落日餘暉中的女王級（1）- 設計變遷_風聞

最近關於航母的新聞還真不少，003日漸成型，“福特”號剛剛進行了抗震試驗，法國PANG航母工程正式啓動，韓國則拿出了更大的LPX-II航母方案，還有最活躍的一個 - “伊麗莎白女王”號首次海外部署，目前還在地中海磕磕碰碰地轉悠。這五型航母第一個不方便説，後面三個都寫過了，只差最後的女王級。

輿論對於女王級的評價相當分裂，讚的説它是常規航母的巔峯之作，開創多項技術先河，甲板設計甚至超過美國超級航母；貶的説它徒有其表，毛病叢生，載機都配不全，戰鬥力低下。寫女王級的文章網上一搜一大把，我嘗試從一些特別的角度來探究一下它到底實力如何。女王級是西方海軍現役中最新、最大的常規航母，瞭解它的設計建造思路、總結得失對我們還是很有借鑑意義的。

上一次艦隊航母嘗試：CVA-01

早在上世紀60年代，當時航母力量仍位居世界第二的皇家海軍就提出建造新一級4艘艦隊航母，編號為CVA-01到CVA-04，分別替換二戰期間及戰後早期設計建造的“勝利”號、“皇家方舟”號、“競技神”號和“鷹”號（這2大2小分屬3個艦級4種形態）。如果建成服役，頭兩艦將分別命名為“伊麗莎白女王”號和“愛丁堡公爵”號。

> 1961年編隊高速航行的“勝利”號、“皇家方舟”號和“競技神”號

皇家海軍共考慮了6個方案，排水量從4.2萬噸到6.8萬噸。尺度最大的方案基於美國“福萊斯特”級，可以安裝4具全尺寸彈射器，但是因為造價過高（尤其是需要擴建船廠）而最早出局。不過即使是小排水量的方案英國當時也負擔不起，1963年7月宣佈只能建造一艘。

常規動力的CVA-01標準排水量5.45萬噸，滿載排水量6.4萬噸，最高航速30節，配備2部蒸汽彈射器、2座升降機、1座“海標槍”和4座“海貓”艦空導彈，可搭載18架F-4K戰鬥機、18架“掠奪者”攻擊機、4架“塘鵝”預警機和7架直升機，在60年代指標還是相當先進的。

> CVA-01在艦島右側設置了一條飛機轉運通道，“海標槍”發射架位於艦尾平台上

因為軍種之爭、鉅額開支和技術複雜性等原因，1966年工黨政府最終在著名的1966國防白皮書中取消了CVA-01和配套護航的剩餘7艘82型驅逐艦（僅建成1艘“布里斯托”號），轉為對“鷹”號和“皇家方舟”號進行有限的現代化改裝。第二年在重新評估國防戰略後英軍撤出蘇伊士運河以東地區，結束了長達百年的全球存在。英國對70年代制海權的要求已經降低到距海岸480公里以內，皇家空軍的力量足以覆蓋這個距離。航母對於英國的重要性再次降低，幾乎可以忽略。

> 從上至下分別是轉賣給阿根廷的5月25日號（前英國巨人級“可敬”號）、“皇家方舟”號和CVA-01

自1979年2月老“皇家方舟”號退役後，皇家海軍徹底失去了大甲板正規航母，F-4K和“掠奪者”也轉給了空軍。馬島功臣“競技神”號於1984年退役，兩年後被出售給印度。原先“無敵”號也準備出售給澳大利亞，但馬島之戰讓英國政府意識到航母的重要性，三艘按全通甲板指揮巡洋艦規格建造的2.2萬噸級“無敵”級輕型航母得以保留，略為尷尬地維持着皇家海軍的航母艦隊。

> 1998年4月9日，“斯坦尼斯”號和“卓越”號並肩航行在波斯灣執行“南方守望”行動

漫長的方案制定過程

到上世紀90年代末期，雖然皇家海軍對“無敵”級的服役表現相當滿意，但是過小的體量和艦載機的不足也是非常明顯的，它們的後續替代艦被提上了議事日程。

1997年英國國防部開始對未來航母展開概念性研究，在這一階段首先確認的是新航母將比現役“無敵”級大，仍然採用垂直/短距起降方式。常規起降航母搭配F/A-18E“超級大黃蜂”或者海軍版“颱風”戰鬥機的方案僅僅被“簡單地”考慮了一下。運作分析表面至少需要50架艦載機才能保障在中等烈度作戰場景中取得勝利，航母的排水量需超過3.8萬噸。

