航空母艦發(fā)展的思考

朱英富，熊治國(guó)，胡玉龍

中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北武漢430064

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航空母艦發(fā)展的思考

朱英富，熊治國(guó)，胡玉龍

中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北武漢430064

摘要：針對(duì)航空母艦（簡(jiǎn)稱“航母”）的發(fā)展規(guī)劃和研制，系統(tǒng)總結(jié)分析國(guó)外航母裝備發(fā)展的主要趨勢(shì)及研制發(fā)展的主要特點(diǎn)，重點(diǎn)從航母論證、設(shè)計(jì)及新型裝備技術(shù)發(fā)展等方面歸納后續(xù)航母研制發(fā)展的潛在方向，結(jié)合航母發(fā)展實(shí)際，在吸收借鑒國(guó)外航母裝備發(fā)展的先進(jìn)理念和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，從關(guān)鍵裝備技術(shù)發(fā)展、編隊(duì)統(tǒng)籌建設(shè)、系統(tǒng)工程、人機(jī)系統(tǒng)集成和航母文化等方面提出航母建設(shè)與研制的建議與想法。

關(guān)鍵詞：航母；航母編隊(duì)；人機(jī)集成；航母文化

0　引　言

航空母艦（下文簡(jiǎn)稱“航母”）是大國(guó)實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略戰(zhàn)役目標(biāo)的核心武器裝備，是一個(gè)國(guó)家集國(guó)防、科技和工業(yè)等領(lǐng)域大成的工業(yè)藝術(shù)品，更是國(guó)家重要的戰(zhàn)略投資。發(fā)展一支適用、頂用的航母作戰(zhàn)力量，是世界主要強(qiáng)國(guó)維護(hù)其國(guó)家、地區(qū)乃至全球利益的重要保障。航母裝備的建設(shè)發(fā)展是一項(xiàng)需要綜合考量區(qū)域與全球戰(zhàn)略格局、國(guó)防建設(shè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)有基礎(chǔ)及后續(xù)發(fā)展等諸多因素的復(fù)雜戰(zhàn)略決策問(wèn)題。本文將針對(duì)航母發(fā)展建設(shè)問(wèn)題，在系統(tǒng)分析國(guó)外航母裝備發(fā)展趨勢(shì)和主要特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)從技術(shù)角度提出關(guān)于航母研制及建設(shè)方面的一些想法。

1　國(guó)外航母裝備發(fā)展趨勢(shì)

航母是世界海軍強(qiáng)國(guó)的核心裝備。目前，國(guó)外7個(gè)國(guó)家共18艘航母在役。美國(guó)擁有10艘“尼米茲”級(jí)核動(dòng)力航母，排水量10萬(wàn)噸級(jí)，艦載機(jī)采用彈射起飛、阻攔著艦。法國(guó)擁有1艘“戴高樂(lè)”號(hào)中型核動(dòng)力航母，排水量4.2萬(wàn)噸，艦載機(jī)采用彈射起飛、阻攔著艦。俄羅斯擁有1艘蒸汽動(dòng)力航母，排水量5.9萬(wàn)噸，艦載機(jī)采用滑躍起飛、阻攔著艦。印度擁有2艘蒸汽動(dòng)力航母：“維拉特”號(hào)排水量2.8萬(wàn)噸，艦載機(jī)采用短距起飛/垂直著艦；“維克拉瑪?shù)賮啞碧?hào)排水量為4.5萬(wàn)噸，艦載機(jī)采用滑躍起飛、阻攔著艦。意大利擁有2艘燃?xì)鈩?dòng)力航母，其中“加富爾”號(hào)排水量2.7萬(wàn)噸，“加里博迪”號(hào)排水量1.4萬(wàn)噸，艦載機(jī)均采用短距起飛/垂直著艦。巴西擁有1艘常規(guī)蒸汽動(dòng)力航母“圣保羅”號(hào)，排水量3.4萬(wàn)噸，艦載機(jī)采用彈射起飛、阻攔著艦。泰國(guó)擁有1艘“查克里王朝”號(hào)航母，排水量1.1萬(wàn)噸，采用柴燃聯(lián)合動(dòng)力，艦載機(jī)采用短距起飛/垂直著艦［1-2］。

進(jìn)入21世紀(jì)，航母又掀起新一輪的發(fā)展高潮。

美國(guó)新一代航母“福特”級(jí)的首艦（CVN-78）于2013年11月9日下水，預(yù)計(jì)2016年入役，該級(jí)艦首批計(jì)劃建造3艘，目前第2艘（CVN-79）已經(jīng)開始建造。

