国产首艘航母背后的建造故事

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2020年9月1日,辽宁大连,首艘国产航母山东舰从大连造船厂启航,赴渤海展开舰机融合训练。

  2019年12月17日,中国首艘国产航母山东舰正式列装服役,标志着我国航母力量正式跨入了新篇章。山东舰一直被称为“国产首艘航母”,不仅因为它是我国独立自主建造的第一艘航母,更因为山东舰从设计理念、建造材料到重要系统,都是我国独立自主研发的,完全没有依赖进口。从几乎一无所有到百分百国产,个中艰难,只有亲身参与航母设计制造的人员才能体会……

从头开始,艰难攻关


  辽宁舰的服役,实现了我国的航母梦。但辽宁舰是我国在瓦良格号的基础上改进而来,虽然许多理念、技术都是独创,但并不能算是我国独立自主建造的航母。而且,航母是一国海军实力的综合体现,是我国海军走向深蓝的保障,如果其关键技术不能掌握在自己手里,依赖进口,势必对我国未来海军的发展产生重要影响,其他国家也会对我国的航母建造能力产生怀疑。
  因而,在山东舰建造之初,我国就确定了建设方针:完全自主设计研制,不依赖进口。在这种方针下,科学家们开始了对国产航母的攻关。由于大部分工作完全靠自己摸索,山东舰的研制在初期困难重重。山东舰副总设计师孙光甦回忆当时的建造情形,感慨道:“刚开始国家批了航母的时候,我们欢呼,我们高兴。但是真正开始去做的时候,才知道它有多难。因为我们没有做过,我们也没有资料,没有标准,没有规范,所以说非常非常之难。”
  孙光甦动情地回忆了当时的场景:设计师们不分昼夜地琢磨研究,废寝忘食。正是因为有他们的感召、他們的表率,团队最终如期保质保量地完成了国产航母的设计研制工作,用首艘国产航母打下了非常完美的基础。
  航母建造是一个巨大而复杂的系统性工程,在主甲板下10多公里长的通道,3600多个专业舱室连接在一起,内部安装着1.2万多台设备,30多级管路,300多米电缆,数以千万个零部件。每天都有3000多人上船工作,高峰时期的人数能达到5000人。这些人来自不同的厂家院所,甚至全国各地,要想将他们组织起来,完成系统与系统的对接、区域与区域的连接、供需与供需的衔接,是件非常不容易的事。

  航母建造是一个巨大而复杂的系统性工程,在主甲板下10多公里长的通道,3600多个专业舱室连接在一起,内部安装着1.2万多台设备,30多级管路,300多米电缆,数以千万个零部件。每天都有3000多人上船工作,高峰时期的人数能达到5000人。

  2020年4月23日是中国海军成立71周年纪念日,中国船舶701所首次公开了山东舰的诸多细节信息,以及国产航母的建造周期。这些信息更直观地揭露了打造一艘“中国”牌航母的不易。
  为做到尽善尽美,山东舰的设计和研制在辽宁舰的基础上做出了许多改进。山东舰排水量大约5万吨,据外界推测,满载排水量应该达到或接近7万吨。增加吨位的目的是提高航母内部空积,扩充机库。701所首次公开证实山东舰机库比辽宁舰更大。舰艏滑跃甲板也进行了调整,以便更好放飞歼-15舰载战斗机。此外,舰岛和信息系统也进行了完善和提高。舰岛体积更小,飞行甲板尺寸增加,这样飞行甲板便能停放更多的舰载战斗机。信息系统方面,山东舰是中国海军第一艘具备协同交战能力的航母,它的桅杆上配备了高速宽带数据链。这样,预警机、预警直升机与航母能够形成协同交战系统,更好地提高航母防御能力。相关团队为此所付出的努力之多,可想而知。
  打造国产航母的前期准备时间较长,大约需要5~10年,这些准备工作包括性能要求、战术技术指标制定等等。建造周期大约5~7年时间,包括舰体建造时间3年、舾装1~2年,船舶系泊和海试大约1~2年。交付部队之后形成作战能力也需要1~2年。因此,国产航母从开工到形成作战能力的周期大约是9~13年。
  701所以山东舰为例阐述了该周期,山东舰在2013年11月开工,2015年3月入坞建造,2017年4月26日下水。从切割第一块钢板到下水大约3年半的时间。2018年5月完成首次海上试验,舾装周期大约1年。直到2019年入列,山东舰共花费6年时间,其速度已经称得上“令人瞠目结舌”。

