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为何航母舰岛一定要布置在右舷

1/14 最近笔者与朋友讨论航母甲板规划时,一位朋友拿出了一种很有趣的方案,即把现在向左倾斜的斜角甲板朝右倾斜,这样一来航母的舰岛就可以几乎填满斜角甲板斜切飞行甲板产生的“空隙”,而左舷整备区则完全不需要考虑被舰岛割裂的问题。但第一次看到这种别出心裁的设计时,笔者还是下意识的觉得这有点像把现在主流航母设计的舰岛搬到了左舷,然后做了个左右镜像。由此,笔者也产生了一个似乎已经有很多答案的疑问:那个,舰岛为啥要在右舷来着?其实随便某度一下,就可以找到很多对于这一问题的解释,但作为一个较真的人,笔者还是决定研究一下这个问题。

2/14 网上最流行的一种解释是:飞行员在遇到危险的时候会下意识的向左急转,因此如果舰岛设在左舷,飞行员在遇到危险复飞的时候,很可能会撞上舰岛,这会显著提高舰载机降落时的事故率。而对于为何会有这种“下意识”的解释,通常的说法是:因为人的心脏在左边,所以人的潜意识会操控人向左躲避,使危险对心脏的影响最小化。这种说法广为接受但显然是无稽之谈,开过车的朋友可以回忆一下自己开车遇到危险时的情况。相信大部分人都和笔者一样,第一反应是刹车,降低车速来避免碰撞。如果觉得碰撞无法避免,则会向左或向右打方向来改变车的前进轨迹。而决定我们向左还是向右打方向的,并不是我们的心脏长在哪边,而是危险来自于车的什么方向。左边有危险就向右躲避,右边有危险就向左躲避。

3/14 这实际上是我们的祖先在几亿年的自然选择过程中形成的趋利避害的条件反射。选择的机制也很简单:如果刚刚长出了简单的眼睛的生活在寒武纪的祖先,看到右上方的头顶上有一块阴影,反而朝着右上方游,那它大概率会被奇虾一口吞掉,而无法生下后代并进化成我们。相同的,如果一个飞行员在处置险情时第一时间想到的不是标准处置程序而是由着自己的性子瞎飞,那他早在成为舰载机飞行员之前就被淘汰掉了,毕竟比他合适的人才要多少有多少。

4/14 第二个解释也与第一个类似,不过看起来就科学多了,这个解释是这样的:舰岛放在右舷的“成规”是螺旋桨飞机时代形成的,而喷气时代则只是“萧规曹随”。一般螺旋桨飞机的螺旋桨都是顺时针旋转的,这样一来,螺旋桨的旋转惯量、螺旋桨进动、P效应和滑流效应会共同驱使飞机向左偏航,因此舰岛在左舷的航母就非常容易出事故了。

5/14 这里我们先简单的介绍一下这四种效应。首先是螺旋桨的旋转惯量对飞机的影响:当螺旋桨旋转时,其会对飞机施加一个与其角速度方向相反的力矩。即如果飞机的螺旋桨是顺时针旋转的,那么其就会对飞机施加一个逆时针的力矩,此时如果不加干涉,飞机会自动向左滚转,因此飞机的升力方向也会跟着向左偏转。此时升力在水平方向上的分力成为向心力,驱使飞机向左飞。即这一效应是支持上面的解释的。

6/14 螺旋桨进动则是指,螺旋桨在旋转时就像一个高速旋转的陀螺,同样会对机身这一陀螺轴施加一个力,这个力的方向是与陀螺自身的转动方向相反的。也就是说,在螺旋桨顺时针旋转时,飞机中轴也有逆时针旋转的趋势,即向左偏航。

7/14 所谓P效应是指飞机在高攻角飞行时,两侧的桨叶相对于空气的攻角不同,因此会出现高攻角一侧桨叶推力与低攻角一侧桨叶推力不同的情况。作为结论,我们只需要知道对于单发飞机来说,顺时针旋转的螺旋桨会使飞机向左侧滑,逆时针旋转的螺旋桨会使飞机向右侧滑。

8/14 而滑流效应是指,螺旋桨在高速转动的同时也会带动螺旋桨四周的空气转动,考虑到飞机又在不停前进,这股旋转气流相对于飞机就是不断向后移动的。最终,当这股旋转的气流遇到飞机的尾翼时,吹到水平尾翼上会使飞机向与螺旋桨转动方向相同的方向滚转,而吹到垂直尾翼上,则会使飞机轴线向与螺旋桨转动方向相反的方向滑动。对于顺时针旋转的螺旋桨来说,这会导致飞机向右滚转并向左侧滑。

9/14 最后,在非赤道地区飞行的飞机还会受到地转偏向力的影响,对于大多数航母拥有国来说,这个力的方向通常是向右的。在这五种会导致飞机不稳定的效应中,除了地转偏向力只与速度有关以外,其他四种效应均主要与螺旋桨转速有关。因此,在飞机着舰失败推大节流阀复飞的时候,这四种效应都比较明显。综合全部影响因素之后,螺旋桨顺时针旋转的飞机确实会有一个幅度不小的向左偏转的趋势。但通过观看各种螺旋桨飞机着陆复飞的视频,我们不难发现,这种不稳定是基本可控的,大部分合格的飞行员均能在复飞过程中通过摆杆、踩舵来使飞机保持平衡。此外,各国航母的标准复飞流程也都要求飞机在拉起通场之后,在航母舰艏外一定距离上转弯再次进入着陆航线。这主要是因为转向尤其是低速转向的过程中飞机会损失高度,而对于本就着舰失败的飞机来说,掉高度无疑会使飞机更加危险。

10/14 当然,说到这里可能也有读者会说:你就是不想承认这种说法是正确的。但事实上,航母的“祖国”,在航母发展领域建树最丰的英国恰恰是这个说法的最佳反例。不同于美国和日本,包括我们熟知的剑鱼、管鼻燕在内的大部分英国本土舰载机的螺旋桨都是逆时针方向旋转的。因此,其在着舰复飞阶段受到的偏航力主要是向右的。而英国早在上世纪30年代就论证出了航母的舰岛应该放在右舷,这与上面的说法显然是自相矛盾的。更重要的是,不管是“下意识向左飞”,还是“飞机会向左偏”,其成立的唯一条件就是,舰岛在左舷的航母确实有较高的事故率,但建造了唯一两艘舰岛在左舷的航母的旧日本海军并无这类的记载。因此,我们基本可以断定这两种说法均是空穴来风。

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