英國(guó)“伊麗莎白女王”級(jí)（CVF）的首艦于2014 年7月4日下水，預(yù)計(jì)2016年8月開始海試，2017 年5月交付英國(guó)海軍，該級(jí)艦共建2艘。2號(hào)艦“威爾士親王”號(hào)于2012年2月開始建造，預(yù)計(jì)2016年下水，2019年入役。

印度國(guó)產(chǎn)“維克拉特”號(hào)航母于2009年2月開始建造，有望在2018～2019年入役。

俄羅斯預(yù)計(jì)2020年后建造核動(dòng)力航母，據(jù)相關(guān)報(bào)道，目前已開始研發(fā)用于航母的電磁彈射裝置。

綜合國(guó)外新一代航母發(fā)展情況，主要呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：

1）航母平臺(tái)向大型化發(fā)展。

各國(guó)新研制的航母因任務(wù)需求的增加，排水量均有不同程度的提高，大型化趨勢(shì)明顯。

2）廣泛采用新技術(shù)和新裝備。

美國(guó)“福特”號(hào)航母裝備電磁彈射裝置、渦輪電力阻攔裝置、新一代核動(dòng)力裝置、大容量電力系統(tǒng)，高能武器也將逐步應(yīng)用，多項(xiàng)高新技術(shù)和裝備將推動(dòng)新一代航母作戰(zhàn)能力邁上新的臺(tái)階。

3）艦載機(jī)作戰(zhàn)能力大幅提升。

美國(guó)、英國(guó)新一代航母將搭載第4代艦載機(jī)，作戰(zhàn)能力大幅提升。X-47B固定翼無(wú)人機(jī)已在美國(guó)“布什”號(hào)和“羅斯?！碧?hào)航母上進(jìn)行了起降試驗(yàn)，將于2022～2023年實(shí)現(xiàn)在“尼米茲”級(jí)和“福特”級(jí)上的部署，以進(jìn)一步拓展信息感知范圍和打擊半徑。

4）艦載機(jī)出動(dòng)回收能力進(jìn)一步提高。

在優(yōu)化飛行甲板總布置以提高艦面保障效率的同時(shí)，國(guó)外新一代航母還通過(guò)采用電磁彈射、渦輪電力阻攔、“一站式保障”等先進(jìn)技術(shù)［3］，大幅提升艦載機(jī)的出動(dòng)回收能力［4］，如美國(guó)“福特”級(jí)航母的艦載機(jī)高強(qiáng)度出動(dòng)能力指標(biāo)較“尼米茲”級(jí)航母提高25%以上。

5）信息化程度大幅提升。

全新的電子信息裝備在各國(guó)航母上廣泛應(yīng)用，通過(guò)采用開放式體系結(jié)構(gòu)，以無(wú)線通信為紐帶，實(shí)現(xiàn)編隊(duì)警戒探測(cè)系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等裝備的有機(jī)整合，進(jìn)一步提高信息攻防作戰(zhàn)能力。

2　國(guó)外航母研制發(fā)展主要特點(diǎn)

2.1以系統(tǒng)工程理念牽引總體方案論證

目前，國(guó)外主要是通過(guò)作戰(zhàn)需求論證和概念方案設(shè)計(jì)2個(gè)階段來(lái)完成包括航母在內(nèi)的艦船總體方案論證，以確定目標(biāo)圖像、主要系統(tǒng)配置和初步性能指標(biāo)，論證結(jié)果作為工業(yè)部門的設(shè)計(jì)輸入和技術(shù)要求。目前，美國(guó)海軍艦船論證方面體系最完善，技術(shù)也最為成熟。

在作戰(zhàn)使用需求論證方面，圍繞國(guó)防軍事戰(zhàn)略、潛在作戰(zhàn)地域和作戰(zhàn)對(duì)象設(shè)定作戰(zhàn)想定，結(jié)合計(jì)算機(jī)兵棋推演仿真得到艦船的作戰(zhàn)使用能力需求及任務(wù)操作能力需求，并形成標(biāo)準(zhǔn)文件作為概念設(shè)計(jì)的輸入。

