美海军“福特”级航母“约翰•肯尼迪”号于12月7日命名

美海军“福特”级航母“约翰•肯尼迪”号(CVN 79)于12月7日在弗吉尼亚州纽波特纽斯举行命名仪式。“福特”级航母具备先进的技术和作战能力,可提供威慑、海上控制、力量投送、海上安全维护、人道主义援助等能力。“约翰·肯尼迪”号采用了多项新技术,包括先进的推进系统、电力装置、电磁弹射系统(EMALS)、先进阻拦装置(AAG)、雷达和综合作战系统等。与“尼米兹”级航母相比,“福特”级的出动架次率提高33%,且全寿期成本降低约40亿美元。



美海军“福特”级航母“约翰•肯尼迪”号于12月7日命名

图1 CVN 79



进入20世纪90年代后,美海军为了在经费预算有限的情况下,保持海军航空兵的核心战斗力,适应21世纪战略发展的需要,除了继续建造“尼米兹”级航母外,开始寻求发展一型比“尼米兹”级航母具有更强的作战能力,而同时全寿期费用更低的新一代航空母舰,以逐步取代服役到期的老龄航母,并最终替代“尼米兹”级航空母舰,从而构筑未来100年间航母战斗群的基础。新一代航母CVX计划就是在这样的背景条件下于1993年年底提到议事日程上来的。


在20世纪90年代初,美国提出了新的国家安全战略,即地区防务战略。它的基础是战略威慑与防御、前沿存在、危机反应、具备兵力重组能力。在战略上强调“国家安全主要是经济安全”;在国防体制上强调“全面调整美国军事力量的结构”、保持美军在重要地区的“前沿存在”。为配合美国国家战略的调整,海军也确定了与之相适应的新战略,即“前沿存在,由海到陆”。其战略调整的实质内容是要加强海军对陆攻击能力。


美海军“福特”级航母“约翰•肯尼迪”号于12月7日命名

图2 CVN 79的舰岛



在新一代航母计划开始的同时,为保证航母的发展不中断并保持造船厂的航母建造能力,美国仍在建造“尼米兹”级航母。1998年7月,第8艘“尼米兹”级航母“杜鲁门”号(CVN 75)建成服役,替代了“独立”号航母。第9艘“里根”号(CVN 76)1998年开工建造,2003年服役。第10艘“布什”号(CVN 77)2003年开工建造,2009年1月服役。


2006年,新一代航母首舰命名为“福特”号(CVN 78),2009年该舰正式开始建造。“福特”级首批将建造3艘,该级航母的建造总量可能会达到10~11艘,以逐步替代“企业”级航母和“尼米兹”级航母,整个“福特”级航母的建造工期要持续到2058年,时间跨度长达半个世纪之久。


表1 “福特”级航母性能参数

美海军“福特”级航母“约翰•肯尼迪”号于12月7日命名


“福特”号主尺度与“尼米兹”级基本相同,舰体结构也基本沿用“尼米兹”级的。为提高生存能力,该航母的油料库和弹药库这些储存油料、炸弹、导弹以及其他弹药的地方加装了厚装甲,船壳也被加固,以防御水雷和鱼雷的攻击。


与“尼米兹”级相比,“福特”号虽然舰体外形变化较少,但舰体内部格局进行了大幅度调整,飞行甲板也进行了重新设计,以提高飞机出动架次率和武器弹药的输送速度。“福特”号斜直两段式飞行甲板上安装有4部电磁弹射器、先进的阻拦装置、3部舷侧飞机升降机等。4部电磁弹射器,直通甲板首部和斜角甲板舯部各布置2部。飞行甲板舷侧的飞机升降机由“尼米兹”级的4部减为3部,右舷岛式上层建筑前2部,左舷斜角甲板艉部1部。根据“尼米兹”级航母的实际作战经验,限制航母舰载机出动架次率的主要因素是弹药的搬运,“福特”号航母减少1部飞机升降机并不影响其舰载机出动架次率,同时还增加了飞行甲板的停机面积。此外,1部飞机升降机的重量在100吨左右,其数量从4部减为3部有助于降低“福特”号航母的重心高度,增加重心裕度。另外武器升降机置于右舷侧,避开起飞与回收区域,保证武器升降系统与舰载机能够同时作业。斜角甲板尾部布置3道阻拦索。


