美海军新型核动力航母“福特”号服役
来源:国防科技信息网
中国船舶工业综合技术经济研究院 直尹 丁宏
【据美国海军时报网站2017年7月22日报道】美国海军最新一代“福特”级核动力航母首舰“杰拉尔德·福特”号22日在弗吉尼亚州诺福克海军基地正式列编服役。
美国总统唐纳德·特朗普出席“杰拉尔德·福特”(Gerald R. Ford)号航母服役仪式,并宣布这艘世界最先进的航空母舰加入海军。
“福特”号航母舷号为CVN-78,是美国最新一艘航母,其命名是为纪念美国前总统杰拉尔德·鲁道夫·福特。该舰于2009年正式开始建造,今年5月底交付美国海军,以约129亿美元的造价成为迄今最贵航母。 美国总统特朗普在当天的“福特”号服役仪式上称赞“这是了不起的成就”,并承诺将敦促国会通过白宫提出的2018财年增加540亿美元的国防预算,以确保美军获得更高、稳定和可预期的军费投入。
“福特”号航母是美国近40年来建造的首艘新型航母,被视为当今世界上最先进的航空母舰。美国军方的资料显示,“福特”号服役年限为50年,舰长337米,高76米,飞行甲板宽78米,整个甲板相当于三个首尾相连的标准足球场,可携带75架舰载机。 “福特”号满载排水量达10万吨,最大航速超过30节,船员约2600名,比“尼米兹”级航母减少约600人。该舰配备了先进的电磁弹射器和先进阻拦系统,比传统的蒸汽弹射器和拦阻索效率更高,战机出勤率预计提升33%。此外,“福特”号还装备了改进型海麻雀导弹、拉姆导弹和近程防御武器系统。
据美国海军介绍,战舰整体自动化程度大为提升,有效降低了人力需求和成本。 目前,“福特”号的电磁弹射技术还存在缺陷,暂时无法弹射油箱满载的飞机。此外,“福特”号还需接受强制性冲击试验、导航认证、网络安全检查等,美国海军称真正部署时间要在2020年以后。
据悉,第二艘“福特”级航母“约翰·肯尼迪”号正在建造中,预计2020年列编服役,第三艘“企业”号将于2018年开建。美军计划在2058年之前建造10艘同级战舰以取代“尼米兹”级航母。
来源:杰说军事,作者:李杰
“福特”干掉了“美国”
当年,美国各界甚至很多退役海军官兵都要求用“美国”号这个名称,或者其他能够代表美国的重大战役、重要节日等有纪念意义的名称来命名新一级航母。但是后来经过权衡,考虑到第38任美国总统福特曾经在美国海军服役,并在二战期间经历过多次太平洋海战,是美国历史上唯一没有经过选举,直接担任副总统和总统的人;再加上他对于美国海军的贡献确实很大,所以最终决定以他的名字来命名新一级航母。
这就是今天我们所见到的“福特”级“福特”号航母的名称来历。
2017年4月8日“福特”号航母以自己的动力驶离纽波特港
在研制“福特”级航母之前,美国海军就已经拥有多达十艘的“尼米兹”级航母,在世界上已经占绝对优势。迄今为止,全世界目前只有9个国家拥有航母,总共有19艘航母,而仅美国一家就占了10艘。而且这10艘“尼米兹”级航母,前4艘排水量达9万多吨,后6艘更是达到了10万吨甚至超过10万吨;而其他8个国家的航母,总吨位加起来也抵不上美国航母吨位的一半,更何况美国这10艘“尼米兹”级航母全部是核动力。不过,美国为了继续维持全球霸权,保证他的军事霸主地位,始终在研发新型的航母。
这个新型航母,就是刚刚服役的“福特”级航母。不过,“福特”级其实是源于一个叫CVNX的项目。CVNX按照英文的说法,就是新一代试验型核动力航母。美国海军计划在“尼米兹”级十艘航母之后,再试验研制一级新的航母,最初确定要建造两种型号(CVNX-1与CVNX-2计划),但在研制和发展过程中,最后决定把这两艘并在一起。
“福特”不仅仅是一个武器平台
“福特”级航母研制和服役,并不能简单的将其看作是一种武器平台的更新换代;它更融入了美国对于航母和海权核心观点。众所周知,美国海军长期以来在美国的四个军种中,无论是经费、武器装备的先进性、人员数量及作战理念上,都是首屈一指的。所以,美国海军为了维持这种优势地位,不会放过任何一个机会;特别是在航母领域,要能够更突出地显示其重要性。所以,美国要研发设计最新的一级航母时,不仅要在理念上继续领先世界潮流,甚至在各种配套的武器和装备方面都要领先于世界其他各国。同时,还要将这个阶段美国最高新、最先进的技术应用到军事领域,并在实践中检验这些最高新、最先进的技术的可行性、可靠性和实用性。
