楊王詩劍
近日,美國海軍最新一級核動力航母“福特”級首艦“福特”號完成了海試前的第一階段測試,美國海軍官網(wǎng)稱其是“革命性的”。這說明,從紐波特紐斯造船廠駛出的最新一級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”級是美國海軍繼“企業(yè)”級、“尼米茲”級后的第三型核動力航空母艦,令人不解的是,在“尼米茲”級航母已獨(dú)步全球的巨大優(yōu)勢下,美國海軍為什么要花費(fèi)重金來打造新一級航母?國會老爺們?yōu)楹文芡ㄟ^這個(gè)看起來并不急需的計(jì)劃預(yù)算?回答這個(gè)問題,要從美國的戰(zhàn)略需求說起。美國的戰(zhàn)略需求是什么?無疑是稱霸世界。這種“崇高”的夢想在蘇聯(lián)解體后相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)確實(shí)是無限接近于實(shí)現(xiàn)。但隨著美國深陷中東泥潭、俄羅斯強(qiáng)力復(fù)蘇和中國逐漸崛起等一系列國際形勢的變化,美國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上表現(xiàn)的尤為明顯。
現(xiàn)役10艘“尼米茲”級航母于1975年至2009年間先后服役。自2012年“企業(yè)”號退役后,7艘航母已經(jīng)在可用性維修期間的部署超過300天,大大超出了美國海軍“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)接近甚至超過了設(shè)計(jì)上限。越來越短的維護(hù)周期使“尼米茲”級航母很難保證較高的在航率。“在‘福特號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)。”美國海軍負(fù)責(zé)研發(fā)采辦的副部長肖恩·史塔克里稱,“當(dāng)前對航母的需求已經(jīng)超過了航母的供應(yīng)能力,海軍需要至少11艘航母才能滿足其任務(wù)需求?!?/p>
顯然,設(shè)計(jì)建造“福特”級航母的根本原因是現(xiàn)役“尼米茲”級航母已越來越無法滿足美國的戰(zhàn)略需求。
70年來,每當(dāng)危機(jī)出現(xiàn)的時(shí)候,每一位美國總統(tǒng)都會問:“我們的航母在哪里?”如果沒有“福特”,當(dāng)下一任總統(tǒng)問類似問題的時(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
對于是否繼續(xù)發(fā)展如“尼米茲”級的大型航母,美國國內(nèi)一直都存在激烈的爭論。美國智庫一直以來認(rèn)為“福特”級航母目標(biāo)大、機(jī)動性能不好,在導(dǎo)彈面前就是海上“活靶子”。華盛頓的新美國安全中心國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,購買一種作戰(zhàn)半徑能夠超越1 450千米導(dǎo)彈射程的戰(zhàn)機(jī)?!苯鼛啄陙?,包括一些美國官員在內(nèi)的人士也大談“航母過時(shí)”,“航母無用論”甚囂塵上。但美國海軍認(rèn)為,新航母或許在未來戰(zhàn)爭中不堪一擊,但如果不建造大型航母,將失去整個(gè)海上霸權(quán)。美國海軍作戰(zhàn)部長辦公室空中作戰(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。對此,美國政府也以實(shí)際行動表達(dá)了自己對航母的真實(shí)態(tài)度。美軍規(guī)劃,在2058年之前建造完畢10艘“福特”級航母,預(yù)計(jì)全部“福特”級航母將服役長達(dá)94年。不出意外,這級3.0版本的航母將是本世紀(jì)美國海軍作戰(zhàn)能力的支柱和骨干。
當(dāng)然,除了維護(hù)國家利益這種義正詞嚴(yán)的原因,美國海軍也有自己的小算盤。一方面,為了在軍種爭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10萬噸級的大型艦艇,在“尼米茲”級最后一艘“布什”號服役后,該廠已經(jīng)近8年沒開工了,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,沒錢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,美國人顯然不希望重蹈對手的覆轍。
美國前總統(tǒng)克林頓曾有一句名言:航母是大國政治博弈不銹的筆尖。美國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
用什么樣的航母來接替“尼米茲”也曾花費(fèi)了美國海軍一番功夫?!案L亍奔壓侥缸畛跗鹪醋?975年“尼米茲”級航母訂購首批三艘時(shí),美國海軍展開一系列關(guān)于“尼米茲”級之后未來航母的概念方案,稱為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,美國海軍開始正式研究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力為推進(jìn)系統(tǒng)的大甲板彈射航母,滿載排水量為10萬噸級,載機(jī)擴(kuò)展到75架,具備更加強(qiáng)大的出動能力。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”級構(gòu)型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良。
