人不較真枉少年:為何航母的艦島一定要佈置在右舷?(新浪)_風聞
guan_15573814801324-2020-02-22 09:16
最近筆者與朋友討論航母甲板規劃時,一位朋友拿出了一種很有趣的方案,即把現在向左傾斜的斜角甲板朝右傾斜,這樣一來航母的艦島就可以幾乎填滿斜角甲板斜切飛行甲板產生的“空隙”,而左舷整備區則完全不需要考慮被艦島割裂的問題。但第一次看到這種別出心裁的設計時,筆者還是下意識的覺得這有點像把現在主流航母設計的艦島搬到了左舷,然後做了個左右鏡像。由此,筆者也產生了一個似乎已經有很多答案的疑問:那個,艦島為啥要在右舷來着?其實隨便某度一下,就可以找到很多對於這一問題的解釋,但作為一個較真的人,筆者還是決定研究一下這個問題。
網上最流行的一種解釋是:飛行員在遇到危險的時候會下意識的向左急轉,因此如果艦島設在左舷,飛行員在遇到危險復飛的時候,很可能會撞上艦島,這會顯著提高艦載機降落時的事故率。而對於為何會有這種“下意識”的解釋,通常的説法是:因為人的心臟在左邊,所以人的潛意識會操控人向左躲避,使危險對心臟的影響最小化。這種説法廣為接受但顯然是無稽之談,開過車的朋友可以回憶一下自己開車遇到危險時的情況。相信大部分人都和筆者一樣,第一反應是剎車,降低車速來避免碰撞。如果覺得碰撞無法避免,則會向左或向右打方向來改變車的前進軌跡。而決定我們向左還是向右打方向的,並不是我們的心臟長在哪邊,而是危險來自於車的什麼方向。左邊有危險就向右躲避,右邊有危險就向左躲避。
這實際上是我們的祖先在幾億年的自然選擇過程中形成的趨利避害的條件反射。選擇的機制也很簡單:如果剛剛長出了簡單的眼睛的生活在寒武紀的祖先,看到右上方的頭頂上有一塊陰影,反而朝着右上方遊,那它大概率會被奇蝦一口吞掉,而無法生下後代並進化成我們。相同的,如果一個飛行員在處置險情時第一時間想到的不是標準處置程序而是由着自己的性子瞎飛,那他早在成為艦載機飛行員之前就被淘汰掉了,畢竟比他合適的人才要多少有多少。
第二個解釋也與第一個類似,不過看起來就科學多了,這個解釋是這樣的:艦島放在右舷的“成規”是螺旋槳飛機時代形成的,而噴氣時代則只是“蕭規曹隨”。一般螺旋槳飛機的螺旋槳都是順時針旋轉的,這樣一來,螺旋槳的旋轉慣量、螺旋槳進動、P效應和滑流效應會共同驅使飛機向左偏航,因此艦島在左舷的航母就非常容易出事故了
這裏我們先簡單的介紹一下這四種效應。首先是螺旋槳的旋轉慣量對飛機的影響:當螺旋槳旋轉時,其會對飛機施加一個與其角速度方向相反的力矩。即如果飛機的螺旋槳是順時針旋轉的,那麼其就會對飛機施加一個逆時針的力矩,此時如果不加干涉,飛機會自動向左滾轉,因此飛機的升力方向也會跟着向左偏轉。此時升力在水平方向上的分力成為向心力,驅使飛機向左飛。即這一效應是支持上面的解釋的。
螺旋槳進動則是指,螺旋槳在旋轉時就像一個高速旋轉的陀螺,同樣會對機身這一陀螺軸施加一個力,這個力的方向是與陀螺自身的轉動方向相反的。也就是説,在螺旋槳順時針旋轉時,飛機中軸也有逆時針旋轉的趨勢,即向左偏航。
所謂P效應是指飛機在高攻角飛行時,兩側的槳葉相對於空氣的攻角不同,因此會出現高攻角一側槳葉推力與低攻角一側槳葉推力不同的情況。作為結論,我們只需要知道對於單發飛機來説,順時針旋轉的螺旋槳會使飛機向左側滑,逆時針旋轉的螺旋槳會使飛機向右側滑。
而滑流效應是指,螺旋槳在高速轉動的同時也會帶動螺旋槳四周的空氣轉動,考慮到飛機又在不停前進,這股旋轉氣流相對於飛機就是不斷向後移動的。最終,當這股旋轉的氣流遇到飛機的尾翼時,吹到水平尾翼上會使飛機向與螺旋槳轉動方向相同的方向滾轉,而吹到垂直尾翼上,則會使飛機軸線向與螺旋槳轉動方向相反的方向滑動。對於順時針旋轉的螺旋槳來説,這會導致飛機向右滾轉並向左側滑。
最後,在非赤道地區飛行的飛機還會受到地轉偏向力的影響,對於大多數航母擁有國來説,這個力的方向通常是向右的。在這五種會導致飛機不穩定的效應中,除了地轉偏向力只與速度有關以外,其他四種效應均主要與螺旋槳轉速有關。因此,在飛機着艦失敗推大節流閥復飛的時候,這四種效應都比較明顯。綜合全部影響因素之後,螺旋槳順時針旋轉的飛機確實會有一個幅度不小的向左偏轉的趨勢。但通過觀看各種螺旋槳飛機着陸復飛的視頻,我們不難發現,這種不穩定是基本可控的,大部分合格的飛行員均能在復飛過程中通過擺杆、踩舵來使飛機保持平衡。此外,各國航母的標準復飛流程也都要求飛機在拉起通場之後,在航母艦艏外一定距離上轉彎再次進入着陸航線。這主要是因為轉向尤其是低速轉向的過程中飛機會損失高度,而對於本就着艦失敗的飛機來説,掉高度無疑會使飛機更加危險。




當然,説到這裏可能也有讀者會説:你就是不想承認這種説法是正確的。但事實上,航母的“祖國”,在航母發展領域建樹最豐的英國恰恰是這個説法的最佳反例。不同於美國和日本,包括我們熟知的劍魚、管鼻燕在內的大部分英國本土艦載機的螺旋槳都是逆時針方向旋轉的。因此,其在着艦復飛階段受到的偏航力主要是向右的。而英國早在上世紀30年代就論證出了航母的艦島應該放在右舷,這與上面的説法顯然是自相矛盾的。更重要的是,不管是“下意識向左飛”,還是“飛機會向左偏”,其成立的唯一條件就是,艦島在左舷的航母確實有較高的事故率,但建造了唯一兩艘艦島在左舷的航母的舊日本海軍並無這類的記載。因此,我們基本可以斷定這兩種説法均是空穴來風。