在概念設(shè)計(jì)階段，自上世紀(jì)70年代末開始致力于艦船總體綜合模型的研究和開發(fā)，形成了基于總體資源與系統(tǒng)需求迭代自平衡的總體概念方案快速生成軟件系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展和完善，形成了ASSET概念方案生成軟件平臺(tái)。同時(shí)，在概念方案的評(píng)價(jià)和決策中，還引入了系統(tǒng)工程理念，將艦船的研制風(fēng)險(xiǎn)和研制費(fèi)用納入到總體方案的評(píng)價(jià)體系中，并針對(duì)不同類型的艦船，形成了基于總體效能、研制費(fèi)用和研制風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方案總體綜合效能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。以上述研究成果為基礎(chǔ)，借助于人工智能領(lǐng)域相關(guān)研究成果，開發(fā)了集總體概念方案生成、方案評(píng)估、方案迭代優(yōu)化為一體的艦船總體概念設(shè)計(jì)集成環(huán)境（圖1）［5］。

2.2以“人機(jī)集成”設(shè)計(jì)為牽引，深入推進(jìn)總體集成優(yōu)化

美國(guó)審計(jì)署分析認(rèn)為，艦員人力費(fèi)用占艦船全壽期費(fèi)用的比例最大，在國(guó)防支出緊縮的現(xiàn)狀下，精簡(jiǎn)人員編制是艦船工業(yè)界和軍方共同面臨的責(zé)任與挑戰(zhàn)。針對(duì)該問(wèn)題，美國(guó)軍方及艦船工業(yè)界首先針對(duì)現(xiàn)役艦艇開展了“人員配備優(yōu)化減員試驗(yàn)”、“艦員配備可承受性研究計(jì)劃”等專項(xiàng)試驗(yàn)，以探討技術(shù)、政策和組織結(jié)構(gòu)上的相關(guān)措施在人員編制精簡(jiǎn)上的可行性。最后，經(jīng)過(guò)研究提出了“人機(jī)集成”設(shè)計(jì)理念，即在艦船設(shè)計(jì)的早期就將人員作為艦船設(shè)計(jì)對(duì)象的主體，所有使用流程、設(shè)備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都將減少人員工作量、便于操作使用和維護(hù)作為最重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)之一。例如，在“福特”級(jí)航母空勤指揮管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，以降低艦員工作強(qiáng)度和便于使用操作為目標(biāo)，針對(duì)系統(tǒng)構(gòu)架、戰(zhàn)位設(shè)置、顯示器的數(shù)量及顯示內(nèi)容、室內(nèi)燈光設(shè)置等的論證和確定都在廣泛征求使用人員、系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、人機(jī)工程學(xué)專家等意見(jiàn)之后才確定［6-8］。圖2所示為使用人員和設(shè)計(jì)師在由塑料、泡沫等材料搭建的“福特”級(jí)航母1∶1模擬空勤指揮室內(nèi)研討系統(tǒng)、戰(zhàn)位設(shè)計(jì)及設(shè)備布置的情景。在“福特”級(jí)航母研制過(guò)程中，通過(guò)啟動(dòng)以“人機(jī)集成”設(shè)計(jì)理念為核心的“智能航母”計(jì)劃，始終以減少工作量為目的，深入開展流程優(yōu)化、系統(tǒng)集成、設(shè)備人機(jī)交互設(shè)計(jì)等措施，使得“福特”級(jí)航母在作戰(zhàn)效能、操作效率較“尼米茲”級(jí)航母大幅提升的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了人員編制數(shù)量大幅減少、有效負(fù)載進(jìn)一步提高的目標(biāo)。

圖2“福特”級(jí)航母模擬空勤指揮室設(shè)計(jì)研討Fig.2 The symposium on imitated flight command cabin of CVN-78

2.3持續(xù)提升航空保障的智能化和自動(dòng)化水平

航母設(shè)計(jì)始終圍繞如何有效提高艦載機(jī)的出動(dòng)能力這一戰(zhàn)技指標(biāo)展開。目前，美國(guó)“福特”級(jí)航母的艦載機(jī)持續(xù)出動(dòng)架次率由“尼米茲”級(jí)航母的120架次/12 h提高到160～220架次/12 h。美國(guó)航母除了在進(jìn)一步對(duì)航空保障作業(yè)流程及相關(guān)區(qū)域布局方面做進(jìn)一步優(yōu)化外，還重點(diǎn)從以下2個(gè)方面著手提升艦載機(jī)出動(dòng)能力：

