阿帕奇的尾槳為什麼在一側？航母艦島為什麼在右側？不對稱設計才是武器設計的靈魂！ #武器 #兵器說 #為什麼

我們可以發現世間一切的動物 無論是天上飛的 水裏遊的 還是地上爬的 基本都是左右對稱 這是生命爲了適應地球重力環境 能夠時刻保持平衡 經過數億年進化出來的最佳形態 基於同樣理由 人類製造的大部分交通工具 也是左右對稱的 但天下之大 無奇不有 現在很多軍事裝備 卻不去遵循左右對稱定律 本期視頻就盤點一下 各國軍隊中典型的 非對稱的武器裝備 看看武器專家 是如何在戰術需求 和基本的物理定律之間 做出平衡的 從人類早期的獨母舟 到二戰時期的戰列艦 爲了能夠在風浪中保持平衡 幾乎都嚴格按照 左右對稱的設計建造 可是我們今天看到的 俄羅斯庫茲涅佐夫號航母 法國戴高樂號航母 印度的維克拉瑪迪亞號航母 就會發現 其航母飛行甲板的左弦比右弦 多出了一大塊 同時他們的艦島都位於右弦 而美國的尼米茲級 和福特級核動力航母 飛行甲板左弦 也比右弦多出一小塊 艦島也都位於右弦 這樣的佈局是如何形成的呢 航空母艦在第一次世界大戰後 正式登上了歷史舞臺 可如果只把航母看成是會移動的機場 那麼甲板自然是越平越好 最好是沒有任何突出物 但是航母艦本身呢又是船 必須滿足最基本的人員操艦要求 於是日本人在建造鳳翔號時 在其右弦設置了一個很小的艦島 既能讓舵手可以在上面工作 軍官也可以更容易的指揮飛機降落 英國的白眼巨人號 則在右弦設置了一個可升降的小型指揮平臺 可日軍改造赤城和加賀號兩艘重型航母時 又取消了艦島的設計 反而在第一層飛行甲板下面 設置了橫跨左右弦的螺經艦橋 如果不考慮煙囪的話 這兩艘航母堪稱完全左右對稱 經過一段時間的測試後 日本人也不得不承認 航空母艦沒有艦島很不方便 可這兩艘航母在進行大改時 赤城號在航母左弦安上了一個突出的艦島 加賀號則在右弦裝上了艦島 這樣兩艘航母組成了橫向編隊時 艦載機起飛後可以分別向兩側盤旋 基於同樣理由 1934年開始建造的蒼龍號 將艦島設置在了右弦 可飛龍號卻設在了左弦 但經過一段時間測試後 日本人又發現 大部分飛機降落失敗後會向左偏轉 如果艦島也位於左弦 很有可能會造成擊毀人亡的慘劇 所以在飛龍號之後 世界各國都將艦島設置在了右邊 到了第二次世界大戰後 初代噴氣式艦載機上艦 美國英國的專家都意識到 之前將航空母艦的甲板 前面設置爲起飛區 後面設置爲降落區的方案 已經無法滿足起降速度越來越快的 噴氣式艦載機的需求了 於是1952年 英國人最先嚐試 將凱旋號航母的降落區 向左偏移5.5度 從而能夠避開艦首的起飛區 這就是斜角甲板的雛形 隨後在半人馬座航母上 改造出了5.5度的斜角甲板 美國也很快接受了英國人的方案 在安提坦號航母上改造了斜角甲板 此後右弦艦島加偏左的斜角甲板 成了航空母艦的標誌 而1980年代出現的 只搭載垂直起降戰機的新型航母 和兩棲攻擊艦 雖然並沒有設置斜角甲板的必要 但仍然習慣性將艦島放在了右線 因此航母和兩棲攻擊艦 成爲了現代海軍中典型的非對稱戰艦 除了航母和兩棲攻擊艦 阿帕奇武裝直升機 也是非對稱武器的代表 雖然阿帕奇的機炮位於機體中軸線處 發動機和外掛武器左右對稱 整個機體外形也可以認爲是左右對稱 可其尾部左側一個直徑2.54米的圍槳 卻直接破壞了該直升機的對稱性 事實上早在1907年 飛機誕生後不久 法國人就製出了用內燃機驅動單個旋翼 從而自主升空的早期直升機 可這樣的直升機只要一離地 機體就會在旋翼的反作用力下旋轉 導致駕駛員根本無法有效操控 直到1939年移民美國的沙俄工程師 希克爾斯基製造單旋翼直升機VS300時 才創造性的在直升機尾梁末端 加裝了一個側向的螺旋槳 才成功平衡了主旋翼反作用力 正是從這架VS300直升機開始 主旋翼配尾部小螺旋槳 幾乎成了直升機的典型特徵 可事實上 這樣的設計並不完全滿足武裝直升機的需求 尾部的小螺旋槳 不但會白白消耗約20%的發動機功率 而且一旦尾部螺旋槳或傳動軸被擊中 直升機就會徹底失控而墜毀 1993年在摩加迪沙被擊落的黑鷹 就是這樣的典型反面教材 於是各國工程師又研究出了其他幾種直升機構型 譬如美國的CH-47 其前後佈置了兩個旋翼 通過反向旋轉來抵消反作用力 俄羅斯的卡莫夫設計局則創造性的將直升機兩副主旋翼 在一根軸上上下佈置 也是通過反轉來抵消反作用力 美國麥道公司則爲小型直升機開發了獨到的NOTAR系統 其將一個高速旋轉的螺旋槳佈置在了尾梁最前端的內部 高速氣流從尾梁末端的側面開口流出 從而起到類似於尾部螺旋槳的作用 而當年美國休斯公司在設計阿帕奇時 發現這幾種方案都不足以滿足 阿帕奇在速度和機動性的要求 故而只能堅持傳統佈局 