> 多年後推銷給印度的“海台風”設想圖

出於對財政部（節省開支）的尊重，國防部也認真研究了將民船改為航母等廉價替代方案，包括過將“無敵”級翻修延壽並擴大艦體，不過得出的結論毫不意外地證明艦體已經過於老舊，飛行甲板寬度無法兼容下一代艦載機（此時JSF項目原型機的尺寸已經達到“海鷂”的兩倍）。

1998年的“國防政策審查"決定授權海軍建造2艘4萬噸級的航母，每艘配備50架飛機和直升機，首艦將於2012年入役。CVF未來航母計劃於1999年1月25日正式啓動，其設計目標是在2020年代中期滿足9大“KUR關鍵用户需求”：

互操作性 - 能夠參與三軍及國際聯合作戰

集成性 - 集成指揮、控制、通信、情報功能，支持空中聯合作戰行動

可用性 - 在全壽命週期內始終維持一艘可作戰的航母

可部署性 - 能夠在全球範圍部署

可持續性 - 更能夠持續運作

艦載機 - 能夠在沒有盟國支持的情況下部署進攻性空中力量

生存性 - 在現代作戰環境下具備高生存率

靈活性 - 可以運作儘可能多類型的艦載機

多功能性 - 可以執行儘可能多種類的任務

六家世界軍工巨頭收到邀請參與初始概念競標，它們是波音、英國航宇、洛馬、馬可尼電氣系統、雷錫昂和湯姆遜-CSF。

初始方案選擇

11月23日，英國國防部宣佈總價值590萬英鎊的詳細方案評估合同被授予英國航宇（1999年11月更名為BAE系統公司）和湯姆遜-CSF（2000年更名為泰利斯集團）分別領銜的兩個歐洲團隊，美國團隊全部出局。合同要求每個團隊提交最多6種設計方案，載機量為30-40架FJCA未來聯合作戰飛機。2001年7月這兩個團隊又得到了第二份價值2350萬英鎊、為期一年的備選方案降低風險合同。

皇家海軍給予兩個團隊非常大的創新空間，除了上述9項KUR外，主要要求相當簡單，就是必須在英國本土建造、載機量達到48架、單殼體和非核動力。此外全壽命週期成本控制被給與了非常高的優先級，運營成本中人力成本佔大頭，因此國防部建議艦員人數控制在600人內，兩個團隊都為此付出了很大的努力，成效也非常顯著。

CVF設計方案考慮了3種構型：常規彈射起飛/阻攔降落（CATOBAR）、短距起飛/阻攔降落（STOBAR）和短距起飛/垂直降落（STOVL），2000年間還短暫考慮過第4構型：CATOBAR和STOVL混合式，但因為成本太高被迅速放棄。

以下是部分早期方案（紅色為艦島、藍色為飛機升降機）：

1. 常規起降 - 2部彈射器、單艦島、2部舷內升降機

2. 常規起降 - 3部彈射器、單艦島、2部舷側升降機（全右舷）

3.  常規起降 - 2部彈射器、前置雙艦島、2部舷側升降機（左右舷）

4.  滑躍起飛/垂直起降 - 2條跑道、單艦島、2部舷側升降機（全右舷）

5. 短距起飛/垂直起降 - 起飛/降落區域被前置單艦島隔開、3部舷內升降機

6.  滑躍起飛/垂直起降 - 匯聚式雙滑躍起飛跑道、中置雙艦島、2部舷側升降機（全右舷）

航母飛機甲板的設計難度往往被外界低估，在設計艦島時首先要考慮如何高效地在機庫和甲板間移動飛機、如何安全地加油掛彈、如何在短時間內起飛和回收最大數量的飛機，然後才輪到艦島本身的航海/航空管制功能、傳感器設置和動力艙進/排氣道佈局。

2001年1月17日，英國政府簽署備忘錄正式加入JSF/F-35項目，確認JSF將成為FJCA的選定機型，於是短距起飛/阻攔降落方案首先被放棄。同年10月26日美國國防部宣佈洛馬的X-35勝出。按照最初的性能要求，CVF的最大出動率需達到每24小時150架次固定翼艦載機，但2002年下半年這一指標被降低到110架次。BAE系統公司的研究表面要達到相同的出動架次率，常規起降構型將比短垂起降構型至少增重一萬噸。

