航母的舰岛为什么要设计在右舷?

并非所有的航母都把舰岛设计在右侧,除了无舰岛的航母外,像二战中日军的“赤城”、“飞龙”两艘航母就把舰岛设计在了左侧。

舰岛放在右舷并非乱放,首先我们可以注意船舶的停靠“规矩”,一般情况下,所有的海船都是右舷对港左舷对海。很显然,这种时候舰岛在右侧更方便它们观测、驾驶和停泊。

实际上,舰岛放在右侧,还与航母的设计传承及使用有关,当最早的带舰岛航母将舰岛设计到右舷之后,后来装备的航母几乎不可能将其设计到左侧,否则第一个受影响感到别扭的肯定是习惯了右侧舰岛起降的航空兵们。

在美国航母的舰载航空兵训练中,通过舰岛的左右位置,来识别起降方向是个很重要的课程要点。尤其对于那些矩形的埃塞克斯级航母而言,飞行员降落时必须尽快确定舰岛位置,以找到自己的降落方向,否则,飞行员就得飞到更近的地方去观察航迹和甲板标识。

除了没有舰岛的兰利号航母外,美国从第二代的列克星敦级开始就统统把航母的舰岛修到了右侧,据说这样符合人的操作习惯,也符合螺旋桨的扭矩特性,螺旋桨的扭矩使得当时的飞机向左转向比向右转向更容易一丢丢,还会主动的微微向左偏移。

实际上,关于螺旋桨扭矩和舰岛设计的问题,是英国“皇家方舟”号航母的一位飞行官Howat.a.Williamson于1915年达达尼尔战役期间提出的,当时那艘“皇家方舟”是英国1913年用运煤船改装的水上飞机母舰,是最初期的航母。

Howat.a.Williamson综合了航母的使用经验,设计了新的航母方案,这个方案带有突出的舰岛,因为这很方便进行航空指挥。所以他当时就将舰岛画到了右舷,理由是“从飞行员掌控飞机的角度出发,单引擎活塞战斗机会自然地向左侧摆动,所以必须便利于飞行员规避和纠正这一点带来的风险”。

但Williamson的方案被否决了,当时人们认为在甲板上做个舰岛简直脑壳有包,不仅占用甲板空间,还会在甲板上形成一个湍流,影响飞行安全。

所以,英国人在1918年由商船改建出了世界上第一艘全通式甲板航空母舰“阿尔戈斯号”(HMS Argus 又名百眼巨人)。

Williamson坚持了自己的意见,并递交了飞行员报告,“认为甲板侧舷给出一个小机构有助于他们进行高度和位置判断”。他还用帆布在航母上做了个实验性的舰岛,以进行理论验证。

所幸当时的航母还是个实验装备,“阿尔戈斯”号的建造也暴露出种种实际问题,因此英国人在1918年建造的另一艘“竞技神”号(又作 赫尔墨斯号)上实验了舰岛,它成了最早的舰岛航母。

“竞技神”规划建造时,英军中古板的大炮巨舰派施加了不少影响,他们看不起一艘“纯靠飞机打仗”的船,因此“竞技神”被安装了很多大炮,舰岛也硕大无比,还装了大炮测距机、战列舰船桅和装甲带。

这是是设计方顶不住压力,把航母往巡洋舰上靠的一种妥协。但也因为如此,第一艘有舰岛的航母诞生了,它的舰岛也顺着Williamson的规划理由放到了右舷,至少放到右舷的理由比左舷要充分。

紧跟着,“竞技神”的姐妹舰“鹰”号也跟着顺应了这个设计路线,毕竟是同级船。自此英国带起的航母发展潮流崛起,许多航母都跟着这个右舷舰岛模式走了下去。

英国人造“阿尔戈斯”和“竞技神”的时候,日本人也在同步发展,他们的第一艘航母“凤翔”虽然在1919年开工,但却抢在英国人前面下水,因此成了世界上最早的航母。

不知道是不是殊途同归,凤翔一开始就具备舰岛,可能日本人也意识到了螺旋桨战斗机的偏向问题,因此建造凤翔号时将舰岛放到了右舷。

但是,日军在使用这艘先驱航母时,却得出了与英国人不一样的意见,他们认为“舰岛非常碍事,容易撞上”,也不利于飞机快速起降,影响交通流量。

当日军看到了英国的“阿尔戈斯”和美国的“兰利号”两艘同期的全通甲板式航母后,慕洋习性爆发,自认凤翔的甲板不符合潮流,于是没两年就改造了凤翔号,将舰岛给拆掉了。

凤翔号从此秃了,就是不知道变强了没有。

后来搞“赤城”的航母改造时,日本更是脑洞大开,想像航母编队时,错开航母的舰岛位置,这样便可以减少“空中堵塞”,便有了赤城、飞龙这种左侧舰岛的航母。

其实舰岛设计在左侧也没什么特别大的危害,只是有种传言,飞机着舰失败时,常常都是往左边歪斜的,而且占比最多的右撇子很在紧张时很喜欢下意识的往左操作,导致撞上舰岛。

人的因素肯定是不可避免的 ,上图是F6F战机的座舱,我们可以看到操纵杆的状态,这种操纵杆虽然中置,但主手仍然是右手,情急之下人能最大幅度拨动的方位必然大几率是左边。

