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杰拉尔德·R·福特级(正文中简称福特级)航母是美国海军最新锐的下一代核动力航母,其满载排水量设计为100000吨,是人类有史以来建造的最大战舰。按照美国海军的计划,福特级航母首批将建造3艘,舷号分别为cVN78、CVN79、CVN80,其中首艘航母CVN78号已经被正式命名为“福特”号,计划于今年夏天进入全面开工建造阶段,预计于2015年正式服役。随着后续福特级航母的服役,美国海军打算继续建造该级航母的姊妹舰,其建造总数可能会达到11艘,超过现役尼米兹级航母10艘的建造总数,整个福特级航母的建造工期要持续到2058年,时间跨度达半个世纪之久。未来福特级核动力航母将会成为美国海军舰队的中流砥柱,超一流的整体性能都将使其成为世界海洋上的超级武力“堡垒”。
超级航母的诞生
美国福特级航母建造计划始于上世纪90年代,最初代号CVN-X计划,之后又改名为CVN21,其中21意思为进入21世纪以后的第一个航母计划,最终在2007年初为纪念刚刚过世的美国前总统杰拉尔德·福特而定名为福特级航空母舰。
美国在2001财年预算中编列了2190万美元经费用于CVNX1航母配件的预付采购和先期建造,接着在2001年7#113日,美国国会授权美国海军部采购CVNX1航母。2002年12月,美国国防部五角大楼制定了CVNX计划的候选计划。由于CVNX1航母采用尼米兹级航母的舰体外壳而且耗资达100亿美元,因此美国国防部决定取消CVNX1,代之以经过重新设计的CVNX2航母。同年12月19日,美国国防部和海军宣布重新命名下一代航母建造CVNX计划为CVN21计划。CVN21计划的首舰会与CVNX-2航母存在着80%的系统共通性,比如都采用先进的自动化设计来减少航母的人员数额,设计新型的飞行甲板和全新构造的压水核反应堆,而且新型核反应堆所提供的电力输出要比现役的尼米兹级航母增加30%,这样,那些曾经因为电力供应不足而在现役航母上不能使用的电磁轨道炮等武器就能在未来的肮母上使用了。
福特级航母先期计划建造3艘,舷号分别为CVN78、CVN79、CVN80,其中,2007年1月16日,为了纪念在2006年12月26日辞世的美国第38任总统福特,首舰cVN78号于被正式命名为“福特”号,“福特”号的龙骨于2009年夏季开始铺设,按照美军计划将于2015年正式服役,替换服现役已达52年之久的企业号航母(CV65);CVN79号航母暂时未命名,计划于2012年开工建造,预计2018年服役,以替换服役时间超过50年的肯尼迪号航母(CV67)。
“福特”号的先期建造工程开始于2005年,工业分包合同总价值为27亿美元。据承包商诺斯罗普一格鲁门造船集团造船厂公布的数据称,福特级航母三分2;--的建造构件就达到了大约1200多个建造单元,这些建造单元都要经过先预期建造测试之后再进行实际的建造工程。“福特”号的全部先期建造工程一直持续到2008年底,在这三年时间里,在“福特”号进行全面的开工建造之前,美国格鲁门造船集团要测试航母的所有建造设计都达到合格标准。
2008年1月11日,美国海军再次给诺一格造船集团追加拨款约5.96美元,用于福特级的设计、设备采购、非核构件的先期建造工程。诺一格随即全力准备建造“福特”号航母,提供全方位的服务和物资手段,包括必要的调查研究、工程设计及相关的开发项目,比如开发航母的工程模型、原型舰的工程组件等。诺一格决定“福特”号92%的工程将在纽波特纽斯造船厂里进行,剩下的8%的工作由GROTON造船厂负责,实际的建造准备工作已经于2008年7月全部完成。
为了建造福特级,美国海军投资了30亿美元用于项目研发,光首舰“福特”号的设计与建造费用就高达110多亿美元。美国海军2008、2009两个财政年度都对“福特”号航母提供了财政预算,负责建造工程的格鲁门造船厂也对航母的设计与建造方案进行了评测,并采用了最新的生产过程和零部件,这些先期工程都为“福特”号的建造、出坞和交付奠定了良好的基础。
