楊王詩(shī)劍
近日,美國(guó)海軍最新一級(jí)核動(dòng)力航母“福特”級(jí)首艦“福特”號(hào)完成了海試前的第一階段測(cè)試,美國(guó)海軍官網(wǎng)稱(chēng)其是“革命性的”。這說(shuō)明,從紐波特紐斯造船廠駛出的最新一級(jí)大型航母的首艦已基本具備了自主能力,此前一直“猶抱琵琶半遮面”的“全球最強(qiáng)”,正向世人展露其全部“獠牙”。
沉默的回答背后危機(jī)四伏
“福特”級(jí)是美國(guó)海軍繼“企業(yè)”級(jí)、“尼米茲”級(jí)后的第三型核動(dòng)力航空母艦,令人不解的是,在“尼米茲”級(jí)航母已獨(dú)步全球的巨大優(yōu)勢(shì)下,美國(guó)海軍為什么要花費(fèi)重金來(lái)打造新一級(jí)航母?國(guó)會(huì)老爺們?yōu)楹文芡ㄟ^(guò)這個(gè)看起來(lái)并不急需的計(jì)劃預(yù)算?回答這個(gè)問(wèn)題,要從美國(guó)的戰(zhàn)略需求說(shuō)起。美國(guó)的戰(zhàn)略需求是什么?無(wú)疑是稱(chēng)霸世界。這種“崇高”的夢(mèng)想在蘇聯(lián)解體后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)確實(shí)是無(wú)限接近于實(shí)現(xiàn)。但隨著美國(guó)深陷中東泥潭、俄羅斯強(qiáng)力復(fù)蘇和中國(guó)逐漸崛起等一系列國(guó)際形勢(shì)的變化,美國(guó)逐漸感到其軍事力量,特別是作為“全球到達(dá)”能力核心的海軍已無(wú)力支撐并維持這種霸權(quán),這在航母這一遠(yuǎn)程力量投送的主要平臺(tái)上表現(xiàn)的尤為明顯。
現(xiàn)役10艘“尼米茲”級(jí)航母于1975年至2009年間先后服役。自2012年“企業(yè)”號(hào)退役后,7艘航母已經(jīng)在可用性維修期間的部署超過(guò)300天,大大超出了美國(guó)海軍“6~ 7個(gè)月的最優(yōu)部署時(shí)間”,航母服役壽命比設(shè)計(jì)周期消耗得更快,一些早期產(chǎn)品已經(jīng)接近甚至超過(guò)了設(shè)計(jì)上限。越來(lái)越短的維護(hù)周期使“尼米茲”級(jí)航母很難保證較高的在航率。“在‘福特號(hào)部署前我們將一直面臨現(xiàn)役航母超時(shí)間運(yùn)行的挑戰(zhàn)?!泵绹?guó)海軍負(fù)責(zé)研發(fā)采辦的副部長(zhǎng)肖恩·史塔克里稱(chēng),“當(dāng)前對(duì)航母的需求已經(jīng)超過(guò)了航母的供應(yīng)能力,海軍需要至少11艘航母才能滿(mǎn)足其任務(wù)需求?!?/p>
顯然,設(shè)計(jì)建造“福特”級(jí)航母的根本原因是現(xiàn)役“尼米茲”級(jí)航母已越來(lái)越無(wú)法滿(mǎn)足美國(guó)的戰(zhàn)略需求。
70年來(lái),每當(dāng)危機(jī)出現(xiàn)的時(shí)候,每一位美國(guó)總統(tǒng)都會(huì)問(wèn):“我們的航母在哪里?”如果沒(méi)有“福特”,當(dāng)下一任總統(tǒng)問(wèn)類(lèi)似問(wèn)題的時(shí)候,得到的答案可能是沉默,這背后危機(jī)四伏。
不允許筆尖生銹的偏執(zhí)狂
對(duì)于是否繼續(xù)發(fā)展如“尼米茲”級(jí)的大型航母,美國(guó)國(guó)內(nèi)一直都存在激烈的爭(zhēng)論。美國(guó)智庫(kù)一直以來(lái)認(rèn)為“福特”級(jí)航母目標(biāo)大、機(jī)動(dòng)性能不好,在導(dǎo)彈面前就是海上“活靶子”。華盛頓的新美國(guó)安全中心國(guó)防分析師亨德里克斯表示:“有兩個(gè)決定是海軍馬上就要做出的,第一,放棄‘福特級(jí)的設(shè)計(jì)方案,因?yàn)樵靸r(jià)太高了;第二,選擇造價(jià)更低的艦只,購(gòu)買(mǎi)一種作戰(zhàn)半徑能夠超越1 450千米導(dǎo)彈射程的戰(zhàn)機(jī)。”近幾年來(lái),包括一些美國(guó)官員在內(nèi)的人士也大談“航母過(guò)時(shí)”,“航母無(wú)用論”甚囂塵上。但美國(guó)海軍認(rèn)為,新航母或許在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中不堪一擊,但如果不建造大型航母,將失去整個(gè)海上霸權(quán)。美國(guó)海軍作戰(zhàn)部長(zhǎng)辦公室空中作戰(zhàn)部主任邁克爾·瑪納澤爾強(qiáng)調(diào),航母打擊群是國(guó)家海洋戰(zhàn)略的中心,在沖突的任何階段都是不可替代的。對(duì)此,美國(guó)政府也以實(shí)際行動(dòng)表達(dá)了自己對(duì)航母的真實(shí)態(tài)度。美軍規(guī)劃,在2058年之前建造完畢10艘“福特”級(jí)航母,預(yù)計(jì)全部“福特”級(jí)航母將服役長(zhǎng)達(dá)94年。不出意外,這級(jí)3.0版本的航母將是本世紀(jì)美國(guó)海軍作戰(zhàn)能力的支柱和骨干。