對于新型航母,美國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)目也被改稱為CVN-21未來航母計(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”號長約333米,高77米,飛行甲板寬78米,艦體總重超過9萬噸。如此巨大的一艘水面艦艇如何在未來作戰(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——美國在此方面的造詣遙遙領(lǐng)先世界其它各國。不久前,正在海試的DDG 1000“朱姆沃爾特”號驅(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。雖然看起來是個(gè)笑話,但“先敵發(fā)現(xiàn)”在未來作戰(zhàn)中的重要性不言而喻。
“福特”號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。通過使用多種規(guī)避雷達(dá)、紅外、電磁等探測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”號航母進(jìn)入海試階段,茫茫大海上是不是又會出現(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”號與“尼米茲”級最顯著的區(qū)別在于艦島的變化。一方面,“福特”號的艦島較“尼米茲”級的尺寸有所縮小,長約18米,而“尼米茲”級的艦島長度有近30米。另一方面,也是最關(guān)鍵的,“福特”號艦島較“尼米茲”級向艦尾移動了20~30米(題圖可看出其艦島明顯靠后)。別看這簡單的位移,其中凝結(jié)了美國對航母運(yùn)作的近百年心得體會。這一設(shè)計(jì)也得到了美國海軍的高度評價(jià),稱其是對飛行甲板的一場變革。
從常理上講,主要負(fù)責(zé)觀察和空管的艦島后移會影響艦載機(jī)飛行員的降落視野,但“福特”號在縮小艦島尺寸的同時(shí),對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F1比賽的讀者都會對那種高效一體的換胎等工作留下深刻印象。“福特”號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賽車一站式保障區(qū)的靈感。“福特”號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),只需拖車移至右舷的整補(bǔ)區(qū)進(jìn)行作業(yè)即可,而機(jī)庫中的艦載機(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)便由拖車拖至起飛等待區(qū)或移回停機(jī)坪。如此一來,“福特”號每次加油掛彈的整備時(shí)間可望由“尼米茲”級的2小時(shí)縮短到1小時(shí)以內(nèi)。操作效率不言而喻。
甲板上看不見的進(jìn)步:理念比技術(shù)更重要
如果說艦島縮小并后移所帶來的航空保障區(qū)是“福特”號航母甲板設(shè)計(jì)一眼就能發(fā)現(xiàn)的創(chuàng)新,那么升降機(jī)的優(yōu)化就是看不見的進(jìn)步,并且這個(gè)進(jìn)步對于實(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”號裝備了3部甲板升降機(jī),比“尼米茲”級少1部(因“尼米茲”級最后一艘艦“布什”號處于技術(shù)過渡期,“福特”級的許多設(shè)計(jì)概念都用在上面,所以此節(jié)所稱“尼米茲”級主要指該級前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”級同位置的升降機(jī)要更大,操作起來更加方便;1部位于左舷,與“尼米茲”級此處升降機(jī)位置相同。減少的1部是“尼米茲”級位于艦島后方的4號升降機(jī),原因在于:一方面,美國海軍經(jīng)過長期實(shí)踐和理論計(jì)算,認(rèn)為3部升降機(jī)更適合“福特”號艦體形狀,其實(shí)際使用效果比4部更好;另一方面,由4號升降機(jī)提升的飛機(jī)在送往起飛區(qū)時(shí)會受到著艦區(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號升降機(jī),同時(shí)將“福特”號艦島后移,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”級的升降機(jī)采用的是液壓機(jī)構(gòu)及空氣能儲能系統(tǒng),而“福特”號則直接利用永磁電機(jī)驅(qū)動,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”級有所減輕,整個(gè)系統(tǒng)也設(shè)計(jì)了對重部分。
此外,“福特”號還對飛機(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)出動能力。實(shí)際上,作戰(zhàn)能力的提升很大程度上依賴的是這些看不見的進(jìn)步,有時(shí)理念比技術(shù)更重要。
多年口號終成現(xiàn)實(shí)
