最近网络上出现一艘舷号“野牛”级气垫登陆艇,与图片相比,“国牛”与此前引进的“欧洲野牛”发生显着改变,2座30mm近防炮站位提前,而在舰桥顶更新1部国产G火控雷达后,推测当前国产“中华野牛”极有可能在批量生产中,并且能依据自己的使用经验及技术做出一些升级改造。
一、“因吹驶艇”、气垫船的各种抢滩姿势是什么样子
气垫船就是用高压空气将气垫形成于船底与水面(或地面)之间,并在航行器底面和作业表面(地面、水表面)之间形成空气层,空气层大于大气压1~5%,本实用新型使得航行器与运行表面分离或者部分分离,使得船体在航行过程中阻力大大降低,达到高速航行的目的。
本世纪以来由于国际局势发生变化,为了完成以东南地区为中心的两栖作战任务,我国从年开始以购买少量“欧洲野牛”和技术引进等方式启动大型气垫登陆舰艇国产化进程。以期借助“野牛”高速高载荷的特性,在较远距离内实现对敌方主要岸防体系薄弱环节的突破,达到登陆作战战术突然性的目的。
“野牛”级是世界上规模最大的军用气垫登陆舰之一,满载排水量吨,“野牛登陆艇”可在世界海岸线上登陆78%左右;续航能力海里,可以携带吨的装备和材料或者营级规模。而在随后的国产化过程中,通过消除部分舰载火力和优化舱室布局,续航能力又进一步提高到了海里左右;由于密封式舱室的使用,抗浪性能亦较优异,可在4级海况中,浪高达2米,风速为每秒12米。
二、“牛气冲天”,完全可以用“小裙子”形容
气垫船根据船体垫升的程度分为全垫升式气垫船和侧壁式气垫船:例如“野牛”大型气垫登陆舰就是垫升式气垫船。它是利用升力风扇吹出的压缩空气由船底周围灵活的环形喷口喷射出构成气垫,在围裙的束缚下保持气垫对船体的支撑作用,从而将船体完全脱离水面。它在艇体周围所围围裙和垫升风机及气道构成垫升系统,是气垫登陆艇的独特装备,是维持气垫外形和提高气垫船航行性能不可缺少的组成部分,它确保了“野牛”不任由空气的自由蔓延,使“气垫”和船体东倒西歪。
而且气垫船围裙有刚性围裙和响应围裙两种。其中响应围裙能够随着波浪表面的波动而波动,增强了气垫船对波浪的适航性。受气动力和水动力共同影响,围裙响应度和抗缩进能力对气垫船阻力,纵稳性和耐波性关系密切。东海和南海常年2/3时间浪高1.5-2米左右,原版“欧洲野牛”使用刚度较大的围裙以防止围裙过度收缩以确保航行安全,但是在某种程度上限制了抗浪性的发挥,当航行于高速高海浪中时容易出现失速现象。
“国产野牛”为了进一步改善航行性能,根据我国近几年气垫登陆艇研制经验和应用效果,艏部和侧部采用囊指围裙,并且加入响应度设计以增强耐波性使得“国产野牛”更适合中国海域的海况。
三、推动“国产野牛”的,也是因为有颗“中国心”
由于气垫登陆艇要有足够的功率以便抬升艇体并让其高速航行,故通常选择轻巧、高功率燃气轮机作为船只动力。“野牛”推出之初,国内燃气轮机在技术上还存在着一些不足,所以早批机型配备了乌克兰产UGT-型燃气轮机。
而且由于供应国国内情况发生变化,导致引进动力系统和后续零备件供应稳定性难以保证,从而延缓了曾经于年涉嫌暴露推出的第五艘“野牛”投入运营。随着中国航空发动机发展红利的到来,新近服役的“国产野牛”应该在国产航发核心机的基础上再装备国产QC-70型船用燃气轮机。
燃气轮机是从太行发动机中派生出来的核心机,它的流量与太行发动机核心机流量26公斤每秒相近;涡前温度较太行核心机由K下降至约K,使得QC70工作状态更加平稳,寿命延长。
与UGT-燃气轮机相比较,使用国产新型核心机动力得到QC-70燃气轮机功率基本相同,同时重量降低了四分之一左右,可以进一步提高全艇功重比;并改善原版动力低频振动大,噪声水平高的不足,运行中明显更加安静和顺畅,使“国产野牛”运行环境得到很大改善。
四、托着“野牛”钢筋铁骨如何炼成
“野牛”当排水量几倍、载重能力吨时仍能达到50节以上的高航速时,除具有较强的功率外,全船重量控制对于气垫船的高速特性也很重要。为了使气垫船“飞起来”起来,“野牛”等下一代气垫登陆舰都是由高强度耐腐蚀铝合金材料组成艇体。
因其体积和载荷大,为避免铝合金结构艇体在重载登滩过程中的过渡变形,“国产野牛”在选材和加工工艺上都有一定的要求,它的难度均超过了以往我国生产的任何气垫登陆艇。
所以在国产化“野牛”研究开发中,一方面我国攻关6A02铝合金生产技术:该合金热处理时对固溶,淬火等的温度和时效要求比较苛刻,为了避免在成品中产生裂纹,粗晶,金属杂质等冶金缺陷;并以该铝合金材料生产自由锻件广“国产野牛”关键强度零件。
另一方面是以“欧洲野牛”原板料焊接为基础,以整体壁板结构为核心,用带加强筋整体挤压或者搅拌摩擦焊接而成,省去了传统板材强化结构所用型材和板材角焊缝问题;降低结构设计重量,还减小焊接变形,增加强度设计安全裕度,“国产野牛”可御风踏浪支撑国产脊梁。
五、狂飙的“野牛”还使用了“自适应巡航等”
“野牛”高速作为高速特种船舶即得益于“垫子是空气垫子”的作用,但是在航向变化过程中易发生横倾,纵倾,侧飘,偏航等多维运动。对中、小型气垫艇驾控来说,可以通过驾驶人员观察运动参数的变化来人为地控制其对应机构进行操纵。而对“野牛”等庞然大物的运动惯性较大,对重心分布特别灵敏,在高速航行中稍不注意就很容易失稳乃至翻船。
要顺利驾驭野牛离不开专用全垫升气垫船驾控系统。我国引进和采购“欧洲野牛”时,即着手做了大量仿真模型实验以检验大型气垫船不同航速和工况时的阻力特性,搭建气垫船运动姿态安全预警航向控制系统。
通过根据海况和船只工况,对“野牛”空气螺旋桨螺距角,垫升风机动力转速,主燃机油门角度等关键参数进行实时调整,使得它不仅可以更准确的执行航向姿态控制的任务,而且可以使“国产野牛”在高海况下航行时能尽快通过阻力峰值,从而使其在4级海况中(风速每2.5米浪高5.6米左右,它已经超越了原“欧洲野牛”航行性能)仍可踏浪前进,有效缓解了驾驶员精神压力大的问题,为“国产野牛”的驾御提供了保障。