前言：之前写了多篇物理文章，这次换成军事科技题材的。文章中的资料全部来自公共平台，不涉及机密。
航母作为当今世界战斗力最强的水面舰艇，是一种多功能的海上平台，以其远程打击、空中控制、反潜反导和对地攻击等多种作战能力而闻名。中型航母的吨位在4~6万吨，大型航母的吨位在8~10万吨，目前各国现役航母分布如下：
福建号航母，排水量8万吨
- 美国：拥有11艘航母，其中包括10艘尼米兹级核动力航母和1艘福特级航母。
- 中国：拥有3艘航母，即“辽宁”号、“山东”号、“福建”号。
- 俄罗斯：拥有1艘航母，即“库兹涅佐夫”号。
- 英国：拥有2艘航母，即“伊丽莎白女王”级航母。
- 印度：拥有2艘航母，即“维克兰特”号和“维克拉玛蒂亚”号。
- 法国：拥有1艘航母，即“戴高乐”级核动力航母。
- 意大利：拥有1艘航母，即“加富尔”级航母。
- 泰国：拥有1艘航母，即“阿斯图里亚斯亲王”级航母。
- 巴西：拥有1艘航母，即“海洋”级航母。
- 日本：拥有2艘航母，即“日向”级和“出云”级。
- 韩国：拥有1艘航母，即“独岛”级两栖攻击舰。
- 埃及：拥有1艘航母，即“西北风”级两栖攻击舰。
- 澳大利亚：拥有2艘航母，即“堪培拉”级两栖攻击舰。
布什号航母，排水量9.7万吨
航母建造复杂程度高居人类历史之最，无论是纷繁复杂的内部结构，还是交织分布的各种内部管道，还是各种技术含量颇高的配套武器装备，航母都是当之无愧的人类科技巅峰般的存在。建造一艘大型航母需要消耗5万吨以上的金属材料，所有的零部件加起来在超过一亿个，光是各种光纤电缆线的长度就在两千公里以上，这繁若星辰的零部件要组合在一起成为一艘庞大的航母，其中包括结构设计、动力系统、通信和导航系统、武器系统等，其难度可想而知。
下面我们就来分析一下打造航母需要哪些高科技。
航母结构图
1-航母整体设计：
现代航空母舰通常将上层建筑集中在飞行甲板的右侧，称为“舰岛”。从飞机起降的要求上讲，甲板上空无一物是最理想的，但航母的指挥塔、飞行控制室、航海室、雷达和通信天线等又是需要高耸在甲板上的，所以现代航空母舰都是将这些上层建筑设计得很紧凑，空出甲板的绝大部分来方便飞机起降。飞行甲板下设有廊形夹层、水密隔舱、机库、武器库和船员住舱，大型航母的甲板甚至可达6层之多，而甲板侧边则有两到四座升降机用于将飞机运到甲板或机库。船头采用封闭设计，从飞行甲板到船头皆为一体成形。
总体来说，航母设计要考虑电子通讯系统、指挥塔、动力系统布局、体舰强度和耐腐蚀性及平衡、甲板强度及耐冲击性能、舰载机库、管道布局、弹药舱、密封舱、船员舱、供电系统、淡水装置、液压和气压装置……等多类复杂的结构和布局，需要用到几乎全部种类的工业设计学科和制造专业。
目前只有美、中、俄、英、法具有独自设计航母的能力。我国的第一艘“辽宁”号航母，舰体就是从乌克兰购买的“瓦良格”号后自己改造的，其后逐渐形成了自己的设计能力。
制造航母的特种钢材
2-航母使用的钢材：
航母在钢材方面拥有很高的要求，大型航母的排水量至少五六万吨，对于这种海上巨兽而言，而航母钢材最困难的部位在航母甲板，它不仅要承受几十吨重的飞机高速起降时的强烈冲击，还要承受喷气式飞机2000多度的尾焰灼烧，同时还要具备一定的防弹能力和耐腐蚀性，往往还会专门铺上一层防护涂料。这些要求使得航母甲板必须使用高强度、高韧性、高耐热、高耐蚀的特种钢材。而且，为了减轻航母重量，降低重心，提高稳定性和机动性，航母甲板的厚度不能太大，一般在40到60毫米之间。超级扁球扁钢耐冲击、耐高温和屈服强度都远远超过一般钢材，主要作为航母或者大型两攻的飞行甲板的基材。
航母用的这类钢材，目前全球只有五常加日本可以制造。
航母舰体是焊接成型的
3-航母的焊接技术：
超厚钢板必须经过精密的切割、拼接、焊接等工序，才能形成一个完整、平整、坚固的甲板。这些超厚钢板的焊接并不是一件简单的事情。航母甲板焊接需要使用特殊的设备和工艺，以保证焊缝质量和效率。世界上能够掌握这项技术的只有少数几个国家。世界上主要使用两种技术来进行航母甲板焊接：窄间隙埋弧焊和激光混合埋弧焊。