“福特”號航母的最大亮點(diǎn)是采用極具未來色彩的電磁彈射系統(tǒng)(EMALS)取代了“尼米茲”級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。而后者則通過高壓氣缸和控制系統(tǒng)將航母動力系統(tǒng)所產(chǎn)生的高溫蒸汽能量轉(zhuǎn)化為動能推動飛機(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,這對海上長時(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人機(jī),如果強(qiáng)行彈射,會造成飛機(jī)結(jié)構(gòu)性解體,無法滿足艦載機(jī)進(jìn)一步發(fā)展的需要。而“福特”號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,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”級航母在連續(xù)彈射8架滿油滿載的戰(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,這大大限制了可出動的飛機(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”號與“尼米茲”級一樣,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”號通過改進(jìn)甲板,使4號彈射器也能彈射滿載起飛的飛機(jī)。
20世紀(jì)80年代,美國國家航空航天局(NASA)開始進(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”級航母開工都會引發(fā)大眾對電磁彈射器何時(shí)上艦的熱烈探討,美國海軍更是此項(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”號較“尼米茲”級在艦載機(jī)出動與回收能力上又一項(xiàng)革命性提升。
目前“尼米茲”級上裝備的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分析攔截索的即時(shí)受力情況,并回饋給電動機(jī)來給予攔阻索適當(dāng)?shù)睦?,使艦載機(jī)在整個(gè)攔阻過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)受到的過載傷害。并且由于全程電腦控制,在攔阻不同種類戰(zhàn)機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)換更加方便。
可以說,先進(jìn)攔阻裝置和電磁彈射系統(tǒng)是“福特”號較“尼米茲”級艦載機(jī)出動效率更高的關(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)與美國海軍簽署了AAG的研發(fā)合同,同年開始了這一系統(tǒng)的研制。通用原子能公司本來打算2010年在“福特”號上安裝該設(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、美國海軍少將摩爾聲稱,美國海軍認(rèn)為水力渦輪在設(shè)計(jì)上不但不能滿足“福特”級的要求,同時(shí)還大幅落后于“福特”級其它子系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)度。
2016年,美國參議院武裝部隊(duì)委員會(SASC)發(fā)布的2017財(cái)年國防授權(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正通過國防部長辦公室對AAG項(xiàng)目進(jìn)行第二次自上而下的審查,重新確認(rèn)“福特”級航母對AAG的需求,同時(shí)評估未來在“福特”級航母2號艦“肯尼迪”號(CVN-79)和3號艦“企業(yè)”號(CVN-80)上采用Mk.7 Mod4液壓阻攔裝置的增強(qiáng)版本和“福特”號繼續(xù)使用AAG的可行性。
用AAG,錢和時(shí)間受不了;不用AAG,艦載機(jī)受不了。用還是不用?美國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”號顯然不會放過這個(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與跟蹤,后者用于中低空及海平面的探測與跟蹤,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)替代了原來幾部雷達(dá)才能完成的工作。
與“尼米茲”級裝備的SPS-48雷達(dá)相比,DBR最大的優(yōu)點(diǎn)是提高了對高超音速目標(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,在探測到目標(biāo)之后,可以迅速調(diào)轉(zhuǎn)波速,對目標(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。
毫無疑問,DBR可以顯著提升“福特”號的自衛(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)用超支問題。美國海軍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)門絕技”的機(jī)會并不多。為此,美國海軍正在開發(fā)一套新的EASR雷達(dá),該雷達(dá)將取代DBR安裝在美國“福特”級航母的2號艦及后續(xù)艦上,此舉將為“肯尼迪”號節(jié)省約1.8億美元的建造成本。“福特”級航母項(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。”
美國海軍在發(fā)展“福特”級航母之初,受當(dāng)時(shí)“追求絕對技術(shù)優(yōu)勢”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)在來看,“福特”號恐怕是唯一一例“高大全”。
久聞其聲卻未見其“人”
要說“福特”號上真正能匹配“未來航母計(jì)劃”中“未來”二字的,只有美國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,通過磁通量的瞬時(shí)變化產(chǎn)生巨大動能將傳統(tǒng)炮彈發(fā)射出去。高能激光武器則是通過高能激光射線的高溫將目標(biāo)燒毀。
