Od balonów na linie po katapulty elektromagnetyczne. Tak zmieniały się lotniskowce

Jednym z pierwszych okrętów łączących marynarkę wojenną z siłami powietrznymi był balonowiec USS George Washington Parke Custis, używany przez Unię w czasie wojny secesyjnej. Była to barka węglowa dostosowana do przewozu balonu na uwięzi, z którego można było obserwować poczynania przeciwnika.

USS George Washington Parke Custis - pierwszy okręt balonowy. / Źródło: U.S. Navy

Do powstania lotniskowców w dużej mierze przyczynił się amerykański pionier lotnictwa morskiego Eugene Burton Ely (1886-1911), współpracownik Glena Curtissa – konstruktora samolotów. Ely jako pierwszy na świecie podjął zakończoną sukcesem próbę poderwania samolotu z pokładu okrętu i na nim wylądował. Miało to miejsce 14 listopada 1910 roku – Ely za sterami Hudson Flyera wystartował z drewnianej platformy zbudowanej nad dziobem lekkiego krążownika USS Birmingham, który był w ruchu.

Powiązane:Ten statek jest tak duży, że nawet Titanic zmieściłby się w nim cztery razy

Z kolei 18 stycznia 1911 roku ten sam pilot wylądował samolotem Curtiss Model D (Curtiss Pusher) na platformie zbudowanej tym razem nad rufą krążownika opancerzonego USS Pennsylvania (ACR-4). Przy lądowaniu wykorzystał prowizoryczny aerofiniszer w postaci lin rozciągniętych w poprzek pokładu i obciążonych workami z piaskiem oraz haku do ich łapania. Obecnie system jest nieco bardziej złożony, jednak ogólna idea działania pozostała właściwie niezmieniona – samolot zaczepia hakiem o linę, znacząco skracając drogę hamowania.

Eugene Ely startuje z pokładu USS Birmingham. / Źródło: US Navy.

Po tym wyczynie, Curtiss wraz z innymi konstruktorami podjął próbę opracowania systemu ułatwiającego samolotom start z pokładu okrętowego. Prace te 5 listopada 1915 roku zaowocowały pierwszym w historii udanym wystrzeleniem samolotu z pokładu okrętu za pomocą katapulty. Dokonał tego komandor podporucznik Henry C. Mustin za sterami hydroplanu Curtiss AB-2 z platformy zamontowanej na krążowniku USS North Carolina. Początkowo testowano katapulty napędzane sprężonym powietrzem, kołem zamachowym, a także prochem strzelniczym.

Pierwsza wojna światowa to też pierwsze lotniskowce

W czasie I wojny światowej wykorzystywano okręty, będące w pewnym sensie protoplastami lotniskowców, do przewozu hydroplanów. Okręty te zwano tenderami wodnosamolotów, które po zwodowaniu za pomocą pokładowych dźwigów mogły wyruszyć z rajdem na bazę wroga, a następnie zostać wciągnięte z wody na pokład.

Pod koniec czerwca 1917 roku do służby w Royal Navy wszedł lekki krążownik liniowy HMS Furious z dobudowanymi pokładami lotniczymi w miejscu dziobowej, a w okresie późniejszym także rufowej wieży artyleryjskiej. Była to jednak konstrukcja eksperymentalna, z której samoloty miały startować i lądować w bazach lądowych.

Pierwszym lotniskowcem w dzisiejszym rozumieniu, czyli okrętem z pasem startowym na całej długości jednostki był HMS Argus zwodowany 16 września 1918 roku. Został zbudowany na bazie kadłuba zamówionego przez Włochy transatlantyku, który został przejęty przez brytyjską marynarkę i odpowiednio przebudowany.

HMS Argus - pierwszy lotniskowiec. / Źródło: US Navy.