在細説航母（1）- 甲板運作（上）一文中提到過航母作戰能力的核心要素就是艦載機出動架次率，“尼米茲”級的設計持續日出動架次率為120架次（30天內的26個飛行日每天飛行作業12小時），高峯出動架次率為230架次（連續4天每天飛行作業24小時），“福特”級這兩個指標進一步提升到160架次和270架次。以當時CVF四萬噸的體量高峯出動架次率達到110架次也是相當高的水平了。

2004年11月，時任第一海務大臣韋斯特爵士曾解釋過決定CVF尺寸和航空聯隊構成的因素，包括出動架次率和與美國海軍聯合作戰的能力：

“我們詳細分析計算了未來深度打擊作戰的需求，確定需要配備36架JSF，在五天的週期內平均每天出動75架次，這就決定了航母的主尺度、甲板面積和排水量。我和美國海軍作戰部長談過，他很支持我們的這個指標，以便我們可以融入他們的航母打擊羣。例如去年在阿富汗行動期間，他們不得不請求法國出動航母提供支援。美國人非常希望我們也具備這樣的能力，和美國航母一樣的作戰能力，這就是36架JSF的由來，我們會實現這樣的目標。”

2002年9月，英國國防部確定CVF採用“可變”航母構型，安裝滑躍起飛跳板，但在未來有需求時可以改裝為彈射起飛/阻攔着艦方式，並確認如果改換起降方式將採用“尼米茲”級同款的C-13蒸汽彈射器和Mk7阻攔裝置，航母排水量也水漲船高地增加到了6萬噸級。時任第一海務大臣博耶斯海軍上將指出皇家海軍的研究表面航母更大單位重量造價就更低，全壽命維護費用也更少。他被廣為流傳的格言就是：“空氣是免費的，鋼鐵是廉價的”（作戰艦艇越大越好）。

CVA-01的設計經驗顯示排水量從4萬噸增加到5萬噸時造價僅增加了10%，排水量增加25%，航空能力卻能提高50%。而CVF的設計師在2001年也得出結論如果2艘航母的造價從40億英鎊削減到30億英鎊，節省25%開支將導致出動率降低50%。更大的軍艦能夠提供更大的適應能力、更舒適的生活空間，緊急情況下能夠搭載更多人員和飛機，未來50年全壽命週年內的升級也更容易。

航母設計的一大挑戰就是確定機庫的尺寸和佈局。當時JSF項目尚未成熟，因此初始機庫方案預計容納26架翼展12米以內的JSF（最終F-35B不可摺疊的機翼翼展為10.7米），機庫尺寸也決定了航母的型寬。“可變”航母構型需要在飛行甲板和機庫甲板之間設立吊艙甲板（Gallery deck），以便容納可能的彈射/阻攔裝置。

飛機升降機和彈藥升降機同時牽涉到機庫和飛行甲板，必須合理佈局才能理順飛機移動流程；另一方面彈藥庫必須佈置在艦體中線深處以獲得最好的防護力，事實上彈藥庫和相應的彈藥升降機就是艦體設計中第一批需要確定位置的要素之一。

尺度增大的艦體可以選擇採用舷側飛機升降機，而在“無敵”級這樣的小型航母上因為幹舷和穩性的限制，高海況時無法使用舷側升降機，只能採用侵佔甲板空間且破壞艦體承力結構的舷內升降機。

從Alpha到Delta

2002年12月，泰利斯和BMT集團（英國船舶工程設計公司）聯合提出的Alpha方案擊敗之前呼聲甚高的BAE系統公司方案被IPT整合項目團隊選中，原因是更富於創新精神而且技術上更成熟。

BAE的方案艦體外傾明顯，隱身性能更好，但這並不是CVF的主要需求。

> BAE系統公司2002年的方案，常規彈射/阻攔構型，右舷設置了3部小型升降機，其中第2部藏在單艦島天橋之下，顯得頗為怪異

Alpha方案延用上面六號方案的總體佈局，採用雙艦島設計，配備2部大型舷側升降機，機庫面積也更大。艦體結構更加簡單，帶有巨大的外飄部分，飛行甲板寬度達到70米。

> 泰利斯2003年方案，滑躍起飛/垂直降落構型，匯聚式雙滑躍起飛跑道，滑躍跳板佔艦艏全寬

它最前衞的設計是採用大型遊輪上的吊艙式推進器，搭配2部艦艏側推進器，開創了航母動力系統設計的先河。在此之前大型軍艦中只有法國的“西北方”級兩棲攻擊艦安裝了2組羅·羅生產的“美人魚”式電動全向推進吊艙，取消傳統的螺旋槳/船舵系統將極大地提高機動性能和靠泊能力。