窄间隙埋弧焊是一种利用窄间隙电极在超厚钢板间隙内进行多层多道填充焊接的方法，是目前世界上最广泛使用的航母甲板焊接技术，美国、俄罗斯、法国、中国等国都采用了这种技术。
激光混合埋弧焊是一种将激光束和电弧同时作用于钢板间隙的方法，是目前世界上最先进的航母甲板焊接技术，美国在建造最新一代福特级航母时首次采用了这种技术，并取得了显著效果。这种技术可以将航母建造时间缩短一年以上。
航母动力系统中的核反应堆
4-航母的动力系统，分为核动力和常规动力两大类：
全球共有12艘核动力航母，其中美国拥有11艘，法国拥有一艘名为“戴高乐号”的核动力航空母舰，其余均为常规动力航母。
核动力航母使用核反应堆作为能源，显著优点是，由于核裂变产生的能量非常大，所以它们可以在不补给的情况下连续航行多年，他们只需要补充舰载飞机的燃料和船员的生活用品就足够了。
常规动力航母通常使用燃油或其他形式的化石燃料作为动力源，必须定期补充燃料，否则就无法行驶。这通常意味着他们需要定期停靠港口，或者在海上与供应船进行接触以补充燃料。
在性能和效率方面，核动力航母也比常规动力航母有优势。首先，核动力航母的动力输出更高，这不仅意味着他们可以达到更高的航速。其次，核动力航母的航空母舰甲板空间可以用来携带更多的飞机和装备。相反，常规动力航母的性能和效率相对较低。他们的动力输出受到燃料供应的限制，而且他们必须为燃料储存预留出大量的空间，这限制了他们的航空母舰航空能力和设备携带能力。
虽然核动力航母在许多方面都优于常规动力航母，但在维护和成本方面，核动力航母通常会更高。首先，建造核动力航母的成本非常高，因为需要大量的高级技术和专门知识。此外，核反应堆的燃料也非常昂贵，而且需要进行特殊处理以防止辐射。
航母舰载机起飞用的电磁弹射器
5-舰载机的起飞弹射器：
弹射器是航空母舰上推动舰载机增大起飞速度、缩短滑跑距离的装置，全称舰载机起飞弹射器。目前比较先进的起飞装置有蒸汽弹射起飞和电磁弹射起飞。
蒸汽弹射起飞：使用一个平的飞行甲板作为飞机跑道，起飞时一个蒸汽驱动的弹射装置带动飞机在两秒钟内达到起飞速度，目前只有美国具备生产这种蒸汽弹射器的成熟技术。它体积庞大，工作时要消耗大量蒸汽，淡水浪费严重，为制造和输送蒸汽，航母要备有海水淡化装置、大型锅炉和无数管线，工作维护量惊人。
电磁弹射起飞：电磁弹射器是下一代航母舰载机弹射装置，与传统的蒸汽弹射器相比，电磁弹射具有容积小、对辅助系统要求低、效率高、重量轻、运行和维护费用低廉的好处。
电磁弹射就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动，与蒸汽弹射器相比电磁弹射器的优点主要是体积减小了很多，操纵人数也要少百分之三十左右，而且电磁弹射器的弹射力度可控，可以弹射无人机。缺点是耗电，但对于全电力推动的航母和核动力航母来说不是太大的问题。
电磁弹射器目前只有中、美可以自产，中国海军福建舰上配备的电磁弹射器经过成百上千次的电磁弹射试验，技术分析发现，其性能与美国福特号航母的电磁弹射器至少持平，甚至有可能更好。
航母甲板上的舰载机拦阻索
6-航母舰载机拦阻索：
航母阻拦索，用于将舰载机高速拦停，是舰载机名副其实的“生命线”。 航母阻拦索阻拦装置涉及机械、电气、液压等诸多高新技术，是硕大而庞杂的大工程。阻拦钢索需要直接承受舰载机尾钩的冲击力和阻拦力，又要具备较高的抗疲劳连续工作性能，硬度和韧性的要求对阻拦索材质工艺提出严苛要求。一般为了保证飞机着舰安全，提高飞机尾钩的勾索率，飞行甲板上通常都设有4~6道阻拦索。
目前真正能生产合格拦阻索的国家，这项技术只有中美俄三国已经掌握。一根看似简单的钢丝绳，里面学问却非常巨大！实际上实用的拦阻索，并非纯粹的一根钢丝绳，其实是钢丝里面还有高品质的生物纤维材料，因此拦阻索需要日常打油保养。超高强度钢丝绳和高强度纤维结合，才有最好的韧性和抗拉强度。
福建号上起飞的歼15
7-航母舰载战斗机：
这项技术目前只有中、美、俄、法掌握。
美军装备的F/A-18E/F超级大黄蜂式战斗机是一种双引擎、双座位的多用途舰载战斗机。其机身长度62.1英尺，翼展44.9英尺，高16英尺。它采用了低翼布局和全动平衡垂尾设计，可以实现良好的操纵性和机动性能。同时，由于在机身内部安装了大量的燃料箱，F/A-18E/F可以在飞行中进行空中加油，从而延长其作战半径。