上图是F4U战机的操纵杆,依然是同样的问题,人在以右手为主手的情况下,左边转动最大,用的力气也最大,那些着舰失败的飞行员,惊慌失措之下当然会往左猛打。

再看看零式战机,这是日本海军最出名的机型了。

感觉捏着手柄玩空战游戏时,似乎也很喜欢往左转圈子,从咬尾狗斗到紧急回避都会下意识的往左,要撞上了连人都会往左倾斜,大家是不是也是这样呢?

航母的舰岛为什么要设计在右舷?

舰载机降落时以飞行员的视角看过去,今天航母的舰岛确实是在右边的,至于航母的舰岛为什么要放在右边?有一种个人认为比较靠谱的说法就是:这是螺旋桨飞机时代的传统,以前的那些螺旋桨飞机通常是以左旋桨为主,所谓的左旋桨就是以飞行员的视角来看螺旋桨是逆时针旋转的,往飞行员的左边旋转,而螺旋桨左旋的力是由飞机上的发动机给的,根据牛顿第三定律(力的相互作用)我们可以知道,螺旋桨肯定也会给发动机一个相反方向的力,而这个反作用力就会使发动机有一个类似“右旋”的动作,所以,在这个力矩的作用下,对于整架飞机来说,就会产生一个“右偏航”的趋势(也就是从飞行员视角看过去,飞机有向右偏转的动作),如下图所示:

▲反作用力矩带来右偏航

上图中的就是螺旋桨对飞机的“偏航影响”,“偏航”普遍存在于螺旋桨飞机中,包括直升机也存在这种情况,至于是“左偏航”还是“右偏航”,则是要看螺旋桨的转动方向了,而以前航母的螺旋桨舰载机是以左旋桨居多,所以,螺旋桨对飞机的影响基本上都是“右偏航”,而为了保证飞机能够保持直线飞行,就要消除这种“右偏航”的影响,所以,此时就需要给飞机施加一个“向左边修正”的力,来抵消掉飞机的右偏航。

▲螺旋桨飞机中普遍存在的偏航运动

但是在施加这个向左边修正的力的时候,我们需要考虑到这种情况:右偏航影响与飞机的飞行速度有关,即飞机的速度越快,其右偏航的趋势就会越明显;反之,右偏航影响就越弱。这个其实很好理解,飞机速度越快,说明螺旋桨转的就越快,那么对飞机向右的反作用力就越大,右偏航也就越明显了。所以,为了尽可能消除偏航影响,这个向左修正的力也需要跟着飞机速度的改变而改变。此时问题就来了,舰载机在航母上降落时是一个逐渐减速的过程,速度会越来越慢,即右偏航力就会越来越小,而左偏航修正的力虽然也在减小,但是其减小的速度要小于右偏航力,所以,就会导致飞机在降落时出现左偏航的趋势,即容易向左边飞。

因此,正式考虑到了这种情况,如果把航母的舰岛放在航母的左边的话,那么在理论上就会增大螺旋桨舰载机在降落时撞击舰岛的概率,当然,这种说法是螺旋桨飞机时代,今天的喷气式战斗机并不存在什么“左偏航”、“右偏航”这样的情况,但是因为航母舰岛装在右边是以前的传统,所以,也就没有刻意去改变。除了这种解释之外,还有一种说法就是跟人的生理习惯有关,即:相对来讲,左边的东西会比右边的更容易引起人的注意(人对左边的目标更敏感),如果把舰岛装在航母的左边,在舰载机降落时可能会分散飞行员的注意力,从而增大事故发生的几率。

航母的舰岛为什么要设计在右舷?

