美国的“福特”级航母,究竟有多强?

“福特”级航母强在哪里?我们要从航母的作用来看。就是说“福特”到底能干什么,它在干这些工作时有哪些过人之处。福特级航空母舰全名为杰拉尔德·R·福特级航空母舰(Gerald R. Ford-class aircraft carriers),在其第一艘“福特”号正式定名之前,这一级级航空母舰被称为CVN 21未来航母计划,其中“21”指这是进入21世纪之后的第一个航母设计。首舰“福特”号于2005年8月11日开工建造,2013年11月9日正式下水,2017年7月22日服役,是美国乃至全世界最大的航空母舰。美国海军计划在2058年之前建造10艘,取代尼米兹级成为美国海军舰队的新骨干。下面介绍一下它的特别之处,我打算重点说它的动力系统(包括电力)和作战指挥系统的强大之处,这也是我们与它的重要差距所在。

一、“福特”号基本性能数据

舰体参数:

长度337米;宽度40.84米(船体)77米(飞行甲板);吃水12.4米;满载排水量112000吨;乘员4,539(船舶、空军和参谋人员); 动力系统2 ×A1B核反应堆,4台汽轮机,功率104兆瓦;续航力食物可储存60天份; 航速>30节;舰载机75架各型飞机;

福特号航母使用了大量新技术新设计:1、重新设计的舰体岛式上层建筑和飞行甲板布局;2、新的高效的动力装置;3、新型电力分配结构;4、电磁弹射;5、有源相控阵雷达和F-35舰载机等关键性的舰用高科技;6、给未来的升级改造留下了更多的冗余空间;7、领先两代的战斗能力等等。

二、福特号重新设计的舰体岛式上层建筑和飞行甲板布局

福特号舰体前部采用球鼻舰首、封闭式飞行甲板、直角加斜角式飞行甲板组合,这些看似与前一级的尼米兹号差不多,但它重新设计了飞行甲板,加大了甲板使用面积;上层建筑使用了许多新型高强度复合材料,降低重心降低重量,提高了航母的稳性和使用范围,增强了适航性和战斗力;福特号的直角和斜角飞行甲板末端各设有两具电磁弹射器,两部升降机设在舰体右舷中部,一部升降机设在左舷靠近舰艉的位置上,其布局方面最主要的改良是油料与弹药补给的动线,与以前的尼米兹相比,这样的设计降低了危险品补给时的作业强度,不影响别的甲板工作。

美国航母以往的舰岛都拥有两层舰桥,分别供舰长以及航空母舰战斗群指挥官使用;而福特号的舰岛仅设置一层宽广的主舰桥,并在主舰桥靠近舰岛左侧的上方与下方,这是吸取了美国海军多年来累积的操作经验,也降低雷达截面积等。福特号位于右舷的岛形上层建筑位置比尼米兹级更靠舰艉,扩大了飞行甲板的使用面积,动力装置随之后移,轴系缩短,机库面积也增大;同时改进了岛式上层建筑,充分考虑视野、湍流、指挥、飞行控制、各种雷达和通信要求;突出部位使用有关高技术材料和隐身涂料,降低雷达反射面积,强调隐身性。

福特号这么大的航母无论如何也不可能完全隐身,那他为什么强调隐身呢?因为现在的反舰导弹都是末端主动雷达制导,这种雷达在发射前就设置了打击目标的回波特点,一个大目标是导弹末制导雷达的最爱。所以福特号也是为了战场生存而加强隐身性能的。

三、福特号新的高效的动力系统和电力分配

福特级的动力系统是核动力,理论上不必考虑续航力问题;电力系统比前一级的尼米兹扩大不少,全舰无论舒适性还是电力保障的可靠性都增强很多。

在核反应堆选用上,福特级选用的是A1B反应堆,是一种新型压水式核子反应堆,这是专门为美国海军设计给福特级航空母舰用的核反应堆。其中,“A1B”几个字母与数字分别代表:A:航空母舰(Aircraft carrier);1:由负责合约承包商设计的第一代核反应堆堆芯B;:该反应堆的合约承包商为贝泰船用推进公司(Bechtel Marine Propulsion Corporation)。关于压水式核子反应堆我也半懂不懂,查了一下:

