航母甲板上为什么不能铺沥青或者直接做成水泥跑道?

这样不就解决特种钢的难题了吗?

▼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,武器弹药升降机,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,其内部有着大量的液压,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。

航母甲板上为什么不能铺沥青或者直接做成水泥跑道?

图片上我军歼–11B战斗机在高原机场起降,相对于陆上机场沥青跑道和水泥停机坪,航母的甲板强度要求的标准更高!

坐过飞机的看官们到了飞机场就会看到机场跑道和停机坪的样子,它们都是用高强度改性沥青和高标号水泥建筑而是,首先是要挖很深的跑道路基,然后铺设钢筋和各种颗粒大小不一的石块儿和砾石,初步压实后要灌注水泥浆固结为整体,再在上面铺设超过20~30厘米厚的沥青,从底部岩石层到最上面的沥青厚度接近一米,只有这样厚度和强度才能经受住大型客机或者大型军用运输机的巨大起飞/降落冲击重量。图片上是“大兴国际机场”的建设航拍图片,机场跑道的陆基被挖掘的很深。而停机坪最上层则是采用预制水泥板铺设,这样有利于某一处损坏后可以更换...但是,水泥和沥青不能用到航母甲板的铺设,原因就是它们的强度不够,经受不了舰载机的起降。我军歼–15战斗机的重量与空军的歼–11系列差不多,空重都在16~17吨左右,最大起飞重量在30~33吨,这么重的飞机在180公里/小时的“重力加速度”作用下Duang的拍在甲板上冲击力量是非常大的!如果甲板是用沥青和水泥铺设的就会砸出来一个大洞🕳️!出现这种状况就不是飞机受损严重这样简单了。

那么,为何会砸出一个大洞?因为航母的飞行甲板与陆上机场是不一样的,陆上机场是:沥青→砾石层→石块层→大地土层,多重的飞机降落在跑道上最下面的大地土层都能吸收和分散绝大部分的能量...而这个问题到了航母的飞行甲板就不一样了,因为航母是多层甲板结构,最上面是飞行甲板,在甲板的下面就是机库和助飞助降设备舱,两层甲板中间是空的,就靠厚钢板隔断和型材支撑...如果制造飞行甲板的材料抗冲击和抗拉强度不够,就会大面积垮塌!更会危及到下面的机库里面的人员和飞机安全。“辽宁舰”飞行甲板下面机库的3D模拟图片,要是从上面掉水泥块、沥青块...那还了得?砸坏了得花多少钱去修理?所以,机库上面的飞行甲板必须要采用理化性能更高的低合金高强度钢板制造才行。建造中的“福特号航空母舰”很直观的看到多层甲板结构,如果用沥青、水泥铺设飞行甲板会因为理化性能很差导致航母不能起降舰载机,航母也就失去了作战能力。

另外一点,飞行甲板不但强度要高,抗“蠕变性能”要求更高,热胀冷缩的系数要控制在极低,因为航母要去全世界各海域执行任务,昨天可能在接近北极严寒的海域,几天后可能位于炎热的赤道,飞行甲板在这样高的温差下整体结构变形要求极小才行,否则强大的冷缩拉扯应力和热涨挤压力会让飞行甲板出现变形的,时间一长就会出现凸起或者凹陷!严重的影响到了舰载机的起降安全...钢板尚且如此水泥和沥青就更不行了,我们看到的马路上沥青开裂就是因为车辆的碾压和气候环境的变化引起的。航母的飞行甲板还要有耐高温能力,舰载机在起飞时发动机要全功率运行,会产生1000度以上的高温,如果钢板不耐热也会导致变形,比如说:我们经常从媒体上看到,说是日本的“出云级”或者“日向级”直升机母舰不能起降F–35B战斗机...主要原因就是飞行甲板不是耐热钢,F–35B在垂直起降时发动机尾喷口要向下调整,尾部的火焰和高温废气会烧蚀飞行甲板的!F–35B的尾喷口调整到垂直角度会产生至少800度的高温,一般钢材制造的飞行甲板接触几次就会烧蚀变形严重。而不能垂直起降的舰载机在起飞的时候都有水冷的“挡焰板”,它的作用就是将发动机的高温向上传导,以免高温气流烧蚀到后面的舰载机和飞行甲板。那么,航母飞行甲板的制造是什么标准呢?这张“企业号航空母舰”因为舰载机事故引发的大爆炸,就很直观的说明了航母飞行甲板的制造标准,在剧烈的爆炸和长时间的烈焰烧蚀下:不融化、变形很小、不垮塌!如果是沥青和水泥那样的材料早就融化和整体性的垮塌了!这是美军航母的另一起严重的事故,越南战争期间“福莱斯特号航母”上发生的,当时一架挂满弹药的舰载机等待起飞,不知为何挂载的一枚127毫米火箭弹自动点火,击中了边上的几架同样挂满弹药的舰载机,随即引起大火并且引爆了一枚1000磅的航弹...。经过几个小时的奋力扑救大火熄灭,但损失惨重!从图片上可以看到飞行甲板已经严重变形开裂,但仔细观察会发现变形塌陷处周围的甲板仍然非常牢固,没有形成更大面积的变形和开裂...这说明航母的飞行甲板不论是材质还是建造标准都极高!

