【深度】美国航母研究报告：美国航母的过去与未来

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【深度】美国航母研究报告：美国航母的过去与未来

原创 2017-09-28 学术plus 学术plus

《武器与装备研究选编》

第一部分：美国航母研究报告

（一）

美国航母的过去与未来

美国航母历史

追溯起来，美国航母的源头是由一艘排水量5500吨的运煤船“木星”号改装而来。这一工程自1920年6月在诺福克海军工厂开始，于1922年改装完成，并以“兰利”号的名义出现于美国海军现役，从而掀开了美国航母的历史。如今航母的排水量一般能达到10万吨，成为海军兵力的核心力量，具有强大的防空、反舰、反潜和对地攻击能力。

目前，世界上共有9个国家拥有现役航母22艘，其中美国12艘，英国3艘，俄罗斯、法国、意大利、西班牙、印度、巴西以及泰国各l艘。在出现能够取代舰载机完成各种作战任务的兵器之前，航母以其强大的攻击力、高度的作战机动性和有效的空中打击能力，成为世界许多国家海军竞相发展的装备。各国航母的发展思路以及技术途径各不相同，从而导致各国航母的种类、作战目标和舰载机的使用等也不相同。

美海军现有“尼米兹”级、“企业”级和“小鹰”级航母共12艘，正在发展新一代航母CVN-21。长期以来，美国海军坚持以航母为核心的建设方针。航母既是海军前沿部署的基础，又是推行全球霸权的重要工具。今天，航母仍然是美海军“由海向陆”战略的支柱装备，是控制海洋和投送力量、实现全球战略的根本保证。

发展大型航母

美国在发展大中型航母和小型航母方面曾经存在争论。历史上，美国也建造过像“突击者”号和“兰利”号这样的小型航母，但使用经验表明，由于它们不能搭载重型飞机，所以作战能力有限，同时因其吨位小，适航性差，自身防御能力也较弱。基于以往的经验，美海军坚持认为，相对于中小型航母而言，大型航母在效费比和作战效能上更具优势。中小型航母虽然较为便宜，但却不能提供足够的远洋作战能力。与搭载55架飞机的中型航母相比，搭载75架飞机的大型航母所需的建造费只高出8％，但在作战中，却能提供两倍于中型航母的飞机出动架次。因此美国后来一直致力于发展大型航母，现役的12艘航母全部为大型航母，排水量都在8万吨以上，新一代航母CVN—21也是大吨位、大甲板型。

采用核动力

与常规动力航母相比，核动力航母的造价虽然要高出约10％，但效费比却大大优于常规动力航母。核动力航母续航力强，机动性好，能够长时间在海上活动，更换一次堆芯可运行几年至十几年，能够在更大范围内持续高速机动。此外，核动力航母不需要配置进排气管路和装载大量燃油，这样就可节省空间，增加有效载荷，提高航母的作战能力。美国现役的12艘航母中有10艘都采用核动力，新一代航母也将采用核动力并融入全电力推进系统等先进技术。

发展先进的舰载机

舰载机是航母的主要作战武器，其性能是航母战斗力最直接的体现。航母的寿命一般为50年，而舰载机通常20~30年就要换代，因此美海军不断研制先进的舰载机，使其性能不落后于岸基飞机，同时特别注重舰载机的多用途，使每型飞机都能执行多种作战任务。

目前，美海军拥有世界上较为先进、编配较为合理的舰载机联队。现役舰载机中，有执行空战和对地攻击任务的F／A—18C／D、 F／A—18E／F及F—14战斗攻击机，有担负预警和电子战任务的E—2C/D“鹰眼”和EA—6B“徘徊者”飞机，有负责反潜、侦察和空中加油任务的S—3系列飞机，还有执行搜索／救援与运输任务的SH—60直升机和C—2运输机。海、空军联合研制的F—35“联合攻击战斗机”将于 2010年服役，陆续替代F—14、F／A—18C／D战斗机。

美国下一代航母计划

美国越来越注重集成作战能力，航母也不例外。航母之所以成为航母，是因为她成为整个作战环境中的强大作战单元，发挥攻防与威慑作用。而这得益于航母，航母编队中的舰船（巡洋舰、驱逐舰、护卫舰），以及舰载机（战斗机、预警机、反潜机、攻击机、直升机、无人机）上安装的数百上千台(套)电子信息系统和武器装备与美国作战网络形成的集成作战能力。美国的下一代航母正是体现这一特征。

美国海军下一代航母计划（CVN21）以前称为CVN(X)。2007年1月，美国海军宣布新型航母名为杰拉尔德·R·福特级航母。

CVN78 计划图

2013年10月12日，美国最新型福特号航空母舰在位于维吉尼亚州阿灵顿隶属于亨廷顿·英格尔斯工业公司的纽波特纽斯造船厂成功下水。福特号所在的船坞进行注水，这艘10万吨排水量的巨舰首次浮在了水面上。下水仪式还邀请了杰拉德·福特总统的女儿苏珊·福特按动船坞注水按钮。

1、杰拉尔德·R·福特（CVN78）和约翰·F·肯尼迪（CVN79）

最开始的两艘军舰，杰拉尔德·R·福特（CVN78）和约翰·F·肯尼迪（CVN79）将分别于2015年和2019年服役，其他的航母将每隔五年进入服役期。到2058年总共有10艘福特级航母建成。CVN78将代替企业级航母（CVN65），CVN65于1961年进入服役期，2015年基本结束其作战生涯。CVN21的采购成本预计达到117亿美元。美国国防部在2003年7月与诺斯罗普·格鲁曼公司维吉尼亚州纽波特纽斯港签署了1.076亿美元的合同，2004年5月签署了13.9亿美元的合同，花费5.59亿美元用于航母建设的准备工作，并继续完成船舶推进系统的设计计划。