1）提升航空保障指揮管理決策的智能化水平。

美國(guó)海軍委托麻省理工學(xué)院開發(fā)出了甲板作業(yè)規(guī)劃系統(tǒng)（Deck operations Course of Action Planner，DCAP）。該軟件系統(tǒng)界面如圖3所示，通過(guò)提供良好的人機(jī)交互界面，將人的經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)大的決策規(guī)劃算法相結(jié)合，來(lái)對(duì)艦載機(jī)（包括無(wú)人機(jī)）、保障車輛和保障人員的甲板作業(yè)進(jìn)行規(guī)劃，提高在強(qiáng)動(dòng)態(tài)環(huán)境中航空保障指揮管理決策的魯棒性和科學(xué)性［9-10］，并提升作業(yè)效率。

圖3 DCAP甲板作業(yè)規(guī)劃系統(tǒng)Fig.3 The deck operations course of action planner system

2）繼續(xù)提升航空保障設(shè)備的電氣化、自動(dòng)化水平。

通過(guò)裝備電磁彈射裝置、渦輪電力阻攔裝置，進(jìn)一步提升艦載機(jī)起降作業(yè)效率并增強(qiáng)設(shè)備的可維護(hù)性；采用全向彈藥轉(zhuǎn)運(yùn)車、助力掛彈車、“一站式保障”裝備及技術(shù)，大幅降低艦員工作強(qiáng)度以及對(duì)艦員的人力需求。

2.4發(fā)展高功率密度、大容量機(jī)電裝備及技術(shù)

發(fā)展大、中型航母，以及普遍裝備新型裝備成為航母裝備發(fā)展的主要趨勢(shì)。為進(jìn)一步滿足平臺(tái)大型化、上艦裝備新型化的需要，主要航母裝備強(qiáng)國(guó)普遍在型號(hào)立項(xiàng)前就開始開展高功率密度動(dòng)力裝備和大容量、智能化電力裝備的研制。

在高功率密度動(dòng)力裝備方面，美國(guó)為“福特”級(jí)航母新研發(fā)了2座600 MW級(jí)A1B壓水堆，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)總功率約28萬(wàn)hp，安全性、維護(hù)性進(jìn)一步提高，換料周期更長(zhǎng)；英國(guó)CVF航母首次采用中壓交流綜合電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電力推進(jìn)，為此研發(fā)了單機(jī)輸出功率達(dá)35 MW級(jí)的MT-30燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組（圖4）及單機(jī)輸出功率達(dá)10 MW級(jí)的瓦錫蘭系列柴油發(fā)電機(jī)組［11］。

圖4 MT-30燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組Fig.4　 The MT-30 gas turbine generating unit

在大容量電力系統(tǒng)方面，隨著大功率負(fù)載上艦，國(guó)外航母電力系統(tǒng)裝機(jī)容量大幅增加，美國(guó)“福特”級(jí)航母裝機(jī)容量已超過(guò)100 MW，更加注重電力系統(tǒng)的安全性、可靠性及供電連續(xù)性，廣泛應(yīng)用新型區(qū)域配電、系統(tǒng)綜合保護(hù)等新技術(shù)，以提高供電可靠性和生命力。英國(guó)CVF航母首次在航母上實(shí)現(xiàn)中壓交流綜合電力系統(tǒng)，進(jìn)一步保障了全艦?zāi)茉锤咝?、靈活的調(diào)度與供給。

2.5加速推進(jìn)艦載無(wú)人機(jī)項(xiàng)目研發(fā)并探索其作戰(zhàn)使用模式

近20年來(lái)，無(wú)人機(jī)裝備及技術(shù)的飛速發(fā)展正逐漸革新傳統(tǒng)的作戰(zhàn)樣式，發(fā)展航母艦載無(wú)人機(jī)裝備及技術(shù)也成為主要航母裝備國(guó)家完善艦載作戰(zhàn)力量體系的主要途徑?？紤]到航母有限的空間資源，目前航母艦載無(wú)人機(jī)主要以中、小型無(wú)人機(jī)為主。其中，美國(guó)海軍通過(guò)“無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)演示驗(yàn)證”項(xiàng)目，已經(jīng)多次成功測(cè)試和驗(yàn)證了X-47B無(wú)人機(jī)在航母上的起降、安全飛行和加受油能力（圖5），標(biāo)志著艦載無(wú)人機(jī)上艦的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)取得突破。這些測(cè)試也有助于推進(jìn)后續(xù)的“艦載無(wú)人空中監(jiān)視和打擊（UCLASS）”項(xiàng)目。該項(xiàng)目的目標(biāo)是于2020年左右在“福特”級(jí)航母上部署由6架無(wú)人機(jī)組成的艦載機(jī)測(cè)試中隊(duì)。