百分之百中国造


  山东舰一直被称为“国产首艘航母”,不仅因为它是我国独立自主建造的第一艘航母,更因为它的设计理念、重要系统、建造材料,如电磁兼容系统、动力系统、阻拦系统、航母特种钢等,都由我国独立自主研发,拥有自主产权。就航母使用的特种钢材而言,我国仅仅用时一年就完成了它的自主研发,堪称航母建造业的奇迹。然而,奇迹的背后却隐藏着辛酸的往事。
  要打造一艘强大的航母,建造材料无疑是重中之重。航母使用的钢材首先要具备超高的耐腐蚀能力,能够在海水中保持坚固强韧;航母的关键结构需要使用一种可以防御鱼雷攻击的无磁镍铬钛合金钢;此外,航母甲板也必须由可以克服舰载机起飞带来的压力和高温的特种甲板钢打造。这些钢材是钢铁行业的明珠,一直以来,只有美国和俄罗斯有能力生产。即便是英国和法国这样拥有航母的国家,其使用的钢材质量相比美俄仍落后一大截。
  中国对航母钢材的研究,其实从当年瓦良格号被运送到大连造船厂之际便已开始。当时,瓦良格号的内部已经被拆卸一空,锈蚀十分严重,改造瓦良格号需要一种特殊的对称球扁钢,且需求量达到几百吨,在没有国家愿意对中国出口的情况下,我们只能自己动手研发。
  2008年,鞍山钢铁承担起了这项任务。负责研发的周丹团队经过无数次摸索后,终于确定了这种特殊钢材的锻造方式,那就是将一端固定在热处理架上,防止变形。整个研发过程用时仅仅一年半,比国外至少缩短了一半。2009年5月,鞍山钢铁为辽宁舰生产的200吨对称球扁钢交付成功,辽宁舰的改造就此进入正轨。鞍钢在航母钢材制造上积累的经验,为后来打造山东舰奠定了基础。   国产航母甲板钢的功能非常特殊,它不仅必须克服舰载机起降时强大的冲击力和高达上千摄氏度的火焰冲击,还需要一定的抗击敌人穿甲弹攻击的能力,以及超高的力学性能(通俗来讲就是能够一次生产更大面积的钢板,减少焊缝数量)。
  在俄罗斯拒绝向中国出口航母甲板钢之后,中国别无他法,只能“自给自足”,而负责这项任务的还是鞍山钢铁。鞍钢的赵刚团队经过研究,认定甲板钢的重点在于轧机,于是跟一重集团合作,成功研制出了一種五米五宽的超宽轧机,被誉为“世界轧机之王”。在这种轧机的帮助下,鞍钢顺利完成了甲板钢的研制任务。
  然而,材料只是山东舰实现“百分百中国造”的一小部分。央视对话栏目播出的《中国航母走向深蓝》专题节目披露了多个航母建造细节,这些细节向观众展示了何为真正意义上的“国产航母”。
  中船重工701研究所高级工程师滕树生称,国产航母“骨骼”船体结构完全是自主设计,取得了100多项研究成果,确定了标准体系。中船重工701研究所高级工程师陈汝刚称,国产航母动力系统是完全自主设计,是国内舰船最大的动力系统,比1000台轿车的总功率还大。他还透露,为了建造国产航母,为了建设国产航母动力陆上模拟动力,他们耗时5年收集了上亿组宝贵试验数据。701研究所高级工程师高捷表示,国产航母的电力系统也是完全自主设计,他们在辽宁舰的基础上进行了全面的梳理和改进。在国产航母轴系安装方面,中船重工大船集团副主任张卫斌透露,国产航母轴系长度高达100多米,其精度控制在几个头发丝直径,工作中只要稍微出现一点失误,都会导致航母动力无法发挥作用。为保障安装精度,大船集团组织了专门的安装团队,攻克了20多个技术难点。200多人在100多个夜晚,测量了一万多组数据,竭力确保了航母轴系安装的精度要求。
  “国产航母从设计思想、设计理念,包括计算、试验、系统的构成,整个图纸的设绘,文件资料等,所有这些全是我们设计师团队,大家一起奋斗,一起奋战,一起拼搏,攻克一些技术难关所形成的。”孙光甦自豪地说,“从辽宁舰的研制到首艘国产航母的下水、服役,我可以很自豪地跟大家分享,我们设计研究中心完全具备了自主设计、研发航母的能力。这一点,我们非常自信。”
  完全自主的航母建造能力并非全部,孙光甦表示:“我们还有完全自主的配套能力,这涉及到航空、航天、兵器、电子、通信、导航、雷达、机械设备等等。我们国家这几十年的发展,从新中国成立以后,我们的整个工业体系的配备以及我们军工体系的配备,是非常完备的。”
  据悉,国产航母上上万套主要设备的配套厂家全国共532家,这其中军工集团、军工部队的企业共120家,仅占22.7%;非军工央企、地方国企、民企、院校等企业则占412家,军民融合率达77.6%。
  山东舰的服役,是我国航母研制建造人员努力奋斗的结晶。其百分之百国产化,亦对我国航母工业的发展具有重大意义,为我国未来航母的发展奠定了基础与方向。山东舰的成功意味着中国已经具备自行设计、建造航空母舰的能力,也标志着中国海军正式迈入双航母时代——从此,辽宁舰和山东舰将共同守卫祖国的海疆。就此,国产航母已经走过了最初阶段,迈上了发展的快车道。未来,我国将拥有更多更先进的国产航母,更好地维护国家安全和海洋权益。
  ◎ 来源|综合兵工科技、网易新闻、腾讯网
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