Okres międzywojenny wiązał się z dalszym rozwojem katapult i samych lotniskowców. Podpisany 5 lutego 1922 roku traktat waszyngtoński sprawił, że największe marynarki wojenne ówczesnego świata zaczęły spoglądać łaskawszym wzrokiem w kierunku okrętów nowego typu. Traktat ten miał spowolnić tempo zbrojeń morskich poprzez wprowadzenie limitów tonażu krążowników liniowych, lotniskowców i pancerników, jednakże każdy sygnatariusz miał możliwość wykorzystania dwóch istniejących kadłubów okrętów liniowych do budowy lotniskowców.

Jednym z takich okrętów był USS Lexington, na którym po raz pierwszy zainstalowano efektywny system lin hamujących. Jego pierwszy wariant (Mk 1) składał się ze stalowych lin rozpiętych wzdłużnie, żeby samoloty nie spadały z burty oraz z lin poprzecznych do lądowania. W 1931 roku wprowadzono system hydrauliczny (Mk 2) wyłącznie z linami ułożonymi poprzecznie, które były bardziej rozciągliwe. W 1934 roku dodano kolejne liny oraz bariery mające zapobiegać zderzeniom z samolotami zaparkowanymi na dziobie.

Na początku II wojny światowej większość amerykańskich lotniskowców była wyposażona w katapulty hydrauliczne typu H opracowane w 1934 roku, ale były one rzadko wykorzystywane. Dopiero pod koniec wojny, kiedy samoloty stawały się coraz cięższe z powodu większego opancerzenia i uzbrojenia, obsługa pokładowa musiała częściej z nich korzystać. Z kolei okręty, których głównym celem nie były operacje lotnicze, takie jak krążowniki lekkie, wyposażano w katapulty na materiały wybuchowe m.in. dla samolotów zwiadowczych.

Jeśli chodzi o państwa Osi, jedynie Japonia wykorzystywała nowy typ okrętów. Na ich pokładach nigdy nie pojawiły się katapulty. Japońskie samoloty były projektowane z myślą o lekkości i zwrotności przez co miały duży zasięg i wystarczał im krótki pas startowy, ale piloci byli praktycznie pozbawieni ochrony przed wrogimi pociskami. Zarówno brytyjski nalot na bazę włoskiej marynarki w Tarencie, przeprowadzony w nocy z 11 na 12 listopada 1940 roku, jak i inspirowany nim atak Cesarskiej Marynarki Wojennej Japonii na Pearl Harbor z 7 grudnia 1941 roku przy użyciu floty lotniskowców zamiast tradycyjnych pancerników dowiodły, że nowy typ okrętów ma ogromny potencjał bojowy i symbolizowały rozpoczęcie nowego etapu w działaniach wojennych prowadzonych na morzach i oceanach.

Rysunek katapulty hydraulicznej typu H, Mark 2, Mod. 1. / Źródło: U.S. Navy.

Lotniskowce w erze silników odrzutowych

Wejście do służby samolotów odrzutowych pod koniec wojny sprawiło, że dotychczasowe katapulty przestały być wystarczające i rozpoczęto poszukiwania bardziej wydajnego rozwiązania. Amerykanie powrócili do testów z katapultami na proch strzelniczy, jednak częste usterki oraz konieczność posiadania sporego zapasu specjalnych nabojów sprawiły, że pomysł został porzucony.

Zdecydowanie lepsza okazała się brytyjska katapulta parowa. Wspólne testy rozpoczęły się 14 stycznia 1952 roku w Filadelfii na pokładzie okrętu do naprawy samolotów HMS Perseus. Nowa typ katapulty radził sobie doskonale dzięki znacznie większej mocy oraz niezawodności i jest w użyciu do dnia dzisiejszego.

Zasada działania tego systemu jest dosyć prosta. Składa się on ze zbiornika ciśnieniowego, tłoku przyczepianego do samolotu, zaworu kontrolnego i belki zwalniającej. Najpierw para z okrętowych kotłów lub reaktorów gromadzi się w zbiorniku. Następnie pilot ustawia silniki na maksymalny ciąg, a kiedy ciśnienie osiągnie pożądaną wartość (w zależności od konkretnego samolotu i panujących warunków), obsługa katapulty przebywająca w specjalnej kapsule otwiera zawór. Belka zostaje zwolniona, a samolot wraz z tłokiem zostaje wystrzelony, by po chwili wzbić się w powietrze. Katapulta parowa w zaledwie dwie sekundy nadaje samolotowi prędkość aż 264 km/h.

