在軍事報道中,細心的人會發現海、陸、空不同載具的速度單位不同。飛機的速度單位是“馬赫”,即音速的倍數;地面車輛的速度是千米/小時,這是常見的速度單位;而船隻的速度往往用“節”來表示,一節為1海里/小時。
海里的長度是1852米,是用地球子午線的“1角分”為標準設立的,這個長度從大航海時代沿用至今。現如今,世界各國軍艦的航速普遍在25-35節左右,無論是巨型的航母還是小型的護衛艦,大多數都徘徊在30節上下,這一速度從二戰時期就沒怎麼改變。
例如二戰的著名戰列艦,日本海軍“大和號”的航速是27節,而如今美國的福特級航空母艦,巡航速度也才30節,最快速度才到35節。這兩艘鉅艦都是10萬噸級的海上巨獸,但是半個多世紀過去,核動力航母居然和燒油的戰列艦跑得一樣快。
拋開軍艦不談,普通船隻的速度更慢,一般低於15節,少數大型貨輪能接近20節。
在整個20世紀,戰鬥機從時速不到100公里完成了超音速飛行,汽車也突破了500km/h的極限,為什麼海上的船隻航速卻沒什麼變化呢?船隻的航速停止在30節,到底是設計問題還是技術問題?
一、1噸的汽車和10萬噸的軍艦
形容航速的“節”(knot)這個單位,已經有400多年曆史。
大航海時代的人類還沒有測速工具,水手們只能用參照物來估計船隻的航速。他們拿來沙漏和繩子,在繩子上打均勻的結,然後在船尾放下。在沙漏的固定時間內,水流帶走多少繩結,水手就以此判斷航速。
Knot有繩結的意思,水手們就以這個詞為單位判斷航速。
“節”在歷史上曾表示不同的速度,直到近代才被統一規定,“一節”代表每小時1海里,也就是每小時行駛1852米。現代軍艦的速度在30節左右,等於每小時55公里。在陸地交通工具裡,小汽車隨便跑了100公里沒問題,就連功率較大的電動車,都能跑到每小時60公里,軍艦這個速度絕對稱不上快。
但是不要忘了,艦船的重量是人類所有的交通工具裡最重的,小汽車1噸出頭,卡車最重的十幾噸,一列滿載煤炭的火車才幾千噸。而軍艦動輒幾千上萬噸,航母和戰列艦甚至有十萬噸,這個體量是一般人無法想象的。
重量越大,它執行需要的動能就越大,船隻的動力系統採用蒸汽輪機和燃氣輪機兩種,在推進方式上都適用螺旋槳。
幾千上萬噸的巨物,波浪起伏的海面上行駛,它的速度絕對不是“越快越好”。所以30節的黃金航速,是航海事業發展中各國海軍共同總結出來的。
二、決定船隻速度的綜合原因
船隻比汽車和飛機慢,主要是因為水的阻力遠大於空氣,而且船隻的重量遠超於其他交通工具。
在水中開槍,哪怕是射程幾百米的AK47步槍,子彈都會在1米內失去動能,而後迅速下墜。船隻在水裡航行,大量的動能都被水的阻力給抵消了,二戰大和號的發動機馬力高達16.6萬匹,是大型飛機發動機的幾百倍,但只能跑到27節的速度,時速不到60公里。
在大型內燃機技術基本定型的現代,要讓船隻更快,就需要付出成倍,甚至數倍的代價。
船隻的發動機功率和船隻航速的三次方成正比,假設讓30節速度的軍艦提速到50節,推進不到一倍的速度,需要發動機功率增加7倍以上。在現代科學技術的前提下,內燃機的功率無法突然做到如此大的提升,加大動力只能增加發動機體積,但是這又導致船隻本身的載重失衡。
而且速度更快,馬力更大,也意味著消耗的燃料更多。船隻的載重就那麼多,給動力系統讓出太多空間和載重,嚴重影響它的綜合效能。
除了增大馬力外,按照流體力學公式,船隻的形狀越纖細,船受到的阻力越小,速度就能越快。但是無論是貨輪還是軍艦,體型巨大的目的都是裝下更多東西。軍艦上的人員和武器裝備非常多,大型雷達和火控系統,彈藥儲備,這些東西都需要空間。而且艦船在風浪下會產生劇烈顛簸,細長的船體較為脆弱,可能會受到損傷,所以軍艦不可能造成“細長條狀”。
在考慮到動力,設計,效率等等綜合因素後,現代艦船的30節航速幾乎是最好的答案。
三、現代戰爭,跑再快都沒用
現代海戰的特殊形式影響了海軍艦艇的速度發展,因為海戰形式的改變,船隻的速度快慢無足輕重,它搭載的武器才是決勝的關鍵。
二戰時期的戰艦拼了命地跑,因為那時候的海戰還是在“視距”內進行的。
除了航母外,二戰的軍艦都是用艦炮作為武器,炮彈的射程就在十幾到幾十公里上,艦船要大馬力進入戰場,擺好位置,又要在身陷重圍時靈活機動,速度自然是越快越好。
但是二戰結束後,艦炮慢慢退出了歷史舞臺,導彈和魚雷主宰了海戰,這時候艦船的速度已經無法影響存亡,雷達和預警是艦隊提升的關鍵技術。
早在二戰時期,1944年的納粹德國就發明了“反艦導彈”,這種武器在二戰後迅速發展,其誇張的射程和射速讓海戰進入了全新階段。目前世界主要強國的反艦導彈都進入了超音速時代,美國報道俄羅斯“鋯石反艦導彈”速度接近8馬赫,也就是每小時9000多公里,沒有任何船隻能躲過這種死神。
而魚雷一直是海戰的重要武器,在二戰結束後,魚雷的速度從50節突破到了100節,在90年代達到了200節!等於時速350多公里,這種武器在距離艦隊十幾公里的地方發射,幾分鐘的反應時間都不夠艦船轉彎。
現代海軍跑得最快的應該是小型護衛艦和驅逐艦,他們的速度能超過35節,在艦隊周圍巡邏,就是為了反潛和預警。等到真的看到反艦導彈和魚雷襲擊,軍艦上的人只能自求多福了。
近幾十年最大規模的現代戰爭都發生在中東,美國在兩次海灣戰爭中都出動了海軍艦隊,但是並未打出傳奇的海戰。現代戰爭的海軍角色發生變化,航空母艦是飛機的載體,而其他驅逐艦是導彈的載體。它們停靠在岸邊上向內陸發射巡航導彈,變成了移動發射臺,它的速度快慢已經不重要了。
現代海戰是真正的“決勝於千里之外”,戰略和武器水平高於一切,船隻動力只要接近30節,足夠它跟上艦隊,續航靠譜就沒問題。至於未來會不會有動力方面的巨大發展,只能寄希望於科學家們的相關研究了。
文/商學野
參考資料:
1、《艦船最大航速指標論證》,樓偉鋒、朱韜、吳睿峰
2、《超聲速反艦導彈發展對現代海戰的影響》,李中良、徐清華、劉鋼