通过上面对于沥青、水泥和钢板之间的粗略性能比较来看,沥青和水泥根本不适宜建造飞行甲板,各种性能指标相差太大,唯有高标准冶炼、轧制生产出来的专用钢板才适宜建造航母的飞行甲板。

航母甲板上为什么不能铺沥青或者直接做成水泥跑道?

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,现代的陆地军用机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复制到舰载机之上会造成多方面的水土不服!(美军军用机场施工,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,一般先喷黄色底漆,然后在喷碳化硅,最后再划上白色和红色标志线)

航母甲板上为什么不能铺沥青或者直接做成水泥跑道?

这个问题老梁来来回答。

沥青?水泥?还做飞机跑道?这事您要是搁陆地上,这没啥大问题,毕竟咱坐飞机的时候,那家机场这都喜欢用沥青或者水泥整那跑道。

那客机的个头比战斗机大多了,就那重量,咚一声砸机场跑道上,也不见有个坑出现。

就战斗机那小体格,估计砸上边也应该能撑的住,那么为嘛航母不用沥青或者水泥整跑道,偏偏找那价格高的离谱的航母甲板整跑道,为嘛呀?

咋说呢?存在他必然合理,大家伙一准明白航母不能用沥青,只能用航母甲板,可原因估计说不出多少来。

今个咱就把这原因给大家伙说道说道。

首先,您不知道机场那跑道他的厚度是多少吧?

这标准一点的机场跑道厚度有一个大腿那么厚,您别惊讶,先把嘴巴合起来,把小姑娘小媳妇的吓到了就不好了,本来看军事的小姑娘小媳妇就不多,好咱接着说。

这要是标准再高一点的机场跑道,没有个一米五的厚度,都不好意叫自己是高标准机场。

毕竟机场跑道天天没事,就被几十吨的飞机砸着玩,这厚度不上去了,砸出几个坑来,这飞机下次再来就得把起落架给砸秃噜皮了。

你如果不相信,可以想象一下,上个世纪的路,公路上全是超载的大货车,一条全新的公路,撑死了就半年那坑坑洼洼的和月球的环形山有的一拼,这还就是走一下,没给您天天砸着玩。

所以厚度是可以解决抗砸性能的。

那么就这厚度丢给航母,航母能气死了:“俺就那么大的运载能力,你给俺整那厚的跑道,俺是拉飞机的,还是拉沥青的,俺不是货船!”

瞧见没意见大多了,这跑道太重了,原本可以拉九十架飞机,这就整成了五十架,亏死了,航母的战斗力就是飞机,没有飞机这就是个活靶子。

再有航母下边是空的,您这打算用多少钢架撑着沥青跑道啊!撑不住了飞机直接就能给你把甲板给砸穿了,这都不带一点犹豫的。

您如果换成水泥,问题也是一样的,而且水泥的问题更大,他还有一个热胀冷缩的东西在里边,为嘛咱看到的水泥路面隔一段就给你开一道缝,那叫收缩缝,您没那收缩缝,用不了多长时间,这水泥自己就把自己个崩裂成一块一块的了,还跑道呢?