美国“福特”号航母应当可以帮助确保美国未来50年的海上优势。
于是,我们在“福特”级航母上,可以看到其全方位引领着世界航母各项新技术的潮流。比如,采用了理论上可以连续使用50年的A1B核动力装置系统;使用先进的F-35C四代舰载机(俄罗斯称五代);武器装备方面则已经跨入到新概念武器行列。更为突出的是,“福特”级航母的舰载机弹射起飞和降落减速方式,直接进入了电磁弹射。可以说,福特级航母全面进入了划时代的先进领域;同时,美国海军还在不断对“福特”级航母进行改进升级,处于不断发展的过程当中。
只需“五步”建造“福特”航母
当然,任何一项像航母这样的巨系统,必须有一个很完整、很体系化的采办流程,才能确保工程顺利进行。“福特”级航母也不例外,整个采办过程包括五个阶段:一是方案精选;二是技术开发;三是系统开发和演示验证;四是生产与部署;五是使用与保障。
第一阶段是对未来的这一级航母的各种设计方案进行各种各样的论证、筛选,提出一系列最新指标。例如,航母的高新技术运用比例,一般在40%左右,但是“福特”级航母则高达60%甚至更多;其次,就是像吨位的大小、舰载机数量的确定,这是在各种设计方案确定拍板精选过程当中必须确定的一个很重要的因素。
福特号的造价达129亿美元
第二阶段是技术开发阶段,确定基本原则和方向之后,还要经过大量设计、计算、论证和确定,然后制定一个可以执行的计划,以后再具体来实施。
第三阶段是系统开发和演示验证,因为航母是一个极其复杂的巨系统;在这套巨系统里面有六七个大系统,几十个中系统,几百个小系统。每个系统的开发之后都要经历一系列的验证和演示过程,以此来确定这个系统开发验证到底准确不准确。
第四阶段是具体生产和建造过程,这个过程是真正具体落实各种确定后的方案的过程。
第五阶段是交付和保障试航,试验过程中就需要考虑航母具体有没有什么问题,是否需要能够进一步改进和提高。
“福特”级航母具有里程碑意义
整个过程看起来虽然只分为简单的五步,但实际上它每一步都环环相扣,科学性和技术性都非常强,所以哪一个环节要出现问题,都会影响到下一步的发展。要知道,使用了大量新技术、新概念武器及装置的“福特”级航母从设计到建造,再到一步步亮相世人,它的出现有很多是具有里程碑意义的。
首先,是“福特”级航母最新装备的A1B的核动力装置系统,尽管过去像“尼米兹”级的核动力装置系统A4W也很先进,但实际上“尼米兹”级在服役二十多年的过程当中,不得不面临的一个至少为期三四年的空挡时间,这期间需要返厂对核反应堆进行堆芯更换和其他项目维护。而“福特”级航母装备的A1B核动力装置系统理论上50年不需要更换核反应堆的堆芯,至少可以把这个三四年的更换核动力反应堆堆芯的空档期节省出来,这样就可以在保证美国海军在海上有最大数量,可更长时间部署的航母。
美国的电磁弹射器
其次,就是新一代的“福特”号航母采用F-35C四代战机作为舰载机,其除了搭载F-35C之外,实际上它还搭载了X-47B察打一体无人机。X-47B无人机和F-35C四代有人机上舰,对于未来航母舰载机具有里程碑式的意义。就是说不光有人固定翼舰载战斗机的整体质量明显提升了,同时X-47B无人机的上舰,将来要替换或者部分代替有人机作战功能或者其它行动的需要。另外,美国诺斯罗普公司还设想使用X-47B组成无人机集群,实现自组织作战概念;比如,用15架X-47B无人机组成3个中队,在进行空中加油的情况下续航时间可以达到50个小时,并在航母战斗群外的3240公里外每周7天24小时的执行任务,每架X-47B覆盖直径可以达到370公里,这将极大提高无人作战飞机在高强度对抗和战场环境下的生存概率。所以,这将具有标杆性的意义。
再次,是未来“福特”级航母不光是将有人舰载机和察打一体无人机的更换,包括电子战飞机,包括预警机,都全面的得到了提升更换,这又是一个较大的里程碑意义。
第四,是新概念武器更新换代,无论是电磁轨道炮或者激光武器,或者粒子束武器,都可能会使未来海军的水面舰艇在防御、防空作战方面会产生巨大的变革和更新,同时对未来海上某些作战样式将会起到巨大的变化。
