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美"福特"号航母建造计划实施经验竟借鉴俄罗斯

来源:搜狐军事 作者:知远

  本文原载于俄罗斯《独立军事评论》网站2014年2月28日,原文标题:Прыжок в будущее。作者亚历山大•叶尔马科夫系俄罗斯现代军事航空问题独立专家。文章分析了美国“福特”号航母的建造进程、建造经验、采用的关键技术及其完备程度,以资俄罗斯建造航母借鉴。文章编译如下:

  2013年9月美国审计署公布新一代航母的首舰“杰拉德•福特”号建造计划情况报告之后,俄罗斯国内外报刊上出现了一系列消极看待建造航母的文章。其中一些文章夸大了战舰建造方面现有问题的意义,并相当片面地提出了一些信息。本文尝试弄清楚:美国海军最新航母的建造计划实际上处于何种状态?其前景如何?

  通向新航母的漫长道路

  “杰拉德•福特”号航母的建造合同是2008年9月10日在亨廷顿-英格尔斯工业公司的纽波特纽兹造船厂签订的。这家船厂是美国唯一一家建造核动力航空母舰的船厂。2013年11月举行了航母的洗礼仪式。

  在2008年签订合同的时候,“福特”号航母的价格估计为105亿美元,后来上涨了22%,目前是128亿美元,其中33亿美元用是新一代航母一次设计费。这一数额不包括新一代航母的科学研究和试验设计开支,据国会预算局统计,该项开支已花费47亿美元。

  2001–2007财年为建造半成品拨款37亿美元,2008–2011财年在分阶段拨款框架内拨款78亿美元,2014–2015财年随着战舰成本的增加应补充拨款13亿美元。

  在“福特”号航母的建造过程中出现了延误:最初计划2015年9月向海军交付战舰。延误的原因之一是分包商不能充分和及时地供应专门为航母设计的冷却水供应系统的闭锁设备。另一个原因是在制造甲板时为减少重量和增加航母稳定中心高度而使用更薄的钢板,这是增加战舰改进潜力和未来加装设备所必需的。其结果是经常发生钢板变形的情况,从而导致为消除变形而耗费大量时间和资金。

  目前计划2016年2月向海军交付航母。此后在将近10个月的时间里将对战舰主要系统的整合水平进行国家测试,然后是为期约32个月的最后国家测试。自2016年8月至2017年2月将在航母上安装补充系统并对已装系统进行修整。战舰应于2017年7月初步形成战斗力,2019年2月全面形成战斗力。美国海军航母计划处负责人托马斯•穆尔海军少将说,在交舰和形成战斗力之间持续这么长的时间对于新一代战舰的首舰来说很正常,况且是象核动力航母这么复杂的战舰。

  航母建造成本的增加是该计划招致国会及其各部门和报界尖锐批评的关键原因之一。目前估计战舰的科研和建造开支为175亿美元,这简直是一个天文数字。与此同时,需要指出需要重视的一系列因素。

  首先,无论在美国还是其他国家,新一代战舰的建造总不能避免成本剧增和计划实施期限推迟。这样的例子包括美国的“圣•安东尼奥”级直升机船坞登陆舰、LCS濒海战斗舰和“朱姆沃尔特”级驱逐舰计划,英国的“勇敢”级驱逐舰和“机敏”级核潜艇计划,俄罗斯的22350型护卫舰和677型非核潜艇计划。

  其次,得益于新技术的运用,海军希望新航母的全生命周期成本比“尼米兹”级下降约16%,即从320亿美元减少至270亿美元(2004财年价格)。在航母服役期为50年的情况下,分配在首舰15年建造计划中的开支看上去不再那么吓人。

  第三,175亿美元中将近一半用于科学研究和试验设计及一次设计费,这意味着量产型航母价格将大大降低。“福特”号航母上所采用的一些技术,包括新一代着陆拦阻装置,将来可能在经改进的几艘“尼米兹”级航母上应用。预计,在建造量产型航母时还会成功地避免在“福特”号航母上出现的许多问题,包括在分包商和纽波特纽兹造船厂船自身工作中的问题,这也将对建造期限和成本产生积极影响。最后,分配在15年中的175亿美元只占美国2014财年军费总额的不到3%。

  瞄准未来

  在长约40年的时间里,美国按一种设计建造核航母(“尼米兹”号1968年开工建造,最后一艘——“乔治•布什”号2009年交付海军)。自然,“尼米兹”级航母的设计经过了修改,但没有根本变化,这提出了研发新一代航母和运用能使美国海军航母在21世纪高效活动的大量新技术的问题。

  “福特”号航母的外形乍一看与其前辈区别似乎并不大。面积更小但更高的“岛”离舰艉近了40米,并且更靠近右舷。装备3台飞机升降机(“尼米兹”是4台)。飞行甲板面积扩大4.4%。飞行甲板布局优化了弹药、飞机和物资的转移,并简化了对飞机的飞行间维护(直接在甲板上进行)。

  “福特”号航母采用了13项新的关键技术。最初计划在建造最后一艘“尼米兹”级和前两艘新一代航母时逐步采用新技术,但2002年决定在建造“福特”号航母时采用全部新技术。这一决定成为造价飚升的原因之一。由于不愿更改“福特”号航母建造计划实施期限,纽波特纽兹造船厂在没有最终设计的情况下开始建造战舰。

  “福特”号航母上所采用的技术应确保实现两大关键目标:提高舰载机的使用效率,降低航母的全生命周期成本。计划将每个飞行日(12小时)的飞机出动强度从“尼米兹”级航母的120架次提高到160架次。 计划在短期内使“福特”号航母24小时的飞行日的出动强度达到270架次。而1997年在JTFEX 97-2演习过程中,“尼米兹”号航母在最佳条件下实现4天出动771架次(平均每天约193架次)。

  采用新技术后将能够使舰员编制数量从3300人减少到2500人,而舰载机联队兵力将从2300人减至1800人。考虑到与舰员相关的开支约占“尼米兹”级航母全生命周期成本的40%左右,这一因素的意义很难被高估。计划将航母包括中修或日常修理和修理间隔在内的作战周期持续时间从32个月延长到43个月。计划将船坞修理从“尼米兹”级航母的每8年一次改为每12年一次。

  审计署9月份报告中对“福特”号计划的大部分批评针对战舰关键技术的技术完备水平(6级技术完备水平是准备在必要条件下进行试验,7级是准备批量生产和正式使用,8级和9级是量产型分别在必要条件和实际条件下的正式使用能力得到验证)。一系列关键技术的开发遇到了严重滞后的问题。由于不想更改建造和交舰期限,海军决定在达到7级技术完备水平之前就开始边继续试验边批量建造和安装关键系统。审计署的报告中公正地指出,未来在战舰的关键系统的工作中出现任何严重问题和缺陷的情况下,都可能导致耗费大量的时间和经费去修整,并削弱战舰的作战潜力。

  不久前公布了使用评估与试验处(DOT&E)处长2013年版报告,该报告也对“福特”号计划提出了批评。对该计划的批评基于2013年10月所进行的评估。

  报告指出,“福特”号航母一系列关键技术的可靠性和技术完备程度“较低或不符合规定”,包括弹射器、着陆拦阻装置、多功能雷达和输送航空弹药用的电梯,这可能对飞机出动强度造成负面影响,需要进行重新设计。DOT&E认为,所宣称的飞机出动强度指标(通常每天160架次,短时间内达到270架次)基于过于乐观的条件(能见度不受限制,天气良好,舰载系统工作顺利等),未必能实现。然而只有在战舰初步形成战斗力之前的使用评估和试验过程中才能对此进行评估。

  DOT&E的报告指出,“福特”号航母现在的计划实施期限留给修整试验和消除故障的时间不足。报告特别强调了在使用评估和试验开始后进行全系列修整试验的风险。

  DOT&E的报告还指出,“福特”号不能支持用多个CDL信道传输数据,这可能限制航母与其他兵力、装备的协同能力。另外,航母自卫系统不符合目前要求的风险很高,训练舰员的时间也不够。DOT&E认为,所有这些都可能置顺利地进行使用评估和试验以及初步形成战斗于威胁之下。

  托马斯•穆尔海军少将和海军及纽波特纽兹造船厂的其他代表支持该计划,表示相信现有的所有问题都将在航母交付前的两年内解决。海军代表还对报告的一系列其他结论提出了异议,包括所宣称的“过于乐观”的飞机出动强度指标。应该指出的是,考虑到DOT&E的工作特点(与审计署类似),以及在实施象建造新一代航母首舰这样的如此复杂的计划过程中不可避免的困难,其报告中批评意见的存在是自然的。在美国,很少有军事计划不受到DOT&E报告的批评。

  雷达

  “福特”号航母所运用的13项关键技术中的2项涉及DBR复合雷达,它包括雷神公司生产的X波段的AN/SPY-3 MFR多功能相控阵雷达和洛克希德-马丁公司生产的S波段AN/SPY-4 VSR对空探测雷达。DBR雷达研制计划始于1999年,当时海军与雷神公司签订了MFR雷达科研合同。计划2015年将DBR雷达安装在“福特”号航母上。

  目前MFR雷达处于7级技术完备水平。雷达的地面试验和在SDTS遥控试验舰上的试验已经先后于2005和2006年结束。2010年完成了MFR和VSR雷达的地面整合试验。计划2014年在“福特”号航母上试验MFR雷达。该雷达还将用于装备“朱姆沃尔特”级驱逐舰。

  VSR雷达的情况更不理想:目前该雷达处于6级技术完备水平。最初计划将VSR雷达作为DBR雷达的一部分安装在“朱姆沃尔特”级驱逐舰上。2006年安装在瓦勒普斯岛试验中心的地面原型应在2009年批量生产之前做好准备,并在2014年结束在舰上的基本试验。但VSR雷达的研发成本从2.02亿美元增加到4.84亿美元,为了节省资金,军方于2010年放弃在“朱姆沃尔特”级驱逐舰上安装该型雷达。这导致雷达的试验和修整实际上延迟了五年。计划2014年结束地面原型的试验,2016年完成在“福特”号航母上的试验,而2017年达到7级技术完备水平。

  电磁弹射器和着陆拦阻装置

  EMALS电磁弹射器和AAG现代化着陆拦阻索同样也是“福特”号航母上的重要技术。这两项技术对增加飞机日出动强度起关键作用,并有助于减少舰员数量。与现役系统不同,EMALS和AAG可根据飞行器的重量进行精确调整,从而既可以弹射轻型无人机,也可以弹射重型飞机。AAG和EMALS的采用显著降低了飞行器的负载,从而有利于延长飞行器的服役期限,降低使用成本。与蒸汽弹射器相比,电磁弹射器重量大大减轻,占用空间更小,效率更高,有利于大幅度减少腐蚀,技术维护成本更低。

  EMALS和AAG将在新泽西继续试验的同时安装在“福特”号航母上。AAG着陆拦阻装置和EMALS电磁弹射器目前处于6级技术完备水平。计划在结束地面试验后于2014和2015年分别使两系统达到7级技术完备水平,最初计划时间分别是2011和2012年。AAG的研发和制造成本已从7500万美元增加到1.68亿美元。而EMALS的成本已从3.18亿美元增加到7.43亿美元。

  2014年6月需要在“福特”号航母上用AAG进行飞机着陆试验。计划在2015年之前完成约600次着陆。

  2010年12月18日用简化的EMALS地面原型第一次进行了飞机弹射。这架飞机是第23试验评估中队的一架F/A-18E“大黄蜂”战斗机。EMALS地面原型试验的第一阶段gf 2011年秋季结束,一共完成了133次起飞。除F/A-18E外,T-45C教练机、C-2A运输机和E-2D预警机都进行了弹射起飞试验。2011年11月18日F-35C“闪电II”第五代舰载战斗机首次用EMALS弹射起飞。2013年6月25日,EA-18G“咆哮者”电子战飞机首次用EMALS弹射起飞,这标志着试验的第二阶段开始了。第二阶段将完成约300次起飞。

  EMALS的理想平均指标大约是每1250次弹射发生一次严重故障。目前这一指标约为240次。DOT&E认为,AAG的情况要更差一些:理想指标是每使用大约5000次发生一次严重故障,目前仅有20次。海军和工业界是否能在预定期限内消除AAG和EMALS 的可靠性问题,仍不得而知。与GAO 及DOT&E不同,海军和工业界对解决此问题非常乐观。

  以C-13型蒸汽弹射器 (0、1、2批次)为例,尽管与电磁弹射器相比它有一些不足,但仍显示了很高的可靠性。例如,1990年代在美国航母的80万次弹射中,只发生了30次严重故障,其中只有一次导致损失一架飞机。2011年2月至6月,“企业”号航母的舰载机联队在阿富汗行动框架内完成约3000次战斗任务。蒸汽弹射器弹射成功率约为99%。112个飞行作战日中只有18天(16%)用来对蒸汽弹射器进行技术维护。

  其他关键技术

  “福特”号航母的心脏是装有2座柏克德船舶推进公司(Bechtel Marine Propulsion Corporation)生产的A1B型反应堆的核动力装置(8级技术完备水平)。与“尼米兹”级航母上的核动力装置(2座A4W反应堆)相比,其发电能力提高了2.5倍,从而可以用电力系统取代液压系统,并安装象EMALS、AAG以及未来的大威力定向能武器系统这样的系统。与“尼米兹”级航母相比,“福特”号航母的电能系统更紧凑,使用成本更低,从而减少了舰员数量和战舰的全生命周期成本。“福特”号航母应在2014年12月初步形成战斗力。航母的核动力装置没有受到任何批评。它早在2004年就达到了7级技术完备水平。