反倒是卡莫夫設計局不信邪 爲了能與正常佈局的米28競爭 硬是搞出了採用同軸反轉旋翼佈局的卡50和卡52武裝直升機 和阿帕奇相比 單座的卡50尺寸更加緊湊 平飛速度更快 但在進行劇烈機動時 卻有可能發生上下旋翼碰撞的事故 此外 卡50和卡52都將30毫米機炮置於機身右側 也並沒有做到完全的左右對稱 倒是美國下一代的S97高速直升機 由於採用了同軸共轉的剛性旋翼 徹底沒有了平衡反作用力的需求 幾乎做到了完全的左右對稱 如果說航母和直升機的不對稱可以被一眼識別出來 那麼有些我們認爲左右對稱的武器 如果認真對照其細節 就會發現依然存在着左右偏差 坦克號稱陸地之王 大家所熟悉的坦克形態 就是在一個方形車體上安裝一個方形或者是半球形炮塔 炮塔中央安裝一門火炮 二戰時期主要交戰國的裝備的大部分坦克 車體和炮塔都是左右對稱的 這樣便於戰時的大規模生產 而且主炮不止於中軸線上 也能減輕後座力對坦克的衝擊 但美國現役的主力裝備M1A2主戰坦克 不但炮塔左右形狀不對稱 就連其炮塔座圈都位於車體偏左 當然如果只看其正面或者是側面投影 是很難發現這一特徵的 只有仔細觀察其俯視圖 纔會發現M1A2的炮塔左側比右側要小一塊 或者說其左側傾角比右側要大一點 之所以會有這樣的差距 是因爲M1A2坦克炮塔中左側佈置着裝填手 右側佈置着車長和炮手 由於車長和炮手需要衆多的觀瞄設備 故而炮塔右側內部非常擁擠 爲了盡最大可能的提高空間利用率 並縮小炮塔的尺寸 設計師也只好這樣做 至於爲什麼炮塔不正好位於車體中部 是因爲M1A2的動力裝置無法做到左右平衡 故而需要將炮塔向左側略爲偏移 從而確保其左右履帶對地面的壓強一致 提高其行駛性和乘員的舒適性 看似對稱實則不對稱的裝備還有很多 譬如美軍的A10雷電攻擊機 人們很容易認爲 其威力巨大的7管30毫米機炮 正好是位於機體中軸線上 但如果仔細觀察 就會發現該火炮的位置 事實上左偏移了一點 之所以會有這麼一點的偏差 是因爲加特林炮只有一個炮塘 也就是說如果只有一根炮管能射擊 而A10主炮的供彈方式 決定了只有位於9點鐘方向的那根炮管 才實際發射炮彈 所以爲了防止其開火時巨大的後座力 影響飛行平衡 只好把這根炮管放置在了A10的中軸線上 這樣龐大的炮身就只得左偏移了 現代直升機大部分是採用了 兩臺渦軸發動機爲動力 所以其在機身上呈左右對稱佈局 但是美國的CH53E直升機 法國的超黃蜂直升機 和歐洲聯合研製的EH101直升機 從前面看做到了左右對稱 可如果仔細觀察其側面 就會發現這三款直升機 在左側或右側 是很明顯多了一個排氣口 原來爲了能夠獲得充沛的動力 CH53E直升機安裝了三臺通用電器的 T64GE-416渦輪軸發動機 超黃蜂則安裝了三臺 透波美卡的渦輪軸發動機 EH101則直接採用了三臺 CT2A渦輪軸發動機 而出於控制機身高度的考慮 設計師並沒有將這三臺發動機 如某些客機那樣成品字形佈局 而是將三臺發動機挪到了機身 左後部或者右後部 與前面那臺發動機形成前後對稱佈局 當然在重型裝備中 對稱設計纔是主流 尤其是飛在空中的飛機 只有嚴格的左右對稱 才能實現用最少的控制力 維持飛行中的平衡 但歷史上不走尋常路的設計師總是有的 其中最有代表性的就要屬二戰時期 德國的布洛姆福斯公司的首席設計師 理查德·沃格特設計的BV-141偵察機 1937年德國軍方招標一款新型的單發偵察機 要求該機必須擁有最佳的前後向視界 但當時並沒有噴氣發動機 如果將發動機和螺旋槳置於機頭 就肯定影響飛機的前向視界 如果將發動機置於機尾 則會降低其機動性 於是沃格特突發奇想 將單個機身分解成了一個短小但粗壯的主機身 用於容納飛行員和觀察手 另一個細長的副機身 前面佈置發動機 尾部佈置尾翼 該機的原型機造出來後 引發德國航空界的普遍質疑 甚至德軍試飛員都拒絕駕駛該機升空 事實上 該機的重心和升力中心的設計 完全可以保持其在空中的平衡 諷刺的是 最後經過試飛 BV141偵察機可以滿足性能要求 可就是因爲其離經叛道的外形 最終被德軍高層給拒絕了 戰後飛機進入到噴氣式時代 更快更高的性能要求 似乎逼迫飛機只能採用左右對稱方案 但是NASA的艾姆斯研究中心 在1979年造出了一架AD-1型協議機 該機在起降時和標準的平衡翼飛機差不多 但在高空飛行時 其機翼可以如直升機旋翼那樣 逆時針偏轉達最大60度 從而實現縮小實際翼展 降低飛行阻力 儘管該機藉助奇特的機翼 能模擬飛機飛行的各種極端狀態 爲研究和提升飛機的性能提供許多數據 但協議並沒有在戰機上得到廣泛應用 該機退役後就再也沒有協議機了 那麼屏幕前的各位 您還能舉出哪些獨特的非對稱武器呢 可以在評論區聊聊 我是大斌 我們下期節目再見