2008年9月10日,美国海军授予诺斯罗普一格鲁门造船厂51亿美元建造合同,用于“福特”号的细节设计与建造工程,合同期为七年时间。整个航母建造工程将在目前世界上唯一能建造大型核动力航母的造船厂诺一格纽波特纽斯船厂里进行。
由于福特级采用了全新的设计理念,相比于现役尼米兹级,每一艘福特级都将为美国节省53亿美元的国防预算。采用先进理念设计的福特级,其舰载工作人员将会比尼米兹级减少800k。,大量的改良设计也使得舰载航空兵部队减少员额近400A。福特级所采用的各种先进技术和创新设计都将大大减轻航母密集繁杂的维修保养工程,也将在很大程度上降低维修人员的劳动强度。与尼米兹级相比较,按照2004财政年度的预算,福特级的开发总投资将会达到321亿美元,而福特号航母的开发与建造总经费就达到了268亿美元。
2009年1月15日,美国海军授予美国诺一格公司纽波特纽斯造船厂一份价值3.74亿美元的航母建造合同,主要内容是进行福特级2号舰CVN79的先期建造工程。
改良中求突破
从整体设计来看,美国福特级航母的设计以尼米兹级航母为基本参考,其设计理念完全不同于以往美国新一代航母设计都采取从零开始的设计思想。采用这样的航母设计有助于大幅度降低新一代航母的开发费用,又能很好地利用以往航母设计的成功经验,通过改良以往航母执勤中所暴露出来的缺陷,实现航母设计质的飞跃。
与尼米兹级航母相比,福特级航母设计突出了三个开发宗旨,第一个宗旨是全力增强新一代航母的作战能力,为此福特级航母采用全新飞行系统设计,舰载机出勤率提高25‰电力输出增加近三成并配备一体化作战系统及高度自动化作业系统;第二个宗旨是为了提高官兵的生活,改善海上航行的生活质量,福特级航母采用全新人性化设计手段,着力改变航母内部海军官兵的居住环境,第三个宗旨是尽量降低新一代航母的开发预算和建造费用,为此将沿用尼米兹级航母的成功设计与建造经验。
福特级航母较之尼米兹级航母提高的设计包括以下几个方面,一是福特级航母增加了飞行甲板的面积,随之也提高了舰载机的出勤率;二是提高了武器搬运系统效能,三是对舰岛进行了重新设计,增强了对航母的指挥控制能力;四是采用新型的核反应堆,能量提供更充足;五是完全兼容未来的新技术;六是舰载人员大幅度减少,除此之外,纽波特纽斯造船厂还在为福特级航母进行着其它一些尖端的设计,目前都在测试中。
福特级舰体采用大量隐身设计,舰体表面喷涂有吸波复合材料,能有效防止电磁信号的反射,降低被敌方潜艇和驱逐舰等攻击型舰艇的攻击机率,舰载F-35联合攻击战斗机也采用了隐身设计。 福特级航母设计寿命长达100年,也就是说这一级“海上巨兽”将会在人们的视野出现一个世纪,同时,要达到这样的寿命设计要求就需要福特级航母的建造采用大量更新更超前的高科技手段。
除此之外,福特级航母采用更加人性化的居住空间环境设计。福特级肮母舰员的个人生活空间将会有所增大,每艘航母定员不会超过5000人,低于现役尼米兹级航母的6000人定员配置。由于大量采用了自动化操作系统,甚至是无人操作系统,福特级舰上人员的工作强度都大幅降低,此外,航母的舰员居住舱也重新进行了设计,每个居住舱都配有卫生间,舰员个人生活空间更趋于人性化。
精钢打造
从上世纪90年代中期开始,美国船舶军工制造行业就在研发一种高强度低合金钢板材料,分别为HSLA-65,HSLA-80和HSLA-100__~种型号钢板。美国海军计划用这些高技术钢板材料来建造海军舰船,根据具体情况其建造厚度从5/16英寸到i-5/8英寸不等。随着福特级首批三艘肮母全面进入建造阶段,美国海军考虑用新研制出来的HSLA-65和HSLA-100两款特种钢来建造这批航母。
HSLA-65,HSLA-80和HSLA-100这三种型号钢板由于采用了尖端低合金技术,其硬度超强,重量非常小,因此建造构件非常轻便,并且成本还很低,这样,用HsLA-65和HSLA-100两种材料建造的福特级航母,其整体重量会减轻很多,建造成本也会大量节约。如果在航母舰体外壳上使用HSL A-65型特种钢,它能够在提供相同或者更长的使用寿命情况下,比采用传统高强度钢建造的舰体外壳更薄,重量更轻。同样,如果在航母的内部结构中采用这些特种钢材会取得相同薄而轻的效果。在美国,一些桥梁、管线和舰船的上层建筑已经采用了HSLA-65与HSLA-100高强度低合金钢板材料,它们的使用情况已经完全证明了HSLA系列钢材料的超强性能。
