美海軍“福特”級航母“約翰•肯尼迪”號於12月7日命名

美海軍“福特”級航母“約翰•肯尼迪”號(CVN 79)於12月7日在弗吉尼亞州紐波特紐斯舉行命名儀式。“福特”級航母具備先進的技術和作戰能力,可提供威懾、海上控制、力量投送、海上安全維護、人道主義援助等能力。“約翰·肯尼迪”號採用了多項新技術,包括先進的推進系統、電力裝置、電磁彈射系統(EMALS)、先進阻攔裝置(AAG)、雷達和綜合作戰系統等。與“尼米茲”級航母相比,“福特”級的出動架次率提高33%,且全壽期成本降低約40億美元。



美海軍“福特”級航母“約翰•肯尼迪”號於12月7日命名

圖1 CVN 79



進入20世紀90年代後,美海軍為了在經費預算有限的情況下,保持海軍航空兵的核心戰鬥力,適應21世紀戰略發展的需要,除了繼續建造“尼米茲”級航母外,開始尋求發展一型比“尼米茲”級航母具有更強的作戰能力,而同時全壽期費用更低的新一代航空母艦,以逐步取代服役到期的老齡航母,並最終替代“尼米茲”級航空母艦,從而構築未來100年間航母戰鬥群的基礎。新一代航母CVX計劃就是在這樣的背景條件下於1993年年底提到議事日程上來的。


在20世紀90年代初,美國提出了新的國家安全戰略,即地區防務戰略。它的基礎是戰略威懾與防禦、前沿存在、危機反應、具備兵力重組能力。在戰略上強調“國家安全主要是經濟安全”;在國防體制上強調“全面調整美國軍事力量的結構”、保持美軍在重要地區的“前沿存在”。為配合美國國家戰略的調整,海軍也確定了與之相適應的新戰略,即“前沿存在,由海到陸”。其戰略調整的實質內容是要加強海軍對陸攻擊能力。


美海軍“福特”級航母“約翰•肯尼迪”號於12月7日命名

圖2 CVN 79的艦島



在新一代航母計劃開始的同時,為保證航母的發展不中斷並保持造船廠的航母建造能力,美國仍在建造“尼米茲”級航母。1998年7月,第8艘“尼米茲”級航母“杜魯門”號(CVN 75)建成服役,替代了“獨立”號航母。第9艘“里根”號(CVN 76)1998年開工建造,2003年服役。第10艘“布什”號(CVN 77)2003年開工建造,2009年1月服役。


2006年,新一代航母首艦命名為“福特”號(CVN 78),2009年該艦正式開始建造。“福特”級首批將建造3艘,該級航母的建造總量可能會達到10~11艘,以逐步替代“企業”級航母和“尼米茲”級航母,整個“福特”級航母的建造工期要持續到2058年,時間跨度長達半個世紀之久。


表1 “福特”級航母性能參數

美海軍“福特”級航母“約翰•肯尼迪”號於12月7日命名


“福特”號主尺度與“尼米茲”級基本相同,艦體結構也基本沿用“尼米茲”級的。為提高生存能力,該航母的油料庫和彈藥庫這些儲存油料、炸彈、導彈以及其他彈藥的地方加裝了厚裝甲,船殼也被加固,以防禦水雷和魚雷的攻擊。


與“尼米茲”級相比,“福特”號雖然艦體外形變化較少,但艦體內部格局進行了大幅度調整,飛行甲板也進行了重新設計,以提高飛機出動架次率和武器彈藥的輸送速度。“福特”號斜直兩段式飛行甲板上安裝有4部電磁彈射器、先進的阻攔裝置、3部舷側飛機升降機等。4部電磁彈射器,直通甲板首部和斜角甲板舯部各佈置2部。飛行甲板舷側的飛機升降機由“尼米茲”級的4部減為3部,右舷島式上層建築前2部,左舷斜角甲板艉部1部。根據“尼米茲”級航母的實際作戰經驗,限制航母艦載機出動架次率的主要因素是彈藥的搬運,“福特”號航母減少1部飛機升降機並不影響其艦載機出動架次率,同時還增加了飛行甲板的停機面積。此外,1部飛機升降機的重量在100噸左右,其數量從4部減為3部有助於降低“福特”號航母的重心高度,增加重心裕度。另外武器升降機置於右舷側,避開起飛與回收區域,保證武器升降系統與艦載機能夠同時作業。斜角甲板尾部佈置3道阻攔索。