  “福特”号航母上的其他关键技术包括:用于运输航空弹药的AWE电梯(6级技术完备水平,应在2014年达到7级,计划在舰上安装11部电梯,“尼米兹”级上有9部),与MFR雷达兼容的ESSMJUWL防空导弹控制协议(6级技术完备水平,计划2014年达到7级),使用GPS系统的JPALS全天候着陆系统(6级技术完备水平,计划在最近的将来达到7级),用于处理废物的PAWDS等离子体电弧炉, HURRS行进间物资接收站(7级技术完备水平),反渗透淡化装置(功率比现有系统提高25%),在飞行甲板上使用的HSLA 115型高强度低合金钢(8级技术完备水平),在隔舱和甲板上使用的HSLA 65型高强度低合金钢(9级技术完备水平)。

  主要武器

  “福特”号航母计划的成功将在很大程度上取决于舰载机联队编成完善计划。在最近的将来(2030年中期以前)在该领域一眼能看得见的变化将是用F-35C取代F/A-18C/D,以及目前正在UCLASS计划框架内研制的重型舰载无人机登上航母。这两项优先计划将赋予美国海军目前所不足的能力:扩大作战半径,提高隐身能力。F-35C战斗机将主要执行隐身打击飞机在“战争第一天”的任务。广泛采用隐身技术的UCLASS无人机将成为能在作战行动区域长时间留空的侦察-打击平台。

  美国海军计划使F-35C战斗机在2018年初步形成战斗力,亦即比其他军种晚。这主要是因为海军的要求更为严格——只有能支持更多武器类型的Block 3F型准备好之后,海军才承认F-35C具备战斗力。雷达将获得真正的在合成孔径状态下工作的能力,而这是在复杂气象条件下搜索和打击地面目标所必需的。F-35C战斗机应不仅成为首战必用的打击飞机,还要成为海军的“耳目”——在广泛使用象现代化防空导弹系统这样的 A2/AD(反介入/区域拒止)装备的情况下,它将深入敌人控制的空域。

  UCLASS计划的结果应是在本十年末研制成功能够首先是执行侦察飞行任务的重型无人机。此外,美国海军还打算赋予其对地攻击和空中加油任务,甚至作为中程空空导弹载机来使用,依靠外部目标指示来击落空中目标。

  UCLASS对于海军来说是一次试验。只有获得这种系统的使用经验后,他们才能为更新自己的主力战斗机——F/A-18E/F“超级大黄蜂”——恰当地制定要求。第六代战斗机将至少是可选择有人驾驶的,也有可能完全是无人驾驶的。

  在最近的将来还将用E-2D“先进鹰眼”取代E-2C“鹰眼”舰载预警机。E-2D的特点是具有更高效的发动机、新型雷达和更强的作为空中指挥所及网络中心战场枢纽的能力——凭借新的操纵员工作站和先进数据传输信道的支持。

  美国海军计划将F-35C、UCLASS和其他兵力融合为能够高效、多方向传递数据的统一的信息网络。构想被称作“海军一体化火力控制与制空系统”(Naval Integrated Fire Control-Counter Air)。为了成功地实施该构想,将主要致力于研发高效保密的新型超地平线数据传输信道,而不是新型飞机或武器。未来空军也可能在“空海一体战”构想框架内被整合入“海军一体化火力控制与制空系统”。在通向“海军一体化火力控制与制空系统”的道路上还有许多复杂的技术任务需要解决。

  显然,建造新一代战舰需要大量的时间和资源,而研发和运用新的关键技术总是要冒很大的风险。俄罗斯海军应借鉴美国实施新一代航母首舰建造计划的经验。如果希望在一艘战舰上尽可能多地集中运用新技术,那么应最大限度地充分研究美国海军在建造“福特”号航母过程中遇到的风险。在建造时逐步运用新技术,在直接在舰上安装系统前达到较高的技术完备水平看起来是更为合理的做法。但即使这样也要考虑到风险,亦即在战舰建造过程中必须使设计和更改减到最少,并确保战舰具备足够的改进潜力,以便在未来采用新的技术。 知远/舒克

mil.sohu.com true 搜狐军事 http://mil.sohu.com/20140402/n397607221.shtml report 7543 本文原载于俄罗斯《独立军事评论》网站2014年2月28日,原文标题:Прыжоквбудущее。作者亚历山大•叶尔马科夫系俄罗斯现代军事航空问题独
(责任编辑:黄添翼)

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