此外,最近美国海军的建造冶金专家与日本的船舶专家在合作开发一项高强度合金钢焊接新技术,这门技术将会在很大程度上减少采用高强度钢建造舰’船而造成的成本增加,可以想象,采用这些新建造技术手段打造的福特级航母将会更加的强悍而坚硬。
更强劲的心脏
福特级的动力推进系统将采用两座全新的AlB型压水核反应堆,四轴推进,核燃料为铀,其中A1B型核反应堆是美国核工业部门完全按照美国海军的要求专门为福特级设计的,它除了能够为福特级航母提供强大的推进动力外,还会为整艘航母提供充足的电力输出。
AIB型核反应堆中的字母和数字分别表达的含义是A代表它是专为航母设计的核反应堆,A字母取自英语单词航母的第一个字母A;1代表这种型号的反应堆是这一系列核反应堆产品中的第一代,1即为第一代;B代表这一型号核反应堆的设计单位,福特级航母所采用的A1B型核反应堆是美国Btchtel公司设计的。
A4W型压水核反应堆为美国海军现役尼米兹级航母动力推进系统的核心,该型反应堆由美国两家主要舰用核动力实验室贝提斯原子能实验室和诺尔原子能实验室联合设计,由威斯汀豪斯电子公司负责建造,堆芯工作寿命可达23年。每座A4W型核反应堆能够产生14万马力(104兆瓦)的能量。然而,随着福特级航母将大量使用非常耗费电能的电磁系统和电磁武器,其能量需求会进一步提高,为了与未来福特的综合作战能力相匹配,美国海军决定为福特级航母配备全新设计的新一代压水核反应堆,这就是A1B型反应堆。
A1B型核反应堆在福特级上的使用也意味着在尼米兹级上使用的A4W型核反应堆将退出未来美军航母序列。由于福特级航母采用全新的核动力装置,其配电系统电压输出达到了13800伏,产生的电量是现役尼米兹级配电系统的3倍,而且,A1B型核反应堆不但能量输出巨大,其操作及控制作业也将更加简便。因此,采用A1B型核反应堆的福特级能够有效减少操作与维修等动力部门所需的人员,人员裁减幅度达到了50%。
引人注目的电磁弹射系统
电磁弹射器(EMALS)是近些年来少数发达国家为新研制航母所采用的一种全新舰载机弹射起飞方式,这种弹射方式具有弹射反应快捷、起飞速度快、不受舰载机起飞重量大小影响等优点。与蒸汽弹射器相比,电磁弹射器的体积和重量都减少了一半,而且维修工作量和对维修人员的要求都大大降低,量产与维修费用也明显下降,因而深受各海军强国的青睐。2008年9月,美国海军部部长宣布福特级将采用新研发的电磁弹射器,预计新型电磁弹射器将于2010年交货,其后续服役的肮母也将全部采用这种新型的电磁弹射器以替换原来采用的蒸汽弹射器。
福特级的电磁弹射系统以线性感应发动机为基本构造,整个弹射系统会耗费大量电能而产生强磁场,在强力磁能量的驱动下,电磁弹射系统的弹射器会沿着弹射轨为舰载机提供动能,这样,在强大动能的驱动下舰载机就会被弹射出去而完成整个起飞作业。福特级航母电磁弹射系统包括四个部分,分别为线性感应发动机、能量存储子系统、电能转换子系统和操作控制平台。
这种新型电磁弹射器相对以往的蒸汽弹射器具有非常多的优势,主要包括电磁弹射器系统本身重量大大减轻,体积变小,维修变得更方便,整个系统的可控性、可靠性、实用性和效率都得到了提高,而电磁弹射器所具有的最突出的优势还在于简单易操作。蒸汽弹射器每弹射出一架舰载机,需要614公斤推力,这个过程综合了各种机械的、气动的和水压的等子系统,操作繁杂,而电磁弹射器只需要一个线性感应发动机就能对舰载机的弹射、制动和回收进行全方位的控制,省去了许多不必要的辅助设备,减化了操作,也大大减少了操控人员。电磁弹射系统完全是电子设备构件而不需要任何蒸汽设施,这一特点使得它非常适合采用全电子化设计的航母,也很容易融合进一体化电子操作控制系统中去,而美国目前正在研究全电子化设计的航母。
此外,电磁弹射系统具有非常好的兼容性,它的反馈信号控制功能可以让操作人员以非常高的精度和准确性来控制舰载机弹射的细节,同时,这样的弹射系统又具备弹射各种不同机型舰载机的能力,从重型喷气式战斗机到重量很轻的无人机都可以很方便地进行作业。而且,电磁弹射器还可以很方便地与“滑跳助飞甲板”整合在一起,这样即降低了舰载机起飞的末端速度要求又为航母节约了大量的电能。
