1.3　航空母艦的構造

1.3.1　升降機、機庫與武器庫

機庫用于儲存和整備航空母艦艦載機，包括開放式和封閉式兩種。航空母艦艦體采用開放式結構，需在機庫甲板上方額外建造機庫墻壁、甲板支撐柱等結構，并增設飛行甲板。開放式機庫通風良好、傷害管制佳、結構較輕、容納飛機多、可以艦載機尺寸進行修正，同時炸彈擊入機庫中爆炸造成的沖擊波會宣泄到外面。航空母艦自開始出現到二戰中期大部分為開放式。封閉式機庫指機庫與船體結構一體成形，其飛行甲板是強化結構。封閉式機庫防御力強、結構堅固、核生化防護佳等。因為封閉式機庫容易累積易揮發氣體，同時在受到攻擊或者發生意外時著火的艦載機不可直接丟入海中等，一直很難被艦船設計師接受。可是當艦載機進入噴氣時代后，航空燃料變得非常安全，同時后來發展了消防滅火與監控裝置，促使封閉式機庫成為目前的主流。機庫內包括航空飛行聯隊的維修人員，還包括負責進行較大維修作業的“飛機中期維修部門”，分成維修艦載機的引擎的“引擎部門”、修補破損的機體結構或機翼的“綜合部門”、整備精密電子設備的“電子零件部門”和維修飛機駕駛員的安全設備的“救難裝備部門”。如果是美國海軍的航空母艦，還可在機庫內實施引擎噴氣試驗。

升降機是將艦載機從機庫運輸到飛行甲板的裝置，早期配置2～3具在全通式甲板艦身中線的前、中或后方，這是甲板上最脆弱的部分，假如升降機發生故障或遭到破壞則導致航空母艦飛機無法起降，喪失戰斗力。另外，炸彈也可能擊穿升降機，直接進入機庫中，而機庫與堆積彈藥與燃料的隔艙接近，一旦引爆引起嚴重后果，所以從“胡蜂”號航空母艦起開始調整升降機位置到艦側，不僅不妨礙起降作業以及安全，并在飛機翼展超過升降機寬度時也能使用。需要提出的是，第一代超級航空母艦“福萊斯特”級曾在斜角甲板前方設置一個升降機讓飛機降落后立刻收入機庫，可是后來發現這樣的機會很少，同時航空母艦航行時潑上來的浪也會波及艦載機，因此從“小鷹”級起又調整該處升降機位置到艦舷側?，F代大型航空母艦的升降機寬約20米、深達15米、負重100噸，從機庫搬一架飛機到甲板需1分鐘。

武器庫用來儲備各式炸彈、魚雷、導彈與火箭，在船頭尾的船艦底部、水線之下，中間是機庫，這些武器大部分以半組裝方式收納。

1.3.2　艦體與艦島

現代的航空母艦主要由一具船體上平直的甲板和位于一側島式艦橋（艦島）構成；甲板下有廊式夾層，并有多個水密隔艙、機庫、武器庫和船員住艙，大型航空母艦的甲板甚至達6層；艦體側邊有2～4座升降機，用于升起機庫飛機與卸下甲板飛機。艦艏應用封閉式設計，從飛行甲板到船頭一體成形，之前二戰時期的航空母艦除了少數像“列克星敦”級的航空母艦，都是直接在上甲板鋪上飛行甲板，這是開放式艦艏，可設立防空機槍和方便起放船錨，可是其強度存在問題，例如“埃塞克斯”級的“大黃蜂”號艦艏一帶的飛行甲板于1944年由于臺風嚴重損毀，后改用封閉式艦艏，而起錨裝置從艦艏甲板轉移到艦內操作。從“尼米茲”級9號艦“里根”號開始，美國航空母艦艦艏下方采用球形鼻艏建造，蘇聯“基輔”級、西班牙“阿斯圖里亞斯親王”級也應用了此設計，有關數據顯示最高航速相差高達一節，目前球形鼻艏已成為航空母艦的趨勢。航空母艦側舷一般為航空母艦的供油處，大型的斜角式甲板航空母艦的舷側甲板下設有額外的露天甲板作業，與補給船只以及船艦油料與航空燃料；艦艉為開放式，進行艦載機的維修與測試。

現代航空母艦力求艦島外形簡潔，減少雷達反射截面積，可是其技術相當復雜，發展至今才實現上層建筑的“集結化”，例如多功能相控陣雷達、封閉式桅桿（AME/S）、電磁輻射系統（MERS）和多功能射頻系統（AMRFS）等。早期的全通式航空母艦由于設計仍處于摸索階段而略過艦島，例如英軍的“百眼巨人”號、“暴怒”號，可是后來發現此規劃不利于導航與航空管制而取消。目前全部的航空母艦艦島都配置在右側，日本海軍的“飛龍”號是極少數配置艦島在左側的航空母艦之一。

1.3.3　飛行甲板與勤務人員

航空母艦的巨大平直甲板可供飛機起降，被稱為“海上機場”。陸基飛機在起飛速度不足時只需延長起飛時間，可是航空母艦甲板上的空間有限，所以甲板設計在很大程度上影響著航空母艦的戰斗能力。