在電磁軌道炮研制過程中,美國海軍最初提出了炮口動能64兆焦的發(fā)展目標(biāo)。2010年,美軍對電磁軌道炮進(jìn)行了發(fā)射試驗(yàn),炮彈射程最遠(yuǎn)可達(dá)300千米,超過了航母所裝備的艦空導(dǎo)彈的射程,美軍聲稱要將此武器搬到“福特”號上。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),美國海軍決定將電磁軌道炮的炮口動能從最初的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),炮口動能達(dá)到10兆焦。
在高能激光武器方面,武器級戰(zhàn)術(shù)激光器也取得重大進(jìn)展,美國海軍研制出世界上首臺可用于實(shí)戰(zhàn)的固體激光器,并在試驗(yàn)船上進(jìn)行了對無人艇和無人機(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)在的問題是,喊了這么多年的美國海軍準(zhǔn)備好了嗎?至少目前來看還沒有蹤影。答案也許只有等“福特”號服役之后才能揭曉。
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。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法達(dá)到編隊(duì)30節(jié)的要求。美國海軍當(dāng)然也意識到了這一點(diǎn),所以他們給“福特”號換了個(gè)更強(qiáng)的心臟。
與“尼米茲”級一樣,“福特”號也采用了2座核反應(yīng)堆、4座蒸汽輪機(jī)、4軸推進(jìn)的動力系統(tǒng)。由于在1999年的“福特”級航母核反應(yīng)堆競標(biāo)中,常年為美國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政府、位于賓夕法尼亞州的貝蒂斯核子動力實(shí)驗(yàn)室(Bettis Atomic Power Laboratory)提出的方案,因此“福特”號的反應(yīng)堆換裝為A1B反應(yīng)堆(B代表貝蒂斯)。與“尼米茲”級的A4W相比,A1B的堆芯能量密度更高,鈾棒更長、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”號只需啟動一半的發(fā)電能力就可運(yùn)行當(dāng)前配備的系統(tǒng)。并且,A1B對于泵供功率要求更低,結(jié)構(gòu)更加簡單,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年的超長壽命,比A4W延長了30多年。這意味著“福特”號在大部分服役期中都無需為了更換堆芯而回到船塢“開膛破肚”,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”號的一個(gè)重要設(shè)計(jì)思想——用電氣、電子技術(shù)來替代原有的機(jī)械設(shè)備。實(shí)際上,這與美國海軍“全電艦艇”的概念非常相似,也是“福特”號與“尼米茲”級的本質(zhì)區(qū)別。
1986年,美國海軍提出“海上革命”計(jì)劃,開始研制綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)。隨著研究的深入,美國海軍發(fā)現(xiàn),推進(jìn)系統(tǒng)雖然是功率需要的大戶,但是其它系統(tǒng)如探測、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)各國海軍水面艦艇的一個(gè)標(biāo)志,包括“朱姆沃爾特”級驅(qū)逐艦、英國的45型驅(qū)逐艦和“伊麗莎白女王”級航母都采用了綜合電力系統(tǒng)。作為美國在新世紀(jì)研制的未來航母,“福特”級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”級的時(shí)候,美國海軍確實(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”級驅(qū)逐艦、CGX一起,實(shí)現(xiàn)美國海軍水面艦艇推進(jìn)系統(tǒng)的電力化。然而,考慮到“福特”號滿載排水量超過10萬噸,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,美國海軍后來還是決定“福特”級前三艘艦繼續(xù)保持機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng),“福特”號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)海上的移動機(jī)場,艦載機(jī)才是它斬?cái)秤谇Ю镏獾睦鳌?/p>
作為美國海軍的最新一級航母,“福特”號幾無懸念的將搭載F-35C戰(zhàn)斗機(jī)。相對于當(dāng)前的主力艦載機(jī)F/A-18E/F,F(xiàn)-35C無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)、先敵開火、先敵毀傷,從而在未來空戰(zhàn)中占據(jù)絕對優(yōu)勢。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),接收來自衛(wèi)星、預(yù)警機(jī)、無人機(jī)等多種傳感平臺的情報(bào),實(shí)時(shí)向其它平臺傳遞,從而實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場信息實(shí)時(shí)感知。