相比于目前采用的蒸汽弹射器,电磁弹射器需要更多的电能来弹射下一代舰载机。蒸汽弹射器每弹射一次舰载机需要95兆焦的能量,而电磁弹射器却需要122兆焦的能量,能量需求上升了29%。电磁弹射器的效率设计也比蒸汽弹射器高,其效率提升幅度为5%。电磁弹射器每弹射一次舰载机需要45秒时间,完全超出现 役航母所采用的舰载机弹射系统。
采用新型的电磁弹射器后,美国航母舰载机的出勤率将会增加三分之一,福特级航母每日正常飞机出勤160架次,其高峰出勤率由原来的每天220-240架次增加到每天270架次,远远高于现役美国海军各航母的每日120架次正常出勤架次。
除了采用全新设计的电磁弹射器外,福特级还将采用更加先进的拦阻索系统。福特级将要采用的先进拦阻索系统(AAG)由3根拦阻索,1道拦阻网组成,其中,采用先进技术手段设计的高级拦阻索使用寿命为50年,与美国海军现役航母相比,福特级由3根电缆组成的拦阻索系统要比美国海军现在使用的4根电缆的拦阻索系统少,减少—根电缆的根本目的在于最大程度地降低拦阻索对舰载机的磨损,同时,又能确保舰戴机拦阳后不会脱离制动装置。
福特级的飞行甲板也进行了重新的设计,改良并且加大的飞行甲板能够大幅提高舰载机的出勤率,相比于现役尼米兹级,其增加幅度达到了25%。福特级航母其它飞行系统设施还包括2个机库,3个巨型舰载机升降机。
概念新颖的防御系统
与世界其它各国海军航母的武器配备情况相同,福特级航母的武器配备也主要以近防为主要目的,主要配备改进型“海麻雀”导弹系统,‘公羊”导弹,“密集阵”近防炮系统等武器。
除此之外,福特级航母将会采用大量的新概念武器来实现舰体防御,这些新概念武器包括电磁轨道炮、高能激光、高能射线等新式武器,其中电磁轨道炮的作用原理与福特级航母电磁弹射器的工作原理基本相同,也是把电能转换为动能,以动能的形式来发射炮弹。电磁轨道炮的发射器就相当于电磁弹射器的线性感应发动机,它可以将电磁能转化为动能,利用产生的强大动能发射炮弹,在这种技术支持下炮弹的最远射程可达300公里,完全胜任整个舰体本身的防御功能。
福特级航母将采用更加先进的C4ISR通信指挥系统和自动化程度更高的设备,全力支持美国海军电子战、网络战,同时,这套通信系统还实现了与其它武器和军种“互联、互通、互操作”的三互功能,系统中广泛采用高级计算机个人系统及网络系统,PC、个人数码助理和掌上电脑等先进电子技术产品将全面取代操作人员使用的军用手册,更加方便航母日常保存、查找与管理工作,既达到了减化管理的目标,又减少了不必的管理人员。此外,福特级航母还将配备新型的一体化作战指挥系统,并在舰岛上配备双频相位阵列雷达(DBR)。
结束语
截止2007年,美国海军共拥有12艘航母,编制为12个航母战斗群,除小鹰号母港位于日本外,其余航母母港均在美国本土。保持12艘大型航母作战编队历来是美国海军的既定战略,这也是美国国防部为“打赢两场几乎同时发生的地区战争”而制定的最低部署标准,但随着2007#初“肯迪尼”号航母的退役,美国海军现役的航母数量减少到11艘。2008年“小鹰”号被“布什”号取代,美国海军航母的在航数量仍然保持在11艘。从2010年到2012年,“企业”号航母还将完成服役中的最后两次部署任务,为了完成这两项最后的作战任务,美国海军不得不在2008年投入大量资金对“企业”号航母进行大修,这也对其它航母的维修时间表产生了不可低估的影响。
美国2008年国防授权法案第1011部分允许美国海军在航执勤航母最低数量可以从11艘减少到10艘。美国计划让已经服役52年的“企业”号在2013年财年度退役,从它所留下的空缺将在2015财年起被“福特”号航母添补。在2013至2015年这两年的时间里,美国航母在航数量将会暂时减少至10艘,这比美国制定的“为打赢两场地区战争”战略所配置的最低航母数量少了2艘,美国航母作战力量会因为‘‘企业”号退役和“福特”号服役所产生的时间差而发生变化,但这种影响对于美国航母霸主的地位构不成任何威胁。