第五,是“福特”级航母上的电磁弹射器,在大多数国家的航母都还使用滑跃式起飞的情况下,美国优先采用电磁弹射器,确实它是想在未来海上各种作战行动当中,能够以一艘航母顶替更多航母数量的这种做法来使自己的整体战力的提升。
在F-35C战斗机从航母上弹射起飞
结束语
实践表明,“福特”号航母确实具有里程碑意义,给我们带来了很多启示和思考,同时也对未来世界各国航母的发展产生极大的影响与推动。
李杰:全军外宣常备专家,全国军事战略学科首席科学传播专家,国防教育师资库入库专家,海军军事学术研究所研究员,国防科普委员会副主任,中国太平洋学会地缘政治研究会常务副会长。
美海军“福特”号航母
形成作战能力尚待时日
来源:蓝海星智库(ID:SICC_LHX)
美国海军将于2017年7月22日举行新一代航母“福特”级首舰“福特”号(CVN 78)的服役仪式,届时美国总统特朗普也将出席。在经历了一系列关键系统研制和建造进度滞后、经费大幅上涨等问题后,“福特”号航母将正式进入美国海军服役,比最初计划时间推迟了32个月。但综合来看,“福特”号离真正形成作战能力还有很长的路要走,其首次部署至少要到2021年以后。
“杰拉尔德·福特”号航空母舰
一、“福特”号航母总体研制进度回顾
“福特”级航母是美国新一代航母,该级航母从1993年开始概念论证,1996年开始方案论证,2000年6月正式开始概念设计,首批建造3艘。
首舰“福特”号航母于2005年8月切割第一块钢板,2009年11月铺设龙骨,2011年8月建造工作量完成一半,2013年11月下水,下水时完工度为70%。
2016年7月,“福特”号航母建造工作进度完成98%;舰上试验工作完成89%。
2017年1月,“福特”号航母建造工作进度已完成99%,试验计划已完成93%。
2017年4月,“福特”号航母完成了船厂为期7天的船厂海试。2017年5月,“福特”号航母通过了为期三天的验收海试,各项参数指标均满足交付标准,并于2017年5月31日交付美国海军。2017年7月22日,“福特”号将正式服役。
二、“福特”号航母形成作战能力尚待时日
“福特”号航母是自1975年5月3日“尼米兹”号服役以来,美国海军四十多年后服役的新一级航母,从设计指标参数来看,其作战能力将较以往任何一级航母有巨大的飞跃,对美国海军具有划时代的意义。但“福特”号形成实际作战能力尚待时日,并且其能否真正实现美国海军当初预期的作战能力仍存在一定变数。
(一)美海军新建航母形成作战能力通常需要2~2.5年,“福特”号耗时将更长
美军成熟舰级的一艘新建航母从交付服役到该航母编队首次独立遂行作战部署任务,通常时隔2~2.5年时间。这期间除试航和试航后的维护(PSA)外,其余时间大都在进行各种人员培训和技战术训练。下图所示为部分“尼米兹”级航母训练部署时间节点。
典型航母训练部署时间节点
美海军航母编队在形成战斗力的过程中,将顺次开展平台级、编队级和多编队级训练,参训兵力规模逐渐增加。整个训练阶段可分为基本训练和集成训练两个阶段。
基本训练阶段主要开展平台级训练,其间,航母编队各舰艇独立训练,主要任务是完成航母平台和舰载机的融合,形成单舰作战能力。该阶段训练的结束,意味着航母平台和舰载机的整合完成,航母已做好独自承担任务的战备准备,可独立遂行国土安全、人道主义救援、救灾或其他特定行动。基本训练在一艘新航母交付前就已陆续开展,早期主要开展舰员的个人训练。
集成训练阶段主要开展多平台级、编队级和多编队级训练。该阶段的主要任务是完成航母编队各舰艇的协同作战,形成编队整体战斗力,并通过与两栖编队共同训练形成多编队联合作战能力。在该阶段将开展合成部队训练演练(COMPTUEX)和联合特遣部队演习(JTFEX)两项内容。
相对于“尼米兹”级航母,“福特”号是新一级航母的首舰,大量新设备上舰应用,整个过程中舰员的训练、设备的调试和集成将耗费更长时间。
(二)“福特”号航母电磁弹射器、先进阻拦装置等关键系统进度仍存变数,可靠性问题突出
尽管“福特”号航母已完成验收并即将服役,但美国海军引以为傲的、对“福特”号航母作战能力提升有重要意义的关键系统——电磁弹射器和先进阻拦装置(已完成舰上安装和部分测试)仍存在诸多问题,未来能否按期顺利解决仍存在很大变数。电磁弹射器和先进阻拦装置的可靠性也一直受到各方诟病,认为极可能使“福特”号航母达不到预期作战能力。
