Tìm hiểu về tàu sân bay lớp Nimitz (phần 1)

1. Giới thiệu

1. Siêu hàng không mẫu hạm USS Nimitz (CVN-68) tại gần vùng biển San Diego

Một khi cần gây sự chú ý của ai đó, ví dụ như thằng cha đầu trộm đuôi cướp ở gần nhà chúng ta chẳng hạn, thì Hải quân Mỹ thường đẩy một chiếc siêu hàng không mẫu hạm ra trước mắt họ và nói rằng "Mày thấy gì không?!".

Cao khoảng 20 tầng và kéo dài tới 1.092 feet (khoảng 333 mét), chiếc tàu này là một trong những thứ gây nhiều cảm hứng cảm xúc nhất trên hành tinh. Nhưng điều tuyệt vời về siêu phẩm này không nằm ở kích thước, mà đó là cảnh tượng "dữ dội" trên sàn bay của nó. Khi các thủy thủ bắt đầu công việc, họ có thể làm cho một chiếc máy bay cất cánh chỉ trong vòng 25 giây - tất cả chỉ diễn ra tích tắc trên một đường băng hơi bị "khiêm tốn".

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về tàu sân bay lớp Nimitz hiện đại nhất của Hải quân Mỹ. Hãy cùng xem qua thiết kế của các tầng, khám phá cách thức mấy chiếc máy bay cất cánh hay tiếp đất và "soi mói" một chút về cuộc sống hàng ngày trên các căn cứ quân sự nổi này. Chắc chắn bạn sẽ thấy rằng những chiếc tàu sân bay hiện đại này là một trong những phương tiện tuyệt vời nhất từng được tạo ra.

2. USS George Washington băng qua Đại Tây Dương để trở về căn cứ sau khi hoàn thành nhiệm vụ tại Afghanistan.

Ở cấp độ cơ bản nhất, một tàu sân bay đơn giản chỉ là chiếc thuyền lớn được trang bị một đường băng ở trên để các máy bay cất cánh hoặc hạ cánh. Sau 10 năm kể từ chuyến bay lịch sử của anh em nhà Wright vào năm 1903, Mỹ, Anh và Đức đã phát động các chuyến bay thử nghiệm cất cánh từ các tàu tuần dương trên biển. Phần lớn những cuộc thử nghiệm đều thành công và các lực lượng hải quân đã bắt đầu nghĩ đến việc chế tạo các tàu chiến phù hợp với mục đích này. Các tàu sân bay mới cho phép lực lượng quân sự vận chuyển các máy bay tầm ngắn ra toàn thế giới.

Các xưởng đóng tàu đã không được để ý trong thế chiến thứ nhất, tuy nhiên kể từ thế chiến thứ hai thì chúng đã trở thành trung tâm cuộc chạy đua vũ trang. Điển hình như cuộc tấn công vào Trân Châu Cảng năm 1941 do người Nhật thực hiện từ tàu sân bay. Ngày nay, tàu sân bay là một phần quan trọng không thể thiếu cho các hoạt động quân sự lớn của Mỹ. Tuy nhiên, bản thân tàu không phải là vũ khí hữu dụng để tấn công, mà các phương tiện khí tài trên mình nó mới là điểm quyết định giữa thắng và thua.

Một trong những trở ngại của việc sử dụng sức mạnh không quân trong chiến tranh đó là điểm đến của chúng. Để duy trì một căn cứ không quân ở ngoài lãnh thổ thì Hoa Kỳ (hoặc bất kỳ nước nào khác) đều phải có những cuộc sắp xếp hết sức đặc biệt với chủ nhà, đi theo đó là phải chấp hành luật lệ của nước sở tại và luật pháp thì thường xuyên được thay đổi, bổ sung. Điều này khiến Hoa Kỳ gặp rất nhiều kỳ khó khăn ở một số quốc gia.