最初，飛行甲板只是在軍艦艦尾裝一條長直鋼板，可由于跑道長度有限導致起飛速度不足，同時甲板末端的艦島構造也會產生不利飛行的氣流，便很快摒棄了這種設計。隨后出現的全通式甲板，外觀是長直的矩形，被攔阻網分為前后兩部分，前段供艦載機起飛，后段供艦載機降落；而艦橋構造設置在艦舷側。全通式甲板一直到二戰結束的20世紀50年代初期才被多數航空母艦采用，但是在進入冷戰后，因為噴氣飛機時代的到來，原來可滿足螺旋槳飛機起飛的前段跑道長度無法滿足其起飛要求，同時后段甲板的起飛跑道長度令其他艦載機無法降落，降低了起降效率，此外直通式甲板也可能導致著艦失敗撞毀跑道飛機。英國曾嘗試在甲板鋪設橡皮，讓飛機在未開動起落架的情況下降落，可這樣一來飛機降落后很難移動。

基于上述原因，英國的丹尼斯·坎貝爾上校（Dennis Cambell）提出將甲板從艦身中心線左偏10度、前段甲板就可安全停機和起飛的設計，假如飛機在斜角區降落失敗也不會撞到起飛區與停機區的飛機。1952年5月26日至29日，美軍也在“中途島”號的斜角甲板上試驗過起降螺旋槳與噴氣飛機，效果都令人滿意。所以在斜角式甲板概念得到驗證后，噴氣艦載機才正式于20世紀50年代中期大量使用，同時大量二戰的類似于“埃塞克斯”級的舊式航空母艦也被改成斜角式。現今只有輕型航空母艦仍采用全通式甲板，并結合滑跳式甲板的設計，可滿足直升機與短距起降艦載機的起降要求，一般從艦身左側起飛，右側艦島前后停機。中型甚至大型航空母艦都采用斜角式甲板，艦前方的直通式部分長約70～100米，供飛機起飛；斜角式部分在主甲板左側，約長220～270米，用于飛機降落；兩部分夾角為6度～13度。

為了讓航空母艦發揮功能，其在作戰期間需要大量的勤務人員在甲板上操作，又因為甲板上噪聲很大，勤務人員必須戴安全帽與通信設備溝通，并身著不同顏色的衣服和配件來區分各自工作。例如美國海軍，甲板人員由艦橋“飛航管制室”的“航空長”指揮；移動和整理停放艦載機的“甲板指導員”的頭盔和套衫都為黃色；“彈射組員”的頭盔和套衫都為綠色，進行彈射器作業；“制動索長”的頭盔為綠色，套衫為黃色，控制制動索系統；“制動組員”的頭盔和套衫都為綠色；“燃料補給員”的頭盔和套衫都為紫色；“武器工作員”的頭盔和套衫都為紅色；“醫療救護員”頭盔和套衫都為白色；“維修消防員”頭盔和套衫都為棕色；負責艦載機戰備就緒的“飛機長”頭盔和背心都為棕色；“降落指揮官”的背心為白色等。

指揮甲板艦載機配置、作戰、整備等各事宜在艦橋的“飛行甲板控制室”進行。甲板上不僅停放艦載機，還有各種工作車輛、艦橋、彈射器、攔阻網、攔阻索、噴流擋板以及彈射器綜合控制系統等。

1.3.4　起飛

飛機起飛需升力，飛機起飛之加速度與升力成正比，讓艦載機在航空母艦空間有限的甲板上達到足夠的速度是一個重要問題。例如300米長甲板的航空母艦，只有100米可用于起飛，大大低于多數現代艦載機的滑跑距離。目前其起飛方式的方式分為自力起飛、彈射起飛和滑跳起飛三種。若以起降方式分，艦載直升機與垂直/短程起降機以短程或垂直起降的航母，其起降形式稱為垂直/短程起降；如果憑借彈射器起飛與以攔阻索降落，其起降方式稱為彈射起飛/攔阻索回收（CATOBAR）方式；還有短程起飛/攔阻索回收（STOBAR）這一配置方式。

（1）彈射起飛。現代的彈射器通常以蒸汽為動力，其管線鋪設在飛行甲板下，并在甲板的溝槽內連接一滑塊，在前輪牽引式時，飛機將彈射桿勾在滑塊上，當彈射器完成充氣后，甲板會立起噴流擋板阻擋熱蒸汽和保護甲板作業人員，飛機再憑借蒸汽的強大推力驅動滑塊前進實現起飛，多余的蒸汽再從管線末端排出。如果天氣惡劣，甲板勤務人員不好作業時，可由甲板上的一個半圓形透明操作室的“彈射器綜合控制系統”操作，不使用時則關閉成甲板的一部分。蒸汽彈射器造價昂貴，設計、制造和安裝技術都很復雜，保養費時，占用過大和過重航空母艦空間（“尼米茲”級來的4臺蒸汽彈射器重達2280噸，體積達2265立方米），通常大型航空母艦都有超過兩部的彈射器，可以在2秒內將飛機從0加速到300千米/小時，大約每20秒可使一架飛機升空。