纵观现代航母的舰岛,除了越来越小,还都安装在右舷,左舷是斜角甲板,形成了宽窄不一的奇特模样。舰岛放在右舷,既有科学原因,也有历史原因。

一、从科学方面来说。

单螺旋桨飞机在空气中飞行时,会受到空气动力产生的扭矩、陀螺进动、螺旋桨因素和螺旋桨滑流的影响。

1、扭矩。早期航母上都是螺旋桨飞机,很多螺旋桨从飞行员视角上看是沿顺时针旋转,从机头方向上看沿逆时针旋转。

▲从正面看是逆时针旋转

当螺旋桨推动空气时,空气也给它一个反作用力。这个力在飞机上形成一个逆时针扭矩,使飞机向左滚转。

2、螺旋桨因素。飞机与气流有一个迎角,螺旋桨顺时针旋转,右侧桨叶下行与气流迎角更大,产生的拉力也更大;左侧桨叶上行,与气流迎角略小,产生的拉力也小。右侧比左侧拉力大,形成偏转力矩,使飞机向左偏航。

3、陀螺进动因素。陀螺转动中受外力时,除了自转还会绕铅直线旋转,也叫旋进。

顺时针旋转的螺旋桨相当于一个右旋陀螺,当飞机姿态改变时,螺旋桨旋转轴就倾向于向左摆,导致偏航。俯仰导致偏航,偏航也会导致俯仰。

为了对抗这种左偏倾向,飞行员要反向蹬舵,用副翼和方向舵调整航向。同时,飞机方向舵上也有微调的平衡片,螺旋桨轴也有相应的偏转角。但这些无法完全消除偏航,还需要飞行员及时调整。

▲方向舵微调平衡片

飞机在航母上降落处于低空、低速,控制舵面效率下降。再加上飞行员疲劳、紧张、受伤等因素无力精确掌控,飞机会经常向左偏航。如果航母舰岛在左舷,飞机就很容易撞上舰岛,飞行员也不容易复飞。

二、另一些因素也占一部分,但没有完全科学证实。

1、飞行员都是右手控制操纵杆,机舱空间狭小,操纵杆在驾驶员两腿之间,向左打舵更方便。

2、人的心脏在左边,人体重心偏左,左腿更有力,右腿更灵活,遇到危险时,人会下意识往左躲避。

飞行员也一样,降落中遇到危险也会下意识向左转,就像大部分人开车向左打方向盘、迈步先迈左腿一样。

三、视线问题。

1、现代人阅读习惯从左向右,对视线左方事物变化更敏感。舰岛在右舷,甲板左方区域很开阔,飞行员视线良好便于集中精力。若左侧有高大舰岛阻挡,会干扰飞行员判断。

2、按国际海上避碰规则,狭窄水道行驶的船舶应尽量靠右舷水道行驶;两船交叉相遇时,应向右舷船舶让路。所以舰岛在右舷,给舰长、舵手一个开阔清晰的视野,提高行船安全。

四、历史原因。

舰岛放在右舷也是历史经验累积的结果。1917年,英国率先将“暴怒”号巡洋舰改建成随战列舰一起行动的高速航母。

▲“暴怒”号航母第一阶段改装结果

“暴怒”号第一阶段改装时,在前后甲板上铺上跑道供飞机起降,中间留着一个巨大舰岛。舰岛气流很乱,又遮挡视线,飞行员降落很困难。

工程师发现,飞行员降落受阻时总是倾向于向左飞,再重新降落。所以工程师在以后的设计中,就把舰岛放到右舷。美国沿习了英国设计,舰岛也放在右舷了。

当然,也有左舷舰岛的尝试。日本就做过试验,把“赤城”、“飞龙”号航母舰岛放在左舷。

当时日本航母都是双航母编队,赤城、加贺一组,飞龙、苍龙一组。日本觉得把舰岛分置于两艘航母左舷、右舷,可以减少飞机起飞时互相干扰。

但实战中这样的设计没有任何好处,反而造成很多麻烦。许多飞行员作战后精神疲惫、身体受伤,在视线不好、低光照条件下,甚至将船头看成船艉降落,造成额外风险。所以日本后来建航母时,又将舰岛搬回右舷。

当飞机进入喷气时代后,左偏问题已经不存在了,但一代代飞行员早已养成左舷降落的习惯,所以舰岛也固定下来。飞行员在航母上空排队进场时,也是按逆时针盘旋。

▲F-18A降落示意图

综上种种原因,在科学原因和历史习惯共同作用下,航母舰岛置于右舷就成了约定成俗的规定。

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航母的舰岛为什么要设计在右舷?

航母舰岛并非都在右舷——至少一开始并非如此。

第一艘可以用的航母是英国的“暴怒”号,它是一艘没有舰岛的平甲板型航母;第一艘一开始就作为航母兴建且第一个建成的航母是日本的“凤翔”号,它是世界上第一艘有舰岛的航母,舰岛在右舷,但后来这个舰岛碍事,日本人把它拆了。第一艘全通甲板航母是英国的“百眼巨人”号,它同样是一艘没有舰岛的平甲板航母。