岛式上层建筑充分考虑了视野、湍流影响、飞机移动范围与路线,以及舰上指挥、飞行控制、各种雷达和通信设备对空间的要求等因素,最终决定采用1个尾岛的模式,岛移向后方,更接近舰艉以增大飞行甲板的可用面积,利于飞机的停放、移动和收放,可提高出动架次率。岛式上层建筑设计还特别注重隐身设计,其外形比“尼米兹”级简洁,更显扁平、低矮,对一些突出部位采用敷设雷达吸波涂料等措施,以大大降低雷达散射截面积。


“福特”号航母设计中,将司令部舰桥(作战指挥中心)从原来的07甲板移到了03甲板,位于航母飞行甲板以下,而舰桥和主飞行控制室仍然在岛式上层建筑内。“福特”号这样做的原因可能是作战指挥中心的重要性突出,而指挥人员不需要通过肉眼观察周围的情况(整个战场的态势事实上无法通过肉眼观察),因而该中心可以移至飞行甲板以下的位置,这样做能够提高作战指挥中心在战争中的生存概率。


与“尼米兹”级的机库由2道防火门分为3个机库隔舱不同,“福特”号航母的机库只设1道防火门,分为两个机库隔舱,据称这能减轻航母重量。


美海军对“福特”级航母的要求是:在获得比现有“尼米兹”级航母更强的作战能力的同时,具有更低的全寿期费用。而为适应长达50年的服役周期内未来新技术的嵌入,“福特”级还重点强调了互通性,采用适应未来灵活变化的基本配置结构并充分考虑了重量和稳性等方面的裕量。


为了满足美海军对新航母制定的战术要求,“福特”级专门开发了许多关键技术。美海军已确定了15项关键技术。这些技术新颖而独特,攸关“福特”号航母的研发、建造、使用和作战等环节。15项关键技术的大致情况如下:


1)65号高强度低合金钢

65号高强度低合金钢(HSLA-65)这种钢材使用在飞行甲板以外的其他甲板和船体各部分,与以前使用的钢材相比,重量约减轻700吨。2002年完成性能试验,2003年获得使用认证,2005年8月,首块钢板切割仪式后,该型钢已在船体各模块建造中广泛使用。


2)核动力推进和电力系统

新一代航母装2座新研制的A1B压水堆,其单堆提供的推进功率应与“尼米兹”级的A4W型相同,同为14万马力,但效率超过A4W的3倍,是一型高性能反应堆,且堆芯寿命延长。


另外,在大型的电力设备上使用了碳化硅半导体材料构成的大功率电子模块(HPEM),取代了原来厚重宽大的变压器。小而轻的发电机的供电能力是“尼米兹”级航母的3倍,通过分布在舰内各处的由计算机管制的区域配电系统(ZEDS),可高效合理地配送电力。


该系统从1998年开始研发,设计工作已经完成,美海军在2005年进行了必要的设计实验,该系统的发电机同年进行了测试,并授权制造,随后进入建造阶段。


3)逆渗透海水淡化装置

该装置不依存于以往的水蒸气发生装置,而是利用一种称为“逆渗透膜(ROM)”的过滤膜进行海水淡化,因此海水淡化装置的重量减轻。2003年的陆基试验对该设备的性能进行了验证。此后,该设备装到两栖登陆舰上进行了评估试验。目前,在“福特”号航母上搭载该设备的设计工作已经完成。和前面提到的“核动力推进和电力系统”一并,计划可以减少1350吨重量同时减少220名舰上操作人员。


4)新型空调装置

新型的空调装置相对于“尼米兹”级航母上的空调装置体积更加小巧,但功率大幅提高。如此大规模的空调在舰上使用还是首例。


5)先进的武器升降机

该武器升降机不是以前那种电动钢丝绳升降机或电动液压升降机,而是基于永磁直线同步电机的升降平台,与以前的武器升降机相比,速度更快(45米/分),载重量是以前的两倍以上(22吨),操作人员大幅减少(20人以上),另外维修费用也将减少。


另外,为了保障舰载飞机的起降和后勤保障,在飞行甲板的右舷配置了4座武器升降机(“尼米兹”级航母仅有3座),其中一座为提高武器运输的效率设置在航母的舷侧。影响武器装载效率的先进武器升降机,对提高飞机出动架次率作出了很大贡献。


6)115号高强度韧性钢

航母飞行甲板上使用的是弹性好、高强度、高韧性的HSLA-115钢,这种钢的屈服强度是115千帕/英寸2性能良好且价格适当使这种钢材很快得到应用。与以前采用的钢材相比,新型钢材使飞行甲板的重量减轻了175吨,2008年,HSLA-115在“福特”号航母飞行甲板上使用得到批准,2009年开始建造。