當(dāng)然,除了維護(hù)國(guó)家利益這種義正詞嚴(yán)的原因,美國(guó)海軍也有自己的小算盤(pán)。一方面,為了在軍種爭(zhēng)奪中保證海軍的老大位置,凸顯海軍的重要性,需要發(fā)展一些新的標(biāo)志性裝備,例如“朱姆沃爾特”級(jí)驅(qū)逐艦;另一方面,是為了保留建造大型航母的技術(shù)人才。眾所周知,只有紐波特紐斯船廠有能力建造10萬(wàn)噸級(jí)的大型艦艇,在“尼米茲”級(jí)最后一艘“布什”號(hào)服役后,該廠已經(jīng)近8年沒(méi)開(kāi)工了,再不建造一艘大型航母將面臨技術(shù)人才的大量流失。蘇聯(lián)解體后,沒(méi)錢(qián)造武器的俄羅斯有大量軍工人才流失就是一個(gè)反面教材,美國(guó)人顯然不希望重蹈對(duì)手的覆轍。
美國(guó)前總統(tǒng)克林頓曾有一句名言:航母是大國(guó)政治博弈不銹的筆尖。美國(guó)海軍顯然是不允許筆尖生銹的偏執(zhí)狂,因此,新航母的出現(xiàn)就理所當(dāng)然了。
大甲板的忠實(shí)粉絲
用什么樣的航母來(lái)接替“尼米茲”也曾花費(fèi)了美國(guó)海軍一番功夫?!案L亍奔?jí)航母最初起源自1975年“尼米茲”級(jí)航母訂購(gòu)首批三艘時(shí),美國(guó)海軍展開(kāi)一系列關(guān)于“尼米茲”級(jí)之后未來(lái)航母的概念方案,稱(chēng)為CVNX,涵蓋輕型、中型到重型航母,總共研究15個(gè)大小不同的艦體方案,而起降方式則涵蓋傳統(tǒng)使用彈射器/攔截索、使用滑躍短距起飛/攔截索降落、使用滑躍起飛/垂直降落三種,每一種又包含傳統(tǒng)甲板布局與新設(shè)計(jì)之分。當(dāng)時(shí)CVNX總共有約50種設(shè)計(jì)方案,其中不乏有概念新穎、超脫傳統(tǒng)航母設(shè)計(jì)的方案。
1996年,美國(guó)海軍開(kāi)始正式研究CVNX項(xiàng)目?;?0年代的研究成果,從此前多種設(shè)計(jì)方案中最終確定了新一代航母仍是一種以核動(dòng)力為推進(jìn)系統(tǒng)的大甲板彈射航母,滿(mǎn)載排水量為10萬(wàn)噸級(jí),載機(jī)擴(kuò)展到75架,具備更加強(qiáng)大的出動(dòng)能力。并且考慮到成本、風(fēng)險(xiǎn)與實(shí)用性,決定艦體設(shè)計(jì)在“尼米茲”級(jí)構(gòu)型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良。
對(duì)于新型航母,美國(guó)海軍要求在飛行甲板、航空設(shè)施、電力供應(yīng)及任務(wù)系統(tǒng)等方面能夠適應(yīng)新世紀(jì)要求,能夠配合多代艦載機(jī)的使用,尤其是要求能使用無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)。為了體現(xiàn)這些新技術(shù)、新變化,CVNX項(xiàng)目也被改稱(chēng)為CVN-21未來(lái)航母計(jì)劃(CVN 21 Future Aircraft Carrier Program,其中“21”意指這是進(jìn)入21世紀(jì)之后的第一個(gè)航母設(shè)計(jì))。
一艘暗藏殺機(jī)的新漁船?
根據(jù)船廠提供的數(shù)據(jù),“福特”號(hào)長(zhǎng)約333米,高77米,飛行甲板寬78米,艦體總重超過(guò)9萬(wàn)噸。如此巨大的一艘水面艦艇如何在未來(lái)作戰(zhàn)中躲避敵人岸上、空中、水面和水下的立體“追殺”呢?答案是盡可能地藏匿在對(duì)方雷達(dá)上的蹤跡,也就是提升自己的隱身性能。自F-117在海灣一戰(zhàn)成名,隱身技術(shù)的發(fā)明者——美國(guó)在此方面的造詣遙遙領(lǐng)先世界其它各國(guó)。不久前,正在海試的DDG 1000“朱姆沃爾特”號(hào)驅(qū)逐艦由于隱身性能太突出而被附近民船的雷達(dá)當(dāng)做漁船,最終為了航行安全,不得不在非任務(wù)期采取增加配件以破壞自身隱身性的措施。雖然看起來(lái)是個(gè)笑話(huà),但“先敵發(fā)現(xiàn)”在未來(lái)作戰(zhàn)中的重要性不言而喻。
“福特”號(hào)航母同樣繼承了美軍在隱身方面的高超技藝,艦體比“尼米茲”級(jí)的線條更加突出,艦橋低矮并且形狀進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),上部呈三角截面狀,艦上所有棱角或突出處,均經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和處理,并在多個(gè)部位敷設(shè)了雷達(dá)吸波材料。艦上還有許多地方和部位覆蓋有隔熱材料,排氣管頂部裝有紅外抑制裝置。通過(guò)使用多種規(guī)避雷達(dá)、紅外、電磁等探測(cè)器材的隱身手段和措施,使其各方面輻射數(shù)值均明顯降低。
如果“福特”號(hào)航母進(jìn)入海試階段,茫茫大海上是不是又會(huì)出現(xiàn)一艘暗藏殺機(jī)的“漁船”呢?