Alpha方案將安裝“紫苑”導彈垂直髮射系統，防空能力遠超BAE方案的四座“海拉姆”近程導彈系統。它還將安裝3千噸的裝甲，生存能力很高，不過標準排水量也攀升到7.3萬噸。

> Alpha方案長295米，4台燃氣輪機（總功率160兆瓦），4部吊艙式推進器，載機40架，日出動率150架次

很不幸，到2003年中Alpha方案不得不被放棄，因為造價無法承受。泰利斯隨即推出了降級到5.5萬噸的Bravo方案，吊艙式推進器被取消，因為無法達到海軍的抗震和噪音標準。Alpha方案中的全自動化武器處理系統被低成本的半自動化系統替代，自衞系統只保留軟殺傷能力，預留近程防衞系統空間。

> Bravo方案長265米，2台燃氣輪機+2台柴油機，常規推進系統，2部艦艏側推進器保留，載機34架，日出動率110架次

Bravo方案可以節約2億英鎊的造價，但是國防採購機構海軍技術集團很快發現該方案將無法滿足海軍對損管和穩性的要求。下一個版本是Charlie方案，增加了水密隔艙的數量，但是內部容積被壓縮。

> Charlie方案的主要規格和Bravo相同，隔艙數量幾乎翻倍，艦體進行了修型以改善穩性和生存力，主機被佈置在不同隔艙內，艦艏側推進器被取消

Bravo和Charlie這兩個妥協方案都會帶來技術上的潛在危險，建造工藝也變得複雜，為此皇家海軍申請小幅度增加造艦預算，以略微增大CVF的排水量，這就是6.5萬噸的Delta方案，也就是今天“伊麗莎白女王”級的原型，令“女王”級成為英國建造過的最大軍艦，排第二的應該就是滿載排水量5.25萬噸的“前衞”號戰列艦了。

> Delta方案長280米，2台燃氣輪機+4台柴油機（總功率100兆瓦），載機36架，日出動率110架次

在第三階段評估中，新成立的航母聯盟正在不斷優化設計，但整個項目因為優柔寡斷、成本控制等政治上的原因而陷入拖延，直到2005年12月驗證階段的資金才得到批准，CVF項目開始展開詳細設計。

> 2005年公開的Delta方案效果圖，滑躍跳板改為單跑道，飛行甲板停機區擴展到艦艏，艦島構型也和最終形態相當接近。此時仍然保留了擋焰板，但最終被取消。

2005年BMT集團宣佈測試了4種不同的航母艦體模型，評估了推進效率、機動性、適航性和噪音水平，研究了導流尾鰭長度、船舵尺寸、壓浪板和球鼻艏的設計細節。經過多次迭代開發修改之後，Delta方案於2006年下半年基本成型，開始詳細核算成本。

此時法國已經加入了英國的航母發展計劃，以“女王”級為藍本開發本國的PA2航母，其中的曲折變化在PANG - 獨具特色的法國下一代航母中已經介紹過，這裏不再重複了。因為航母設計建造的關鍵技術都在英國手中，“女王”級並沒有受到太大的影響。

> 彈射起飛/阻攔降落版本的PA2效果圖

複雜的投資方式和造船業界的爭論再次造成延誤，2007年7月25日國防部才宣佈2艘“女王”級的訂單意向，正式合同簽署於一年後的2008年7月3日。在此之前按照英國政府的要求，BAE系統公司水面艦隊分部和TV集團造船分部合併成立BVT水面艦隊分部，成為“女王”級的主承包商，也是英國最大的造船公司。

新航母將採用一種全新的混合式勞埃德軍艦建造規範，在關鍵領域採用軍標的同時最大限度利用商用貨架設備，不過CVF的生存力標準比低成本建造的“海洋”號兩棲攻擊艦要高很多。

“女王”級的飛行甲板面積達到1.6萬平米（“尼米茲”級為1.82萬平米），設有一條帶滑躍跳板的起飛跑道。機庫面積4727平米，容積2.9萬立方米，最多可容納20架F-35或更多的直升機。因為沒有安裝彈射器，巨大的吊艙甲板空間被用於航空人員住宿、航空器材儲藏，甚至還有一個空勤人員酒吧。增大的艦體提供了16%的排水量冗餘度，可以在50年壽命期內增添更多設備。如果今後改裝彈射器和阻攔裝置，排水量增加最多的部分將是艦殼底部的壓艙物以免頭重腳輕。