圖5 X-47B艦載無(wú)人機(jī)Fig.5 The X-47B carrier-based unmanned aerial vehicle

目前，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，艦載無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)用途主要還是承擔(dān)戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)偵查及對(duì)海和對(duì)地攻擊任務(wù)。探索有人/無(wú)人多機(jī)種混合編成下的自主協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)，將是未來(lái)進(jìn)一步發(fā)展和完善航母艦載機(jī)配置體系和作戰(zhàn)樣式的重要方向。

3　航母發(fā)展的思考

航母是復(fù)雜的巨系統(tǒng)工程，也是國(guó)家重要的戰(zhàn)略投資。航母的發(fā)展問(wèn)題已不是裝備本身技術(shù)的發(fā)展問(wèn)題，其不僅引領(lǐng)著海軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向，更涉及到海軍作戰(zhàn)力量頂層規(guī)劃、科技和工業(yè)發(fā)展規(guī)劃等方面，因此，航母的研制首先必須站在一個(gè)更高的高度進(jìn)行籌劃。

3.1科學(xué)謀劃未來(lái)航母發(fā)展方向，引領(lǐng)關(guān)鍵裝備和技術(shù)預(yù)先發(fā)展

航母工程是涉及眾多工業(yè)領(lǐng)域的巨系統(tǒng)工程，其系統(tǒng)復(fù)雜且涉及的關(guān)鍵裝備和技術(shù)繁多，被譽(yù)為科技工業(yè)領(lǐng)域“皇冠上的明珠”。同時(shí)，作為戰(zhàn)略武器的航母一般服役年限達(dá)40～50年。因此，航母裝備和技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃要著眼于戰(zhàn)略和全局的角度，不僅要引領(lǐng)國(guó)家工業(yè)裝備和技術(shù)的發(fā)展，還要瞄準(zhǔn)未來(lái)幾十年的作戰(zhàn)和使用需求。特別是在艦載機(jī)、大容量及高功率密度機(jī)電裝備和信息化基礎(chǔ)設(shè)施等方面，要緊緊抓住未來(lái)新軍事變革對(duì)航母武器裝備技術(shù)的發(fā)展要求，緊密結(jié)合科技領(lǐng)域最新成果，制定科學(xué)的技術(shù)發(fā)展路線，為推進(jìn)航母裝備體系可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.2著眼航母編隊(duì)籌劃體系優(yōu)化配置

以艦載機(jī)為主要作戰(zhàn)武器，并與其他護(hù)衛(wèi)艦艇共同形成攻防兼?zhèn)涞膽?zhàn)役戰(zhàn)術(shù)編成是航母作戰(zhàn)使用最顯著的特點(diǎn)。因此，航母的發(fā)展規(guī)劃和研制應(yīng)站在航母編隊(duì)統(tǒng)籌建設(shè)的高度開展。

1）按照體系作戰(zhàn)需求，明晰航母編隊(duì)整體作戰(zhàn)能力需求并開展能力指標(biāo)的多平臺(tái)集成和統(tǒng)籌，以此為基礎(chǔ)規(guī)劃編隊(duì)母艦與護(hù)衛(wèi)艦艇平臺(tái)、主要系統(tǒng)配置，明晰各類艦艇的作戰(zhàn)使命并按照突出重點(diǎn)的原則實(shí)行艦艇主要系統(tǒng)優(yōu)化配置及編隊(duì)內(nèi)功能集成，以最小的代價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)編隊(duì)整體效能提升的最大化。例如，在作戰(zhàn)系統(tǒng)配置方面，應(yīng)合理統(tǒng)籌驅(qū)護(hù)艦艇和母艦的使命任務(wù)，按照艦艇在編隊(duì)中的角色科學(xué)配置本艦作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)和設(shè)備，由過(guò)去的構(gòu)建“大而全”的作戰(zhàn)指揮平臺(tái)向打造“全而精”的編隊(duì)作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)的思路轉(zhuǎn)變。