后退的艦島:從F1獲得的靈感
從外形上看,“福特”號(hào)與“尼米茲”級(jí)最顯著的區(qū)別在于艦島的變化。一方面,“福特”號(hào)的艦島較“尼米茲”級(jí)的尺寸有所縮小,長(zhǎng)約18米,而“尼米茲”級(jí)的艦島長(zhǎng)度有近30米。另一方面,也是最關(guān)鍵的,“福特”號(hào)艦島較“尼米茲”級(jí)向艦尾移動(dòng)了20~30米(題圖可看出其艦島明顯靠后)。別看這簡(jiǎn)單的位移,其中凝結(jié)了美國(guó)對(duì)航母運(yùn)作的近百年心得體會(huì)。這一設(shè)計(jì)也得到了美國(guó)海軍的高度評(píng)價(jià),稱(chēng)其是對(duì)飛行甲板的一場(chǎng)變革。
從常理上講,主要負(fù)責(zé)觀察和空管的艦島后移會(huì)影響艦載機(jī)飛行員的降落視野,但“福特”號(hào)在縮小艦島尺寸的同時(shí),對(duì)5層甲板以上的艦島后部采用了有利于形成層流的三角形輪廓,從而最大限度地抵消了艦島后移對(duì)艦載機(jī)降落的負(fù)面影響。另外,雖然艦島后移使得甲板后部停放飛機(jī)的數(shù)量減少,不便于調(diào)運(yùn),但該處一般放置預(yù)警機(jī),出動(dòng)頻率低,且不需要彈藥保障,影響較小。
而艦島后移的好處則是大幅提升了艦載機(jī)的整備效率。相信看過(guò)F1比賽的讀者都會(huì)對(duì)那種高效一體的換胎等工作留下深刻印象?!案L亍碧?hào)艦島后移后空出的前方大量空間被設(shè)計(jì)為集中的航空保障區(qū),就是源于F1賽車(chē)一站式保障區(qū)的靈感?!案L亍碧?hào)將所有的加油掛彈作業(yè)統(tǒng)一集中于右舷艦島前方的區(qū)域,運(yùn)作時(shí),飛行甲板上需要加油掛彈的飛機(jī),只需拖車(chē)移至右舷的整補(bǔ)區(qū)進(jìn)行作業(yè)即可,而機(jī)庫(kù)中的艦載機(jī)則由右舷升降機(jī)直接送上右舷甲板完成加油掛彈作業(yè)。整備完畢后,飛機(jī)便由拖車(chē)拖至起飛等待區(qū)或移回停機(jī)坪。如此一來(lái),“福特”號(hào)每次加油掛彈的整備時(shí)間可望由“尼米茲”級(jí)的2小時(shí)縮短到1小時(shí)以?xún)?nèi)。操作效率不言而喻。
甲板上看不見(jiàn)的進(jìn)步:理念比技術(shù)更重要
如果說(shuō)艦島縮小并后移所帶來(lái)的航空保障區(qū)是“福特”號(hào)航母甲板設(shè)計(jì)一眼就能發(fā)現(xiàn)的創(chuàng)新,那么升降機(jī)的優(yōu)化就是看不見(jiàn)的進(jìn)步,并且這個(gè)進(jìn)步對(duì)于實(shí)現(xiàn)前者追求的提高整備效率的目標(biāo)至關(guān)重要。
從數(shù)量上看,“福特”號(hào)裝備了3部甲板升降機(jī),比“尼米茲”級(jí)少1部(因“尼米茲”級(jí)最后一艘艦“布什”號(hào)處于技術(shù)過(guò)渡期,“福特”級(jí)的許多設(shè)計(jì)概念都用在上面,所以此節(jié)所稱(chēng)“尼米茲”級(jí)主要指該級(jí)前9艘艦)。2部位于右舷,均在艦島和起飛區(qū)之間,由于艦島后移,使得兩者之間的距離比“尼米茲”級(jí)同位置的升降機(jī)要更大,操作起來(lái)更加方便;1部位于左舷,與“尼米茲”級(jí)此處升降機(jī)位置相同。減少的1部是“尼米茲”級(jí)位于艦島后方的4號(hào)升降機(jī),原因在于:一方面,美國(guó)海軍經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐和理論計(jì)算,認(rèn)為3部升降機(jī)更適合“福特”號(hào)艦體形狀,其實(shí)際使用效果比4部更好;另一方面,由4號(hào)升降機(jī)提升的飛機(jī)在送往起飛區(qū)時(shí)會(huì)受到著艦區(qū)域和艦島的雙重影響,效率不高。因此,設(shè)計(jì)人員最終決定取消“雞肋”的4號(hào)升降機(jī),同時(shí)將“福特”號(hào)艦島后移,以增大了前方兩部升降機(jī)的作業(yè)面積,從而提高效率。
從技術(shù)上看,“尼米茲”級(jí)的升降機(jī)采用的是液壓機(jī)構(gòu)及空氣能儲(chǔ)能系統(tǒng),而“福特”號(hào)則直接利用永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng),在原理上與日常生活中的電梯相近,同時(shí)還采用了變頻控制技術(shù)。并且其升降機(jī)重量比“尼米茲”級(jí)有所減輕,整個(gè)系統(tǒng)也設(shè)計(jì)了對(duì)重部分。
此外,“福特”號(hào)還對(duì)飛機(jī)調(diào)運(yùn)路線、程序等進(jìn)行了改進(jìn),從而全面提升了甲板作業(yè)效率,間接增強(qiáng)了艦載機(jī)出動(dòng)能力。實(shí)際上,作戰(zhàn)能力的提升很大程度上依賴(lài)的是這些看不見(jiàn)的進(jìn)步,有時(shí)理念比技術(shù)更重要。
多年口號(hào)終成現(xiàn)實(shí)
“福特”號(hào)航母的最大亮點(diǎn)是采用極具未來(lái)色彩的電磁彈射系統(tǒng)(EMALS)取代了“尼米茲”級(jí)航母裝備的蒸汽彈射系統(tǒng),兩者在原理和結(jié)構(gòu)上存在本質(zhì)區(qū)別。前者是利用載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力,使磁通量在瞬間發(fā)生巨大的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電磁斥力,將飛機(jī)彈射升空。而后者則通過(guò)高壓氣缸和控制系統(tǒng)將航母動(dòng)力系統(tǒng)所產(chǎn)生的高溫蒸汽能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能推動(dòng)飛機(jī)起飛。兩廂比較,電磁彈射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)實(shí)在太多,確實(shí)稱(chēng)得上跨代產(chǎn)品。