压水反应堆利用轻水(普通水H2O)作为冷却剂和中子慢化剂。其冷却系统由两个循环回路组成。一回路连接着堆芯和二回路中的蒸汽发生器,回路内压力保持在150个大气压左右,在此压力下可将一回路水加热至约343℃而不沸腾。一回路水在二回路蒸汽发生器的传热管中将压力约为70个大气压左右的二回路水加热至沸腾(温度约260℃),形成的水蒸气(过滤掉混杂的液态水后)再通过二回路送至汽轮机,推动涡轮发动机运转。在传热管中释放了热能的一回路水以290℃左右的温度回流至堆芯,完成一回路循环。从汽轮机流出的二回路水经冷凝器凝结为液态水后,回流至蒸汽发生器,完成二回路循环。反应堆堆芯位于压力壳内,由排列为方形的燃料组件组成。燃料一般是富集程度(浓缩度)在2%~4.4%的烧结二氧化铀。 和沸水反应堆相比,压水堆堆芯体积更小,堆芯的功率密度较大(大型压水堆的堆芯功率密度可达100千瓦/升),压水堆的发电效率约为33%;但由于堆芯中的工作压力和温度都较沸水堆高,因此对反应堆材料性能的要求也较沸水堆更高。

新型A1B压水式核子反应堆发电量为尼米兹级3倍,其服役期间更换堆芯的间隔达到了20~25年,而尼米兹每十年就要更换一次;电磁弹射器比传统蒸汽弹射器效率更高,起降次数不受限制;舰员从尼米兹的5,680人减少至4,539人;功率较尼米兹级增加25%以上,供电能力则高达20万千瓦,几乎是尼米兹级(6万4000千瓦)的三倍,能充分供给EMALS所需的电力;由于有充裕的电力,福特级成为第一种所有机房都设有冷气空调的舰艇,增加了操作人员的舒适性,并降低了机房内设备的维修保养需求。

从表面上来看,福特级与尼米兹级似乎并没有什么区别,但是福特级体现的是美国海军“全电舰艇”概念,它全部都用计算机控制,完全采用信息化的数字化电网系统。因为电力系统在分配管理上十分便利,因此尽可能地用其取代原先航母上的蒸汽系统,包括弹射系统与回收系统。因此与尼米兹级存在根本性不同,它揭示着航空母舰乃至水面舰艇的发展方向,如同以前无畏舰引领军舰建造方向一样,这一点我们要重视并加以研究的。

四、电磁弹射与回收

福特级航母现在已经确认配备电磁弹射系统,虽然中国等其他国家都在拼命研制,但在这个方面,美国走在前头。福特号航母拥有四具弹射器,他们使用的是新研发的电磁弹射器,两具位于舰艏,另外两具位于斜角甲板。传统蒸汽弹射器是将由反应炉制造的大量高压蒸汽储存于汽缸中,使用时用蒸汽推动牵引飞机的弹射梭,以270千米的时速将飞机弹射升空。它最大的问题是能量的巨大损耗和空间的巨大占用。

而福特号的电磁弹射技术就解决了这个问题,还把弹射范围扩大了,蒸汽弹射器弹射一般不能低于18吨,电磁弹射几乎没有限制,2公斤以上40吨以下皆可,使航母可以搭载不同的飞机。电磁弹射系统反应快捷,准备时间只需十几分钟,福特号采用电磁弹射系统,舰载机的日出动量达到160架次,其高峰出动量可达270架次/日;至于重量与体积,他们分别是蒸汽弹射的四分之一和二分之一。

福特号航母使用新型的飞机回收系统AARS(Advanced Aircraft Recovery System)来取代传统式的拦阻索。好处就是体积小了不少,拦截效率大了不少。以前传统式的拦阻索由拦截钢缆与液压缓冲机构成,战机回收时,为了减轻重量,没有用完的武器要扔掉,这些新式高精尖武器一方面昂贵得很,另一方面还包含了许多绝密信息;AARS系统则没有这个要求,这是美军下决心在没有完全掌握这项技术时也要提前上舰的原因。