再说您开一条收缩缝出来,这缝隙灌进海水,算谁的?这都漏到下边了,还航母呢?这不就成了笑话了吗?这压根就是一漏勺。

所以重量是一个问题,水泥的属性也是一个问题。

再有就是,航母要作战,人家丢下一颗炮弹,咚一下,这好,啥沥青不沥青的,这就是一个坑,多来几下,您这航母到是没有沉,飞机憋到甲板上飞不起来了,天上的飞机油箱都空了,也落不下来。

说道根子上这丫不抗揍啊!航母甲板那都是抗揍的存在,官方说那叫防爆,沥青没那功能。

而且,要修复的时候,咱把坏掉的甲板撬下来换上这就没有问题,接着玩起降飞机就成了,就是颜色不好看。

您这沥青呢?好家伙铺上去之后,拿个大耙犁扒平了,接着上一钢碾子来回的碾,碾完之后,再让太阳公公晒一会,这不耽误事吗?

等您弄好了,战斗早结束了,指不定航母也沉到大海里喂鲨鱼去了。

再说,海水的侵蚀,这也是一个原因,毕竟航母是大海里的弄潮儿,时间长了,您感觉沥青和水泥那个能抗的住海水这么啃?

最后一点,这航母甲板上您感觉空空如也,啥也没有?您可真想多了,这上边什么阻拦索,弹射装置一大坨一大坨的。

您感觉啥膨胀螺丝钉到水泥和沥青里边,能拉住几十吨飞机的冲击,这要是拽不住,这还是航母吗?

航母甲板可以装上您需要的任何装置,沥青上边您装一个试试?

而且现在战斗机屁股后面那火苗子,都是蓝汪汪的,一瞅就知道温度高的吓人,沥青被这玩意喷一下,早就化了,还跑道呢?整个就成了一沼泽,人走上边指不定就陷进去一条大腿。

水泥您就更加别提了,这么烤一下,这家伙直接就给你崩了。

好了,今天就写到这里,喜欢的朋友加个关注,顺手点个赞呦!

航母甲板上为什么不能铺沥青或者直接做成水泥跑道?

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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。

航母甲板上为什么不能铺沥青或者直接做成水泥跑道?

为什么航母飞行甲板不能像陆地机场一样使用沥青或者说水泥作为降落跑道呢。就一个字,水泥太重!

以尼米兹级航母为例,飞行甲板厚度为50毫米左右,通道甲板14毫米,机库甲板38毫米。

而陆地机场普遍需要铺设多厚的水泥呢?

以下以4d级别的长春龙家堡机场为例。

画重点。滑行道道面厚度为38厘米!

38厘米,这是一个什么概念?更何况这还仅仅是能够满足波音767级别的飞机起降的要求。然后尼米兹级航母的飞行甲板,

332.9×76.8=25566.72 ㎡,当然了,你你自己航母的飞行甲板并不是很危险,但实际上再怎么抠索起码2万平米的面积是有的吧

20000x0.38=7600立方米

然后一立方米的水泥是3.1吨。(近似值)

7600x3.1=2.356万吨!

你可以理解成把两艘提康德罗加放到航母飞行甲板上面。

2.356万吨,如果是高等级机场的话,怕不是得5万吨!

这么多吨的水泥.....放航母上航母都得沉了

所以说指望用沥青或者混凝土来代替钢板,作为航母的飞行甲板,不说别的就连重量结果它都过不了,更何况耐磨性的抗冲击性能 在腐蚀能力以及如何在三四十厘米厚的混凝土上打上8个眼,把那4根拦阻索安装到位

以及如何挖出来呢?数以10计的系留穴(这个可以近似的理解成地桩)

并且就算是军用的陆地机场其滑跃起飞平台也是用钢制成的,原因无非就是轻巧,实用,

所以说,用水泥和沥青做航母飞行甲板要多不靠谱就多不靠谱。

毕竟,别说飞行甲板用水泥做的就是地面上因为半挂轧出来的那些沟壑,处理方式是什么?把地面铲了重铺一个,航母上还能这样玩吗?难不成?哎呀,飞行甲板被攻击,不行,咱们战机先不能起降,你等我把飞行甲板修好你再降落?

因为水泥这东西破损以后,基本就别指望恢复其原有的强度了!

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