一是用得更少。電磁彈射系統(tǒng)體積小、重量輕、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低廉,不僅可以節(jié)省艦內(nèi)空間,還可減少操縱維護(hù)人員35%左右,有利于降低航母運(yùn)行成本。并且彈射一架戰(zhàn)機(jī),蒸汽彈射系統(tǒng)約消耗1噸淡水,這對(duì)海上長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)作戰(zhàn)是相當(dāng)不利的。
二是彈得更多更準(zhǔn)。“尼米茲”級(jí)裝備的蒸汽彈射系統(tǒng)只能彈射30噸以下的艦載機(jī),且由于機(jī)械結(jié)構(gòu)導(dǎo)致功率可調(diào)性差,也不適合彈射重量較低的無(wú)人機(jī),如果強(qiáng)行彈射,會(huì)造成飛機(jī)結(jié)構(gòu)性解體,無(wú)法滿(mǎn)足艦載機(jī)進(jìn)一步發(fā)展的需要。而“福特”號(hào)裝備的電磁彈射系統(tǒng)則因?yàn)殡姎饣瘶?gòu)造,可在4.5~45噸重量區(qū)間,精確調(diào)節(jié)彈射射力。
三是彈得更穩(wěn)。由于電磁彈射系統(tǒng)做功沖程比蒸汽彈射系統(tǒng)長(zhǎng),加速度更均勻,因此可以把艦載機(jī)加速到更高速度,這就意味著航母終于可以擺脫必須迎風(fēng)高速航行才能起飛艦載機(jī)的“潛規(guī)則”了,從而使得航母作戰(zhàn)不必受限于氣象條件,更加靈活。
四是彈得更快。蒸汽彈射系統(tǒng)效率較低,“尼米茲”級(jí)航母在連續(xù)彈射8架滿(mǎn)油滿(mǎn)載的戰(zhàn)機(jī)后,由于用于推進(jìn)航行的蒸汽損耗,航速就會(huì)從30節(jié)降至22節(jié),需要停止彈射一段時(shí)間才能進(jìn)行下一波出動(dòng),這大大限制了可出動(dòng)的飛機(jī)數(shù)量。而電磁彈射系統(tǒng)完全不受這些因素影響,能夠每45秒彈射一架飛機(jī),比蒸汽彈射系統(tǒng)的速度快25%左右。
在布局上,“福特”號(hào)與“尼米茲”級(jí)一樣,裝備了4部彈射器,艦艏2部,艦舯2部,彈射設(shè)計(jì)基本相同。但“福特”號(hào)通過(guò)改進(jìn)甲板,使4號(hào)彈射器也能彈射滿(mǎn)載起飛的飛機(jī)。
20世紀(jì)80年代,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)開(kāi)始進(jìn)行電磁線圈炮的概念性研發(fā)工作,這實(shí)際上就是電磁彈射系統(tǒng)的技術(shù)原型,此后每一艘“尼米茲”級(jí)航母開(kāi)工都會(huì)引發(fā)大眾對(duì)電磁彈射器何時(shí)上艦的熱烈探討,美國(guó)海軍更是此項(xiàng)技術(shù)的最大鼓吹者。終于,在30多年后,口號(hào)成為了現(xiàn)實(shí)。
矛盾的AAG
AAG,即先進(jìn)攔阻裝置,用于截停降落到航母上的飛機(jī)。這是“福特”號(hào)較“尼米茲”級(jí)在艦載機(jī)出動(dòng)與回收能力上又一項(xiàng)革命性提升。
目前“尼米茲”級(jí)上裝備的Mk.7 Mod3/Mod4攔阻器是液壓緩沖結(jié)構(gòu),采用機(jī)械控制,它存在著攔阻能力有限,缺乏必要的靈活性等一系列弊端。例如,不同機(jī)種降落之間需要人工更換配重物,大幅影響了艦載機(jī)的回收安全性和效率。
“福特”號(hào)上裝備的先進(jìn)攔阻裝置則是電磁結(jié)構(gòu),采用水力渦輪作為緩沖裝置,通過(guò)數(shù)字式控制系統(tǒng)和軟件進(jìn)行控制。一方面,它的構(gòu)造更簡(jiǎn)單,可靠性更高,因而降低了操作人員素質(zhì)要求,提升了可維護(hù)性;另一方面,AAG的攔截精度更高,轉(zhuǎn)換更方便。它的控制電腦能自動(dòng)分析攔截索的即時(shí)受力情況,并回饋給電動(dòng)機(jī)來(lái)給予攔阻索適當(dāng)?shù)睦?,使艦載機(jī)在整個(gè)攔阻過(guò)程中能獲得較為平均的施力,從而有效降低了人員和戰(zhàn)機(jī)受到的過(guò)載傷害。并且由于全程電腦控制,在攔阻不同種類(lèi)戰(zhàn)機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)換更加方便。
可以說(shuō),先進(jìn)攔阻裝置和電磁彈射系統(tǒng)是“福特”號(hào)較“尼米茲”級(jí)艦載機(jī)出動(dòng)效率更高的關(guān)鍵裝置。雖然兩者在原理上大體相同,但前者卻是命運(yùn)多舛。