島式上層建築充分考慮了視野、湍流影響、飛機移動範圍與路線,以及艦上指揮、飛行控制、各種雷達和通信設備對空間的要求等因素,最終決定採用1個尾島的模式,島移向後方,更接近艦艉以增大飛行甲板的可用面積,利於飛機的停放、移動和收放,可提高出動架次率。島式上層建築設計還特別注重隱身設計,其外形比“尼米茲”級簡潔,更顯扁平、低矮,對一些突出部位採用敷設雷達吸波塗料等措施,以大大降低雷達散射截面積。


“福特”號航母設計中,將司令部艦橋(作戰指揮中心)從原來的07甲板移到了03甲板,位於航母飛行甲板以下,而艦橋和主飛行控制室仍然在島式上層建築內。“福特”號這樣做的原因可能是作戰指揮中心的重要性突出,而指揮人員不需要通過肉眼觀察周圍的情況(整個戰場的態勢事實上無法通過肉眼觀察),因而該中心可以移至飛行甲板以下的位置,這樣做能夠提高作戰指揮中心在戰爭中的生存概率。


與“尼米茲”級的機庫由2道防火門分為3個機庫隔艙不同,“福特”號航母的機庫只設1道防火門,分為兩個機庫隔艙,據稱這能減輕航母重量。


美海軍對“福特”級航母的要求是:在獲得比現有“尼米茲”級航母更強的作戰能力的同時,具有更低的全壽期費用。而為適應長達50年的服役週期內未來新技術的嵌入,“福特”級還重點強調了互通性,採用適應未來靈活變化的基本配置結構並充分考慮了重量和穩性等方面的裕量。


為了滿足美海軍對新航母制定的戰術要求,“福特”級專門開發了許多關鍵技術。美海軍已確定了15項關鍵技術。這些技術新穎而獨特,攸關“福特”號航母的研發、建造、使用和作戰等環節。15項關鍵技術的大致情況如下:


1)65號高強度低合金鋼

65號高強度低合金鋼(HSLA-65)這種鋼材使用在飛行甲板以外的其他甲板和船體各部分,與以前使用的鋼材相比,重量約減輕700噸。2002年完成性能試驗,2003年獲得使用認證,2005年8月,首塊鋼板切割儀式後,該型鋼已在船體各模塊建造中廣泛使用。


2)核動力推進和電力系統

新一代航母裝2座新研製的A1B壓水堆,其單堆提供的推進功率應與“尼米茲”級的A4W型相同,同為14萬馬力,但效率超過A4W的3倍,是一型高性能反應堆,且堆芯壽命延長。


另外,在大型的電力設備上使用了碳化硅半導體材料構成的大功率電子模塊(HPEM),取代了原來厚重寬大的變壓器。小而輕的發電機的供電能力是“尼米茲”級航母的3倍,通過分佈在艦內各處的由計算機管制的區域配電系統(ZEDS),可高效合理地配送電力。


該系統從1998年開始研發,設計工作已經完成,美海軍在2005年進行了必要的設計實驗,該系統的發電機同年進行了測試,並授權制造,隨後進入建造階段。


3)逆滲透海水淡化裝置

該裝置不依存於以往的水蒸氣發生裝置,而是利用一種稱為“逆滲透膜(ROM)”的過濾膜進行海水淡化,因此海水淡化裝置的重量減輕。2003年的陸基試驗對該設備的性能進行了驗證。此後,該設備裝到兩棲登陸艦上進行了評估試驗。目前,在“福特”號航母上搭載該設備的設計工作已經完成。和前面提到的“核動力推進和電力系統”一併,計劃可以減少1350噸重量同時減少220名艦上操作人員。


4)新型空調裝置

新型的空調裝置相對於“尼米茲”級航母上的空調裝置體積更加小巧,但功率大幅提高。如此大規模的空調在艦上使用還是首例。


5)先進的武器升降機

該武器升降機不是以前那種電動鋼絲繩升降機或電動液壓升降機,而是基於永磁直線同步電機的升降平臺,與以前的武器升降機相比,速度更快(45米/分),載重量是以前的兩倍以上(22噸),操作人員大幅減少(20人以上),另外維修費用也將減少。


另外,為了保障艦載飛機的起降和後勤保障,在飛行甲板的右舷配置了4座武器升降機(“尼米茲”級航母僅有3座),其中一座為提高武器運輸的效率設置在航母的舷側。影響武器裝載效率的先進武器升降機,對提高飛機出動架次率作出了很大貢獻。


