据美国《星条旗报》网站3月14日报道,海军官员称,美国舰龄第二长的“尼米兹”级航母“艾森豪威尔”号将至少服役至年。不出意外,“尼米兹”级航母的延迟退休引发了人们对“福特”级航母首舰“福特”号航母在技术上是否可靠的讨论。年7月22日,在美国弗吉尼亚州诺福克海军基地,“福特”号航母的士兵参加服役仪式。新华社记者殷博古摄美国海军“福特”级核动力航母首舰“福特”号于年7月22日正式服役。作为21世纪美国继续维持全球霸权和海空优势的利器,集最先进的技术与数十年超级航母操作经验于一身,“福特”号却貌似命里缺福,服役生涯饱受诟病。随着负面新闻不断涌现,人们的态度也发生了改变,从型号曝光时的惊艳,到战斗部署时的嘲讽,“福特”号是如何跟“不靠谱”画上等号的?文
缪异星瞭望智库国际观察员编辑
蒲海燕瞭望智库本文为瞭望智库原创文章,如需转载请在文前注明来源瞭望智库(zhczyj)及作者信息,否则将严格追究法律责任。1超级费钱“福特”号航母服役当天,新闻报道有这么一句介绍“美国近40年来建造的首艘新型航母”。为什么说是近40年,这就不得不提到“福特”级的前辈——“企业”级航母与“尼米兹”级航母。年11月服役的“企业”号航母是世界第一艘核动力航母。8座A2W压水反应堆让设计满载排水量8.5万吨的“企业”号拥有理论上近乎无限的续航力、最大航速35节的高速航行性能,以及空前的航空搭载能力。核动力航母带来的种种性能优势让当时的美国海军颇为满意。但超级性能同时也意味着超级费钱,据后来测算“企业”号航母实际造价是“小鹰”级航母的%。无论美国国防部或国会,都反对继续建造这样昂贵的航母,这让“企业”号意外地成为一个孤立的舰级。虽然单舰成级,但“企业”号的设计思想对美国第二代核动力航母“尼米兹”级有着重要影响。美国海军对“企业”号航母的设计念念不忘,从某种意义上来说作为“企业”号动力减配版的“尼米兹”级航母于年开工建造。综合来看,采用新设计思路下的“尼米兹”级航母,采用2座A4W反应堆,以牺牲部分动力性能与配备为代价,并改用性价比更高的雷达电子与舰载防御武器,换取了更大的舰体与更强的航空搭载能力,取得了性能与成本的较佳平衡,堪称美国海军的理想型核动力航母。最后1艘“尼米兹”级航母“乔治·布什”号于年完工下水,建造绵延近40年,美国海军对该级航母的青睐程度可见一斑。既然“尼米兹”级航母这么优秀,21世纪初还在接续建造,为什么美国海军还要发展“福特”级航母呢?一方面是技术使然。虽然“尼米兹”级航母不断改进升级,但基础设计毕竟是基于上世纪60年代的技术,如今早已落伍。另一方面,随着苏联解体冷战结束,美国一下子失去最强大的对手,美国海军也没有理由再去维持原有冷战时期的兵力规模,削减军费、大幅缩减舰队规模随之成为必然。在此背景下,上世纪90年代中期开始,美国海军多艘航空母舰退役。面对预算与航母数量大幅减少的双重困境,美国海军对于新一代航母的设计需求变得十分明确,既要降低其全寿命周期成本,又要提高单舰作战性能以弥补航母数量的不足。对于降低成本,美海军期望新一代航母至少需比尼米兹级节省10%-20%的全寿命周期成本。对于提高性能,美海军则期待新一代航母能提高25%-60%的舰载机单日打击出动架次,以及拥有更强大的航空弹药承载能力等。要同时满足这两点并不容易,成本与性能恰似天平两端,过于看重任何一点,都会造成失衡。如何解决这对矛盾,美国海军把希望寄托在了新技术应用上。2解决之道从技术层面看,解决成本过高的问题,可以通过引入先进的自动化技术替代人力,同时采用寿命更长的新型核反应堆,降低耗资巨大、耗时极长的核燃料更换次数等,以削减航母全寿命周期成本中占比最高的人力与维护费用。年7月22日,在美国弗吉尼亚州诺福克海军基地,“福特”号航母上的F-35战斗机。