早在2003年,通用原子能公司就已經(jīng)與美國(guó)海軍簽署了AAG的研發(fā)合同,同年開(kāi)始了這一系統(tǒng)的研制。通用原子能公司本來(lái)打算2010年在“福特”號(hào)上安裝該設(shè)備,但直到2012年春季,首套AAG組件才交付給了船廠。隨后美國(guó)海軍多次發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在缺陷,工期一拖再拖。據(jù)測(cè)試,AAG在進(jìn)行的71次阻攔試驗(yàn)中有9次失敗,上艦后的阻攔失敗概率約為1/ 20,將可靠性的提升考慮在內(nèi),阻攔失敗概率比預(yù)期高248倍。2015年底,AAG系統(tǒng)的項(xiàng)目執(zhí)行官、美國(guó)海軍少將摩爾聲稱(chēng),美國(guó)海軍認(rèn)為水力渦輪在設(shè)計(jì)上不但不能滿(mǎn)足“福特”級(jí)的要求,同時(shí)還大幅落后于“福特”級(jí)其它子系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)度。
2016年,美國(guó)參議院武裝部隊(duì)委員會(huì)(SASC)發(fā)布的2017財(cái)年國(guó)防授權(quán)法案指出,2009年制定的4套AAG系統(tǒng)的研發(fā)采辦經(jīng)費(fèi)為4.76億美元,至2016財(cái)年已上漲至14億美元,考慮到通貨膨脹后漲幅達(dá)130%。因此,SASC正通過(guò)國(guó)防部長(zhǎng)辦公室對(duì)AAG項(xiàng)目進(jìn)行第二次自上而下的審查,重新確認(rèn)“福特”級(jí)航母對(duì)AAG的需求,同時(shí)評(píng)估未來(lái)在“福特”級(jí)航母2號(hào)艦“肯尼迪”號(hào)(CVN-79)和3號(hào)艦“企業(yè)”號(hào)(CVN-80)上采用Mk.7 Mod4液壓阻攔裝置的增強(qiáng)版本和“福特”號(hào)繼續(xù)使用AAG的可行性。
用AAG,錢(qián)和時(shí)間受不了;不用AAG,艦載機(jī)受不了。用還是不用?美國(guó)海軍陷入了空前的矛盾。
唯一一例“高大全”
雷達(dá)性能是衡量一款水面艦艇性能的主要指標(biāo)之一,艦艇能“看”多遠(yuǎn)、能“看”多清楚與雷達(dá)息息相關(guān)。立志全面超越前輩的“福特”號(hào)顯然不會(huì)放過(guò)這個(gè)為自己加分的地方,于是,一套名為雙波段搜索和跟蹤雷達(dá)(DBR)的綜合式多功能雷達(dá)系統(tǒng)就順理成章地登上了“福特”號(hào)的大雅之堂。
DBR的特點(diǎn)在于集成。該系統(tǒng)包含六面相控陣?yán)走_(dá),可以工作在S波段和X波段,每個(gè)波段各有三個(gè)有源相控陣天線安裝在艦島上面。前者主要用于中高空探測(cè)與跟蹤,后者用于中低空及海平面的探測(cè)與跟蹤,并且為攔截目標(biāo)提供火控支持。這兩個(gè)波段的雷達(dá)共用同一坐標(biāo)系,共享同一套信號(hào)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)了一部雷達(dá)替代了原來(lái)幾部雷達(dá)才能完成的工作。
與“尼米茲”級(jí)裝備的SPS-48雷達(dá)相比,DBR最大的優(yōu)點(diǎn)是提高了對(duì)高超音速目標(biāo)的攔截能力。SPS-48采用頻率掃描,只能在高低方向的一維坐標(biāo)上實(shí)現(xiàn)電子掃描,方位上仍舊采取機(jī)械掃描,因此目標(biāo)數(shù)據(jù)更新速率較低。對(duì)于速度較快的目標(biāo),例如重返大氣層時(shí)達(dá)到5馬赫速度的反艦彈道導(dǎo)彈,SPS-48關(guān)聯(lián)較慢,難以確認(rèn)。而DBR是二維電子掃描,在探測(cè)到目標(biāo)之后,可以迅速調(diào)轉(zhuǎn)波速,對(duì)目標(biāo)進(jìn)行確定,因此目標(biāo)關(guān)聯(lián)速度較快。即使在目標(biāo)速度、數(shù)量增加的情況下,仍舊可以迅速確認(rèn)目標(biāo),然后控制防空武器進(jìn)行攔截。
毫無(wú)疑問(wèn),DBR可以顯著提升“福特”號(hào)的自衛(wèi)能力,如果價(jià)格實(shí)惠,倒是一個(gè)很好的加分項(xiàng)。但不巧的是,DBR正面臨嚴(yán)重的費(fèi)用超支問(wèn)題。美國(guó)海軍2013財(cái)年預(yù)算報(bào)告中,DBR費(fèi)用已上漲至4.92億美元,這比2008財(cái)年2.02億美元上漲了144%。雖然目前預(yù)算未進(jìn)一步上漲,但由于DDG 1000放棄使用該雷達(dá),采購(gòu)數(shù)量的減少有可能誘使其價(jià)格進(jìn)一步上升。
其實(shí)仔細(xì)思考一番,在航母打擊群的背景下,處于驅(qū)護(hù)艦、潛艇、艦載機(jī)等裝備重重保護(hù)之下的航母確實(shí)不需要如此先進(jìn)的雷達(dá)。航母的雷達(dá)電子設(shè)施主要是用于航空管制、近程的三維搜索與火控,DBR展現(xiàn)“獨(dú)門(mén)絕技”的機(jī)會(huì)并不多。為此,美國(guó)海軍正在開(kāi)發(fā)一套新的EASR雷達(dá),該雷達(dá)將取代DBR安裝在美國(guó)“福特”級(jí)航母的2號(hào)艦及后續(xù)艦上,此舉將為“肯尼迪”號(hào)節(jié)省約1.8億美元的建造成本?!案L亍奔?jí)航母項(xiàng)目執(zhí)行官表示,“雙波段雷達(dá)已超出了航母所需雷達(dá)的范疇?!薄癊ASR雷達(dá)雖有某些能力上的不足,但仍能滿(mǎn)足航母雷達(dá)的大部分要求,例如三維立體搜索,航母航空管制等?!?/p>
美國(guó)海軍在發(fā)展“福特”級(jí)航母之初,受當(dāng)時(shí)“追求絕對(duì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)”思想的影響,極力追求裝備性能的“高大全”,DBR就是在這樣的背景下納入的。然而在“昂貴”二字面前,任何先進(jìn)都是浮云?,F(xiàn)在來(lái)看,“福特”號(hào)恐怕是唯一一例“高大全”。
久聞其聲卻未見(jiàn)其“人”