五、有源相控阵雷达与作战指挥系统

“福特”号航母采用了双波段雷达设计,舰岛安装八面相控阵雷达,其中下方四面S波段雷达,上方四面X波段雷达。S波段雷达将负责对空中目标的远程警戒,并可以在数据链的配合下,引导航母战斗群中“阿利伯克”级驱逐舰的“标准2/6”远程防空导弹;X波段小雷达主要作为火控雷达,用于引导航母战斗群中护卫舰的中近程防空导弹。八面雷达共用一个信号处理机,简化系统结构,优化系统功能分配这样的“福特”号航母战斗群将会拥有更多的火力通道,同时拦截更多的敌方来袭导弹。

为了符合美国海军未来IT-21联网作战的要求,福特级大量采用先进的侦测、电子战系统以及C4I设备(包括CEC协同接战能力)。舰上的指挥管制中枢是CommonC2System共同作战指挥系统,能整合舰上一切指管通情与武器射控功能。所谓C4ISR是一个军事术语,意为自动化指挥系统它有一个发展过程,从C3I到C4I再到C4ISR,就是单词的首字母组合,数字表示几个C,C4ISR即指挥Command、控制Control、通信 Communication、计算机computer、情报Intelligence、监视Surveillance、侦察Reconnaissance。

早在1970年代初期,美国海军就曾提出类似CEC的概念构想:高速、高频宽数位资料传输网路,能汇集舰队中多艘舰艇与预警机的雷达并一同运算处理形成高品质的单一战场态势图像,并进行跨平台、跨水平线的交战作业,英文是Cooperative Engagement Capability,即CEC。但由于技术限制,直到1985年,美国国防部正式提出CEC先期概念计划;1994年,CEC正式对外公开。美国的科技研发能力在这里得到充分体现,他们往往从一个概念开始,分拆开由大学、研究所甚至一些科技公司研发,成功了则有巨大的效益,即使不成功也不会损失什么,还可能带动一些技术的发展。

在1999年,美国海军在提康德罗加级导弹巡洋舰休城号与维克斯堡号进行CEC首次海上发展测试,测试中暴露出不少问题,随后也促使美国重新规划CEC与神盾系统的研发整合工作,增加更多战斗系统的整合工作, 2009年5月8日,美国成功进行一次SM-6搭配E-2D空中预警机进行的协同交战(CEC)测试,由一架E -2D透过CEC为一枚从另一个平台发射的SM- 6进行导控,成功拦截一枚从陆地上飞来的巡航导弹靶。这标志了他们的神盾在试验中使成功的,还是空海协同的成功。

当然,协同交战(CEC)还有许多的问题要克服,但都不是技术上要突破的问题,比如资料后端处理需应付庞大的资料传输量、要透过空中的平台(例如E-2C预警机)来中继信息、体积太过庞大,尤其机载设备体积;等等。但这个系统的强大的能力和作战时的好处是显而易见的,它如同一个小号的“星球大战”系统,如果用于实在,效能不可估量。

六、舰载机与自卫防御武器

福特号航母上通常搭载8架S-3A/B反潜机,5架E-2C/D空中预警机,6架SH-3G/H或SH-60F直升机,主力舰载机是具备隐身性能的F-35C战机,可达75架。F-35C战机能够以超音速巡航,最大作战半径超过1000千米,可对各目标实施远程精确打击。与此同时,航母上还将装备大量无人作战飞机,如X-47B等,既可执行精确打击、海上监视、空中早期预警、战场评估,也可担负支援反潜和抢险救援等任务。据测算,一艘搭载75架舰载机的福特号航母,在3天的作战时间内,每天打击的目标数将达2000个以上。

福特号借鉴赛车比赛中的保障模式,引入了一站式保障概念:在飞行甲板上设置了18个一站式保障区,每个保障区设有两个带舱口盖的保障模块,一个是电源保障模块,设有电缆卷盘和控制按钮,另一个是加油保障欧快,设有加油管路和控制阀门,每个均可单独进行加油、挂弹、维修等作业。着舰的舰载机可在保障区停驻,原位完成所有保障作业,随后滑行至弹射起飞位升空作战 。缩短了保障时间,大大提高了飞机的战时出动率。