歼15是我国自主研发的一款单座四代半双发重型舰载战斗机，拥有可折叠机翼，折叠后外形与苏33非常相似。歼15最大飞行速度为2.4倍音速，实用升限为20000米，采用两台FWS-10H大推力涡扇发动机，最大起飞重量为32.5吨，最大航程为3500公里。由于歼-15的性能参数仍处于保密状态，故不能对歼-15的具体性能作统一评价。
航母舰载E2预警机
8-航母舰载预警机：
舰载预警机，顾名思义就是搭载在航母上的预警机。和水面舰艇相比，舰载预警机的雷达范围不受地形与地平线造成的搜索范围限制，同时机动速度快，活动范围远，是航母打击部队的“战力倍增器”。
目前全球使用航母的国家，仅有美国研制成功并在航母上常态化部署E-2系列固定翼预警机，其他国家则普遍使用直升机改装而来的预警机。我国是当今世界上第二个掌握固定翼舰载预警机技术的国家。此外，俄罗斯也有，不过只是直升机，航程、性能都远不如舰载固定翼预警机。
航母舰岛上的双波段相控阵雷达
9-双波段相控阵雷达：
这项技术目前只有中国有，美国算半个。
双波段雷达（BDR）也称双频雷达，简单地说是指能同时工作于两种不同波段（频率范围）的一种多功能有源相控阵雷达。双波段雷达可同时完成空域扫描和目标照射任务，既能探测中高空目标，也能应对低空目标，既能进行广域目标普查，也能实现局域目标详查，可承担几部或十几部传统舰载单波段雷达的任务。
双波段雷达并非只是将两种舰载单波段雷达简单地组合在一起，而是要将它们进行综合集成、数据融合和资源共享，让它们形成一个统一的有机整体。因此对技术要求非常高，设计制造难度异常大，目前也只有美国和中国外加俄罗斯算是初步掌握了它，但还需经历实战检验并不断加以改进。
除去上述九大类高科技外，航母的通讯系统包括指挥控制系统、卫星通信系统、电子对抗系统；武器系统包括了舰载机、反舰导弹、防空导弹、火炮等。
航母舰塔的通讯系统
比如美军航母使用的C3I系统，现已具备了当今世界上最为高效的电子情报系统的特点：C3I系统的特点是：抗干扰、保密的通讯系统；多手段、远距离、高精度的检测系统；该体系之间的兼容性强、交互性强，可大幅缩短“发现-评价-下达作战命令-执行火力打击”的时间与空间，提高部队快速响应与作战效能。
航母上的舰载中程导弹
考虑到通讯系统和武器系统许多国家都可以自主开发，比如世界上有多达50个国家能制造导弹，能制造通信系统的国家更多，因此本文不将他们列为垄断性质的高科技范畴，而且内容太多就不再详细介绍。
航母编队，海底还有核潜艇
航空母舰虽然能投射大量的空中武力，但是其本身的防御能力薄弱，比如我国的东风-26导弹就是被称为“航母杀手”的反舰弹道导弹，其最大射程可达5000公里左右，可以携带核弹头。所以航空需要其它舰艇（包括水面与水下舰艇）提供保护。
航空母舰战斗群的分工可以看成是航母执行任务，而其它舰艇保护航空母舰。一个标准的航母编队一般由1艘航母、1-2艘巡洋舰、2-4艘驱逐舰、1-2艘护卫舰、1-2艘攻击核潜艇、1-2艘补给舰组成。这样配置的航母编队造价约300亿美元，每天的战斗维持费用1千万美元。而且单单是一艘中型航母，一年的维护费用就高达150亿美元。
肯尼迪号航母，排水量10万吨
建造现代化的一套航母需要9个国防工业部门，600多个相关专业和8000多家配套厂家，包括钢铁、船舶、石化、化工、电子技术、信息技术、芯片制造、核工业、卫星通信、测控技术、导弹、电力、飞机制造、压力容器、船坞基建、港口建设……等多个行业，几乎囊括了你可以想象得到的全部工业体系。由此可见，建造航母考验的是一个国家的综合国力。
后记：笔者之前也曾经是军迷，爱好也是从军事历史慢慢过渡到军事科技的。其实军事科技爱好者也分为两类：一是喜好对比参照各种武器参数性能的，这类人数众多，各大网站都有很多拥趸；二是喜欢相对深入研究学习武器专业知识的，比如知乎网站和一些较专业的论坛，其中不乏一些专业人士。不论哪一类军迷，都是渴望自我提高的群体或个体，也提现了其爱国主义情怀。
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