还不够。编制数量更大的舰载机大队还需要更多的燃料和弹药,这些都是航母设计中必须考虑的。

在年8月签订建造合同时,航母的航空汽油携载量指标被设定为23万加仑,约合87.06万升。这显然不是个很容易实现的目标。

航空油槽必须被布置在安全的舰体装甲盒内,而油槽周围的舱室又必须留空以防舰体遭到攻击时油槽被震裂,这样油槽占用的舰体容积就是一个可观的数字。

而装甲盒内的空向本来就不宽裕,弹药库需要占用一块空间,主机机组更是消耗容积的大户。不过,最终“埃塞充斯”级还是基本满足了对携载燃油量的要求:短船体型载量为85.2-87.8万升,长船体型载量87.8-91.6万升,各舰具体燃油携载量因航空油槽保护设施的不同而异。

航空弹药方面,舰上设有2处大型弹药库,可搭载总共.4吨航空弹药。“埃塞克斯”级的炸弹升降机系统在机库甲板和飞行甲板上各开设了3个开口,比“约克城”级多一个飞行甲板开口,但是升降机的面积却比“约克城”级小了不少。

原因很简单,机库甲板的升降机开口处不可能加装装甲顶盖,这就会在装甲机库甲板上留下致命的“阿喀琉斯之踵”——随着战争的临近,军舰的整体防护性能远比甲板运作的便利性来得重要。

埃塞克斯号

年7月,基础设计处向联委会提交了2种新航母设计方案供选择。一种方案以“大黄蜂”号为蓝本,但采用了电动涡轮机驱动并可以搭载更多的航空燃油(从“约克城”级的17.8万加仑增加到25.8万加仑);另一种方案安装了装甲飞行甲板但完全没有水下防护。

完全不顾水下威胁的设计显然是不可行的,而前一种方案也不理想,因为它拥有巨大的航空燃油携载量都是因为取消了航空油槽周围的隔舱,这一没有隔舱保护的油槽仅仅是顶部和前后得到了装甲隔板的一定保护,完全没有装甲的两侧只能依靠不太完善的防雷隔舱来保护。

针对这一方案,航空局长托尔斯将军提出,“兰利”号就曾因为航空油槽缺乏保护而发生过航空油槽爆燃的事故。结果自然是两种方案均不可行。

为了得到一套比较理想的方案,联委会随后以“大黄蜂”号改进设计为基础提出了新的设计指标,飞行甲板长米,宽24.4米,机库顶高5.5米,中部升降机布置在“飞行甲板的舰岛对侧,距离舰岛越远越好”,以最大限度地减少其对飞行甲板运转的影响。

新舰的设计最大航速下降到33节,还要能够以20节航速倒车1小时,载油量要达到20万加仑,油槽周围必须得到隔舱保护。

拿到这份要求,基础设计处长钱特里上校被吓了一跳:这一方案的整体设计几乎就是“大黄蜂”号的翻版,照这么看,新舰的设计基本上就是后期设计处的事情而没有基础设计处什么事了,他们自己只要画画总体设计的线图就好。

不过仔细考察后,他发现基础设计处还是有活要干的,麻烦主要集中在主机上。好在不久以后,一种更理想的选择出现了:这就是“亚特兰大”级防空巡洋舰的7.5万马力机组,2套这种设备并装将为新舰带来15万轴马力的功率。

俯冲轰炸机

这套主机全长68.32米,即便加上前方8.5米的蒸缩器舱和后部8.5米的轴助发电机舱也只有85.32米。而且这一机组还采取了最理想的安全设计:

2个13.42米的轮机舱和4个长度为12.2米或8.54米的锅炉舱交错布置,避免了技一枚鱼雷摧毁全舰动力设备的危险。虽然它还是比“约克城”级的12万马力机械涡轮机组长一些,但毕竟容易布置得多。这一新设备很快就被纳入新航母的设计中。

另一个需要选择的是涡轮机的类型,是用机械涡轮机呢,还是电动的呢?作战部队要求新航母不仅有足够的航速,还要能够持续高速倒车,因为这样可以“让飞机在实际风速不足的情况下从甲板前部降落(飞机降落时需要至少22节的甲板相对风速)”。