CVN78的第一块钢板于2005年切割。2008年51亿美元详细设计和建设的合同授予纽波特纽斯港。龙骨于2009年安装。2006年11月诺斯罗普·格鲁曼公司获得第二艘航母（CVN79）的规划和设计。2011年5月，美国海军宣布这艘航母名为约翰·F·肯尼迪（CVN79）。约翰·F·肯尼迪（CVN79）于2011年2月开始建造，预计2020年完成。

2、 CVN21未来航母设计

杰拉尔德·R·福特级航母与他的前任尼米兹级乔治·HW·布什（CVN77）航母的排水量相同，约为100000吨，但是乘员数量要少500-900名。人力的减少是CVN21计划的作战需求文件中在2000年最初的4个要点上增加的一个关键的性能参数。预计，新的航母技术将减少30%的维护需求，通过更高级的自动化设计，可以进一步减少人员的工作量。

与尼米兹级航母相比，在作战性能上的主要不同包括：架次率增加到了160次/天（原先是140次/天），在50年的作战服役期内对重量和稳定性的容忍度更高，增加了电力发电功率和配电功率（约150%），从而支持航母的先进技术系统。另一个主要的性能需求是互操作性。

3、 CVN21航母的船体

从20世纪60年代，所有美国海军的航母都在诺斯罗普·格鲁曼公司的纽波特纽斯港进行建造。诺斯罗普公司对其设计和造船设施进行了扩展，采用新的厚钢板车间和炉子，新的5000吨钢板压床，包括集装设备和新的1050吨的起重机。诺斯罗普在完成CVN21计划时使用一套新的计算机辅助设计（CAD）工具，包括CATIA生产流程模拟软件包和CAVE模拟环境软件包。

船体设计类似于尼米兹级航母，甲板数量相等。舰岛更小，且更靠近船体的尾部。

舰岛上有一个综合船桅，装有平面阵列雷达、S波段搜索雷达、X波段多功能雷达，并有面向船尾的联合精确进舰登陆系统（JPALS），该系统是基于局域差分GPS系统而非雷达。

航母传统上有一个舰队司令和70名航母战斗群成员。舰桥以前是在航母的舰岛上，现在被重新安放到更低的甲板上，以减少舰岛的规模。

航母的内部构形和飞行甲板设计有了很大的变化。低层的甲板采用柔韧、可快速重置的布局，可以形成不同的布局，并在指挥、规划和管理区域安装新型设备。

重量和稳定性容忍度更高的建造要求将使航母在50年的作战生涯中允许安装新系统导致的重量增加。减少一部飞机升降机设备，并将飞机库从3个减少到2个，这些努力使CVN21的重量减少。

CVN21特点：先进的飞行甲板、改进舰岛、新型的核动力装置

4、 杰拉尔德·R·福特级航母舰载机

航母可以载90架飞机，包括F-35联合攻击机、 F / A-18E / F 超级大黄蜂、E-2D先进鹰眼预警机、EA-18G咆哮者电子攻击机、 MH-60R / S直升机、无人机和无人作战飞机。

CVN21航母能够使飞机更快的武装、加油和恢复状态。

更高的架次率需求为160架次/天，在危机时或者高强度的空战中，最大值可以达到220架次/天，这导致飞行甲板的设计变化。飞行甲板的舰岛位置发生了变化，规模更小，甲板边上的升降机由4个变成3个。甲板扩大了，增加了停机坪的规模。飞机服务站位于18加油和加装站附近。

通用原子公司获得电磁飞机发射系统（EMALS）的研制合同，该系统使用线性电磁发射器发动机。EMALS验证系统在位于新泽西州的海军空中系统指挥部（NASC）雷克赫斯特测试中心进行测试。按照计划，EMALS将取代当前的C-13蒸汽弹射器。如果成功，飞机发射控制将从EMALS技术中获益，这将降低飞机和飞行员的压力，并可以为无人机提供低速发射，并使发射序列所需的甲板风速的范围更大。研制一个先进的涡轮电力阻尼传动器的合同已经给了通用原子公司。电磁发动机对合成阻尼器的钢索进行控制，减少钢缆的最大张力，并减少阻尼器挂钩和飞机机身的最大负荷。

通用原子公司的EMALS电磁飞机发射系统，使用线性电磁发射器发动机，代替当前的C-13蒸汽弹射器。

5、 飞机武器加载

对甲板上的飞机站的武器流量进行升级，以适应更高的架次率。航母存有战斗机所需的导弹和炸药、轰炸机所需的炸弹和空对地导弹，反潜战机所需的水雷和深水炸弹。

武器升降机将武器系统从弹药库带到第2级甲板（在飞行甲板之下）的武器维护和武器集装区域，武器快速升降机安装在维护和集装区与飞行甲板之间。诺斯罗普·格鲁曼公司选择了联合设备公司和奥登博格湖岸公司作为先进武器升降机的设计者。

周围的布置更大，不像传统的武器需要集装，这需要两倍高度的弹药库和储藏室，这也将影响对武器集装设备的需求等级。

美国海军的需求要求CVN21航母与尼米兹级航母相比最少要增加150%的电力生产能力。增加的电力是为了满足4个电磁飞机发射器和航母50年服役期内可能出现的如定向能武器等未来系统的需要。

6、 传感器

雷神在2008年10月获得设置在杰拉尔德·R·福特级航母上的泽木沃尔特级驱逐舰上使用的双波段雷达（DBR）的研制合同。双波段雷达由X波段和S波段相控阵组成。

7、 推进系统

诺斯罗普·格鲁曼公司正在为CVN21航母研发先进的核推进系统和分区电力分配系统。