Theo luật quốc tế về Tự do hàng hải, tàu sân bay và tàu chiến khác đều được công nhận là "vùng lãnh thổ có chủ quyền" trên tất cả các đại dương, miễn là không được quá gần bờ biển của một quốc gia nào đó. Vì vậy khi ở trên tàu, có nghĩa là các thủy thủ đang đứng trên "đất" của mình.

Một hạm đội tàu sân bay (Carrier Battle Group - CVBG) thường bao gồm một "đại ca" tàu sân bay đi kèm với các "tiểu đệ" tàu áp tải (6 đến 8 hoặc hơn nếu cần thiết). Hạm đội này có thể di chuyển với vận tốc hơn 35 knots (64 km/h), cho phép chúng đi tới bất cứ nơi nào trên các đại dương chỉ trong vòng một vài tuần. Hiện Hoa Kỳ có khoảng 6 hạm đội tàu sân bay đang đóng quân ở trên khắp thế giới và luôn ở trong trạng thái sẵn sàng di chuyển, hành động.

3. "Đại ca" USS Abraham Lincoln và các "đàn em" của nó.

4. Bốn anh em: USS John C. Stennis, FS Charles de Gaulle, HMS Ocean và USS John F. Kennedy đang lượn lờ cùng nhau.

2. Các bộ phận chính của tàu sân bay

Với khoảng hơn một tỷ các thành phần, lớp tàu Nimitz của Mỹ là một trong những "món hàng" phức tạp nhất quả đất. Tuy nhiên ở cấp độ khái niệm, chúng là những thứ tương đối đơn giản, được thiết kế để làm bốn công việc sau:

- Vận chuyển các máy bay

- Giúp máy bay cất cánh và hạ cánh

- Phục vụ như là một trung tâm chỉ huy quân sự di động

- Làm nhà cho tất cả thủy thủ

Để thực hiện các nhiệm vụ này, tàu sân bay phải kết hợp các yếu tố: một con tàu, một căn cứ không quân và một thành phố thu nhỏ lại với nhau. Để làm tốt điều đó, những thứ cần thiết sẽ là:

Sàn bay: bề mặt phẳng nằm trên cùng, nơi mà những chiến đấu cơ có thể bay lên hoặc hạ xuống một cách dễ dàng.

Khoang chứa máy bay: khu vực dưới boong để cất giữ, bảo quản máy bay.

Trung tâm điều khiển: một tòa nhà nằm trên sàn tàu, nơi các sĩ quan có thể điều hành hoạt động của tàu và máy bay.

Các căn phòng: cho các thành viên trên tàu sống và làm việc.

Máy phát điện và động cơ đẩy: cung cấp năng lượng và di chuyển tàu.

Các hệ thống khác: cung cấp lương thực, nước ngọt và xử lý những vấn đề giống trên đất liền như nước thải, thư, đài phát thanh, truyền hình, báo chí…

Thân tàu: bộ phận chính giúp tàu nổi trong nước.

Sau đây là hình ảnh mô hình tàu sân bay:

Hình 05

Hình 06

Thân tàu được làm từ thép tấm, vô cùng cứng với độ dày lên đến vài inch (1 inch = 2,54cm). Điều này nhằm tăng cường hiệu quả bảo vệ và chống cháy. Thân tàu được hỗ trợ bởi ba hệ thống với cấu trúc nằm ngang là các xương sống bằng sắt (keel), sàn bay và boong chứa máy bay.

Phần dưới được làm theo hình tròn, tương đối hẹp, trong khi phần trên được trải rộng ra nhằm tạo không gian thoải mái cho các chiến đấu cơ. Phần dưới được chế tạo theo kiểu "đáy đôi" bao gồm hai lớp thép mạ cách nhau một khoảng rộng, điều này nhằm tránh để ngư lôi đánh chìm tàu (nếu ngư lôi chạm vào đáy tàu thì nó chỉ đục thủng được một lớp).

3. Chế tạo tàu sân bay

Bắt đầu từ năm 1950, gần như tất cả các siêu tàu của Mỹ đều được chế tạo tại Northrop Grumman Newport News (thuộc Newport News, bang Virginia). Để công việc được hiệu quả hơn, hầu hết chúng được lắp ráp từ từng mô-đun riêng biệt được gọi là superlif. Mỗi superlift gồm nhiều ngăn (phòng) và có thể nặng từ 80 – 900 tấn. Một siêu tàu có thể phải sử dụng tới 200 superlift riêng biệt.

Hình 07

8. USS Ronald Reagan đang được xây dựng tại Northrop Grumman Newport News.

Trước khi lắp ráp, các mô-đun đã được hoàn thiện phần khung thép, bao gồm tất cả các hệ thống dây điện và ống dẫn nước. Sau đó các kỹ sư sử dụng những cần trục khổng lồ để ghép các mô-đun lại một cách chính xác và hàn các mối tiếp xúc lại với nhau. Mục cuối cùng của công việc lắp ráp sẽ là đưa tháp chỉ huy nặng 575 tấn lên sàn tàu.

Hình 09

10. Lắp đặt các superlift vào vị trí để tạo thành USS Harry S. Truman.

Giống như các loại tàu thuyền có động cơ khác, tàu sân bay di chuyển bằng cách sử dụng lực đẩy thông qua chân vịt. Tất nhiên với bốn cái chân vịt, mỗi cái có chiều khoảng 6,4 mét. Chúng sẽ cần tới nhiều năng lượng hơn từ tua-bin hơi chạy bằng lò phản ứng hạt nhân.

Hai lò phản ứng hạt nhân được đặt trong rất nhiều lớp thép siêu bền ở giữa thân tàu sẽ tạo ra một áp suất hơi nước "vĩ đại" làm quay những chiếc quạt trong tua-bin khổng lồ và thông qua trục truyền động sẽ làm quay những chiếc chân vịt phía sau tàu. Hải quân Mỹ đã không công bố một con số chính xác của lực đẩy mà bốn chiếc chân vịt tạo ra, nhưng ước chừng nó cũng phải vượt quá 280.000 mã lực.

Bốn tua-bin cũng được tận dụng để tạo ra dòng điện phục vụ các thiết bị khác trên tàu. Trong đó có cả một nhà máy khử muối có thể biến 1,5 triệu lít nước mặn thành nước ngọt mỗi ngày, vừa đủ để phục vụ cho 2000 hộ gia đình.

Không giống như các tàu sân bay chạy bằng dầu đời cũ, tàu sân bay hạt nhân có thể đi lại 15 đến 20 năm mà không cần tiếp nhiên liệu. Đánh đổi cho sự tiện lợi này sẽ là nguy cơ cho một cuộc khủng hoảng hạt nhân trên biển. Do đó các lò phản ứng của các siêu hạm được bảo vệ và giám sát rất chặt chẽ.

Một vài con số biết nói đến từ USS Theodore Roosevelt (CVN-71), một tàu sân bay thuộc lớp Nimitz:

Code:

Chiều cao: 74 mét, tương đương một tòa nhà 24 tầng trên đất liền

Trọng tải: 97.000 tấn

Trọng lượng kết cấu thép: 60.000 tấn

Tổng diện tích sàn tàu: 1,8ha (18.000 m2)

Chiều dài sân bay: 333 mét

Chiều rộng (tại điểm rộng nhất): 78 mét

Số khoang trên tàu: hơn 4000

Trọng lượng mỗi liên kết trong dây xích của neo: 160kg

Trọng lượng của mỗi chân vịt: 30.000 kg

Trọng lượng của mỗi bánh lái: 45,5 tấn

Dung lượng của kho hàng: 12,5 triệu lít

Số lượng điện thoại: hơn 2.500 chiếc

Sỗ lượng TV: hơn 3.000 chiếc

Tổng chiều dài của cáp điện: hơn 1.600 km

Điều hòa nhiệt độ: đủ để làm mát cho 500 gia đình

Thực phẩm dự trữ trong tủ lạnh và thực phẩm khô đủ nuôi sống 6.000 người trong vòng 70 ngày