（2）短程、滑跳起飛。另一種主流起飛方式是滑跳式，需憑借特殊的滑跳式甲板，這是英國的道格拉斯·泰勒（Douglas Taylor）發明的，最早在20世紀70年代應用于“無敵”級航空母艦。其起飛原理是：飛機貼著甲板滑行加速時，從向上抬升約4度～15度的飛行甲板獲得正軌跡角、俯仰角速度和一定的初始高度。滑跳式起飛和彈射起飛相比成本更低、技術更簡單和甲板人力更少，可是飛機載重比彈射起飛輕，降低飛機離艦速度，增加了起飛所需跑道距離以及起飛時需額外加速，進而增加了飛機耗油量，降低了飛機的作戰時間和起飛效率。這種離艦方式一次只能讓一架飛機起飛，需要大量時間執行大規模機群的行動，俄羅斯的“庫茲涅佐夫”號設置了兩條跑道解決這一問題。

1.3.5　降落

（1）降落程序。正常降落過程是艦載機先以平行于航空母艦前進的相反方向的右舷飛行，再轉彎進入進入順風段，并放下阻攔鉤與起降架，再沿3.5度～4度下滑線進場著艦，以攔阻鉤勾住攔阻索，讓其吸收飛機動能，起落架與尾部的攔阻鉤同時放下，如果是螺旋槳飛機則減小油門，并采取平飛，如果是噴氣飛機則什么都不做。需要注意的是，如果艦載機飛得太高會勾不到攔阻索，飛太低則會撞到艦艉。

（2）助降設備。早期，航空母艦降落作業困難，經常發生事故和傷亡，最早在美軍航空母艦“蘭利”號上出現了兩種革命性的輔助降落制度：一般由技術純熟的飛行員擔任“降落指揮官”判斷甲板降落條件、飛機高度等，然后揮動旗幟打信號。隨后這項制度傳入英國。另一個是設置攔阻網，保證降落的飛機不發生意外。原來當飛機要降落時，甲板人員要上前掛住鉤索；隨后發展成飛機降落時啟動下方的著艦鉤勾住甲板上并排的攔阻索，攔阻索的兩端連入甲板下的液壓制動器，發揮吸收飛機剩余動能的作用，讓飛機停在甲板上。

進入噴氣艦載機時代后，由于噴氣艦載機速度很快，致使降落指揮官和飛行員都不能及時反應，原有制度已無法確保降落安全。20世紀50年代時，英國的尼可拉斯·古德哈特中校發明了光學助降裝置，這個裝置由一個凹面鏡反射燈光到空中，給飛行員提供一個指示降落路線的光柱。

菲涅耳式助降裝置也有缺點，它易受天氣云霧影響以及作用距離太短，導致其來不及調整誤差。20世紀60年代，自動著艦系統（ACLS）出現，促使軍艦可由電腦控制甲板運動、著艦誤差的修正以及飛行高度，并與全天候型的雷達助降系統結合，分別裝載在艦載機和船艦上，依據連動資訊隨時進行修正，調整到最合適的位置。考慮到這個系統可能受電磁波的影響，所以當前的航空母艦降落裝置大部分混合使用光學裝置、雷達助降系統以及降落指揮官，其中光學裝置一般裝置在左舷，操作裝置的指揮官處于左舷后方。

1.3.6　動力

航空母艦的輪機艙是整艘船的動力中樞，也是決定其重量和體積的一個關鍵因素，通常主機分為柴油機、燃汽渦輪機、蒸汽輪機以及核反應堆，因為航空母艦是大型艦，以柴油機作主動力不能提供足夠的推力，而燃汽渦輪消耗燃料多。所以現在大型航空母艦一般以蒸汽輪機或者核反應堆為主動力；像“無敵”級、“阿斯圖里亞斯親王”級這樣的小型航空母艦則使用燃汽渦輪機，有些也會增加柴油機輔助；像如“戴高樂”號、“庫茲涅佐夫”號這樣的中大型傳統起降航空母艦使用蒸汽輪機，用蒸汽推進渦輪、發電機泵、滅火和注入蒸汽彈射器，如果航空母艦的蒸汽來自核反應堆則為核動力航空母艦，否則被稱為常規動力航空母艦。此外，核反應堆也分為壓水式、沸水式以及游泳池式。

核動力航空母艦比傳統動力航空母艦更有優勢，航程更長，例如“尼米茲”級可連續航行約20年，同時艦上物資促使其自持力達90天，1克的鈾可產生2噸重油燃燒的熱量，并具有極高的能量轉換效率。

可是，核動力航空母艦的核反應堆造價很高，美軍“企業”號僅八座核反應堆安裝費用就達6400萬美元，運行三年后還需換一次爐心，費用達2000萬美元；1976年的“尼米茲”要價達18.81億美元、同級的后續艦“里根”號的要價達40億美元。