要說(shuō)“福特”號(hào)上真正能匹配“未來(lái)航母計(jì)劃”中“未來(lái)”二字的,只有美國(guó)海軍宣傳已久的電磁軌道炮和高能激光武器。電磁軌道炮的原理與電磁彈射相似,通過(guò)磁通量的瞬時(shí)變化產(chǎn)生巨大動(dòng)能將傳統(tǒng)炮彈發(fā)射出去。高能激光武器則是通過(guò)高能激光射線的高溫將目標(biāo)燒毀。
在電磁軌道炮研制過(guò)程中,美國(guó)海軍最初提出了炮口動(dòng)能64兆焦的發(fā)展目標(biāo)。2010年,美軍對(duì)電磁軌道炮進(jìn)行了發(fā)射試驗(yàn),炮彈射程最遠(yuǎn)可達(dá)300千米,超過(guò)了航母所裝備的艦空導(dǎo)彈的射程,美軍聲稱(chēng)要將此武器搬到“福特”號(hào)上。然而,由于技術(shù)尚不成熟,為了降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)費(fèi),美國(guó)海軍決定將電磁軌道炮的炮口動(dòng)能從最初的64兆焦降至20~32兆焦,射程也從370千米降為90~200千米。目前,美國(guó)海軍32兆焦實(shí)驗(yàn)型電磁軌道炮已進(jìn)行了發(fā)射試驗(yàn),炮口動(dòng)能達(dá)到10兆焦。
在高能激光武器方面,武器級(jí)戰(zhàn)術(shù)激光器也取得重大進(jìn)展,美國(guó)海軍研制出世界上首臺(tái)可用于實(shí)戰(zhàn)的固體激光器,并在試驗(yàn)船上進(jìn)行了對(duì)無(wú)人艇和無(wú)人機(jī)的打擊試驗(yàn)。該激光器每個(gè)模塊能提供15千瓦的激光能量,通過(guò)多個(gè)模塊組合可提供更高的能量。
需要指出的是,將新概念武器搬上航母不是為了進(jìn)攻,而是為了自衛(wèi)。事實(shí)上,海上防空反導(dǎo)歷來(lái)是一件難度極大的工程,僅靠目前航母裝備的“密集陣”、“海麻雀”等炮、彈組合,效率仍然很低。電磁軌道炮和高能激光武器上艦不僅將成倍提升“福特”號(hào)的防御反應(yīng)時(shí)間,而且攔截力度更強(qiáng)、精度更高。但現(xiàn)在的問(wèn)題是,喊了這么多年的美國(guó)海軍準(zhǔn)備好了嗎?至少目前來(lái)看還沒(méi)有蹤影。答案也許只有等“福特”號(hào)服役之后才能揭曉。
待機(jī)五十年的大心臟
電磁彈射、電磁攔阻、電磁軌道炮、高能激光武器……每一樣都是耗電大戶(hù)。以電磁彈射器為例,僅4部電磁彈射器同時(shí)充電就需16兆瓦電能。顯然,如果沒(méi)有充足的電力供應(yīng),不僅這些震驚世人的先進(jìn)技術(shù)都將是一堆廢鐵,而且航母的航速將無(wú)法達(dá)到編隊(duì)30節(jié)的要求。美國(guó)海軍當(dāng)然也意識(shí)到了這一點(diǎn),所以他們給“福特”號(hào)換了個(gè)更強(qiáng)的心臟。
與“尼米茲”級(jí)一樣,“福特”號(hào)也采用了2座核反應(yīng)堆、4座蒸汽輪機(jī)、4軸推進(jìn)的動(dòng)力系統(tǒng)。由于在1999年的“福特”級(jí)航母核反應(yīng)堆競(jìng)標(biāo)中,常年為美國(guó)海軍航母提供核反應(yīng)堆的西屋(Westhouse)公司提出新的A5W反應(yīng)堆方案敗給了屬于美國(guó)政府、位于賓夕法尼亞州的貝蒂斯核子動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室(Bettis Atomic Power Laboratory)提出的方案,因此“福特”號(hào)的反應(yīng)堆換裝為A1B反應(yīng)堆(B代表貝蒂斯)。與“尼米茲”級(jí)的A4W相比,A1B的堆芯能量密度更高,鈾棒更長(zhǎng)、更細(xì)、更多,最多可提供比A4W高25%的功率和3倍的總發(fā)電量。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子就能看出A1B的驚人之處,在電磁軌道炮和高能激光武器等新概念武器還未上艦的情況下,“福特”號(hào)只需啟動(dòng)一半的發(fā)電能力就可運(yùn)行當(dāng)前配備的系統(tǒng)。并且,A1B對(duì)于泵供功率要求更低,結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單,體積更小,這使得反應(yīng)堆的控制需求減少了三分之二,維護(hù)人員減少了一半。更為重要的是,A1B的堆芯將擁有50年的超長(zhǎng)壽命,比A4W延長(zhǎng)了30多年。這意味著“福特”號(hào)在大部分服役期中都無(wú)需為了更換堆芯而回到船塢“開(kāi)膛破肚”,大幅度提高了在航率。
不完美的全電艦艇
更大的電能供應(yīng),更多的電氣化設(shè)備,充分體現(xiàn)了“福特”號(hào)的一個(gè)重要設(shè)計(jì)思想——用電氣、電子技術(shù)來(lái)替代原有的機(jī)械設(shè)備。實(shí)際上,這與美國(guó)海軍“全電艦艇”的概念非常相似,也是“福特”號(hào)與“尼米茲”級(jí)的本質(zhì)區(qū)別。
1986年,美國(guó)海軍提出“海上革命”計(jì)劃,開(kāi)始研制綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)。隨著研究的深入,美國(guó)海軍發(fā)現(xiàn),推進(jìn)系統(tǒng)雖然是功率需要的大戶(hù),但是其它系統(tǒng)如探測(cè)、武器等也需要大量能量供應(yīng),并在某些時(shí)候可能還超過(guò)推進(jìn)系統(tǒng)。因此,決定將電力推進(jìn)和艦上電力供應(yīng)系統(tǒng)二合一,共用一套發(fā)電、配電系統(tǒng),形成綜合電力系統(tǒng)。如今,綜合電力系統(tǒng)已經(jīng)成為新世紀(jì)各國(guó)海軍水面艦艇的一個(gè)標(biāo)志,包括“朱姆沃爾特”級(jí)驅(qū)逐艦、英國(guó)的45型驅(qū)逐艦和“伊麗莎白女王”級(jí)航母都采用了綜合電力系統(tǒng)。作為美國(guó)在新世紀(jì)研制的未來(lái)航母,“福特”級(jí)自然也被深深打上了“全電艦艇”的烙印。
