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001A机库分段合拢 钛合金球鼻成难关  

2015-11-10 09:41:09|  分类: 关注国防 |  标签: |举报 |字号 订阅

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相比“辽宁”号(下)的建造,001A型航母(上)的舰艏结构装备相对滞后,而技术难度极大的钛合金球鼻艏结构或是造成这种局部滞后的“元凶”。(凤凰军事)

凤凰军事 凤凰军评 11月9日

如果说此前还有人对大连造船厂干船坞内的那艘巨舰存在疑问,近日网上曝出的该舰双机库分段合拢的图片则显示其确实是中国首艘国产001A型航母。当人们都将注意力集中在001A型航母的机库设计时候,另一个容易被忽视的结构却可能成为中国建造001A型航母的潜在技术瓶颈与巨大的技术难关,那就是001A型航母的钛合金舰球鼻艏结构。

3米与0.1毫米:技术变态的钛合金球鼻艏

相比美国“布什”号航母(右上、右下)的全钢型球鼻艏,“辽宁”舰(左)采用的钛合金球鼻艏尽管在个体性能上较先进,但却制约了航母整体的可建造性与可靠性。(凤凰军事)

在很多人眼中,整体设计、舰载机上舰、弹射器等才是航母的最难技术,但实际上一些并不引人瞩目的技术才更是决定航母成败的关键,对于001A型航母而言,其可能采用的钛合金舰艏正是这样的技术。按照目前普遍认同的关键,001A型航母将是中国完全国产的“辽宁”舰,而在“辽宁”舰原属的“库兹涅佐夫”级航母中,其看似平凡的舰艏却隐藏的堪称“变态”的技术。“库兹涅佐夫”级航母舰艏的球鼻艏结构是由钛合金焊接而成,内装MGK-345型舰壳声呐。众所周知,苏联相当钟情于以钛合金建造舰艇,其中最具代表性的就是大量建造采用钛合金耐压艇壳的核潜艇。而看似简单的航母球鼻首所包含复杂技术却不亚于潜艇艇壳。整个球鼻首最大直径超过3米,但最大允许焊接误差却不能超过0.1毫米。

钛合金焊接相比传统的钢、铝类金属的焊接技术难点除了避免焊接时产生氢气在熔合线附近产生气孔,更为重要的就是解决熔合线的脆化问题。钛合金在焊接过程中,温度在300℃以上时快速吸氢,450℃以上能快速吸氧,600℃以上能快速吸氮。而当熔池中侵入这些有害气体后,焊接接头的塑性和韧性都会发生明显的变化,特别是在882℃以上,接头晶粒严重粗大化,接头强度、硬度、塑性和韧性下降,接头严重脆化。面对这种情况,一般通过在喷嘴后加多一个氩气保护的拖罩或对焊接处进行更系统的隔绝保护来解决。但即使如此,对于航母球鼻艏这类大型高精度焊接件而言,要做到十全十美依然很难,“库兹涅佐夫”号下水之后,就发生过球鼻艏因焊接工艺问题而出现破损,险些损伤声呐的事故。

高难度三层式舰艏或成航母建造技术瓶颈

与001A型航母较为类似的苏制“乌里扬诺夫斯克”号航母的舰艏结构在建造时,不仅要保证强度,甚至针对破冰需求对舰艏进行了特别加强(左下),其结构重量无疑更大。(凤凰军事)

对于作为航母新兴国家的中国,航母技术无疑越简单越好。但因001A型航母将沿用苏制航母的滑跃甲板设计,则该航母将采用与苏制航母类似的三层式舰艏,其建造难度已远超美国航母。所谓三层式航母舰艏,就是航母舰艏从整机结构来讲是分成三层的,由下至上依次为球鼻艏、船体结构与滑跃甲板。相比之下,美国航母舰艏只分为船体结构与飞行甲板两层模块,即使自“里根”号开始装备球鼻艏结构,其球鼻结构无论结构还是建造都与船体结构融为一体。从苏联“乌里扬诺夫斯克”号航母的建造图片来看,苏制航母的舰艏建造顺序是先完成中间的船体结构,之后再完成剩下两层,因此国产001A型航母也将以相同顺序进行建造。而这无疑将成为001A型航母日后最大的潜在瓶颈与技术难关。

苏制滑跃甲板相比美制平直甲板,除了舰载机起飞效率较低外,在结构装量上也超出不少。排水量相比“尼米兹”级小近4万吨的“库兹涅佐夫”号航母的舰艏结构重量竟比前者超出近110吨,这就对主承重的船体结构(三层式舰艏的中层)有更高的强度要求。更为重要的是,对于钛合金球鼻艏而言,除了前文提到的制造难关外,如何将球鼻艏的钛合金结构与船体的高强度钢结构进行有效连接也是非常棘手的技术,目前“库兹涅佐夫”号采用的是直接焊接方式,但从俄军目前透露的资料显示,焊缝的有效使用寿命仅有3个月,超期焊缝强度就会降低,甚至出现裂缝(此前曾出现过超过1米的裂缝)。目前中国的造船技术已进步明显,但要无疑需要付出更多努力才能解决此类从未面对的难题。

尽管在加工与安装上存在诸多不便,但钛合金球鼻艏在自身耐用性等方面,确实相比美制全钢球鼻艏存在一定优势。但中国应看到,这类个体的技术优势带来的,却是航母整体的建造性与可靠性的降低,因此这类所谓的新技术是不提倡的。对于中国而言,美国航母值得关注的除了先进的技术,更有这些技术背后的那份“中庸”。(凤凰军事 凤凰军评 刘畅)

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