高速倒车的需求是难以通过传统的机械涡轮机实现的,而使用了电动涡轮机的“列克星敦”级则可以以20节的速度倒车,效果比较理想。

但电动涡轮机也有自己的问题:它必须付出—吨的重量代价才能保持与“约克城”级相当的12万轴马力功率。

虽然电动涡轮机会在航速15节时让燃油使用效率提高25%—30%,但在总吨位受限的情况下,这点好处显然无法弥补重量增加带来的坏处。

最终还是电动涡轮机在损害管制方面的优越性赢得了决定性一票。美国海军在一战期间的各级战列舰和后来的“列克星敦”级战列巡洋舰就已经采用了电动涡轮机。既然如此,在新舰上采用电动设备也就顺理成章了。

至此,主机设计的事情就算是告一段落了,但基础设计处很快发现,自己的事情却还远没有到此结束,问题就出在那似乎永远也扯不清的甲板防护上。

大黄蜂号下水

“埃塞克斯”级显然远不如战列舰那般坚不可摧,但对于一般仍然受到吨位制约并且以机动作战为职责的航空母舰来说,她的防护又的确是坚固而且适当的。

按照美军当时的航母作战理论,航空母舰将要在少量舰艇护卫下独立遂行机动作战,遭遇敌方巡洋舰的机会非常大。出于同样的原因,武器局长霍恩将军则据此认为航母需要能够抵挡毫米炮弹的打击并抗住至少3枚鱼雷的攻击。

但问题是年时新型航母的设计还无法做到随心所欲。CV-9各设计方案的标准排水量集中在2.33—2.72万吨之间,比较一下“列克星敦”级3.6万吨的排水量就可以看出,托尔斯等人的期望是不可能在新舰上实现的。新一代航母的设计仍然不得不受到吨位的限制。

和“约克城”级一样,“埃塞克斯”级的水平防护设计仍然是以抵挡轻巡洋舰主炮的打击为目标的,这一点充分表明了吨位限制对“埃塞克斯”级的设计的束缚。

年时,美国人已经意识到仅能抵挡轻巡洋舰主炮的水平防护无法满足航母作战的需要。按照当时的作战理论,对航母威胁最大的水面舰艇是巡洋舰。

联委会认为抵抗毫米炮弹的防护力标准必须以米交战距离为基准,此时由于炮弹的下落角度更大,军舰的水平装甲厚度必须达到64毫米。

与前代航母相比,“埃塞克斯”级在防护方面真正的突破在于垂直防护,即水平甲板的改良。水平装甲的设计也是一件耗费了不少心思的事情。

武器局提出,新航母的水平装甲应当能够挡住从米高度落下的公斤爆破弹的打击。如果主甲板能够加厚到63毫米,炸弹就可以被挡在“装甲盒”外了。

接下来的问题便是,装甲应该安装在哪里。直观地看,防护范围最理想的设计是装甲飞行甲板。然而,装甲飞行甲板需要付出的代价太大了。

全甲板攻击

装甲飞行甲板的重量,再加上支撑这一重量所需的更粗壮的支撑结构和平衡重心升高所需的更宽的舰体,军舰的吨位又会数倍于装甲甲板本身的重量增加。

显然,这种改动是否值得还是个未知数。更令人郁闷的是,即使付出这样的代价,军舰也未必就能在敌方的炸弹下幸免。

需要说明的是,装甲飞行甲板无法取代作为舰体装甲盒顶板的主装甲板,因为侧舷装甲带高度大低,无法和装甲飞行甲板形成有效的安全区,从侧面射来的炮弹可以钻进装甲带和飞行甲板之间的致命区域。

最后,修造局还提到,由于飞行甲板上需要开设许多开口(包括升降机、弹射器、拦阻装置等装置所需),装甲飞行甲板的制造十分困难。

根据航空局的估计,安装装甲飞行甲板可能会让航母的载机能力缩水三分之二!根据英国“光辉”级装甲航母仅有36架的载机能力来看,这一估计并不完全离谱。对于追求全甲板攻击的美国海军来说,这样的代价是根本不能接受的。