福特号航母的防卫武器包括两座改进型“海麻雀”RIM-162导弹八联装发射装置,两座“海拉姆/公羊”RIM-116防空导弹发射器和3座MK15型20毫米6管密集阵火炮等,安装于两舷和舰尾外侧的平台上,若干挺12.7毫米重机枪。此外,还装有诱饵弹发射装置和鱼雷诱饵系统 。福特号还计划安装一些新概念武器包括:电磁轨道炮、高能激光、高能射线等。

七、领先两代的战斗能力等等

福特号航空母舰建成服役后,将不只是简单地多了一个大型机械化作战平台,而是展现出一个全新的信息化作战平台,对于区域的攻击与防御都能做到真正的一体作战,它的CEC系统保证能做到最优化的攻击和最积极的防御。这些对未来的海上作战将产生巨大影响。

福特号采用更先进的C4ISR系统,技术和自动化设备,能更全面地支持美军的网络中心战的开展,是未来美国海空网络战的一个中心节点,它不仅集合有航母本身及编队整个系列的新技术和武器装备,而且还将与空、天、陆军的其他新技术、武器装备实现有机“链接”,进而打造更强的战略预警体系和作战网络体系 。

福特号航母向世人表明大吨位航空母舰至少在2005年后50年内,依然是“海上霸主”;是一种举足轻重的海上作战平台,美军在这一方面有着独特的优势。尼米兹级航母已经是领先世界各国一代以上的大型航母,福特号航母又领先尼米兹级航母一代,所以福特号航母服役,说明美军最少领先世界各国两代,这是个巨大的优势,确保美国未来50年的海上霸权。

总之,福特级航母现在有很多技术仍在试验和验证阶段,美军对外的信息也不一定准确,但是美国海军的优势地位目前还是很显著的,不过就技术方面来讲,许多国家在某个方面也有其独到之处,我们既不能固步自封,也不必妄自菲薄,而是高度重视这方面的研究与跟踪,立足于自己,抓好我们的海军装备建设。

美国的“福特”级航母,究竟有多强?

“福特级”是现阶段世界上最先进的航母,没有之一,她的出现意味着在未来一段不短的时间内,美国在航母领域仍然会处于绝对领先的位置。与它的前级型“尼米兹”核动力航母相比,“福特级”上使用了许多新开发的技术,比如新一代的核动力系统和电力分配系统,福特级上使用的是新型的Bechtel A1B反应堆,与“尼米兹”上的A4W反应堆相比,A1B反应堆的体积更小,结构更简单,所需的维护、操控人员也更少,但是其功率却反而更大,每艘“福特级”航母上安装了两个反应堆,其发电能力比“尼米兹级”上的两个A4W反应堆(550 MW)大了至少25%。

还有就是,“福特级”A1B反应堆上用到的管道、阀门、冷凝器、主泵和发电机等数量更少,大概只有“尼米兹级”的一半,蒸汽发生系统上只使用了不到200个的阀门,输气管道的数量也只有8个,这些改进使得整个动力系统的结构更加紧凑、简单,对航母内部空间的利用率更高,以及维护成本更低,人力需求也更少。除此之外,据说“福特级”上的A1B反应堆在她的全寿命周期内(50年)是不用更换核燃料的,也就是说在航母的全寿命周期内,“福特级”拥有更长的可实际工作部署时间。

接着,“福特级”是目前唯一一艘使用了电磁弹射的航母,与“尼米兹级”上的蒸汽弹射系统相比,“福特级”的电磁飞机发射系统(EMALS)明显更加的高效,同时体积更小、重量更轻、功能更强大,以及更易于操控,除了先进的电磁弹射系统以外,上面的降落阻拦系统也是使用的电磁阻拦器,即先进着陆电磁阻拦系统(AAG),而在此之前,所有的航母使用的都是液压阻拦系统,虽然使用了超过半个世纪的液压阻拦系统可靠性非常高,但是也仍然有着明显的局限性,比如无法阻拦无人机,而这个问题在电磁阻拦系统上得到了解决,因为“福特级”上的电磁阻拦系统是使用线性感应电动机来吸收冲击能量的,可以有效减少飞机在弹射和阻拦时机身受到的巨大应力,一定程度上延长了飞行器的使用寿命。