第一艘航母“暴怒”号没有舰岛

第一艘直通甲板航母“百眼巨人”号也是平甲板型,没有舰岛

第一艘一开始就作为航母建造且第一个完工的“凤翔”号原本有设在右舷的舰岛

但后来拆掉,变成了无舰岛航母

早期的平甲板航母为数不少,比如美国第一艘航母“兰利”号也是,以至于改装后服役第一天居然找不到地方挂海军旗,只好在船尾绑了个拖把凑数。

美国第一艘航母“兰利”号也没有舰岛

将舰岛设计在左舷的航母是日本的两艘:“赤城”号和“加贺”号分别由战列巡洋舰和战列舰改成,最初都是平甲板型,没有舰岛。1933-35年接受改装时加装了舰岛,但“赤城”号把舰岛设计在左舷(“加贺”号“在右舷)。此后建造“苍龙”号和“飞龙”号时,一开始就设计了舰岛,但“苍龙”号在右舷,“飞龙”号在左舷偏中。

之所以这样设计,是因为日本海军计划将“赤城”和“加贺”、“苍龙”和“飞龙”分别组成第一和第二航空战队,每队两艘航母,作业时并排,日本决策层异想天开地认为,如果两艘航母舰岛都在一侧,并排后降落的飞行员视野会被其中一座舰岛切割开,如果两艘姐妹舰舰岛一左一右,并排时就可以让两个舰岛分在两侧,空出中间平坦的降落区间,可以减少降落事故率(当时绝大多数航母事故发生在降落时)。

刚落成时的“赤城”号没有舰岛,改造后设置了左舷舰岛

“飞龙”号是唯一一艘一开始就有舰岛且设在左舷的航母

但实践中很快发现,这种设计完全是不切实际的:即便是姐妹舰,战时也很难做到并排作业,“一边一个舰岛”几乎不可能出现,而由于人在紧急情况下会本能“打左”,左舷舰岛反倒造成了更多降落事故,因此在设计下一级航母“翔鹤”号和“瑞鹤”号时,尽管这两艘航母同样编为一个战队(第五航空战队)统一使用,但舰岛却都是在右舷的。

走出平甲板时代后其它国家的航母,舰岛都在右舷,不但航母建造很多的英国、美国如此,只建造了一艘航母的法国(“贝阿恩”号)和纳粹德国(“齐柏林”号),也都把舰岛设计在右舷,战后的航母不论起飞方式怎么改变,舰岛也同样设置在右舷——既然日本人已经交了学费,大家就不必再交一次了。

航母的舰岛为什么要设计在右舷?

因为人在快去运动时前方如有危险时会有一种本能反应是向左避让,

就如驾驶员在危险的一瞬间看基本上都是向左打方向躲闪是一样的。

在一个多数人是右撇子的原因,飞行员把飞机✈️拉起来避让舰岛时显然是左手比较顺手的。

为了防止和减少飞机✈️撞击舰岛的概率,就以后在设计中把舰岛放在了右边。

这也是第二次世界大战时日本是经过了惨痛的教训后总结出来的经验。

航母的舰岛为什么要设计在右舷?

历史上,确实有将航母舰岛放在舰左侧的案例,但最终结果就悲剧了,令第一次降落失败,准备拉起复飞的舰载机飞行员吃尽苦头,血的经验教训来自日本海军舰岛在左侧的那几艘改装航母,因为锅炉烟囱的走向,只得把舰桥建在航母左侧。

原因就是一般人都是右撇子,那么在把飞机拉起来避让舰岛时,非常明显是左转顺手,用右手握操纵杆时,往左边推也比较顺手,往右边时会觉得别扭,这应该是习惯问题,倘若舰岛在左边,就非常容易撞上舰岛。

不论是开车或是骑车,当突遇紧急情况时,一般总是向左来规避,是一种下意识的反应,飞行员驾驶战机也一样,本能驱使下意识的向左规避。

舰机着舰时,会选择迎风从航母尾部进入,与母舰同向降落,当舰载机在降落过程中,突遇紧急情况时,飞行员通常会向左规避,倘若舰岛建在左侧,损失通常会很严重。

在航母上降落的舰载机,倘若挂不住拦阻索,是随时准备复飞的,飞行员在重新拉起机头时,总是下意识的向左拉起,倘若舰岛在左边,就非常有可能发生相撞事故。

航母飞行甲板上,空无一物,空空如也,是舰载机放飞和回收的最理想的条件,但舰载机起飞指挥中心、雷达天线、通讯天线等必须高悬,以获得最佳的使用效果,因此舰岛都设计得十分紧凑,集中在飞行甲板最右侧的“舰岛”上,而空荡荡的甲板有利于舰载机的起飞和降落。

因此,当代的航母,不论是蒸汽弹射或是电磁弹射航母的通直甲板,还是滑跃起飞航母的斜角甲板,其舰岛一律都安装在舰的最右侧,应该是充分吸取了二战时期日本海军那几艘改装航母舰岛在舰的左侧而引发事故的教训。

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