新华社记者殷博古摄提升航母作战能力的核心是提高舰载机出动架次率,从技术上看,可以引入新型弹射器、升降机,优化飞行甲板设计,提升航空弹药、航空燃油携载量等。“福特”级航母的整体布局依然沿用后期型“尼米兹”级的设计,舰体尺寸、吨位与“尼米兹”级大致相同,但同时引入了大量新技术试图取得成本与性能间的平衡,主要包括电磁弹射及阻拦系统、新型核反应堆、先进武器升降机等。“福特”级最大的技术亮点莫过于革命性地采用了电磁弹射器,用以替代问世长达70多年的C13蒸汽弹射器。电磁弹射的原理并不深奥,它是利用电磁感应产生的电流和磁场相互作用,将物体加速并发射出去,其最大的优势就在于对舰载机的支持范围更大。比如,蒸汽弹射对舰载机的重量有一定要求,太轻的飞机用不了,而电磁弹射则支持起飞重量从2吨到70吨的舰载机,如今风头正盛的各型无人机在未来都有上舰可能。同时电磁弹射的易操控性,也能改善舰载机飞行员的弹射体验。根据气体状态方程,蒸汽弹射刚开始的时候弹射力度大,后来力度逐渐减小,加速度最大值和平均值之比超过%。而电磁弹射可以实现平稳加速,加速度波动在5%以内,更加平稳安全,对飞行员更友好,对舰载机结构产生的损害也更小。相较于蒸汽弹射,电磁弹射还具有很多战术上的优势:蒸汽弹射前要对气缸进行预热,时间超过24小时,而电磁弹射准备时间只需要15分钟,这对于高强度的现代海战意义非凡。此外,连续使用蒸汽弹射器还会影响航母的航速,其每次弹射会消耗公斤蒸汽和1吨缓冲淡水,连续弹射8架飞机后锅炉蒸汽将损失20%,进而使航母的航速下降5节以上,电磁弹射就不存在这方面问题。除了以上优势,电磁弹射结构简单、维护成本低,维护人员不必再为复杂的蒸汽管道迷宫所困扰。试验显示,使用电磁弹射器后,可以减少近30%全寿命维护费用及近20%的维护人员数量。从各方面来说,电磁弹射器是革命性的技术创新,其作业效率提高了约25%,3部电磁弹射器足以达到过去“尼米兹”级4部蒸汽弹射器的出动效率。当然,采用电磁弹射后对电力的需求也水涨船高,这对“福特”级的动力系统提出了更高要求。航海界曾有这样的调侃:“在海上,只有扛不住的水兵,没有扛不住的航母。”核动力航母超强的续航和持续战斗能力,源自动力装置核心处的反应堆。“福特”级航母上的A1B反应堆,吸取了海狼级、弗吉尼亚级等核潜艇反应堆的设计与操作经验,与“尼米兹”级设计于上世纪60年代的A4W反应堆相比提升巨大。具体来说,A4W反应堆受限于当时的计算机技术、设计与操作经验,为了保证安全性,只能采用相对保守的设计。A1B反应堆研制时,通过更先进的计算机技术进行模拟与分析后,可大幅降低设计保守性,让堆芯拥有更高的能量密度,效率达到最大化。A1B反应堆还重新设计了蒸汽发生器、回路设备与控制系统设备,改善了可维护性并采用延寿的整体设计。“尼米兹”级的A4W反应堆非常庞大且复杂,有30多种型号的管道、1个阀门与20种型号的主泵,运转时需要维持60多个人工观测点进行监控。为保持24小时不间断监控,反应堆部门的人力需求超过,比1艘伯克级驱逐舰的舰员总数还要多。针对这个问题,A1B反应堆特别着重简化设计,足足减少了50%的阀门、管道与主泵等元件数量。另外,A1B采用了现代化电气控制与显示系统,反应堆运行时需要的观测点减少到20个。多项改进措施让A1B反应堆较A4W提高了25%的输出功率,减少了50%的维护需求与人力需求,配套发电机组的发电能力提高了3倍。除了上述技术创新,“福特”级航母还广泛应用了自动化技术,使人力成本得到有效降低。设计容量达人的福特号实际只需名船员操控。美国海军预计,船员精减措施将有助于在“福特”号50年服役期内节省40亿美元的开支。3“骇人听闻”“福特”号航母作为21世纪美国继续维持全球霸权和海空优势的利器,集最先进的技术与数十年超级航母操作经验于一身,可谓出生就自带光环,全世界高度