对于美国海军的航母来说,防护的关键在于防止炸弹落入舰体致命部位,而即使炸弹在机库里爆炸,航母仍然可以被很快修复。正是这一观点导致了后来在“埃塞克斯”级上出现了装甲机库甲板。

如此,主要的水平装甲便只能放在机库甲板了。不过虽然装甲机库甲板的增重比飞行甲板增重要好些,但各种要素平衡起来也并非易事:

若把机库甲板从“约克城”级的37毫米增加到抵抗米处公斤炸弹攻击需要的63毫米,也会带来吨的增重。但是武器局仍然坚持自己的观点,因为如果舍不得这吨重量,军舰在遭到公斤炸弹的攻击时就会处于险境。显然,装甲机库甲板是很重要的,那么,这吨的重量应当从哪里去“抠”呢?

CV-9F方案为此付出的代价是吨位从2.48万吨增加到2.6万吨,舷宽从26.84米增加到27.76米,速度也略有下降。由此不难看出,美国人已经认定,抵挡毫米炮或是公斤炸弹,新航母只能二者取其一。

年约克城号试车仪式

年1月31日,联委会最终决定采纳以对空防护为主、以对海防护为辅的CV-9F方案。设计指标中明确提出了对新航母防护能力的要求:

对海防御方面,必须能够抵挡从米到米外射来的毫米炮弹,以美军毫米火炮为参考,如此防护能力需要安装拥有19毫米背板的毫米侧舷装甲带和37毫米厚的下甲板(第四层甲板);

对空防护方面需要安装63毫米装甲机库甲板,足以挡住公斤普通炸弹的贯穿,虽然这个厚度还挡不住公斤穿甲炸弹,但却足以触发穿甲弹的引信,这样爆炸破片就可以被下面的下甲板装甲挡住而不会对舰体下部造成致命的威胁。

最终,美国人将抵挡公斤普通炸弹的能力列为航母防护能力要求的首位,对海防御则屈居第二,防护标准下降到了抵御毫米炮弹的水平。

从“约克城”级孱弱的垂直防护到“埃塞克斯”级的装甲机库甲板,这一看起来“不显山不露水”的变化却显示了美国海军对航空母舰理解的一个飞跃。在此之前,航空母舰的防护设计基本沿用了传统水面舰艇的模式,即保护舰体下部的装甲盒内部免遭敌舰炮弹的打击。

经过15年的摸索,美国人开始意识到,航空母舰在将击毁敌方航母作为首要目标的同时,自己也必将成为敌方航空兵首要的打击目标,航母的防护设计必须考虑敌方飞机的打击。

实际上,对航母来说,空中的威胁远比水面舰艇的攻击更危险。正因为考虑到这些,航母才更需要一块虽然无法保护装甲盒内部,但却能够抵挡凌空打击的装甲甲板。

正是这些考虑,导致了“埃塞克斯”级在垂直防护上的用心。在这些变化的背后则隐藏着一个不可忽略的事实:航空兵已经成为水面舰艇必须认真面对的威胁,海战立体化的时代悄然开启。

被“神风”击中的邦克山号航母

“埃塞克斯”级定稿在年1月18日的联委会听证会上,航空局局长托尔斯表达了对CV-9F的欣赏,因为该方案仅仅在吨位和航速方面付出了轻微的代价,却获得了至关重要的垂直防护能力——按照当时美军的航母战术理论,敌人的俯冲轰炸机是航母最大的威胁。

年1月31日,联委会以CV-9F为蓝本正式提交了新一代舰队航母CV-9的设计指标,2月21日,海军部批准了联委会的方案。飞行甲板尺寸不得小于.25×24.4米,安装2台嵌入式弹射器,第三台弹射器为双向弹射,横向安装在机库甲板上,向两舷外弹射。

新舰的标准排水量可以比“约克城”级(1.98万吨)增加吨,这意味着诸多方面的增强:

飞行甲板长度增加,从而得以更有效地一次性放飞四支中队。隔舱化设计进一步加强,包括交叉布置轮机与锅炉舱以强化遭到水下打击时的生存性;采用三层舰底,大大强化了防磁性水雷的能力;下部舰体侧面的防护能力同样被增强。航空燃油携载量增加25%。毫米炮数量增加4门。水上防护能力增强,包括安装装甲机库甲板。主机功率进一步加强。

这一基本设计的标准排水量从最初的2.04万吨一路飙升到2.71万吨。新的设计标准本身就需要更大的重量,例如锅炉和轮机交叉布置的方案和独立的锅炉操纵室,而这些设计的作用又是显而易见的,不可能为节约重量而取消。

好在此时,美国国会对军舰吨位超标的容忍度越来越高,随着战争的爆发,所有对吨位的限制都被弃置一旁。美国海军在战争中订购了26艘“埃塞克斯”级航母,实际建成24艘,其中16艘在战争结束前完工。

要知道,这可是16艘战斗力强悍且舰载机、飞行员也都兵强马壮的大型舰队航母。其战斗力达到了战前20年美国海军航母部队总实力的2倍有余!

航母阵列

而同期日本海军建成的中型以上航空母舰只有区区5艘,除了战争末期的“信浓”号外,其他各舰实力均无法抗衡“埃塞克斯”级,何况当日本海军航空兵的飞行精英们在年的历次海空大战和后来的所罗门消耗战中死伤殆尽之后,日军的航母便只能充当诱饵之类的可怜角色了。

两相对比,“埃塞克斯”级对同时代美国海军对其对手的压倒性优势便是一目了然。年,美国海军最终做出判断:“埃塞克斯”级实现了航母吨位和载机数量的最佳平衡,但这并不意味着她的完美无缺。

“埃塞克斯”级最大的缺陷出现在其航空燃油携载量和航空油槽防护的设计上——其航空油槽的防护重点是炮弹攻击,而非航空炸弹及其弹片的打击。

对于年设计的“埃塞克斯”级来说,这类水面炮战时代遗留的缺陷是不可避免的。—年想要弥补这些缺陷的美国海军航母设计者对仍然在建的“埃塞克斯”级“硫磺岛”号进行了改造。后来“硫碳岛”号的建造被取消,设计改造也随之结束。

战后,不少经历过战火的“埃塞克斯”级舰都被封存了起来,其中损伤最重的“富兰克林”号和“邦克山”号再也没有服役(“邦克山”号后来作为“卡迪拉克”计划的试验舰参与了美国海军海空数据链系统计划)。

而后期建造的新舰,包括“拳击手”(CV-21)、“莱特”(CV-32)、“奇尔沙治”(CV-33)、“安提坦”(CV-36)、“普林斯顿”(CV-37)、“塔拉瓦”(CV-40)、“福吉谷”(CV-45)和“菲律宾海”(CV-47)则成了战后美国海军的中坚。

这其中只有“奇尔沙治”号曾在年短暂退役进行舰体改造,其余各舰都从年8月起陆续进行改造,然后重新册封为反潜航母。

此时,这些螺旋桨时代航空母舰的巅峰之作显然已经不太适合搭载喷气机了,改造和重新使用不可避免。年12月,“菲律宾海”号首先封存改造,之后所有的“埃塞克斯”级都经历了这一过程。

航母大杀器

-年间,“拳击手”、“普林斯顿”和“福吉谷”三舰被改造成直升机两栖攻击舰,“安提坦”号成为训练舰常驻彭萨科拉海军航空站,并有幸第一个接受了斜角甲板改造:“莱特”和“塔拉瓦”则于—年间先后退役改造,正式成为反潜航母。

当年12月31日“埃塞克斯”级首舰“埃塞克斯”号服役之时,年的4场航母大会战已经落下了帷幕。美国海军航空兵探索了足足20年,并且从根本上奠定了“埃塞克斯”级设计思路的“全甲板攻击”理论已经经历了战火的充分考验,即将面临升华。而“埃塞克斯”级航空母舰恰好此时出现,开始了新的征程。



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