美軍艦載機戰力詳細分析

一、艦載機:航空母艦最好的攻防武器

(一)艦載機發展迅速,航空母艦的攻防利器

艦載機用於在航空母艦上起降,是航空母艦最好的攻防武器。艦載機用於在航空母 艦上起降,相較於艦炮和導彈,艦載機大幅增加了航空母艦的作戰半徑,是航空母 艦奪取保持制空權、制海權的主要依靠力量。艦載機在完成進攻後,可以返回航母 或通過加油機進行彈藥和油料補給,具有較強的作戰持續性和多功能性。艦載機的 性能強弱直接確定了航空母艦的攻防能力。

艦載機的用途、機型向多元化發展。按使命劃分,艦載機可分為戰鬥機、攻擊機、 反潛機、預警機、偵察機、電子對抗機、加油機;按起降原理劃分,可分為滑越起 降型、彈射起降型、垂直/短距離起降型、直升機。隨著武器裝備的發展,艦載機正 向隱身化和無人化發展。

艦載機歷經百年發展,美俄兩系艦載機影響較大。艦載機誕生於1910年,歷年百年 發展,在兩次世界大戰、現代戰爭中發揮了巨大的作用。艦載機已由螺旋槳飛機發 展成為噴氣式飛機,進攻手段也由機槍、炸彈發展為以導彈為主。當前服役的艦載 機中,以美國的F-18、F35C,俄羅斯的蘇-33影響較大。

(二)艦載機起飛方式呈現多元化

航母艦載機起飛方式有四種:滑躍起飛、垂直起飛、蒸汽彈射起飛和電磁彈射起飛。

1. 滑躍起飛:美國以外的其他國家航母艦載機主流起飛方式

滑躍起飛指艦載機先依靠自身動力在航母水平甲板滑跑,後經航母艦首滑躍甲板, 使艦載機在離艦瞬間被賦予一定斜傾角和向上的垂直分速度,實現離艦起飛。滑躍 起飛技術是由英國人首先發明創造。英國將該技術最先應用在“無敵”級航母上, 使“海鷂”垂直/短距起降飛機起飛重量、載彈量、作戰半徑均得到較大提高。目前 採用滑躍起飛的國家有英、俄、西班牙、意大利、印度、中國等。

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2. 垂直起飛:艦載機主要是英國“鷂式”戰機

垂直起飛方式指不需要滑跑可以原地起飛戰機。垂直起降主要指固定翼飛機可以不用藉助跑道而在原地就能垂直起飛和垂直降落,其主要原理是利用噴氣反作用力或 者空氣動力,克服重力,使戰機起飛。利用噴氣反作用力原理的主要是英國的“鷂 式”戰機。

垂直起飛方式可以自由起飛降落但其戰鬥能力較低且不具備遠航能力。根據《世界 垂直起降動力裝置的演進和展望》,垂直起飛方式可以隨時隨地起飛,不受機場跑 道限制。但其不具備遠航能力,在垂直起飛時要耗掉總油料的三分之一,載彈量也 明顯少於其他同類型戰機,如鷂式戰機載彈量只有2271千克而同期美國的F-14有 6577千克,戰鬥能力較低。

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3. 蒸汽彈射起飛:美國現役航母艦載機主流起飛方式

蒸汽彈射起飛是指用蒸汽彈射器給艦載機施加外力,使其迅速增速而“彈射升空”。蒸汽彈射器工作原理為將蒸汽壓力轉化為對飛機的推力。目前,美國海軍除了最新 服役的“福特”號航母之外,其餘10艘尼米茲級航母艦載機均採用蒸汽彈射起飛。 法國、巴西、阿根廷等國的航母也都採用蒸汽彈射起飛。

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4. 電磁彈射起飛:優勢明顯,可以彈射各類機型

電磁彈射器利用直線感應電機的直線運動,帶動艦載機加速到起飛速度。美國最新 “福特”號航母是目前全球唯一搭載電磁彈射器的航空母艦。2017年4月8日,“福 特”級航母的首艦“福特”號海試,引起全球廣泛關注。美國海軍計劃在2058年之 前建造10艘同級航母,全部搭載電磁彈射系統,取代目前的“尼米茲”級航母。

