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縱橫四?!袄S坦”

2019-01-15 02:24陳曦
看世界 2019年2期
關鍵詞:彈射器尼米茲電磁

陳曦

航空母艦就像傳說中的海洋巨獸“利維坦”,象征著海洋的控制權。它是連接海面、水下和空中三個維度的樞紐性平臺,也是遠洋作戰的“核心”之一。美國發展航母90多年,相關成果最多,平臺戰斗力最強。目前其最具“明星相”的主力艦,當屬最新的“福特”級航空母艦。

“福特”級航母的首艦“福特”號,于2005年開工建造(切割鋼板),2009年鋪設了龍骨,2013年下水。按原計劃,“福特”號應于2015年9月交艦,但由于一系列問題,遲至2017年7月才正式服役。未來,美國將在2058年之前建造10艘“福特”級航母,全面取代“尼米茲”級航母。

首艦“福特”號的研發與建造,共耗資137億美元;前三艘“福特”級航母預計將耗資360億美元。顯然,這是一筆非常龐大的開銷。據最新消息,美國總統特朗普準備為2019財年批準多達7500億美元的軍費,這對于后2艘“福特”級航母的撥款到位甚為重要。

“福特”級航母是自20世紀60年代“企業”號服役以來,美國建造的第三代核動力航母,也是21世紀第一代全新設計的航母,象征著美國新時期的海上霸權。

傳統優勢

相比“尼米茲”級,“福特”級航母繼承了前輩許多優點,繼續適應美國海軍全球行動、前沿存在、海上進攻、快速反應的基本任務。

“福特”級與“尼米茲”級均為最先進的重型航母,擁有強大的作戰能力。一個“尼米茲”級航母戰斗群按9艘艦編隊,其投擲常規武器的爆炸威力,相當于1944年菲律賓海戰中112艘艦組成的第58特混艦隊所攜帶全部武器的爆炸威力。何況,現代化武器裝備(艦載機、精確制導導彈、核武器)的實際效能,已經遠高于以往。

2017年7月22日,弗吉尼亞州諾??撕\娀?,美國最新型航空母艦“杰拉德·福特”號正式服役

再以防空能力為例,航母戰斗群的防空指揮中心一般設在巡洋艦上,可跟蹤和識別2000個目標,通過E-2預警機的指揮通訊節點轉發功能,可指揮40架/批次戰斗機進行攔截和空戰。整個戰斗群可以在高威脅海區保證相當長的生存時間,這就是其強大防空能力的價值。

“福特”級航母與“尼米茲”級航母均采用核動力,相比常規航母擁有巨大的戰斗力優勢,對得起它們的昂貴建造和使用成本。常規航母必須有燃料存儲空間,核動力航母不需要,這些空間和載重完全可以節省出來,用于儲備彈藥和飛機用的航空燃油。平均來看,核動力航母可以提升3倍的彈藥儲備量、4倍的飛機航空燃油儲量。

另外,反應堆燃料一次可使用25年,省掉了檢修艦船內部管道等非常麻煩的步驟。由于不用擔心動力不足,核動力航母可以保持高速航行。從美國的諾??塑姼垡宦窔⒈紪|地中海,核動力航母比常規動力航母快整整2天。

“福特”級與“尼米茲”級航母均使用4臺彈射器。在使用全部彈射器的情況下,“尼米茲”級航母一個20架的機隊可以20~30秒的時間間隔起飛,全部升空不過5~10分鐘而已,算上甲板彈射準備(不包括機庫準備和配載準備),也只有半小時左右。

進行遠程對地攻擊任務時,“尼米茲”級航母4個彈射器均可實現重載起飛,起飛時間比起進行其他任務的時間,并沒有顯著延長?!案L亍奔壓侥竿耆^承了多彈射器運作的巨大優點,而且因為彈射器的不同,優勢更加巨大,而這些是滑躍式起飛的航母所不能比肩的。

“福特”級與“尼米茲”級航母均采用大甲板?!澳崦灼潯奔壓侥傅呐灅蚯安?,可停放26架飛機,左方停放12架,斜角甲板左舷停放6~7架,甲板上共可停放45架飛機。因為從機庫調運飛機上甲板,過程周期特別長,沒法統籌在一次攻擊波的甲板運作周期中,所以45架就是該艦能在一次攻擊波里出動的最大飛機數量。

“福特”級航母基本繼承了這一性能,大甲板上使用F-35和F-18E/F型戰斗機,以及多種無人平臺,一樣可以放出類似數量飛機的攻擊波。

平臺升級

“福特”級航母在繼承美國航母傳統優勢的同時,在很多關鍵方面又有巨大進步。

一是換了新型反應堆,將“尼米茲”級的A4W型堆更換為2部A1B型反應堆,功率提高25%,實際總發電量提升到3倍。在計劃中的高能激光武器和電磁炮不上艦的情況下,“福特”級只需要開啟一部反應堆即可滿足當前配備的系統,包括輪機、船電、電磁彈射和阻攔系統。

“福特”級所有艦載人員,包括船員、飛行聯隊人員和地勤人員,將從“尼米茲”級的6300人降低到4660人

二是使用了綜合電力管理系統(IPS)。針對航母新增的電磁彈射器、回收系統,以及傳統的船電(指揮通訊、航行、傳感器、電子戰等設備和設施)、升降機、照明、熱水供應、生活等方面,電力系統在分配管理上十分強大靈活。該系統連接13500V輸配電系統,供電能力高達20萬千瓦,是“尼米茲”級6.4萬千瓦的3倍。

三是大力精簡人員。新一代艦載機隊,機型種類比以往減少許多,利于使用和保障。更重要的是,所有艦載人員,包括船員、飛行聯隊人員和地勤人員,將從“尼米茲”級的6300人降低到4660人。艦上起居、生活水平也有所提高,每個人的空間更有隱私性,每一間住艙都有廁所。不能小看人員的節約,當年F-18“大黃蜂”與F-4“鬼怪”相比,每個中隊可以減少50名工程和機務人員,更不用說比較F-14“雄貓”了—于是作戰性能上的一些問題,立即無足輕重了。

四是甲板操作流程得到進一步改造,運行效率大幅增加。過去“尼米茲”級航母的彈藥升降機設在飛行甲板中間,這是因為其彈藥庫設計問題,升降機需要配合彈藥庫位置。一旦各種危險的彈藥送上甲板最中間,所有飛行起降作業必須暫停,同時還需要運輸車逐一運送彈藥,開到甲板前后各處的飛機旁,進行掛彈。加油車的作業方式也類似?!澳崦灼潯奔壓侥傅臋C隊進行加油、掛彈作業,一般都耗費2小時左右,存在很大節約空間。

“福特”級航母艦島向后移動了20~30米,且尺寸從“尼米茲”級的30米縮小到18米,后部艦島形狀改為三角形。這種設計大幅度加大了艦島的前部空間,可集中保障艦載機攻擊波的作戰飛機。新區域即被稱為“集中保障區”,借鑒了F1方程式賽車比賽的保障區經驗,形成飛機“一站式”保障模式,即加油、掛彈集中在該區統一進行。

右舷升降機可將待命飛機由機庫升至飛行甲板,牽引車也可將跑道上的飛機牽引至該區,轉運流程方便靈活。另外,“福特”級的彈藥庫位置更加優化,最充分地配合“集中保障區”的設計。這些優勢使得“福特”級航母的飛行整備時間由“尼米茲”級的2小時縮減到1小時。

“福特”級航母是自20世紀60年代“企業”號服役以來,美國建造的第三代核動力航母,也是21世紀第一代全新設計的航母

電磁裝備

“福特”級航母還使用了革命性的電磁彈射器,相比傳統的蒸汽彈射器有巨大進步。彈射器有一個定期維修問題,其維修周期決定了航母在一次戰斗中彈射飛機的數量,以及平均每天的飛機出動率。所以,彈射器維修周期和航空燃油存量、彈藥基數,并列為美國航母三大戰斗力數據。

“尼米茲”級航母使用蒸汽彈射器,最新的MKC-11-2型彈射器,每臺每天彈射一般不超過70次,4臺出動上限不過280次,留出余量后,只能保證航母全艦日平均出動率120架次左右,極限不過220~240架次。航母每彈射500架次飛機后,就必須停飛,進行24~48小時技術檢查;每彈射2500架次,即必須返回港口檢修;每彈射6000架次,即必須進行彈射器更換。

另外,緊急彈射起飛任務都需要以最小間隔使用彈射器。以最小彈射間隔連續彈射,則蒸汽只能優先保證彈射器,而會迅速削弱給動力系統供應的蒸汽水平,造成航速下降。實踐中,“尼米茲”級航母如果保證8架滿油滿彈的飛機(F-18E/F)緊急起飛,所需彈射能量可以達到航母最大蒸汽產量20%左右,彈射過程中,航母航速一般會從30節迅速降低到22節左右。這時往往需要停止彈射,使蒸汽蓄壓裝置利用停止時段來獲得足夠的蒸汽蓄壓。

而且,蒸汽彈射器一次彈射要消耗1.5~2噸淡水,消耗量驚人,航母必須攜帶大量淡水應急,并保證海水淡化能力。這些都會占用艦上寶貴的空間和載重。

“福特”級的EMALS電磁彈射器,可以大幅度解決上述問題。電磁彈射器的原理是,利用磁通量瞬間劇變,產生巨大感應電磁排斥力,將連接飛機的彈射滑塊彈射升空。具體而言,電磁彈射器采用兩側式線性感應驅動裝置,定子在兩側排列為直線,成為彈射器的滑軌,而轉子則在兩排定子之間進行直線高速運動,轉子連接上用于牽引飛機鼻輪的彈射滑塊。給整套系統供電的是反應堆和專用蓄能電池。

“福特”級的重要優勢在于,一是電磁彈射器的電池,充電周期比蒸汽彈射的氣缸蓄壓周期短得多,所以航母每45秒就能彈射一架飛機,而且可以一直保持這個速度,不會造成全艦航速下降。它的平均日出動能力達到160架次,極限出動能力加大到270架次。

二是電磁彈射力度精確可調,且可以對過載實現精密控制,不僅能避免對普通飛機造成結構性或疲勞性損傷,還能彈射結構異常脆弱的無人機。還有,電磁彈射器在人力維護上更加“友好”,每彈射一架飛機節約淡水1噸,完全是多快好省。當然,電磁彈射器耗能巨大—高達16兆瓦,沒有強大的反應堆是無法滿足要求的。

“福特”級使用了電磁阻攔裝置AAG,也是相當重要的新配置?!澳崦灼潯奔壓侥负推渌侥敢粯?,都使用液壓阻攔裝置。飛機以130節速度著艦,在100米著陸區被阻攔停下來,一般要3秒時間,減速度22.3米/秒平方,相當于2.2倍重力加速度。而且沖擊本身并不是均勻分布在3秒內的,而是非常不規律的。這種強烈而且不規律的沖擊,會對飛機機體結構和起落架造成明顯傷害,大幅度影響機體結構的壽命。實際上,這是航母艦載機的一個最大劣勢,即必須經常面對惡劣的降落環境,所以相對于空軍飛機,航母艦載機對結構強度的要求高,對使用壽命的要求不高。

電磁阻攔系統一是能將阻攔時間略微延長,二是阻攔時能比較均勻地分布沖擊,大幅降低對飛機機體結構和起落架的有害影響,增加海軍飛機的實際壽命。

電磁阻攔系統還適用于結構異常脆弱的無人機著艦,保障無人機使用。但在研制和試驗航行階段,電磁阻攔裝置屢次出問題,導致研制費用超支10億美元,而且進度嚴重滯后,這已經成為“福特”級航母全系統項目的一個巨大缺陷。

“遼寧”號

青出于藍

中國海軍已有“遼寧”號航母服役。作為一個后來者,中國海軍同樣踏入世界“航母俱樂部”,成為當前世界上不多的擁有航母的海軍(美、俄、中、英、法、印、意、西、巴西、泰國,也得算上日本)。而且,中國海軍大有后來居上的勢頭。

在“遼寧”號航母已經服役的基礎上,另外1艘作為“遼寧”號的改進型,也即將正式服役。這兩艘航母均采用常規動力和滑躍起飛方式。而未來第三艘、第四艘航母,也采用常規動力,但使用最新型電磁彈射器,排水量也有明顯增加。

未來10年內,中國將有望構成“2+2”的航母作戰序列。雖然跟美國航母有很大差距,例如排水量還不夠大,常規動力相比核動力也有諸多短板,但是中國以如此迅猛的勢頭完成航母艦隊的建設,已屬難能可貴了。而且,相比美國以外其他國家,中國航母數量多、規格高,技術先進性也不遑多讓。只要在組織、訓練、戰備等方面持續投入,假以時日,中國航母必將遙遙領先于除美國外的其他國家,充分有效地滿足中國海軍的戰略需求,完成所擔負的任務。

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