为何航母速度都在30节左右,30节换算成陆地交通工具是多快?

2021-06-16 11:02:26 星辰大海路上的种花家

航速30节是航母一个非常重要的速度指标,假如达到这个指标,那么从动力上来看它就是一艘合格的航母,要是它达不到,就会被军迷戏称为半残废,比如印度的维拉特最高速度只有28节!

可能熟悉三哥航母的朋友应该知道,这破烂货不过是英国半人马级竞技神号R12航空母舰,二战期间就开始造了,年纪比莫迪还要大,能跑到28节就已经不错了!

但是全球“最先进的航母之一”的“伊丽莎白女王级航母”,抱歉这是英国人说的,不代表种花家的意见!但它的航速只有25节以上(维基资料),好一个以上,似乎跑出50节也可以不是吗?

一节究竟是多少距离?

一节就是一海里,也就是1.852千米,这是个专用于航海的速率单位,西方也将它用于飞行器的速度,但对于习惯公制单位的朋友来说,实在不太习惯!

节:空速表

节在最早期时(16世纪)水手们用来计算传播速度,将一根长绳上打很多节,然后丢入水里,看看一定时间能能被带下水多少节,后来这个方法就成了约定俗成的计算船舶的速度。

30节速度大约就是56千米不到一点,这个速度不快,但也绝对不慢了,学驾照的朋友应该深有体会,其实刚开始学车时,30千米速度就很快很快了!

为什么航母的速度要定30节?

先来个有趣的问题,潜艇在水面和水下航行时,哪个速度更高?可能很多朋友都会猜是水面航行速度更高,毕竟水的阻力那么大,潜艇水面航行时一半露出水面,水的阻力减少一半,那不应该是水面更快吗?

答案是水下速度更快,当然潜艇和在水面和水面舰艇不可同日而语,但有一个道理要告诉大家,水面舰艇要在水面高速航行是很难的,因为它要突破几个阻力:空气阻力和船体的水阻力。

早期像船一样的潜艇

水的密度比空气要大800多倍,因此船舶航行时的阻力绝大部分都来自水的阻力,分为摩擦阻力、涡流阻力(形状阻力)和兴波阻力以及突出体阻力:

  • 1、摩擦阻力是水的黏性造成的,航行时会有一层水粘附船体表面,运动时会带着它克服水分子的摩擦,这个大小与浸润面积、表面光滑度以及航速高低有关;
  • 2、船体运动会产生涡流,这些涡流在船尾断面处更为明显,涡流会形成负压阻碍前进形成阻力,两头尖尖的船舶这种阻力明显会减少
  • 3、兴波阻力是由于船舶航行中掀起的船行波,产生与船舶前进方向相反的阻力,有船头波和船尾波两种,如果两者在船尾叠加,那么阻力会增加,反之则小,所以和船舶长度和速度有关。

苏联“阿尔法”级水滴型外形

潜艇水下航行时空气阻力不存在、兴波阻力趋向于零,早期潜艇两头尖尖,这是水面航行的最佳船型,但水下阻力最小的是水滴形(船舶舰首的球鼻也是这么来的),但水滴形在水面明显不佳,不过潜艇大部分时间都在水下,当然需要一个水下最佳形状了!

美国俄亥俄级核潜艇拉长水滴型。

高速船舶那么快,为何航母达不到如此高速?

快艇很容易可以达到50节以上,民用双体穿浪船可以达到60节以上,也就是110千米/小时,当然也有更快的船舶,但有一个非常奇特的问题,就是大部分大型水面舰艇,大部分速度都在30或者30节左右,就不能再高一点吗?

为什么偏偏定在30节?

其实二战时战列舰速度真的非常快,有的甚至能超过34节,不过二战航母速度普遍在30-32节之间,现在都过去了将近80年,速度为何没有提升?

其实从现在水面舰艇速度来看,速度已经不再是追求的目标,当年的海战还是在舰炮的射程之内,因此高速赶到战场是一个非常重要的指标,但现代海战已经不再是舰炮的世界,而是反舰导弹,速度再高也比不上导弹不是吗?

另一个问题是成本

船舶高速航行时,看起来最不起眼的兴波阻力能占总阻力的50%,因为兴波阻力和速度 的平方成正比关系,当速度越来越高,需要克服阻力给动力输出会出现成倍上升!

这种指数级关系,会让兴波阻力在30节附近会突然增加,形成类似于超音速中“音障”的效果,即使只增加一点点速度,功率也会成倍上升!

因此30节左右是个坎!在速度不占主要优势的情况下,那么就主要看编队速度,因为航母战斗群的核心就是航空母舰,它的舰载机可以保护整个战斗群,因此除了前出的驱逐舰以外,核心仍然在航母,而且也需要配合航母的速度行进。

美国海军亚伯拉罕·林肯号航母战斗群 (2000年环太平洋演习)

所以30节也是一个妥协的速度,它也要考虑驱逐舰、护卫舰、补给舰等多种舰艇的速度,航母最高速度在30节左右,但却很少跑到30节,大部分巡航也就是18节的经济航速!不过美国的独立级濒海战斗舰速度可达44节,自由级则可达47节。

当然还有一个问题,伊丽莎白女王号最大航速25节,原因是2台36兆瓦的MT-30燃气轮机+4台10兆瓦的柴油机作为发电后全电推进,但舰载设备大量电力的挤占导致它速度高不上去,而出于成本与设计因素,伊丽莎白女王号又不可能再增加动力,“日不落帝国”真的没有余粮了,所以就25节凑合下。

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