> 2009年開工時的CVF方案，和Delta方案相比改進了舷側貓道、天線位置和主錨

命運多舛

2010年10月，英國政府公佈了“國防與安全戰略審查報告” - 2010 SDSR，説明將只有一艘航母能保證服役，另一艘待定，可能保持在“延長待機”狀態，當另一艦進入維修狀態或者局勢需要2艘航母時可以快速轉入現役。另一種方案則是將2號艦出售，依靠關係緊密的盟國提供持續的航母打擊能力。

報告同時還宣佈首艦將安裝“福特”級的EMALS電磁彈射器和AAG先進阻攔裝置，搭載F-35C艦載機。但是當發現兩艦的總造價幾乎比原計劃翻倍後，皇家海軍開始考試是否將2號艦也改為彈射/阻攔構型。

2012年5月，國防大臣哈蒙得在議院宣佈英國政府決定改回之前的方案，採購F-35B，2艘航母都將維持帶滑躍跳板的短距起飛/垂直降落構型。國防部的信息來源透露在”威爾士親王“號上安裝電磁彈射和阻攔裝置的費用攀升到了20億英鎊，其中4.5億英鎊為設備採購成本，剩餘的為安裝成本。而已經產生的更改為CATOBAR構型以及之後改回STOVL構型的設計成本約為1億英鎊。首席國防採購官事後在議院作證表面雖然自航母設計之初就決定要具備在兩種構型間易於切換的能力，但自2002年開始並沒有在這方面投入多少精力。

2015年11月，英國政府在2015 SDSR中確認2艘“女王”級都將建成服役，並隨時保持有一艘處於可用狀態。報告還説明其中一艘航母將增強兩棲作戰能力（“海洋”號兩棲攻擊艦將於2018年退役），並保證將採購138架F-35，但沒有説明具體的型號數量，其中24架艦載機將在2023年前交付給航母部隊。此時首艦“伊麗莎白女王”號已經下水一年，“威爾士親王”號也開工了4年。

> 2015年7月16日，卡梅倫首相在唐寧街10號的內閣辦公室內察看“女王”級模型

雖然遇到很大困難和外部壓力，總體而言“女王”級的設計還是相當成功的，在作戰能力、建造費用和全壽命費用方面取得了良好的平衡，今後發展的潛力也很大。

> 項目啓動21年後的結晶

如此大型複雜的艦船設計建造過程很難做到一帆風順，最大的障礙往往來自政治而不是技術方面，即使擁有百年基業的皇家海軍也是如此。很多網友看到我們的003只有3彈2升就憤憤不平、指手畫腳，為是核還是常爭吵不休。作為業餘軍迷探討一下固然可以，但是因此指責我們的艦船設計部門就大可不必了。我們今後數十年海軍發展的戰略是什麼，投入多少預算、未來作戰區域如何設定、出動架次率的指標是多少、彈射/阻攔裝置的性能如何，很多最基本的要素都不瞭解的情況下紙上談兵是沒有實際意義的。

大型軍艦設計是一項巨型工程，無論是過去的戰列艦還是最現代化的航母，普通軍迷設想過或者沒考慮過的構型，設計部門都已經非常嚴謹地設計、驗證過了，方案何止5個10個。最終得以進入建造階段的一定是當前條件下最符合國防戰略發展、國情國力可以承受的最優化方案。

如果航母設計建造也存在鄙視鏈的話大致就是下面這四種情況：

有錢有技術：美國、中國，自行設計建造，擁有核心技術，可以近乎隨心所欲地達到最優構型和建造數量

有錢沒有技術：蘇聯、法國、（韓國）、（日本），堅持自制但關鍵技術要麼缺失從簡要麼需要引進

沒錢有技術：英國、意大利、西班牙，擁有自行設計建造能力，但是受到預算的嚴格限制，不得不折衷取捨

沒錢沒技術：印度、巴西、泰國，只能外購，處處受制於人，實際使用效果不佳

後三種都要一邊掂量着自己的錢袋子一邊緊盯着別人的技術發展，精打細算才能造出一兩艘。中國是世界航母俱樂部的後來者，如今已經迅速躋身第一集團，這還有什麼可抱怨的呢？

PS：預告一下喲~~下一篇，“女王”級的具體設計：甲板佈局、雙艦島的優勢、先進的動力系統……

欲先了解更多，可移步公號：温哥華的魚（ID：van--yu）