7)电磁弹射器(EMALS)

电磁弹射器与“尼米兹”级航母上搭载的装置复杂、规模庞大的高压蒸汽弹射器有很大的不同。利用电磁弹射器可发射飞行甲板上的各种舰载机,发射装置的体积和重量都将大幅度减小,同时操作人员和维修人员的数量也有所减少,大约减少32 名。


8)先进阻拦装置(AAG)

这种先进的阻拦装置依靠飞行甲板上的阻拦索挂住高速滑行的舰载机,这一点与“尼米兹”级航母上使用的方法没有太大的区别,但飞行甲板以下阻拦索的制动方式有所改变,装置趋于小型化、轻量化。利用数字控制系统,这种先进阻拦装置可调整舰载机回收的方法,实现高效、有秩序地回收舰载飞机。这使得设备操作人员的数量大幅减少,同时保养维修的费用也将减少。


先进阻拦装置将不仅仅在“福特”级航母上应用,同时还可在今后“尼米兹”级航母的改装大修中,代替现有的 Mk7型飞机阻拦装置。


9)重型航行补给装置

通过提高高架索等装置的性能,航母与并行补给舰之间的距离由原来的 55 米增大到 90 米,从而提高航行补给操作的安全性。另外,高架索一次输送货物的重量由原来的 2.6 吨增至5.4 吨,缩短了海上补给所用的时间,这一装置改善了当前的航行补给技术。


10)等离子电弧垃圾处理系统

该装置利用等离子电弧的超高温处理舰内产生的废弃物(纸张、塑料、布、木材、剩饭、金属、玻璃等),一天大约可以处理 3 吨的废物。由于各类废弃物可以一同处理,所以减少了以往垃圾分类的时间。另外,与以前的垃圾处理装置相比,该装置的重量有所减轻,此类垃圾处理系统早在商船上得到了应用。


11)双波段雷达(DBR)

双波段雷达由 S 波段的体搜索雷达(VSR)和 X 波段的多功能雷达(MFR)组成。舰岛上装有各种雷达天线,有源相控阵天线并不是以往的回转式而是固定形式,从而促进了舰岛的小型化,以及船体重量的减轻。另外,由于雷达性能的提高,以舰船本身为中心的半球空间区域内由远至近的目标搜索能力、航空飞机管制能力、防空导弹制导能力都有所提高。


12)“改进型海麻雀”导弹(ESSM)

“改进型海麻雀”导弹是以前使用的“海麻雀”导弹的改进型。包含双波段雷达在内的武器系统的人机交互界面是必不可少的,在新型航母上使用这种舰载防空导弹是没有问题的。


13)联合精确进场着舰系统(JPALS)

“福特”级航母上将采用不断发展的联合精确进场着舰系统(JPALS)。JPALS 利用差分 GPS 技术,可引导飞机全天候不分昼夜的精确进场并着舰。联合精确进场着舰系统已在“尼米兹”级航母 CVN 71上成功完成性能试验。


14)航空数据管理和控制系统(ADMACS)

舰内的实时数据与网络相连的同时,与作战行动直接相关的电磁弹射系统、先进的阻拦装置和武器升降机等新型装置也都相互联网,ADMACS 可由此最优且快速地进行飞行甲板和机库内舰载机的移动管理,飞机燃油补给的状态管理以及舰载机装载的武器弹药的分类,舰内弹药库的管理等。通过该系统可大大削减相关工作人员的数量,提高飞机出动架次率,从而提高作战效能。以前“尼米兹”级航母上采用实体的舰载机状态显示模板,而航空数据管理与控制系统将采用数字化的显示模板,优化舰载机管理与调度。


15)武器弹药搬运装填装置

该装置采用全电动方式可以在飞行甲板上行走,搬运武器弹药并装填舰载飞机。以前飞行甲板上依靠人力进行弹药搬运和装填,新型武器弹药搬运装置提高了飞机的安全性和出动架次,5 ~ 6 级海况下,可在飞行甲板上搬运1.36 吨武器弹药,利用电动式机械臂为飞机装填武器弹药。目前,一部武器弹药搬运装置可取代4~5名搬运装填人员。


表2 关键技术对舰能力的影响

美海军“福特”级航母“约翰•肯尼迪”号于12月7日命名


分享到:


相關文章: