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航母甲板上为什么不能铺沥青或者直接做成水泥跑道?
题主可能对于航母甲板钢和普通的水泥路没有太多的认知,很难理解战机对于跑道的超高要求。根据资料,航母甲板钢应有以下几个特性:高强度,这一点沥青和水泥路根本无法和钢铁相比拟;高韧性,这一点就足够将大部分公路建材全部淘汰;抗低温,抗高温,而对于沥青和水泥路来说,热胀冷缩是无解的难题。
此外,航母用钢还有几个指标:抗腐蚀、防弹、大板面、抗氧化、高屈强比等等等等。根据数据来看,一架空重14吨的F/A-18战机最大着舰重量可达20吨,苏-33可达22吨,歼-15着舰重量应当也在20吨上下。这相当于3到5头大象一起砸在仅有半张课桌大小的地面上,普通的材料根本无法承受重量,崩裂毁坏可以说是一件板上钉钉的事情。
因此严格来说,航母用钢,特别是甲板钢,实际上与日常人们所见到的钢铁完全是两种材料,锻造难度不可同日而语。而沥青和水泥这两种常见的公路建材,虽然能够承受汽车和行人,却很难抗的下风吹日晒、水浸盐蚀,更不要说在上千度甚至数千度的战机尾焰面前不变形、受到敌人攻击能进行一定的防御了。未来航母用钢会像降低成本的方向发展,但是绝对不会向降低质量的方向发展。
民航机场的跑道确实是混凝土建造的,上面再铺上沥青,能够承受大型客机的起降工作。
(无论是民用机场还是***场,都是用混凝土铺设的,绝对能够满足飞机的起降要求)
不过民航机场的跑道是在陆地上,不需要考虑地面的承载能力,混凝土的浇灌厚度至少要达到30厘米。
而如果是国际机场,需要起降大型客机,混凝土厚度则不能低于35厘米。
试想35厘米厚的混凝土,外加铺一层沥青,这重量得多大啊!
若是在在地面上,我们可以不考虑跑道的重量,反正大地不会塌,但是在航母上就不能不考虑重量了,超载可是要沉船的。
(美军航母甲板的厚度在50-60毫米之间)
其实混凝土一旦凝固,跟石头没有多少区别,密度非常大,把它用作航母甲板,航母即便不沉,也铁定跑不快了,而且还是头重脚轻,搞不好一个急转弯就翻了。
试想,美国的核动力航母顶着一大块水泥盖板到处跑,这到底是军队还是建筑队?跑别人家门口揽工程吗?
并且要想铺设水泥跑道,你得先有个地基才行,你总不能铺在空中吧?而船上的地基就是钢制的甲板啊。
脑洞大开!我们都知道甲板钢属于航母结构钢中难度系数最大的存在,其要满足高屈服度、高强度、高韧性、强大的抗冷冲击性、低磁性等多方面近乎苛刻的要求,炼制加工极其复杂和困难,目前全世界也只有中美俄法英等少数国家掌握了这一技术!正因为如此,许多国家即使拥有或者自行开建航母,因为无法突破甲板钢技术,仍旧需要向国外进口甲板钢。典型的如印度自称国产的维克兰特号航母,虽然大部分钢材已经实现了自给自足,但是专用的甲板钢仍旧需要大量从俄罗斯进口。既然甲板钢如此难产,那么我们能不能另辟蹊径,直接使用水泥制作甲板或者用普通钢代替甲板钢,然后在上面铺设沥青跑道来代替技术复杂的专用特种甲板钢呢?
(俄罗斯库兹涅佐夫航母甲板)
从陆地机场的建造施工经验看,水泥甲板强度足够,但是却缺失很多关键性能
舰载机着舰时,重力加速度对甲板的冲击力高达百吨以上,现代的陆地***场对于水泥跑道的施工有着严格的标准,通常会分为四层,最底层为夯实的土层、然后是碾压紧实后的碎石层,次级为缓冲减压的细沙层,最后才是直接承压的水泥层,四层叠加的厚度平均超过1米,在高原高寒地区甚至能达到2米以上!如果要将这种分层水泥跑道***到舰载机之上会造成多方面的水土不服!
(美军***场施工,可见水泥层厚度在30厘米左右)
第一、厚度太大造成质量过重!