電磁彈射可以彈射各類固定翼飛機,彈性性能較好。

• 彈射性能較好:電磁彈射最大彈射能力高達122兆焦耳,比蒸汽彈射器高出約 29%,可以彈射重量更大的艦載機。

• 彈射更為可控:蒸汽彈射無法精確控制推力,會造成艦載機受力不均,進而造 成機體受損。電磁彈射加速更可控,更平穩,可大幅減小對艦載機和各部件的 衝擊。蒸汽彈射一般要求18噸以上,而電彈可彈射飛機小到2公斤,大到40餘 噸。

• 可靠性更高:蒸汽彈射2次重大故障的平均週期約為405周,而電磁彈射週期達 1300周以上。

• 適裝性更佳:蒸汽彈射器大部分重量位於上層甲板,導致船體重心升高,而且 彈射氣缸必須整體安裝,而電磁彈射器可以靈活佈置。

• 體積質量更小:C-13型蒸汽彈射器的總質量約為538噸,體積超過1100立方米, 而電磁彈射質量小於280噸,體積小於425立方米。

• 能量利用率更高,節約淡水:蒸汽彈射器能量利用率只有6%,每起飛一架飛機, 約消耗1噸淡水,電磁彈射能量利用率可達60%,不消耗淡水資源。

二、美軍艦載機存量大,採購處於平穩期

(一)編制:美軍艦載機模塊化配備,機動搭載航母作戰

美軍海軍航空兵分為艦隊航空兵和陸戰隊航空兵。

艦隊航空兵以航空母艦為載體, 是美國海軍航空母艦戰鬥群的主要打擊力量;陸戰隊航空兵平時獨立建制,作戰時 搭乘海軍的兩棲攻擊艦戰鬥群,擔任護航及掩護任務,在必要的情況下,陸戰隊航 空兵的戰鬥機中隊也會調入艦隊航空兵參戰。

艦載機聯隊是以航空母艦為活動基地的行政管理和戰術作戰單位。美軍的艦隊航空 兵以艦載機聯隊作為戰術作戰單位,一般一艘航母部署一支艦載機聯隊。典型的一 個現役艦載機聯隊編有多支執行不同類型任務的中隊,各中隊配置不同的機型,一 般艦載機聯隊下轄8~10個飛行中隊,飛行中隊是海軍航空兵最基層戰術單位。每個 飛行中隊根據各中隊飛機種類的不同,由2~12架艦載機構成。

每個艦載機聯隊配備70多架不同型號的飛機。一個典型的美軍艦載機聯隊包括4 個 戰鬥/ 攻擊機中隊、1 個預警機中隊、1個電子戰中隊、1 個直升機海上作戰中隊和 1 個直升機海上攻擊中隊,1個後勤支援運輸中隊,機隊規模約70架。艦載機聯隊的 機隊規模隨作戰需要會進行調整,作戰任務大時,機隊規模在90架以上。

美軍目前共有10支艦載機聯隊,搭載航母機動性強。美軍共有11艘航母,其中1~2 艘“尼米茲級”航空母艦處於補充核燃料或者大修狀態,1艘“福特級”航空母艦尚 未實現部署。美國海軍擁有10支艦載機聯隊(包含1個用於訓練飛行員的預備聯隊, 不用於作戰),每個聯隊不定時搭載於不同的航母,而且各個中隊也有互相調動的 情況,由此使得艦載機聯隊成為一個相對獨立的伴隨航母戰鬥群行動的空中作戰體 系。

隱身戰機和無人機是未來美軍艦載機的重點發展方向。未來美軍艦載機的發方向主 要是戰鬥機的隱身化以及無人機上艦,美國艦隊航空兵計劃使用F-35C替代所有的F /A-18C以及老舊的F/A-18E/F戰鬥機,使現役4個戰鬥/攻擊機中隊中的2個升級為 F-35C戰鬥/攻擊中隊;陸戰隊航空兵則使用F-35B來替換F/A-18系列戰機。美軍計 劃在航空母艦上部署1個由6架無人機組成的無人機中隊,無人機能為ISR(情報、 監視、偵察)任務和打擊任務提供遠程長航時能力,也可能為F/A-18E/F和F-35C 提 供目標指示,還可能成為加油機、干擾機、電子攻擊平臺。