单单从性能上看,福特级服役后必将成为世界上最为先进的航母,考虑到美国造舰技术的领先地位,这种情况恐怕在很长一段时间内都不会改变。福特级投入现役后,再配以F-35为代表的新一代舰载机,美国航母战斗群的打击能力势必再上一层楼。然而,从设计思想上看,福特级只是尼米兹的延续,仍属于传统冷战思维的产物。从近些年来看,美军与其他大国发生大规模正面冲突的机会越来越小,美军主要面临着非对称作战的挑战,福特级这类为传统常规战争所打造的武器,能否在未来派上用场,不由得令人们打上一个巨大的问号,而这个问题也是未来美国国防部和海军决策者们所必须加以解决的重要问题。
超级航母的诞生
美国福特级航母建造计划始于上世纪90年代,最初代号CVN-X计划,之后又改名为CVN21,其中21意思为进入21世纪以后的第一个航母计划,最终在2007年初为纪念刚刚过世的美国前总统杰拉尔德·福特而定名为福特级航空母舰。
美国在2001财年预算中编列了2190万美元经费用于CVNX1航母配件的预付采购和先期建造,接着在2001年7#113日,美国国会授权美国海军部采购CVNX1航母。2002年12月,美国国防部五角大楼制定了CVNX计划的候选计划。由于CVNX1航母采用尼米兹级航母的舰体外壳而且耗资达100亿美元,因此美国国防部决定取消CVNX1,代之以经过重新设计的CVNX2航母。同年12月19日,美国国防部和海军宣布重新命名下一代航母建造CVNX计划为CVN21计划。CVN21计划的首舰会与CVNX-2航母存在着80%的系统共通性,比如都采用先进的自动化设计来减少航母的人员数额,设计新型的飞行甲板和全新构造的压水核反应堆,而且新型核反应堆所提供的电力输出要比现役的尼米兹级航母增加30%,这样,那些曾经因为电力供应不足而在现役航母上不能使用的电磁轨道炮等武器就能在未来的肮母上使用了。
福特级航母先期计划建造3艘,舷号分别为CVN78、CVN79、CVN80,其中,2007年1月16日,为了纪念在2006年12月26日辞世的美国第38任总统福特,首舰cVN78号于被正式命名为“福特”号,“福特”号的龙骨于2009年夏季开始铺设,按照美军计划将于2015年正式服役,替换服现役已达52年之久的企业号航母(CV65);CVN79号航母暂时未命名,计划于2012年开工建造,预计2018年服役,以替换服役时间超过50年的肯尼迪号航母(CV67)。
“福特”号的先期建造工程开始于2005年,工业分包合同总价值为27亿美元。据承包商诺斯罗普一格鲁门造船集团造船厂公布的数据称,福特级航母三分2;--的建造构件就达到了大约1200多个建造单元,这些建造单元都要经过先预期建造测试之后再进行实际的建造工程。“福特”号的全部先期建造工程一直持续到2008年底,在这三年时间里,在“福特”号进行全面的开工建造之前,美国格鲁门造船集团要测试航母的所有建造设计都达到合格标准。
2008年1月11日,美国海军再次给诺一格造船集团追加拨款约5.96美元,用于福特级的设计、设备采购、非核构件的先期建造工程。诺一格随即全力准备建造“福特”号航母,提供全方位的服务和物资手段,包括必要的调查研究、工程设计及相关的开发项目,比如开发航母的工程模型、原型舰的工程组件等。诺一格决定“福特”号92%的工程将在纽波特纽斯造船厂里进行,剩下的8%的工作由GROTON造船厂负责,实际的建造准备工作已经于2008年7月全部完成。
为了建造福特级,美国海军投资了30亿美元用于项目研发,光首舰“福特”号的设计与建造费用就高达110多亿美元。美国海军2008、2009两个财政年度都对“福特”号航母提供了财政预算,负责建造工程的格鲁门造船厂也对航母的设计与建造方案进行了评测,并采用了最新的生产过程和零部件,这些先期工程都为“福特”号的建造、出坞和交付奠定了良好的基础。
2008年9月10日,美国海军授予诺斯罗普一格鲁门造船厂51亿美元建造合同,用于“福特”号的细节设计与建造工程,合同期为七年时间。整个航母建造工程将在目前世界上唯一能建造大型核动力航母的造船厂诺一格纽波特纽斯船厂里进行。
由于福特级采用了全新的设计理念,相比于现役尼米兹级,每一艘福特级都将为美国节省53亿美元的国防预算。采用先进理念设计的福特级,其舰载工作人员将会比尼米兹级减少800k。,大量的改良设计也使得舰载航空兵部队减少员额近400A。福特级所采用的各种先进技术和创新设计都将大大减轻航母密集繁杂的维修保养工程,也将在很大程度上降低维修人员的劳动强度。与尼米兹级相比较,按照2004财政年度的预算,福特级的开发总投资将会达到321亿美元,而福特号航母的开发与建造总经费就达到了268亿美元。