Số lượng thư từ trao đổi hàng năm: khoảng 450.000 kg

Nha sĩ: 5 người

Bác sỹ: 6 người

Giường bệnh: 53 chiếc

Số lượng cắt tóc mỗi tuần: hơn 1.500

4. Cất cánh trên tàu sân bay

Làm việc trên đường băng của tàu sân bay là những công việc đầy hứng khởi và nguy hiểm nhất trên thế giới. Sàn tàu trông thì giống như một đường băng bình thường, nhưng cách thức hoạt động thì rất đặc biệt bởi kích thước khiêm tốn của nó. Các thủy thủ phải làm việc trong lúc máy bay đang cất cánh hoặc hạ cánh ở tốc độ "kinh hoàng" với một không gian hạn chế. Một khoảnh khắc bất cẩn là có thể sẽ bị động cơ máy bay chiến đấu hút vào và tạo ra một vụ nổ khủng khiếp.

Môi trường trên boong tàu là cực kỳ nguy hiểm đối với các thủy thủ, nhưng chỉ đối với thủy thủ thôi nhé, còn các phi công thì họ đi ra đi vào dễ dàng nhờ sự hỗ trợ của một số thiết bị đặc biệt.

11. A-6E Intruder chuẩn bị ra đường băng trên tàu USS George Washington

Máy bay cần các luồng không khí di chuyển nhằm tạo lực nâng và để dễ dàng cất cánh hơn, bởi những chiếc tàu có thể tăng tốc trên đại dương, ngược chiều gió làm tăng lượng không khí chuyển động và làm giảm tốc độ tối thiểu để cất cánh của máy bay.

Những ngọn gió thì thường thơ mộng và cần thiết cho các chuyến bay, thế nhưng sự hỗ trợ chính cho các phi cơ lại đến từ bốn bệ phóng. Các thiết bị này giúp máy bay tăng tốc một cách nhanh chóng ở khoảng cách rất ngắn. Mỗi bệ phóng bao gồm hai pittông đặt trong hai xi lanh nằm song song ở dưới boong tàu. Hai pittông được gắn hai tai kim loại có thể di chuyển trên rãnh hẹp của xi lanh. Hai chiếc tai này sẽ có một cái chốt để gắn với bánh xe máy bay.

12. Một trong những chiếc tai bằng kim loại trên tàu USS John Stennis.

Để chuẩn bị cất cánh, các thủy thủ gắn bánh xe máy bay và chốt lại với nhau rồi nâng tấm bảo vệ phía sau lên nhằm vừa làm đổi hướng luông khí nóng thoát ra từ động cơ phản lực (mỗi loại máy bay có một tấm bảo vệ riêng) vừa giúp tạo ra lực đẩy lớn hơn để máy bay cất cánh.

13. Một thủy thủ đang kiểm tra chiếc F-14 Tomcat trên tàu USS George Washington.

Sau khi tất cả đã ở đúng vị trí và các cuộc kiểm tra cuối cùng đã xong, một sĩ quan chỉ huy sẽ cầm súng đạn cao su, sẵn sàng bắn khi có hiệu lệnh từ phòng kiểm soát nhô lên trên đường băng.

14. Hơi nước bốc lên do chiếc F/A-18C Hornet đang khởi động trên tàu USS George Washington. Bạn có thể thấy viên sĩ quan đang cầm súng.

15. F-14 Tomcat trên tàu USS Nimitz lao vút đi một phần nhờ phản lực của tấm chắn phía sau.

Đùng! Hiệu lệnh phát ra từ tiếng súng, các sĩ quan điều hành sẽ mở van để hơi nước có áp suất cao từ lò phản ứng hạt nhân tràn vào xi lanh. Hơi nước sẽ cung cấp năng lượng cần thiết giúp đẩy các pittông lao đi ở tốc độ cao, tai kim loại gắn liền pittông giúp máy bay phóng về phía trước. Khi đạt tốc độ cần thiết, những chiếc chốt tự động mở ra để cho máy bay bay vút lên bầu trời.