水泥和沙土的密度虽然没有钢铁大,但是现代钢甲板航母的厚度一般只有50毫米左右,上万平方米面积,一米多厚的水泥跑道重量肯定要大大超过普通的钢甲板,这会导致航母严重超载,进而影响航母的机动性!除了速度过低无法制造出舰载机起飞的甲板风之外,在行军打仗时的灵活性也会严重衰减!
(从这个机械盖板可以看出甲板厚度不过5厘米左右)
第二、无法适应航母特殊作战环境
航母属于海上机动作战装备,海浪海风不停冲击航母,时刻都处于颠沛流离的运动颠簸状态,而水泥甲板虽然强度可以达到要求,但是柔韧性太差,物理性质太脆,在动荡的航母上很容易因为船身摇晃而碎裂。加之经常涌上甲板的海浪以及风吹日晒造成的热胀冷缩,三百多米的航母船体能够在夏天和冬天收缩膨胀出一米以上的差距,水泥甲板在航母上可能熬不过一个整年就完全被扯碎了。
(辽宁舰在南海风浪中前行)
第三、水泥跑道无法安装更多附加设施
舰载机起飞着舰需要依靠弹射器和阻拦锁,停机时则需要挂上固定勾,而这些装置都必须在甲板上进行打孔挖洞,加装固定装置,只有钢铁这样可以任意切割而不影响整体物理属性的材料才能胜任这样的工作,如果是水泥材质如何进行打孔?如何与这些设备匹配工作?估计还没弄上就完全碎裂了吧?
(航母弹射器,这玩意儿水泥板怎么安装?)
那么使用普通钢做成甲板,然后铺上厚厚的沥青能不能代替特种甲板钢?
这个更是完全不行,沥青在一两百度就会高度软化,到达300℃以上更是会直接沸腾,而战斗机喷射的尾焰温度通常高达上千摄氏度,随便起飞几个架次,沥青就完全被蒸发成气体了。而且附着在比热容较小的钢甲板之上,由于高温炙烤钢板会迅速升温,沥青会极速软化,根本难以进行舰载机的起飞和着舰。
(沥青即使铺设跑道路面,也必须和沙石混合搅拌,而且不能辐射在容易急剧升温的金属表面)
其实航母甲板上确实是有十毫米左右的涂层,但是这一涂层主要是起防滑、防锈作用,防止人员和舰载机直接在钢铁表面起降行走打滑,也顺便提高了甲板寿命。航母甲板涂层的主要成分为抗高温、耐磨性较好、抗腐蚀性能突出的碳化硅制作而成,附着在甲板表面能够形成类似于毛玻璃的褶皱状,增强钢铁表面的摩擦力。根据美军航母的建造标准,甲板碳化硅涂层的寿命要能够承受1000架次舰载机起飞造成的损耗,就算是如此坚韧,还必须每年进行定期维护!以沥青的耐磨性,同样不适用航母甲板涂层的工作!
(美军敷设尼米兹级航母甲板防滑涂层,一般先喷***底漆,然后在喷碳化硅,最后再划上白色和红色标志线)
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沥青材料和水泥材料根本无法满足战斗机起降的需求,非但不能让战斗机起降,反而会造成战机磨损,酿成更大损失。沥青和水泥是生活中很常见的建筑材料,修路和盖房都离不开它们。但这两种材料有各自的弱点,沥青的问题是熔点太低,温度稍微高一点就会融化。水泥强度不够,容易变形。
不管是舰载机,还是机场起降的战机,发动机的尾喷温度都极高。把生鸡蛋和生肉放到距离发动机尾喷不太远的地面上,都可以直接烤熟食用。如果有人员在这附近,会重度烧伤。沥青即使铺的再厚,也肯定会烧的凹凸不平。
水泥虽然坚固,但它局部承压能力一般。如果是重型战机(32吨以上)和中型战机(30吨左右)降落在一般水泥地上,经过的地方会直接压碎,留出一道痕迹。这还是地面降落,不是航母甲板降落。
航母降落的冲击力远大于地面降落,为了避免飞机出现问题。舰载机的起落架都比陆基起降战机的厚实,飞机本身也经过重新设计,尽量减少连接点,提高整体性。如此一来,飞机在冲击的过程中才不至于出现内伤。