最后,福特级的“甲板”、舰岛、升降系统、内部空间结构等都做了较大的优化,与“尼米兹”级相比,“福特级”的舰岛体积相对更小,并后移,甲板面积更大、空间利用率更高,在一定程度上提高了航母单位时间内可以使用的舰载机的数量,舰载机的出动效率更高,还有就是“福特级”航母左舷的四号弹射器能够满载弹射,而前级型“尼米兹级”则是只有三个弹射器可以满载弹射。总之,美国现在的“福特级”是比“尼米兹”更加强大的超级航母,而即使是“尼米兹级”,就可以吊打世界上任何一个国家的航母了,更何况是集美国军工技术之大成的“福特级”?

美国的“福特”级航母,究竟有多强?

美国福特级航母究竟有多强?根据目前所公开的零零碎碎信息可得知,一艘福特级航空母舰,大约能够等同于两艘尼米兹级航母的战斗能力。

首先就是福特级航母的的吨位,满载排水量也只有11万吨,跟尼米兹级的10万吨比起来只是略有上升。可是福特级航母却优化了舰岛和甲板,而且内部还更新了许多先进的电子设备,这些设备相较以前体积更小,再加上先进的电磁弹射装置,所以相较于老旧的尼米兹级航母,福特级航母拥有着更大的内部容积,这意味着它可以搭载更多舰载机和配套的弹药与航空燃油。

福特级航母值得一提的自然要数它的电磁弹射器了,传统蒸汽弹射器想要使用一次非常麻烦。首先要烧开水储存蒸汽,然后把蒸汽集中储存在气缸里,最后在达到足够的气压之后一口气将舰载机弹飞出去。可是电磁弹射就简单得多,只要有电力供应,弹射器就可以稳定且持续的弹射飞机,根据美国自己所曝出的信息,电磁弹射器飞机的起飞速度是传统蒸汽弹射器的两倍。

再有就是福特级航母所做出的隐身化处理,其实航母战斗群在执行作战任务的时候并不像海上阅兵那样,航母打击编队都挤在一起航行,真正战斗时航母战斗群基本上是散开数百公里来行动的,也就是说想要找到航母的确切位置是不那么容易的。而福特级航母相较于尼米兹级航母,雷达反射面积又小了不少,所以这样一来福特级航母的生存能力又得到了提高。

美国的“福特”级航母,究竟有多强?

美国对于福特级核动力航母的期望很高,原意称之为CVN 21未来航母计划(也就是新世纪第一款新式航母),也是世界上最大型的航空母舰。本级一号舰“福特”号2017年服役,计划在2058年前建造10艘用于取代尼米兹级成为美国海军核心力量。

美国海军大量在役的尼米兹级大家应该相当熟悉,无论美国想要在世界哪个地方有点动作,必然派遣这些航母四处威慑并进行作战部署。尼米兹级目前共有十艘,满载排水量约10万吨级,可以携带80-90架各型舰载机以完成不同作战任务,通常包括:F-18“大黄蜂”,预警机、电子战、反潜作战等机型。参与过海湾战争、阿富汗战争等,保持高出动率大量摧毁目标战损率很低。

回到福特级这是用于替代尼米兹级的新型核动力航母,在吨位、载机等综合作战性能方面明显优于尼米兹级。舰长337米、飞行甲板宽77米,满载排水量达到112000吨,同时也是人类历史上建造的最大型航空母舰。常规情况下搭载75架各型飞机, 包括:F-35C、F/A-18、E-2D、EA-18G以及反潜直升机、运输机等,采用电磁弹射器后每45秒就可以弹射一架飞机,和尼米兹上的蒸汽弹射器相比效率更高要快25%。