Việc kiểm soát áp suất hơi nước là cực kỳ quan trọng, nếu áp suất quá thấp thì sẽ không đủ lực để máy bay cất cánh và bị rơi xuống biển, còn nếu áp suất quá cao thì các thiết bị bên trong lẫn bên ngoài sẽ tan tành trước khi nó bay lên bầu trời. Hệ thống này hoàn toàn có thể giúp một chiếc phi cơ nặng 20.000 kg tăng tốc từ 0 lên 266km/h trong 2 giây.

16. F/A-18 Hornet cất cánh từ USS George Washington.

Nếu mọi thứ suôn sẻ, phi cơ sẽ có đủ tốc độ để tạo ra lực nâng giúp nó cất cánh. Còn nếu không, thì phi công (hoặc các phi công) sẽ kích hoạt một thiết bị làm cho chiếc ghế ngồi bắn ra khỏi phi cơ trước khi nó rơi xuống biển (thật may là điều chưa từng xảy ra, tuy nhiên nguy cơ thì luôn rình rập).

5. Hạ cánh trên tàu sân bay

Nếu như cất cánh là một công việc nguy hiểm nhất của các thủy thủ, thì hạ cánh trên tàu sân bay là việc khó khăn nhất đối với các phi công. Những chiếc máy bay chỉ có khoảng 150 mét đường băng để hạ cánh, như vậy là không đủ cho một con "quái vật" đang lao xuống với vận tốc lớn.

Để tiếp đất an toàn, mỗi chiếc máy bay sẽ được trang bị một cái móc ở sau đuôi gọi là tailhook. Mục tiêu của các phi công là móc tailhook và bốn sợi dây hãm (arresting wires) được căng ngang và làm từ thép cường lực.

17. ES-3A Shadow hạ cánh trên USS George Washington.

Hai đầu sợi dây hãm được nối với hệ thống xi lanh thủy lực đặt ở dưới boong. Khi tailhook "chộp" được sợi dây và kéo đi, hệ thống xi lanh thủy lực sẽ hấp thụ năng lượng giúp chặn máy bay lại. Hệ thống dây hãm này có thể chặn đứng một chiếc máy bay 24.500kg đang lao đi với vận tốc 244km/h trong vòng 2 giây với khoảng cách 96 mét.

18. Tailhook của KA-6D Intruder chuẩn bị móc vào dây hãm trên USS Dwight D. Eisenhower.

19. F/A-18C Hornet chộp được dây hãm trên USS Nimitz rồi nhé!

Có bốn sợi dây hãm song song lần lượt cách nhau 15 mét, mang đến sự lựa chọn phong phú cho phi công. Tuy nhiên, các phi công thường nhắm vào sợi dây số 3 bởi đó là mục tiêu an toàn và hiệu quả nhất. Sợi dây thứ nhất sẽ không bao giờ được lựa chọn, bởi nó quá gần mép boong, quá nguy hiểm cho việc hạ cánh. Có thể tạm chấp nhận được đối với những ai lựa chọn dây số 4 và dây số 2, tuy nhiên để thực sự có "số má", các phi công phải chộp được dây số 3.

Để tránh được những hiểm họa bất thường, phi công cần tiếp đất chính xác ở các góc phía bên phải. Các máy bay sẽ bay vòng tròn (chính xác hơn là hình bầu dục) phía trên tàu. Các sĩ quan ở trung tâm điều khiển bay phía dưới sẽ quyết định thứ tự hạ cánh của từng chiếc dựa trên mức nhiên liệu còn trong bình, những chiếc còn ít nhiên liệu nhất sẽ xuống trước.