2009年1月15日,美国海军授予美国诺一格公司纽波特纽斯造船厂一份价值3.74亿美元的航母建造合同,主要内容是进行福特级2号舰CVN79的先期建造工程。
改良中求突破
从整体设计来看,美国福特级航母的设计以尼米兹级航母为基本参考,其设计理念完全不同于以往美国新一代航母设计都采取从零开始的设计思想。采用这样的航母设计有助于大幅度降低新一代航母的开发费用,又能很好地利用以往航母设计的成功经验,通过改良以往航母执勤中所暴露出来的缺陷,实现航母设计质的飞跃。
与尼米兹级航母相比,福特级航母设计突出了三个开发宗旨,第一个宗旨是全力增强新一代航母的作战能力,为此福特级航母采用全新飞行系统设计,舰载机出勤率提高25‰电力输出增加近三成并配备一体化作战系统及高度自动化作业系统;第二个宗旨是为了提高官兵的生活,改善海上航行的生活质量,福特级航母采用全新人性化设计手段,着力改变航母内部海军官兵的居住环境,第三个宗旨是尽量降低新一代航母的开发预算和建造费用,为此将沿用尼米兹级航母的成功设计与建造经验。
福特级航母较之尼米兹级航母提高的设计包括以下几个方面,一是福特级航母增加了飞行甲板的面积,随之也提高了舰载机的出勤率;二是提高了武器搬运系统效能,三是对舰岛进行了重新设计,增强了对航母的指挥控制能力;四是采用新型的核反应堆,能量提供更充足;五是完全兼容未来的新技术;六是舰载人员大幅度减少,除此之外,纽波特纽斯造船厂还在为福特级航母进行着其它一些尖端的设计,目前都在测试中。
福特级舰体采用大量隐身设计,舰体表面喷涂有吸波复合材料,能有效防止电磁信号的反射,降低被敌方潜艇和驱逐舰等攻击型舰艇的攻击机率,舰载F-35联合攻击战斗机也采用了隐身设计。 福特级航母设计寿命长达100年,也就是说这一级“海上巨兽”将会在人们的视野出现一个世纪,同时,要达到这样的寿命设计要求就需要福特级航母的建造采用大量更新更超前的高科技手段。
除此之外,福特级航母采用更加人性化的居住空间环境设计。福特级肮母舰员的个人生活空间将会有所增大,每艘航母定员不会超过5000人,低于现役尼米兹级航母的6000人定员配置。由于大量采用了自动化操作系统,甚至是无人操作系统,福特级舰上人员的工作强度都大幅降低,此外,航母的舰员居住舱也重新进行了设计,每个居住舱都配有卫生间,舰员个人生活空间更趋于人性化。
精钢打造
从上世纪90年代中期开始,美国船舶军工制造行业就在研发一种高强度低合金钢板材料,分别为HSLA-65,HSLA-80和HSLA-100__~种型号钢板。美国海军计划用这些高技术钢板材料来建造海军舰船,根据具体情况其建造厚度从5/16英寸到i-5/8英寸不等。随着福特级首批三艘肮母全面进入建造阶段,美国海军考虑用新研制出来的HSLA-65和HSLA-100两款特种钢来建造这批航母。
HSLA-65,HSLA-80和HSLA-100这三种型号钢板由于采用了尖端低合金技术,其硬度超强,重量非常小,因此建造构件非常轻便,并且成本还很低,这样,用HsLA-65和HSLA-100两种材料建造的福特级航母,其整体重量会减轻很多,建造成本也会大量节约。如果在航母舰体外壳上使用HSL A-65型特种钢,它能够在提供相同或者更长的使用寿命情况下,比采用传统高强度钢建造的舰体外壳更薄,重量更轻。同样,如果在航母的内部结构中采用这些特种钢材会取得相同薄而轻的效果。在美国,一些桥梁、管线和舰船的上层建筑已经采用了HSLA-65与HSLA-100高强度低合金钢板材料,它们的使用情况已经完全证明了HSLA系列钢材料的超强性能。
此外,最近美国海军的建造冶金专家与日本的船舶专家在合作开发一项高强度合金钢焊接新技术,这门技术将会在很大程度上减少采用高强度钢建造舰’船而造成的成本增加,可以想象,采用这些新建造技术手段打造的福特级航母将会更加的强悍而坚硬。
更强劲的心脏