如果說F-35C上艦是實(shí)現(xiàn)了主力艦載機(jī)代際的跨越,那么無人機(jī)上艦無疑將掀起航母艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)的革命。美國海軍已明確表示將在“福特”號航母上搭載X-47B無人機(jī),這是一款集偵察、打擊于一體的艦載多功能無人機(jī)。此前,X-47B已經(jīng)基于“布什”號、“肯尼迪”號等進(jìn)行了長時(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”級在設(shè)計(jì)時(shí),就專門考慮到了這一點(diǎn),所以,未來一旦部署,無人作戰(zhàn)飛機(jī)將成為“福特”號的新殺手。
艦載機(jī)的革命性升級,加上一系列提升艦載機(jī)出動效率的新設(shè)計(jì)、新技術(shù),使得“福特”號的艦載機(jī)出動能力較“尼米茲”級有了大幅提升。據(jù)美國海軍評估,一艘搭載75架艦載機(jī)的“尼米茲”級航母,在3天的作戰(zhàn)時(shí)間內(nèi),每天出動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”號航母,每天能夠出動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)與大量自動化設(shè)備的引入,“福特”號的艦員編制較“尼米茲”級有了大幅精簡,其日常運(yùn)作只需2 600名艦員左右,這一數(shù)字較“尼米茲”級減少了約600人。另外,艦上的航空大隊(duì)還可再精簡約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、舒適。
一方面,在軍費(fèi)壓縮的背景下,“福特”號昂貴的造價(jià)以及不斷攀升的成本曾使美國國內(nèi)怨聲載道,但對于一艘規(guī)劃至少要使用50年的大型航母來說,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)美國海軍估算,“福特”號50年的總操作費(fèi)用大約為268億美元,而“尼米茲”級大約為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),獲得的用戶體驗(yàn)不可同日而語;
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。美國海軍對“福特”號的艦員艙進(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”級上的艦員也有所降低。
我們常說人多好辦事,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,對于現(xiàn)代武器裝備來說,人多不一定好辦事。
新技術(shù)如何使用是門大學(xué)問
縱觀“福特”號,雖然在外形上與“尼米茲”級的師兄們差別不大,但內(nèi)在卻是煥然一新。顯然,即便背后有國家戰(zhàn)略的大需求和美國海軍的小算盤支撐,但要將這么多新技術(shù)集中運(yùn)用到一個(gè)平臺上也是需要相當(dāng)?shù)哪懥亢托酆竦募夹g(shù)支撐?!案L亍碧栆约懊儡娊陙硗瞥龅膸卓钚滦蛻?zhàn)艦飽含了世界第一海軍多年的研發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),折射出了其對新技術(shù)的運(yùn)用思路,值得認(rèn)真研究。
大體而言,美國海軍對戰(zhàn)艦的創(chuàng)新思路可分為三類。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。這類艦船比較典型的是“福特”號航母、“弗吉尼亞”級攻擊型核潛艇、“圣安東尼奧”級船塢登陸艦、“美國”級兩棲攻擊艦等。事實(shí)證明,這類戰(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。這類艦船的代表為“阿利·伯克”級改進(jìn)型驅(qū)逐艦、“布什”號航母(CVN-77)和“馬金島”號兩棲攻擊艦(LHD-8)。它們相較同級的前輩已經(jīng)有了較大差別,但基本設(shè)計(jì)未變。這類艦船創(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。這類艦船包括瀕海戰(zhàn)斗艦、“朱姆沃爾特”級驅(qū)逐艦等。它們無論在設(shè)計(jì)理念還是技術(shù)上都具有革命性的價(jià)值,這類新銳裝備開發(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)新性過強(qiáng)造成技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)過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,這正是后來國家需要學(xué)習(xí)的。
進(jìn)步而非進(jìn)化
毫無疑問,“福特”號是最強(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,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,艦無完艦,新技術(shù)成熟度不夠、新裝置故障頻發(fā)等一系列問題給這艘美國海軍新標(biāo)桿的偉岸形象蒙上了一層陰影。我們的確從“福特”號上看到了未來戰(zhàn)艦的影子,但在所有“未來”技術(shù)問題解決之前,無論如何吹捧,它仍然只是一艘“尼米茲”級的改進(jìn)型,談?wù)摗按睢币辉~為時(shí)尚早。