Các sĩ quan hưỡng dẫn phi công hạ cánh nhờ các tín hiệu từ sóng radio và ánh sáng từ hệ thống đèn ở trên boong.

20. Một sĩ quan đang hưỡng dẫn phi công hạ cánh trên USS George Washington.

Ngoài việc tiếp nhận thông tin từ phòng điều khiển, phi công cũng có thể quan sát hệ thống hạ cánh nhờ thấu kính quang học Fresnel, mà họ thường gọi là thấu kính (cho gọn). Hệ thống này bao gồm rất nhiều đèn kết hợp với các thấu kính Fresnel, tất cả được gắn trên một con quay hồi chuyển (gyroscopically stabilized) cố định. Các thấu kính sẽ hội tụ ánh sáng thành chùm tia hẹp và hướng chúng lên bầu trời ở các góc độ khác nhau.

Các phi công sẽ thấy ánh sáng từ đèn khác nhau tùy thuộc vào vị trí của từng máy bay. Nếu máy bay được lệnh chuẩn bị hạ cánh, phi công sẽ thấy ánh sáng màu hổ phách (được đặt tên là "thịt viên") xuất hiện ngang hàng với đèn màu xanh. Nếu ánh sáng từ đèn màu hổ phách xuất hiện phía trên đèn màu xanh thì có nghĩa là chiếc máy bay đang đến có độ cao quá lớn và ngược lại, nếu ánh sáng màu hổ phách xuất hiện phía dưới đèn màu xanh thì chiếc máy bay đang đến quá thấp. Trường hợp cuối cùng là một chiếc máy bay đang đến có độ cao thấp hơn boong tàu thi phi công sẽ thấy màu đỏ xuất hiện.

21. Hệ thống đèn tín hiệu trên USS John F. Kennedy.

22. Sơ đồ minh họa.

Ngay khi máy bay chạm boong tàu, phi công phải tăng tốc hết cỡ (chứ không phải làm chậm lại). Điều này nghe có vẻ ngược đời nhưng nó thực sự khoa học bởi nếu như tailhook không "chộp" được sợi dây hãm thì máy bay vẫn đủ tốc độ để cất cánh, bay vòng lên và hạ cánh lại lần nữa. Đường băng được thiết kế nghiêng 14 độ so với phần còn lại của con tàu, nhờ vậy các máy bay sẽ dễ dàng cất cánh hơn khi chộp hỏng dây hãm.

Ngay sau khi hạ cánh, các máy bay sẽ được kéo ra khỏi đương băng và bị "xích" lại một bên. Điều này vừa tránh việc "rơi rớt" xuống biển, vừa đảm bảo tính sẵn sàng chiếc đấu cho các phi công.

Các thủy thủ đã được huấn luyện để đối mặt với những tình huống bất ngờ, bao gồm cả giả thiết là tàu sân bay cháy "tưng bừng khói lửa". Trong quá trình cất cánh và hạ cánh, có rất nhiều thiết bị an toàn luôn ở trạng thái sẵn sàng, trong số đó có một chiếc xe cứu hỏa nhỏ, vòi phun nước và các thiết bị chữa cháy khác.

23. S-3A Viking gặp trục trặc nên phải hạ cánh nhờ một chiếc hàng rào đặc biệt trên tàu USS Abraham Lincoln.

Các nhân viên hỗ trợ bay cũng phải đối mặt với nguy cơ bị động cơ phản lực thổi xuống biển. Một vài hệ thống lưới an toàn được dựng lên cung cấp những bảo vệ căn bản. Tuy nhiên, để thật sự an toàn thì các nhân viên phải mặc áo phao có thể tự bơm hơi và tích hợp một chiếc đèn tự nhấp nháy khi tiếp xúc với nước. Ngoài ra, họ còn phải mang một chiếc mũ bảo hiểm nặng trịch được gọi là cranial (hộp sọ) để bảo vệ đầu và các thiết bị liên lạc.

(Còn tiếp...)

Posted in: Quân sự