2）應(yīng)科學(xué)論證和分配航母編隊(duì)內(nèi)主要艦艇的關(guān)鍵性能指標(biāo)，應(yīng)結(jié)合航母編隊(duì)的作戰(zhàn)使用特點(diǎn)合理確定指標(biāo)，牽引后續(xù)工程設(shè)計(jì)建造。例如，針對(duì)隱身性指標(biāo)，目前航母及其編隊(duì)普遍通過(guò)完善的艦載機(jī)配置和遠(yuǎn)、中、近防空武器系統(tǒng)構(gòu)建了大縱深立體防空火力攔截網(wǎng)，有效降低了來(lái)自空中的打擊武器對(duì)母艦及其他艦艇的威脅，而來(lái)自水下的潛艇卻因其具有較高的水下隱蔽能力和機(jī)動(dòng)性，并結(jié)合待機(jī)埋伏等戰(zhàn)法，往往對(duì)編隊(duì)中的艦艇構(gòu)成較大威脅。因此，在編隊(duì)總體資源有限的條件下，應(yīng)將更多的資源重點(diǎn)向聲隱身指標(biāo)傾斜，在航母雷達(dá)波隱身等指標(biāo)方面不追求過(guò)度的提高。

3.3聚焦作戰(zhàn)使用需求，建立主要性能指標(biāo)論證、設(shè)計(jì)和考核體系

航母作為海軍突擊作戰(zhàn)兵力，將會(huì)面臨險(xiǎn)惡的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，航母綜合性能指標(biāo)是航母在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下生存并擊敗對(duì)手這一能力實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，面向作戰(zhàn)使用需求開展性能指標(biāo)論證、設(shè)計(jì)和考核，就是瞄準(zhǔn)實(shí)際使用環(huán)境、潛在戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)手和裝備，結(jié)合現(xiàn)有的條件和技術(shù)潛力，科學(xué)地確定航母的主要戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)要求，牽引后續(xù)航母總體設(shè)計(jì)與主要系統(tǒng)設(shè)備研制。特別是面向?qū)崙?zhàn)條件下的航母性能指標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為提升未來(lái)航母研制能力的重要發(fā)展方向之一。例如，包括航母在內(nèi)的艦艇操縱性設(shè)計(jì)在過(guò)去很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)都是瞄準(zhǔn)靜水條件或較低海況來(lái)開展性能指標(biāo)的論證、設(shè)計(jì)和考核，在實(shí)際使用環(huán)境中暴露出性能邊界不清楚等系列問(wèn)題，限制了裝備作戰(zhàn)使用性能的發(fā)揮。后續(xù)，應(yīng)針對(duì)主要的性能指標(biāo)，開展高海況、復(fù)雜電磁環(huán)境、體系對(duì)抗等實(shí)戰(zhàn)背景下的航母性能指標(biāo)論證、評(píng)估、設(shè)計(jì)和考核體系的研究，不斷完善航母性能評(píng)估設(shè)計(jì)體系和方法。

3.4以效能、風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用綜合權(quán)衡為手段驅(qū)動(dòng)總體方案優(yōu)化與決策

航母工程建設(shè)是一個(gè)國(guó)家的重要戰(zhàn)略投資，航母研制是整個(gè)工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，其戰(zhàn)技指標(biāo)論證的科學(xué)性不僅影響到航母及其編隊(duì)的綜合作戰(zhàn)能力，還影響到國(guó)家對(duì)航母相關(guān)工程領(lǐng)域的巨額投資和發(fā)展決策。因此，航母戰(zhàn)技指標(biāo)的論證要對(duì)作戰(zhàn)使用需求、全壽期費(fèi)用及研制風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合權(quán)衡。在過(guò)去很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，包括航母在內(nèi)的艦船研制往往側(cè)重于戰(zhàn)技指標(biāo)的先進(jìn)性，在型號(hào)論證階段對(duì)研制風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)可承受性關(guān)注不足。這種傳統(tǒng)的艦船論證模式越來(lái)越不能適應(yīng)以巨額投入、高風(fēng)險(xiǎn)、高技術(shù)密集為特征的航母研制工程發(fā)展需求，需以系統(tǒng)工程管理的思想來(lái)牽引和指導(dǎo)總體方案的論證，即在論證階段針對(duì)總體方案建立基于總體效能、研制風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)可承受性的評(píng)估體系，對(duì)總體方案進(jìn)行多指標(biāo)、多維的評(píng)價(jià)，以此為手段來(lái)牽引總體方案的系統(tǒng)配置和指標(biāo)分配，支撐總體多方案論證優(yōu)選和決策。