舰载机冲击甲板的一瞬间,产生的力足够撞弯大部分厚钢板。为了满足航母的需求,必须专门研发航母专用钢材。这种材料既能够抗海水腐蚀,也能抗盐碱。同时不易附着杂物,便于清洁。最重要的一点就是柔韧性和硬度都要好,刚柔并济的托起舰载机。目前世界上能够独立研发高品质航母钢的国家屈指可数,直接制约了很多国家海上力量的崛起。印度很想发展海军,无奈材料技术落后。
因此沥青和水泥都不能满足需求。其实沥青和水泥等其他物质通过混合,或许能够找到一种方案。但这种复合材料的耐用性肯定不如航母钢,重量也太重。对于维护成本高昂的“吞金巨兽”航母来说,并不适用。
▼题主,你看,这是北京大兴国际机场的跑道铺设施工照片,这不是完整的跑道厚度就已经接近从地面到工人的膝盖了。想象一下,几层钢筋混凝土铺上来,这跑道的厚度起码是几十厘米。而现代航母甲板的厚度一般在5-8厘米之间,并且各国还在不断优化甲板钢性能,力求最大限度降低航母甲板厚度,减少死重。很明显,使用水泥甲板要想获得和钢甲板一样的性能,只能增加厚度,增加航母死重。
对于陆地机场来说,不用考虑机场机动,体积,重量和跑道厚度等因素,成本低廉,施工方便的水泥和沥青的确是机场跑道的不二选择。但是航母不一样,为了给舰载机留出更多空间,为了保证航母能够海上高速机动,为了能够有还的适航性,航母需要的是厚度小,强度高,重量轻的甲板。现代舰载机重达几十吨,再加上下降时的冲击力,对跑道的要求非常高,如果使用沥青水泥这种材料,明显需要不断叠加厚度,无法做到轻量化,影响航母性能。
沥青水泥和钢材作为航母甲板相比,除了厚度之外,还有几个致命的缺陷。
第一,水泥凝固后不可变形,热胀冷缩会导致水泥裂开。大家注意小区的水泥马路就可以发现,每隔一段距离施工人员就会切割一条缝,完整的水泥马路就成了一块块的。之所以这么做,就是给水泥热胀冷缩留出收缩缝,否则水泥很有可能在高温条件下,因为体积膨胀而发生爆裂。地面上收缩缝随便切,但是用在甲板上很明显就无法把水泥甲板切成一块块了。
第二,水泥甲板无法安装甲板设备。众所周知,航母的甲板不仅仅是一块单纯的钢板,还有各种信号灯,舰载机升降机,武器***升降机,阻拦索,弹射器和导流板等设备。如果使用水泥作为甲板的话,根本无法在其内部设置复杂的机械结构。而且有着镂空的位置,就算是市面上最高标号的水泥也强度不足,无法承受内部机械结构的运转。比如阻拦索安装的位置,其内部有着大量的[_a***_],滑轮设备,且这个位置正对机库,甲板无法叠加厚度。如果使用水泥,或许舰载机降落时会将阻拦索连根拔起,水泥四溅。
第三,水泥需要长时间凝固和保养,不利于航母海上航行时进行甲板维护。最重要的是,水泥在损坏后,非常难以修复。航母是作战武器,战争中难免受到攻击,所以还需要便于维修。钢是一种焊接性非常好的材料,在损坏之后,只要进行切割焊接,然后机械加工就可以将损坏的位置修复如初,甚至获得更高的性能。但水泥不行,水泥的修复需要设置模具,需要长时间的凝固,而且修复后性能也不能恢复。
其实,在纯钢制甲板出现之前,大部分国家使用木制甲板。木制甲板有着防滑,轻,的特点,不过强度低,没有防护能力,适用于进攻型舰队航母。到了现代,舰载机也越来越大,越来越重,木质甲板的强度已经无法满足舰载机的起降。随着材料学的发展,钢材的性能不断提升,于是现代航母的甲板全部改用钢材。沥青水泥就算是再怎么发展,其材料的性质就决定了它不可能具备延展性,不可能在薄的前提下还拥有高强度,所以沥青水泥也就不适合作为航母甲板使用。
到此,以上就是小编对于大兴区先进机械配件焊接的问题就介绍到这了,希望介绍关于大兴区先进机械配件焊接的1点解答对大家有用。