6)115號高強度韌性鋼

航母飛行甲板上使用的是彈性好、高強度、高韌性的HSLA-115鋼,這種鋼的屈服強度是115千帕/英寸2性能良好且價格適當使這種鋼材很快得到應用。與以前採用的鋼材相比,新型鋼材使飛行甲板的重量減輕了175噸,2008年,HSLA-115在“福特”號航母飛行甲板上使用得到批准,2009年開始建造。


7)電磁彈射器(EMALS)

電磁彈射器與“尼米茲”級航母上搭載的裝置複雜、規模龐大的高壓蒸汽彈射器有很大的不同。利用電磁彈射器可發射飛行甲板上的各種艦載機,發射裝置的體積和重量都將大幅度減小,同時操作人員和維修人員的數量也有所減少,大約減少32 名。


8)先進阻攔裝置(AAG)

這種先進的阻攔裝置依靠飛行甲板上的阻攔索掛住高速滑行的艦載機,這一點與“尼米茲”級航母上使用的方法沒有太大的區別,但飛行甲板以下阻攔索的制動方式有所改變,裝置趨於小型化、輕量化。利用數字控制系統,這種先進阻攔裝置可調整艦載機回收的方法,實現高效、有秩序地回收艦載飛機。這使得設備操作人員的數量大幅減少,同時保養維修的費用也將減少。


先進阻攔裝置將不僅僅在“福特”級航母上應用,同時還可在今後“尼米茲”級航母的改裝大修中,代替現有的 Mk7型飛機阻攔裝置。


9)重型航行補給裝置

通過提高高架索等裝置的性能,航母與並行補給艦之間的距離由原來的 55 米增大到 90 米,從而提高航行補給操作的安全性。另外,高架索一次輸送貨物的重量由原來的 2.6 噸增至5.4 噸,縮短了海上補給所用的時間,這一裝置改善了當前的航行補給技術。


10)等離子電弧垃圾處理系統

該裝置利用等離子電弧的超高溫處理艦內產生的廢棄物(紙張、塑料、布、木材、剩飯、金屬、玻璃等),一天大約可以處理 3 噸的廢物。由於各類廢棄物可以一同處理,所以減少了以往垃圾分類的時間。另外,與以前的垃圾處理裝置相比,該裝置的重量有所減輕,此類垃圾處理系統早在商船上得到了應用。


11)雙波段雷達(DBR)

雙波段雷達由 S 波段的體搜索雷達(VSR)和 X 波段的多功能雷達(MFR)組成。艦島上裝有各種雷達天線,有源相控陣天線並不是以往的迴轉式而是固定形式,從而促進了艦島的小型化,以及船體重量的減輕。另外,由於雷達性能的提高,以艦船本身為中心的半球空間區域內由遠至近的目標搜索能力、航空飛機管制能力、防空導彈制導能力都有所提高。


12)“改進型海麻雀”導彈(ESSM)

“改進型海麻雀”導彈是以前使用的“海麻雀”導彈的改進型。包含雙波段雷達在內的武器系統的人機交互界面是必不可少的,在新型航母上使用這種艦載防空導彈是沒有問題的。


13)聯合精確進場著艦系統(JPALS)

“福特”級航母上將採用不斷髮展的聯合精確進場著艦系統(JPALS)。JPALS 利用差分 GPS 技術,可引導飛機全天候不分晝夜的精確進場並著艦。聯合精確進場著艦系統已在“尼米茲”級航母 CVN 71上成功完成性能試驗。


14)航空數據管理和控制系統(ADMACS)

艦內的實時數據與網絡相連的同時,與作戰行動直接相關的電磁彈射系統、先進的阻攔裝置和武器升降機等新型裝置也都相互聯網,ADMACS 可由此最優且快速地進行飛行甲板和機庫內艦載機的移動管理,飛機燃油補給的狀態管理以及艦載機裝載的武器彈藥的分類,艦內彈藥庫的管理等。通過該系統可大大削減相關工作人員的數量,提高飛機出動架次率,從而提高作戰效能。以前“尼米茲”級航母上採用實體的艦載機狀態顯示模板,而航空數據管理與控制系統將採用數字化的顯示模板,優化艦載機管理與調度。


15)武器彈藥搬運裝填裝置

該裝置採用全電動方式可以在飛行甲板上行走,搬運武器彈藥並裝填艦載飛機。以前飛行甲板上依靠人力進行彈藥搬運和裝填,新型武器彈藥搬運裝置提高了飛機的安全性和出動架次,5 ~ 6 級海況下,可在飛行甲板上搬運1.36 噸武器彈藥,利用電動式機械臂為飛機裝填武器彈藥。目前,一部武器彈藥搬運裝置可取代4~5名搬運裝填人員。


表2 關鍵技術對艦能力的影響

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