Boeing F/A-18E/F Super Hornet startujący przy pomocy katapulty parowej. / Źródło: US Navy.

Kolejną innowacją było wprowadzenie dodatkowego ukośnego pokładu startowego. Wcześniej przy użyciu pokładu prostego istniało niebezpieczeństwo, że lądująca maszyna wpadnie na stojące dalej samoloty. Nowy projekt znacznie podniósł poziom bezpieczeństwa na lotniskowcach, a także umożliwił stacjonowanie większej liczby maszyn na pokładzie, gdzie można było wygodniej przygotować je do akcji. Dodatkowo pilot, który nie dawał rady wylądować przy pierwszym podejściu mógł bez problemu wzbić się w powietrze i spróbować ponownie.

Pomysłodawcami tego rozwiązania byli żołnierze Royal Navy, które na początku 1952 roku przeprowadzało testy malując różne kontury na pokładzie HMS Triumph. Amerykanie zainspirowali się tymi próbami i po ich powtórzeniu u siebie, postanowili jak najszybciej wprowadzić je w życie. Pierwszym lotniskowcem z ukośnym pokładem był przebudowany jeszcze w tym samym roku okręt typu Essex USS Antietam (CV-36).

USS Antietam po przebudowie zyskał innowacyjny ukośny pokład. / Źródło: US Navy.

W latach 50. ubiegłego wieku za sprawą Brytyjczyków wprowadzono również OLS (Optical Landing System), czyli Optyczny System Lądowania. Składał się on ze stabilizowanego żyroskopowo zwierciadła, w którym pilot widział rząd poziomych zielonych świateł będącymi punktem odniesienia oraz świateł pionowych, które sygnalizują, czy samolot jest za wysoko, za nisko lub na właściwej wysokości przy schodzeniu do lądowania. Wcześniej załoga pokładowa wykorzystywała w tym celu m.in. kolorowe flagi co było dość zawodne i nieprecyzyjne.

Optyczny System Lądowania na USS Forrestal. / Źródło: US Navy.

Atomowe lotniskowce tylko dla najbogatszych

25 listopada 1961 roku do służby w US Navy wszedł pierwszy lotniskowiec z napędem nuklearnym USS Enterprise (CVN 65). Do tej pory zdecydowana większość okrętów tego typu czerpała moc z kotłów i turbin parowych. Zespół napędowy USS Enterprise składał się z 8 reaktorów Westinghouse A2W, które dostarczały ciepło potrzebne do wytworzenia pary dla czterech turbin parowych, a każda z nich obracała wałem napędowym. W porównaniu do napędu konwencjonalnego, napęd jądrowy daje jednostce praktycznie nieograniczony zasięg, gdyż paliwo jądrowe wymienia się tylko raz na kilkanaście lub nawet 20 lat. USS Enterprise wziął udział m.in. w blokadzie Kuby, wojnie w Wietnamie, czy w konfliktach w Zatoce Perskiej. Zaliczył również występ w kultowym filmie Top Gun w reżyserii Tony’ego Scotta z 1986 roku.

Pomimo wielu zalet, lotniskowce z napędem atomowym miały i wciąż mają jedną bardzo poważną wadę – wysoki koszt budowy. Z tego powodu jedynie US Navy i francuska Marine Nationale posiadają w swojej flocie takie okręty.

Następnym krokiem w rozwoju lotniskowców były rampy (ang. Ski-Jump). Nie było to nowe rozwiązanie, gdyż już w 1944 roku użyto prowizorycznej drewnianej rampy, żeby pomóc wystartować w pełni załadowanym bombowcom Fairey Barracuda, które miały przypuścić atak na niemiecki pancernik Tirpitz. Kiedy w 1969 roku zadebiutował Hawker Harrier, Royal Navy zauważyła jego potencjał do użycia na nowych lekkich lotniskowcach. Tak powstała jego morska wersja British Aerospace Sea Harrier.