福特级的动力推进系统将采用两座全新的AlB型压水核反应堆,四轴推进,核燃料为铀,其中A1B型核反应堆是美国核工业部门完全按照美国海军的要求专门为福特级设计的,它除了能够为福特级航母提供强大的推进动力外,还会为整艘航母提供充足的电力输出。
AIB型核反应堆中的字母和数字分别表达的含义是A代表它是专为航母设计的核反应堆,A字母取自英语单词航母的第一个字母A;1代表这种型号的反应堆是这一系列核反应堆产品中的第一代,1即为第一代;B代表这一型号核反应堆的设计单位,福特级航母所采用的A1B型核反应堆是美国Btchtel公司设计的。
A4W型压水核反应堆为美国海军现役尼米兹级航母动力推进系统的核心,该型反应堆由美国两家主要舰用核动力实验室贝提斯原子能实验室和诺尔原子能实验室联合设计,由威斯汀豪斯电子公司负责建造,堆芯工作寿命可达23年。每座A4W型核反应堆能够产生14万马力(104兆瓦)的能量。然而,随着福特级航母将大量使用非常耗费电能的电磁系统和电磁武器,其能量需求会进一步提高,为了与未来福特的综合作战能力相匹配,美国海军决定为福特级航母配备全新设计的新一代压水核反应堆,这就是A1B型反应堆。
A1B型核反应堆在福特级上的使用也意味着在尼米兹级上使用的A4W型核反应堆将退出未来美军航母序列。由于福特级航母采用全新的核动力装置,其配电系统电压输出达到了13800伏,产生的电量是现役尼米兹级配电系统的3倍,而且,A1B型核反应堆不但能量输出巨大,其操作及控制作业也将更加简便。因此,采用A1B型核反应堆的福特级能够有效减少操作与维修等动力部门所需的人员,人员裁减幅度达到了50%。
引人注目的电磁弹射系统
电磁弹射器(EMALS)是近些年来少数发达国家为新研制航母所采用的一种全新舰载机弹射起飞方式,这种弹射方式具有弹射反应快捷、起飞速度快、不受舰载机起飞重量大小影响等优点。与蒸汽弹射器相比,电磁弹射器的体积和重量都减少了一半,而且维修工作量和对维修人员的要求都大大降低,量产与维修费用也明显下降,因而深受各海军强国的青睐。2008年9月,美国海军部部长宣布福特级将采用新研发的电磁弹射器,预计新型电磁弹射器将于2010年交货,其后续服役的肮母也将全部采用这种新型的电磁弹射器以替换原来采用的蒸汽弹射器。
福特级的电磁弹射系统以线性感应发动机为基本构造,整个弹射系统会耗费大量电能而产生强磁场,在强力磁能量的驱动下,电磁弹射系统的弹射器会沿着弹射轨为舰载机提供动能,这样,在强大动能的驱动下舰载机就会被弹射出去而完成整个起飞作业。福特级航母电磁弹射系统包括四个部分,分别为线性感应发动机、能量存储子系统、电能转换子系统和操作控制平台。
这种新型电磁弹射器相对以往的蒸汽弹射器具有非常多的优势,主要包括电磁弹射器系统本身重量大大减轻,体积变小,维修变得更方便,整个系统的可控性、可靠性、实用性和效率都得到了提高,而电磁弹射器所具有的最突出的优势还在于简单易操作。蒸汽弹射器每弹射出一架舰载机,需要614公斤推力,这个过程综合了各种机械的、气动的和水压的等子系统,操作繁杂,而电磁弹射器只需要一个线性感应发动机就能对舰载机的弹射、制动和回收进行全方位的控制,省去了许多不必要的辅助设备,减化了操作,也大大减少了操控人员。电磁弹射系统完全是电子设备构件而不需要任何蒸汽设施,这一特点使得它非常适合采用全电子化设计的航母,也很容易融合进一体化电子操作控制系统中去,而美国目前正在研究全电子化设计的航母。
此外,电磁弹射系统具有非常好的兼容性,它的反馈信号控制功能可以让操作人员以非常高的精度和准确性来控制舰载机弹射的细节,同时,这样的弹射系统又具备弹射各种不同机型舰载机的能力,从重型喷气式战斗机到重量很轻的无人机都可以很方便地进行作业。而且,电磁弹射器还可以很方便地与“滑跳助飞甲板”整合在一起,这样即降低了舰载机起飞的末端速度要求又为航母节约了大量的电能。
相比于目前采用的蒸汽弹射器,电磁弹射器需要更多的电能来弹射下一代舰载机。蒸汽弹射器每弹射一次舰载机需要95兆焦的能量,而电磁弹射器却需要122兆焦的能量,能量需求上升了29%。电磁弹射器的效率设计也比蒸汽弹射器高,其效率提升幅度为5%。电磁弹射器每弹射一次舰载机需要45秒时间,完全超出现 役航母所采用的舰载机弹射系统。