福特级航空母舰设备全面网络化,整体自动化程度更高有效降低人力资源,航母操作人员从尼米兹级3000多人减至2000人左右,自动化程度越高也意味着作战能力越强。

福特级配套两台A1B核反应堆,动力十足可以超过30节的时速,除此之外还采用隐身化设计,主要是舰岛尺寸大幅缩小,舰岛长度缩短到18米。福特级目前主机作战机型是F-35C以及F/A-18系列,未来肯定还将应用类似XB-47的无人作战飞机,真正实现新世纪新一代航母。

美国的“福特”级航母,究竟有多强?

现在的福特级一点都不强,还不具备任何战斗力。2020年对美国以及美国军队来说,似乎并不是幸运的一年。今年爆发的疫情,令美国军方成为城门失火殃及的池鱼,其训练和战备受到极大影响,美国海军更是出现多艘军舰大规模感染,美国海军的可用战斗力,一度下降至强大的航母编队仅剩最后三艘航母可用的程度。好不容易疫情逐渐缓和,美国军方准备重新大展身手,就在此时,美国海军又迎来一个糟糕的消息。

据俄罗斯卫星网6月10日消息报道 ,美国海军研究学会网站证实,美国最新型航母“杰拉尔德•福特”号航母,在试航过程中出现故障,不得不立刻返回诺福克海军基地。据悉,福特号航母上供舰载机起飞的电磁弹射控制系统被曝出现故障,舰上的所有舰载机被勒令停飞5天。虽然美国军方指出,故障并没有威胁到舰员或机组人员的安全,但不可否认的是,在这种故障发生期间的福特级航母,实际上失去了战斗力。

航空母舰的战斗力来自于携带的舰载机,携带舰载机的质量、能够携带多少舰载机、能够以何种频率出动舰载机等等,这些都是评价航母战斗力的重要标准。而福特级之所以被认为是未来的最强,除去优秀的舰载机和容纳最多90架飞机的能力外,很大程度上要归功于其应用先进技术的电磁弹射系统。和蒸汽弹射相比,通过改变磁场和电流获得的安培力来弹射飞机,弹射力度可控,弹射成本也低,准备时间也更短。从理论上看,电磁弹射系统令福特级比现有的航母有明显的优势。但是福特级还是应了那句老话,越先进的东西问题越多。

电磁弹射虽好,但即使是美军,目前技术也仍然不成熟,福特级最引以为傲的电磁弹射系统,从其服役的初始就屡屡传出问题。毕竟电磁弹射表面上看原理很简单,但存在诸多难点,高功率数字循环变频器和交流发电系统都不是一般的难题。更要命的是,电磁弹射的方式决定,如果有一部弹射器出现问题,就需要停电进行检修,这样一来,全部的四部弹射器就像是串联在一块的灯泡,一个出事全部出事。因此,这一次福特级停飞舰载机恐怕不是小题大做,而是真的没有办法。

这一次福特级航母暂时停摆,据悉是因为连接涡轮机和电力系统的电力处理元件出现问题,这并不是什么根本性设计缺陷,美国的工程师们可以对症下药解决。问题是,福特级出现故障的次数实在是太多,2017年服役以来可谓多灾多难,弹射器、阻拦装置、升降机可谓是轮番出问题。这一次,美军花了5天时间解决问题,要是在战时出现这种故障,后果不堪设想,而福特级多灾多难的历史,使其在关键时刻掉链子的可能性不容忽视。

目前,世界上最昂贵的武器,就是美国的福特级航母,由于采用太多的高新科技,福特级的造价异常地高,单艘价格在175亿美元左右。为了建造它,美国海军的经费被极大地挤占,一艘福特级足够买六艘现代化改进版本的伯克级驱逐舰。如果耗费如此重金的武器,不能发挥出应有的战力,那么对于美军而言,福特级的制造可真的是一场壮观的灾难。

美国的“福特”级航母,究竟有多强?

世间万物能产生,就能消灭,这是定律,有了枪,就会产生盾,不破不立,社会就是这样循序而前进的!

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