事實(shí)上,在研制“福特”級(jí)的時(shí)候,美國(guó)海軍確實(shí)打算將其打造成標(biāo)準(zhǔn)的“全電艦艇”,從而和“朱姆沃爾特”級(jí)驅(qū)逐艦、CGX一起,實(shí)現(xiàn)美國(guó)海軍水面艦艇推進(jìn)系統(tǒng)的電力化。然而,考慮到“福特”號(hào)滿(mǎn)載排水量超過(guò)10萬(wàn)噸,幾乎是DDG 1000的10倍,出于降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)、建造成本等角度考慮,美國(guó)海軍后來(lái)還是決定“福特”級(jí)前三艘艦繼續(xù)保持機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng),“福特”號(hào)就此成為了一艘不完美的全電艦艇。
革命性組合登上甲板
談?wù)摵侥?,不能不提艦載機(jī)。即使航母本身設(shè)計(jì)再先進(jìn),其本質(zhì)還是一個(gè)海上的移動(dòng)機(jī)場(chǎng),艦載機(jī)才是它斬?cái)秤谇Ю镏獾睦鳌?/p>
作為美國(guó)海軍的最新一級(jí)航母,“福特”號(hào)幾無(wú)懸念的將搭載F-35C戰(zhàn)斗機(jī)。相對(duì)于當(dāng)前的主力艦載機(jī)F/A-18E/F,F(xiàn)-35C無(wú)論是最大航程還是最大載彈量,都有顯著提升。并且超強(qiáng)的隱身性能可使其先敵發(fā)現(xiàn)、先敵開(kāi)火、先敵毀傷,從而在未來(lái)空戰(zhàn)中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。同時(shí),作為一款多功能戰(zhàn)機(jī),F(xiàn)-35C不僅能執(zhí)行火力打擊任務(wù),而且還能執(zhí)行偵察任務(wù),通過(guò)將自身設(shè)置為作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),接收來(lái)自衛(wèi)星、預(yù)警機(jī)、無(wú)人機(jī)等多種傳感平臺(tái)的情報(bào),實(shí)時(shí)向其它平臺(tái)傳遞,從而實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)信息實(shí)時(shí)感知。
如果說(shuō)F-35C上艦是實(shí)現(xiàn)了主力艦載機(jī)代際的跨越,那么無(wú)人機(jī)上艦無(wú)疑將掀起航母艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)的革命。美國(guó)海軍已明確表示將在“福特”號(hào)航母上搭載X-47B無(wú)人機(jī),這是一款集偵察、打擊于一體的艦載多功能無(wú)人機(jī)。此前,X-47B已經(jīng)基于“布什”號(hào)、“肯尼迪”號(hào)等進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的海試,包括編隊(duì)飛行、空中加油、起飛著艦等等,創(chuàng)造了一系列無(wú)人機(jī)記錄。從技術(shù)上講,X-47B已經(jīng)具備了完整的上艦條件。而“福特”級(jí)在設(shè)計(jì)時(shí),就專(zhuān)門(mén)考慮到了這一點(diǎn),所以,未來(lái)一旦部署,無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)將成為“福特”號(hào)的新殺手。
艦載機(jī)的革命性升級(jí),加上一系列提升艦載機(jī)出動(dòng)效率的新設(shè)計(jì)、新技術(shù),使得“福特”號(hào)的艦載機(jī)出動(dòng)能力較“尼米茲”級(jí)有了大幅提升。據(jù)美國(guó)海軍評(píng)估,一艘搭載75架艦載機(jī)的“尼米茲”級(jí)航母,在3天的作戰(zhàn)時(shí)間內(nèi),每天出動(dòng)140~160架次,打擊的目標(biāo)數(shù)接近600個(gè)。而搭載同等數(shù)量艦載機(jī)的“福特”號(hào)航母,每天能夠出動(dòng)180~220架次,其打擊的目標(biāo)數(shù)將達(dá)2 000個(gè)以上。
人多不一定好辦事
由于更加高效的操作設(shè)計(jì)與大量自動(dòng)化設(shè)備的引入,“福特”號(hào)的艦員編制較“尼米茲”級(jí)有了大幅精簡(jiǎn),其日常運(yùn)作只需2 600名艦員左右,這一數(shù)字較“尼米茲”級(jí)減少了約600人。另外,艦上的航空大隊(duì)還可再精簡(jiǎn)約400名人員(其中大部分是地勤人員)。艦員減少的最大好處就是省錢(qián)、舒適。
一方面,在軍費(fèi)壓縮的背景下,“福特”號(hào)昂貴的造價(jià)以及不斷攀升的成本曾使美國(guó)國(guó)內(nèi)怨聲載道,但對(duì)于一艘規(guī)劃至少要使用50年的大型航母來(lái)說(shuō),建造費(fèi)用通常只是成本中的一小部分而已,平日的運(yùn)行成本才是影響最大的關(guān)鍵。根據(jù)美國(guó)海軍估算,“福特”號(hào)50年的總操作費(fèi)用大約為268億美元,而“尼米茲”級(jí)大約為321億美元,節(jié)省了約18%。這一部分能夠有效彌補(bǔ)前期的高投入,畢竟使用了大量新設(shè)計(jì)、新技術(shù),獲得的用戶(hù)體驗(yàn)不可同日而語(yǔ);