采用新型的电磁弹射器后,美国航母舰载机的出勤率将会增加三分之一,福特级航母每日正常飞机出勤160架次,其高峰出勤率由原来的每天220-240架次增加到每天270架次,远远高于现役美国海军各航母的每日120架次正常出勤架次。
除了采用全新设计的电磁弹射器外,福特级还将采用更加先进的拦阻索系统。福特级将要采用的先进拦阻索系统(AAG)由3根拦阻索,1道拦阻网组成,其中,采用先进技术手段设计的高级拦阻索使用寿命为50年,与美国海军现役航母相比,福特级由3根电缆组成的拦阻索系统要比美国海军现在使用的4根电缆的拦阻索系统少,减少—根电缆的根本目的在于最大程度地降低拦阻索对舰载机的磨损,同时,又能确保舰戴机拦阳后不会脱离制动装置。
福特级的飞行甲板也进行了重新的设计,改良并且加大的飞行甲板能够大幅提高舰载机的出勤率,相比于现役尼米兹级,其增加幅度达到了25%。福特级航母其它飞行系统设施还包括2个机库,3个巨型舰载机升降机。
概念新颖的防御系统
与世界其它各国海军航母的武器配备情况相同,福特级航母的武器配备也主要以近防为主要目的,主要配备改进型“海麻雀”导弹系统,‘公羊”导弹,“密集阵”近防炮系统等武器。
除此之外,福特级航母将会采用大量的新概念武器来实现舰体防御,这些新概念武器包括电磁轨道炮、高能激光、高能射线等新式武器,其中电磁轨道炮的作用原理与福特级航母电磁弹射器的工作原理基本相同,也是把电能转换为动能,以动能的形式来发射炮弹。电磁轨道炮的发射器就相当于电磁弹射器的线性感应发动机,它可以将电磁能转化为动能,利用产生的强大动能发射炮弹,在这种技术支持下炮弹的最远射程可达300公里,完全胜任整个舰体本身的防御功能。
福特级航母将采用更加先进的C4ISR通信指挥系统和自动化程度更高的设备,全力支持美国海军电子战、网络战,同时,这套通信系统还实现了与其它武器和军种“互联、互通、互操作”的三互功能,系统中广泛采用高级计算机个人系统及网络系统,PC、个人数码助理和掌上电脑等先进电子技术产品将全面取代操作人员使用的军用手册,更加方便航母日常保存、查找与管理工作,既达到了减化管理的目标,又减少了不必的管理人员。此外,福特级航母还将配备新型的一体化作战指挥系统,并在舰岛上配备双频相位阵列雷达(DBR)。
结束语
截止2007年,美国海军共拥有12艘航母,编制为12个航母战斗群,除小鹰号母港位于日本外,其余航母母港均在美国本土。保持12艘大型航母作战编队历来是美国海军的既定战略,这也是美国国防部为“打赢两场几乎同时发生的地区战争”而制定的最低部署标准,但随着2007#初“肯迪尼”号航母的退役,美国海军现役的航母数量减少到11艘。2008年“小鹰”号被“布什”号取代,美国海军航母的在航数量仍然保持在11艘。从2010年到2012年,“企业”号航母还将完成服役中的最后两次部署任务,为了完成这两项最后的作战任务,美国海军不得不在2008年投入大量资金对“企业”号航母进行大修,这也对其它航母的维修时间表产生了不可低估的影响。
美国2008年国防授权法案第1011部分允许美国海军在航执勤航母最低数量可以从11艘减少到10艘。美国计划让已经服役52年的“企业”号在2013年财年度退役,从它所留下的空缺将在2015财年起被“福特”号航母添补。在2013至2015年这两年的时间里,美国航母在航数量将会暂时减少至10艘,这比美国制定的“为打赢两场地区战争”战略所配置的最低航母数量少了2艘,美国航母作战力量会因为‘‘企业”号退役和“福特”号服役所产生的时间差而发生变化,但这种影响对于美国航母霸主的地位构不成任何威胁。
单单从性能上看,福特级服役后必将成为世界上最为先进的航母,考虑到美国造舰技术的领先地位,这种情况恐怕在很长一段时间内都不会改变。福特级投入现役后,再配以F-35为代表的新一代舰载机,美国航母战斗群的打击能力势必再上一层楼。然而,从设计思想上看,福特级只是尼米兹的延续,仍属于传统冷战思维的产物。从近些年来看,美军与其他大国发生大规模正面冲突的机会越来越小,美军主要面临着非对称作战的挑战,福特级这类为传统常规战争所打造的武器,能否在未来派上用场,不由得令人们打上一个巨大的问号,而这个问题也是未来美国国防部和海军决策者们所必须加以解决的重要问题。