3.5以不斷提高艦載機(jī)出動(dòng)回收能力為牽引，完善艦機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)制及艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)體系

艦載機(jī)出動(dòng)回收能力是航母編隊(duì)最重要的作戰(zhàn)指標(biāo)要素，艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)要素最重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需重點(diǎn)就以下2個(gè)方面建立健全艦機(jī)適配性工程設(shè)計(jì)并協(xié)調(diào)管理機(jī)制。

1）針對(duì)艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)跨工業(yè)部門、跨專業(yè)的現(xiàn)狀，需要針對(duì)航母論證研制的各個(gè)環(huán)節(jié)建立完善的艦機(jī)適配性工程協(xié)同設(shè)計(jì)框架，形成規(guī)范的艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)頂層文件，明確航母論證研制各階段、各技術(shù)責(zé)任單位艦機(jī)適配協(xié)調(diào)及設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容、協(xié)調(diào)機(jī)制、技術(shù)成果等，將艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)工作推向深入。

2）針對(duì)艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)主要對(duì)象存在多機(jī)種、多機(jī)型維修、保障通用化、集成化不足的問(wèn)題，近期應(yīng)在現(xiàn)有空軍作戰(zhàn)飛機(jī)維修保障體系的基礎(chǔ)上結(jié)合目前艦用環(huán)境和限制條件深挖潛力，探索艦用維修保障裝備的集成化、通用化設(shè)計(jì)思路。后續(xù)艦載機(jī)及航空彈藥研制單位應(yīng)配合母艦總體設(shè)計(jì)單位建立健全完善的艦載機(jī)保障、維修設(shè)備的集成化、通用化和小型化設(shè)計(jì)頂層文件及技術(shù)規(guī)范，牽引并規(guī)范后續(xù)艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)工作。

3.6貫徹“以人為本”，全面落實(shí)“人機(jī)集成”設(shè)計(jì)理念

常規(guī)大、中型航母的人員編制規(guī)模達(dá)幾千人。隨著人力成本的不斷攀升，在保證作戰(zhàn)能力不減弱的條件下精簡(jiǎn)人員編制成為航母總體設(shè)計(jì)的重要發(fā)展方向。在傳統(tǒng)的艦船設(shè)計(jì)流程中，設(shè)計(jì)往往圍繞著設(shè)備、系統(tǒng)和總體開展，艦員主要還是作為輸入條件和檢驗(yàn)參考對(duì)象，其作為設(shè)計(jì)對(duì)象主體的地位考慮得還不夠充分，造成目前許多設(shè)備、系統(tǒng)的人機(jī)交互效果不佳，成為人力耗費(fèi)的主要因素。針對(duì)這一現(xiàn)狀，在航母總體設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)將艦員作為設(shè)計(jì)要素之一，以減輕艦員工作量為出發(fā)點(diǎn)，建立以“面向減少工作量的作業(yè)流程優(yōu)化，牽引系統(tǒng)功能和物理集成，指導(dǎo)設(shè)備開展人機(jī)友好設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)人力資源的高效利用”為思路的人機(jī)集成設(shè)計(jì)流程體系，實(shí)現(xiàn)人員編制精簡(jiǎn)與作戰(zhàn)使用效能提升的有機(jī)融合。

3.7不斷提煉和發(fā)展“航母文化”內(nèi)涵

航母不僅是維護(hù)國(guó)家利益的工具，也是向外展示國(guó)家、民族、人民和軍隊(duì)智慧、勇氣和決心的名片。航母總體設(shè)計(jì)不僅要從滿足功能和作戰(zhàn)使用需求的角度出發(fā)，還要在不斷提煉和發(fā)展中國(guó)特色的“航母文化”基礎(chǔ)上，將“航母文化”融入到設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)中，形成“有靈魂、有文化”的總體設(shè)計(jì)。例如，在航母居住性設(shè)計(jì)方面，美國(guó)航母強(qiáng)調(diào)“多文化兼容、實(shí)用、可靠、高效”的設(shè)計(jì)理念，英國(guó)航母則偏重“實(shí)用、簡(jiǎn)潔、高雅、舒適”的設(shè)計(jì)理念。因此，航母居住性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)不應(yīng)僅僅關(guān)注滿足艦員衣、食、住、行的保障資源、設(shè)施和技術(shù)方面，還要從材料的選用、家具設(shè)計(jì)、艙室裝飾、色彩和光照的設(shè)計(jì)等細(xì)節(jié)方面注重人性化設(shè)計(jì)，并體現(xiàn)我們的民族文化和習(xí)俗，形成有特色的“航母文化”。一方面營(yíng)造溫馨的居住環(huán)境，能夠保證艦員在海上長(zhǎng)期部署狀態(tài)下保持旺盛的戰(zhàn)斗力，另一方面，也能在對(duì)外活動(dòng)中充分展示國(guó)家、民族和軍隊(duì)的良好精神面貌。