Wprawdzie Harrier mógł startować poziomo, ale mocno ograniczało to jego udźwig. Dlatego zaczęto wykorzystywać jego zdolność do krótkiego startu, wraz z użyciem rampy, która dodatkowo pozwala mu wystartować przy pełnym załadunku. Niski koszt i prostota konstrukcji sprawiła, że obecnie większość marynarek wojennych świata, które posiadają w swoich flotach lotniskowce, wykorzystują rampy zamiast katapult.

Jednakże nie jest to rozwiązanie pozbawione wad. Brak katapulty uniemożliwia start samolotom turbośmigłowym takim jak np. samolot wczesnego ostrzegania E-2D Hawkeye. Z kolei cięższe myśliwce takie jak chiński J-15, czy rosyjski Su-33 mogą startować tylko ze zmniejszoną ilością paliwa i uzbrojenia, co ogranicza ich możliwości bojowe. Z tych powodów US Navy, stawiająca na demonstrację siły i uniwersalność, porzuciła pomysł skoczni lotniczych.

Sea Harrier startujący z rampy startowej na pokładzie HMS Invincible. / Źródło: Stephen L. Batiz, USN.

Współczesne lotniskowce

Obecnie najnowocześniejszym lotniskowcem jest okręt o napędzie jądrowym USS Gerald R. Ford (CVN-78), przyjęty w 2017 roku do służby w US Navy. Jest to pierwszy lotniskowiec wykorzystujący katapulty elektromagnetyczne EMALS (Electro-Magnetic Aircraft Launch System). Działają one podobnie do działa railgun, ale w tym przypadku rozpędzany jest wózek, do którego podczepiony jest samolot.

W porównaniu do katapult parowych, system ten nie potrzebuje zbiorników do gromadzenia pary, które zajmują dużo miejsca. Poza tym dzięki sprzężeniu zwrotnemu, EMALS jest w stanie wystrzeliwać zarówno lekkie pojazdy bezzałogowe, jak i ciężkie myśliwce. Nowe katapulty oferują również stałą siłę holowania, dzięki czemu samoloty są mniej narażone na uszkodzenia wywołane naprężeniami występującymi podczas startu. W ślad za Amerykanami podążają Francuzi, którzy chcą wykorzystać system EMALS na nadchodzących lotniskowcach typu PA-NG (Porte-Avions de Nouvelle Génération). Również marynarka ChRL testuje katapulty elektromagnetyczne na swoim najnowszym, zwodowanym w czerwcu 2022 roku lotniskowcu Fujian.

USS Gerald R. Ford (CVN-78) / Źródło: US Navy.

Od czasu kiedy na morza i oceany wypłynął pierwszy lotniskowiec, okręty tego typu przeszły ogromną przemianę od prostych jednostek z płaskim pokładem do pływających lotnisk z zaawansowanymi systemami radarowymi. W najbliższej przyszłości projektanci okrętów wojennych zyskają nowe możliwości dzięki innowacyjnym materiałom kompozytowym, wysokoenergetycznej broni laserowej, sztucznej inteligencji, czy pociskom hipersonicznym, a lotniskowce będą musiały dalej ewoluować, żeby utrzymać swoją pozycję na morskiej arenie.

Czytaj więcej:Olbrzymi statek przeznaczony do transportu zwierząt z Australii przewozi przez oceany ponad 75 000 owiec

Michał Kłodziński

Michał Kłodziński

Grami interesuje się od dzieciństwa. Preferuje RTS-y, RPG-i oraz gry wyścigowe. Absolwent Historii na Uniwersytecie Szczecińskim. Pasjonuje się historią (głównie XX wieku), sportem, motoryzacją, geografią i nowinkami ze świata nowych technologii. Oprócz grania, w wolnym czasie pochłania filmy i literaturę fantastyczno-naukową, tworzy amatorskie projekty w Blenderze oraz słucha muzyki rockowej i niezależnej.