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(二)數量:總規模龐大,戰鬥機數量總計超千架

美軍擁有各類艦載機2584架,直升機和戰鬥機/攻擊機佔比排名前二。根據《Military Balance 2019》,美軍艦隊航空兵和陸戰隊航空兵擁有各類艦載機2584架(包括搭 載於非航母艦船的飛機),其中各類直升機1170架,佔比46%;戰鬥機/攻擊機1039 架,佔比40%。

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艦載戰鬥機/攻擊機佔美軍總裝備量的34%,艦載直升機佔美軍總裝備量的23%。美 軍海軍航空兵和陸戰隊航空兵所配備的戰鬥機/攻擊機均能上艦(僅有極少量待退役 岸基戰鬥機/攻擊機),艦載機與空軍戰鬥機/攻擊機配備比例為1:2。直升機方面,由於美軍陸軍航空兵配備了大量直升機,艦載直升機佔比約為23%。

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艦隊航空兵與陸戰隊航空兵作戰需求不同,艦載機結構差異較大。分軍兵種來看:

• 艦隊航空兵:需要具備綜合作戰能力,艦載機機型齊全,擁有戰鬥機/攻擊機(722 架,佔比46%)、直升機(548架,佔比35%)、電子戰機(131架,佔比9%)、 預警機、運輸機、無人機等多種機型;

• 陸戰隊航空兵:更加註重於兩棲突擊作戰能力,艦載機主要是直升機(622架, 佔比61%)、戰鬥機/攻擊機(317架,佔比31%)、無人機(80架,佔比8%)


美軍艦載機戰力詳細分析

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艦載機平臺化發展,滿足多樣化作戰需求。美軍艦載機實現了“一機多型”,平臺 化發展,以滿足多樣化的作戰需求,同時降低艦上的保障要求。基於F-35平臺,美 軍擁有用於垂直/短距起降的F-35B,以及用於彈射起飛的F-35C;基於F-18平臺, 美軍除了戰鬥機和攻擊機外,還擁有其電子戰型——EA-18G。

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(三)採購:以固定翼飛機為主,新機採購佔比超過 80%

美軍艦載機採購分為新機採購和研發支出,一般新機採購佔比超過80%。1998年以 來,由於美軍裝備相對完備,艦載機採購多以更新為主,未開展新型號的大規模採 購,新機採購規模均未超過100億美元。一般情況下,艦載機採購中,新機採購佔比 在80%以上,在新型號啟動年份,研發支出佔比會大幅提升。隨著後續新型號的列 裝,採購費用會同步顯著增長。

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新機採購中固定翼艦載機佔比超過60%,戰鬥機/攻擊機加速更新。在新機採購中, 固定翼艦載機佔比超過60%,其中主要是戰鬥機/攻擊機。隨著F-35B/C逐步服役, 美國海軍的戰鬥機/攻擊機正由F-18系列向F-35B/C過渡,F-35B/C的採購處於加速 期。各類直升機也是美軍重要的採購機型,在穩定採購年份,直升機的價值量佔比 在20~30%波動。

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艦載機研發週期較長,研發類訂單是企業的重要收入來源。艦載機工況環境惡劣, 除研發階段的高額研發投入外,後續也存在持續的改進,在艦載機的壽命週期內, 需要持續的研發投入,研發類訂單是生產企業重要的收入來源。對於較為成熟穩定 的機型,以F/A-18E/F、MH-60R/S為例,在成熟期採購週期內,研發費用佔新機採 購的比例為5%~10%;對於需要持續研發改進的機型,以E-2C/D、F-35C/D為例, 在採購週期內,研發費用佔新機採購的比例在40%-55%。

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美軍艦載機按中隊成建制採購 。採購量方面,戰鬥機/攻擊機的採購量最大,直升機 次之,一般以中隊為單位成建制採購。目前F-35C/D處於採購量爬升期, F/A-18E/F、 MH-60R/S等成熟機型以更新為主,有較為明顯的採購週期性。

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新機型單價顯著高於老機型,單價隨裝備量增長而下降。新技術的應用,大幅提高 了艦載機的單價,新一代艦載機的單價顯著高於老機型,F-35B/C單價最高為2.69 億美元/架,後隨裝備量增長而逐步降至1.5億美元,仍顯著高於F/A-18E/F的8000萬 美元/架。


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