1、电磁弹射器
对于电磁弹射装置陆上试验,美国海军至今已进行了大约5000次空载弹射试验及超过3400次质量车弹射试验。此外,美国海军自2010年12月开始进行了两个阶段的飞机适配性试验,并于2014年4月完成。进行弹射试验的飞机包括F/A-18C“大黄蜂”战斗攻击机、F/A-18E“超级大黄蜂”战斗攻击机、T-45C“苍鹰”教练机、C-2A“灰狗”运输机、E-2D“先进鹰眼”预警机、EA-18G“咆哮者”电子战飞机F-35C等,累计完成450余次弹射试验。
“福特”号航母的电磁弹射装置舰上试验于2014年8月展开,2015年6月开始质量车弹射试验,2016年5月,“福特”号航母4部弹射装置完成质量车试验,共弹射质量车242次。“福特”号航母计划在2017年进行F/A-18E/F的舰上弹射试验。
但2017年6月15日,美国彭博新闻社报道,“福特”号航母的电磁弹射装置存在软件问题,导致舰载机无法满载弹射起飞,将严重制约舰载机作战能力。与此同时,电磁弹射器的可靠性问题尚未得到显著改善。2014年美国国防部试验鉴定局提供的数据显示电磁弹射器可靠性指标——关键故障间周期仅240次,远低于对该系统的要求值4166次。2016年该数据提升到400次,但仍仅为要求值的不到10%。美国海军据此推算,若要电磁弹射装置可无故障地完成1天持续作业的几率达到90%,需要其系统关键故障间周期提升至1600次。按照2016年的可靠性数据,从电磁弹射装置的角度来看,“福特”号航母能够无故障地完成为期4天的高强度出动回收作业的概率将低于7%。
后续阶段如何解决电磁弹射器遗留的问题,并大幅提升其可靠性,将是美国海军面临的一项挑战,对“福特”号形成作战能力的进度也将产生重大影响。
2、先进阻拦装置
先进阻拦装置的问题最为严重。美海军于2003年启动先进阻拦装置项目,旨在取代现役MK-7型阻拦装置,使海军可回收所有现役及未来预期上舰的飞机。先进阻拦装置计划应用于“福特”级航母,并替换“尼米兹”级航母上现有的MK-7型阻拦装置。由于先进阻拦装置在技术成熟度不够的情况下仓促推动上舰,先进阻拦装置在研制过程中一路坎坷,出现水力涡轮等关键部件的设计反复,造成严重的进度滞后和费用超支。
先进阻拦装置
鉴于先进阻拦装置遇到的严重问题,2016年7月,美国甚至考虑过下马先进阻拦装置,美国国防部总监察署曾要求在推动先进阻拦装置在后续航母上应用之前,海军应先开展一次效费比分析,以确定先进阻拦装置是否是最经济的解决方案。海军为此成立了专门的调查委员会。尽管最终结果是CVN 79和CVN 80将继续采用先进阻拦装置,但难以掩盖先进阻拦装置问题的严重性。
在进行了一系列重新设计后,先进阻拦装置陆上试验取得了一定进展,截至2016年12月,完成了1400余次质量车阻拦试验;完成了“超级大黄蜂”舰载机陆上阻拦测试(352次阻拦),并制定第一份“飞机回收通告”。不可避免的问题是,先进阻拦装置目前已完成舰上安装,但陆上试验仍未充分开展,这意味着后续在陆上试验中发现问题引起的设计变更,舰上设备需要进行相应的改动,可能导致舰上先进阻拦装置的可用性和进度出现问题,制约作战能力形成进度。
另一方面,先进阻拦装置的可靠性问题更为严重。根据2016年的数据,美国海军估算当时先进阻拦装置的关键故障间周期仅为25次,而对先进阻拦装置可靠性的要求是关键故障间周期要达到16500次,差异巨大。根据这个可靠性数据,“福特”号要无故障地实现为期4天的高强度出动回收作业是“几乎不可能”的。美国海军仍需要通过大量的试验,积累大量的数据来实现先进阻拦装置可靠性的增长,这对“福特”号航母作战能力的形成也是个极大的挑战。
(三)服役后仍需开展大量试验
美国海军在“福特”号航母上首次采用了电磁弹射器、先进阻拦装置、双波段雷达、新型反应堆、先进武器升降机等十余项关键新技术,并且对飞行甲板和弹药贮运系统等进行了重新设计,服役后美国海军需对这些新系统开展大量的试验测试,对新的作业流程进行试验和演练。此外还要开展“全舰冲击试验”和初始出动回收试验等关键试验。这些都将使“福特”号形成作战能力时间比成熟型号新建航母更长。
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