另一方面,在機(jī)械設(shè)備占地減少、人員減少但總面積不變的情況,艦員的個(gè)人生活空間將有所增大。美國(guó)海軍對(duì)“福特”號(hào)的艦員艙進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),使每個(gè)住艙都配有冷氣和衛(wèi)生間,艦員的生活空間將更加私人化。當(dāng)然,艦員的工作強(qiáng)度較“尼米茲”級(jí)上的艦員也有所降低。
我們常說(shuō)人多好辦事,講的是人多力量大。但技術(shù)的不斷進(jìn)步將逐漸顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知,對(duì)于現(xiàn)代武器裝備來(lái)說(shuō),人多不一定好辦事。
新技術(shù)如何使用是門(mén)大學(xué)問(wèn)
縱觀“福特”號(hào),雖然在外形上與“尼米茲”級(jí)的師兄們差別不大,但內(nèi)在卻是煥然一新。顯然,即便背后有國(guó)家戰(zhàn)略的大需求和美國(guó)海軍的小算盤(pán)支撐,但要將這么多新技術(shù)集中運(yùn)用到一個(gè)平臺(tái)上也是需要相當(dāng)?shù)哪懥亢托酆竦募夹g(shù)支撐?!案L亍碧?hào)以及美軍近年來(lái)推出的幾款新型戰(zhàn)艦飽含了世界第一海軍多年的研發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),折射出了其對(duì)新技術(shù)的運(yùn)用思路,值得認(rèn)真研究。
大體而言,美國(guó)海軍對(duì)戰(zhàn)艦的創(chuàng)新思路可分為三類(lèi)。一是在原有艦船概念上盡量使用新技術(shù),以求實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗力的質(zhì)變。這類(lèi)艦船比較典型的是“福特”號(hào)航母、“弗吉尼亞”級(jí)攻擊型核潛艇、“圣安東尼奧”級(jí)船塢登陸艦、“美國(guó)”級(jí)兩棲攻擊艦等。事實(shí)證明,這類(lèi)戰(zhàn)艦大體上達(dá)到了當(dāng)初的預(yù)想性能,造價(jià)雖然高昂,但基本上物有所值。雖然“圣安東尼奧”級(jí)船塢登陸艦曾經(jīng)傳出很多負(fù)面新聞,但并不表明該型艦設(shè)計(jì)存在大的問(wèn)題,風(fēng)險(xiǎn)在可接受范圍之內(nèi)。
二是在已有艦船設(shè)計(jì)上用新技術(shù)做局部改動(dòng)。這類(lèi)艦船的代表為“阿利·伯克”級(jí)改進(jìn)型驅(qū)逐艦、“布什”號(hào)航母(CVN-77)和“馬金島”號(hào)兩棲攻擊艦(LHD-8)。它們相較同級(jí)的前輩已經(jīng)有了較大差別,但基本設(shè)計(jì)未變。這類(lèi)艦船創(chuàng)新性最少,但收益和成本卻相當(dāng)高。
三是完全意義上的創(chuàng)新艦船。這類(lèi)艦船包括瀕海戰(zhàn)斗艦、“朱姆沃爾特”級(jí)驅(qū)逐艦等。它們無(wú)論在設(shè)計(jì)理念還是技術(shù)上都具有革命性的價(jià)值,這類(lèi)新銳裝備開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)極大,雖被媒體吹噓得神乎其神,但實(shí)際作戰(zhàn)效果卻不得而知。
不難發(fā)現(xiàn),武器裝備的創(chuàng)新性并不是越強(qiáng)越好。歷史上因?yàn)閯?chuàng)新性過(guò)強(qiáng)造成技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)過(guò)大而最終失敗的裝備數(shù)不勝數(shù)。反而是,如果量力而行、科學(xué)決策,哪怕是“福特”號(hào)這種立足現(xiàn)有概念、卻盡力使用創(chuàng)新技術(shù)的裝備,也能發(fā)揮出極大的戰(zhàn)斗力,這正是后來(lái)國(guó)家需要學(xué)習(xí)的。
進(jìn)步而非進(jìn)化
毫無(wú)疑問(wèn),“福特”號(hào)是最強(qiáng)的,這種最強(qiáng)不僅體現(xiàn)在上述新技術(shù)的大量運(yùn)用上,而且在作戰(zhàn)設(shè)計(jì)上也展現(xiàn)出了一艘引領(lǐng)未來(lái)海戰(zhàn)的巨艦應(yīng)有的素質(zhì)。最為典型的當(dāng)屬艦上裝備的更加先進(jìn)的AEGIS(指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)與情報(bào)、監(jiān)視、偵察系統(tǒng))和自動(dòng)化設(shè)備。它可在軍種間實(shí)現(xiàn)緊密的聯(lián)系和互操作,并將廣泛采用電腦顯示器、個(gè)人數(shù)碼助理和掌上電腦等替代操作人員所使用的手冊(cè),實(shí)現(xiàn)了完全的信息聯(lián)通,是一艘不折不扣的“信息柵格化航母”。
但是,艦無(wú)完艦,新技術(shù)成熟度不夠、新裝置故障頻發(fā)等一系列問(wèn)題給這艘美國(guó)海軍新標(biāo)桿的偉岸形象蒙上了一層陰影。我們的確從“福特”號(hào)上看到了未來(lái)戰(zhàn)艦的影子,但在所有“未來(lái)”技術(shù)問(wèn)題解決之前,無(wú)論如何吹捧,它仍然只是一艘“尼米茲”級(jí)的改進(jìn)型,談?wù)摗按睢币辉~為時(shí)尚早。