3.8以“綠色艦船”理念為導(dǎo)向，打造“綠色航母編隊(duì)”

“綠色環(huán)?！笔悄壳八泄I(yè)界面臨的難題與挑戰(zhàn)，特別是目前民用船舶領(lǐng)域已經(jīng)開始制定實(shí)施的嚴(yán)苛的環(huán)保評(píng)估規(guī)范體系，也預(yù)示著軍用艦船以“高效節(jié)能、低碳低污排放”為目標(biāo)的綠色革命即將拉開序幕［12］。航母及編隊(duì)艦艇應(yīng)在設(shè)計(jì)中逐步貫徹實(shí)施“綠色編隊(duì)”相關(guān)理念，一方面在設(shè)計(jì)、評(píng)估和規(guī)范體系方面開展相關(guān)研究，制定出軍用艦船版的EEDI（Energy Efficiency Design Index）評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，另一方面開展高效節(jié)能、低碳低污排放相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的研制，為全面實(shí)現(xiàn)“綠色航母編隊(duì)”奠定基礎(chǔ)。

4　結(jié)　語(yǔ)

本文在系統(tǒng)總結(jié)國(guó)外航母裝備發(fā)展和研制特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了關(guān)鍵技術(shù)預(yù)先發(fā)展、航母編隊(duì)體系優(yōu)化、面向?qū)崙?zhàn)環(huán)境下的指標(biāo)設(shè)計(jì)考核體系、發(fā)展和實(shí)踐“航母文化”，以及發(fā)展“綠色航母編隊(duì)”等建議和措施。

經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，通過(guò)與現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)樣式變革的不斷融合，航母不斷續(xù)寫著新的發(fā)展輝煌。可以預(yù)見(jiàn)，以航母力量為重心的海軍作戰(zhàn)力量仍是支撐21世紀(jì)大國(guó)博弈最堅(jiān)實(shí)的支柱。吸取航母強(qiáng)國(guó)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，不斷總結(jié)和理清發(fā)展思路，實(shí)現(xiàn)航母裝備建設(shè)的跨越式發(fā)展是建立和完善航母作戰(zhàn)體系構(gòu)成的永恒主題。

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On the development trends of aircraft carriers

ZHU Yingfu，XIONG Zhiguo，HU Yulong

China Ship Development and Design Center，Wuhan 430064，China

Abstract：In this paper, the major characteristics and trends in the development of aircraft carriers among foreign navies are summarized systematically. Potential trends on equipment and technology development are presented, which particularly focuses on aircraft carrier demonstration，design，and future advanced equipment. Based on the analysis，certain suggestions for aircraft carrier development in the future, includ?ing the development of key equipment and technology, fleet constructions，system engineering, human sys?tems integration, aircraft carrier culture etc.，are finally proposed.

Key words：aircraft carrier；aircraft carrier fleet；humam systems integration；aircraft carrier culture

作者簡(jiǎn)介：朱英富，男，1941年生，中國(guó)工程院院士。研究方向：艦船總體研究與設(shè)計(jì)熊治國(guó)，男，1974年生，碩士，高級(jí)工程師。研究方向：艦船總體研究與設(shè)計(jì)胡玉龍（通信作者），男，1985年生，博士，工程師。研究方向：艦船總體研究與設(shè)計(jì)。E-mail：huyulong1986@163.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家部委基金資助項(xiàng)目

收稿日期：2015 - 06 - 19網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-1-19 14:55

中圖分類號(hào)：U674.771

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1673-3185.2016.01.001

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1755.TJ.20160119.1455.008.html期刊網(wǎng)址：www.ship-research.com

引用格式：朱英富，熊治國(guó)，胡玉龍.航空母艦發(fā)展的思考［J］.中國(guó)艦船研究，2016，11（1）：1-7. ZHU Yingfu，XIONG Zhiguo，HU Yulong. On the development trends of aircraft carriers［J］. Chinese Journal of Ship Research，2016，11（1）：1-7.