福特级航空母舰

美国海军最新一代核动力航空母舰

“福特”级(全称:“杰拉尔德·R·福特”级航空母舰,英文:Gerald R. Ford-class aircraft carriers)是 美国海军 “尼米兹”级航⺟的后继型号,使⽤基本的“尼⽶兹”级核动力航母的船体形式,但进⾏了多项改进,包括更高的战机出动频率、更多的电力供应和更少的操作人员。 2007年1月16日,“杰拉尔德·福特”被美国海军部长确定为新一代航母首舰的名称,“福特”级名称被正式确定。

“福特”级将装备 “海麻雀”导弹 (ESSM)防空导弹和“拉姆”近程防空导弹,将搭载多达 90 架飞机。“福特”级使用通用原子公司的EMALS电磁弹射系统和电磁阻拦索。

美国军队 目前已经采购4艘“福特”级航母,单艘造价达约130亿美元,是 美国海军 有史以来造价最高的一艘舰船。分别是“杰拉尔德·福特”号、“约翰·肯尼迪”号、“企业”号和“多里丝·米勒”号。目前“杰拉尔德·福特”号已经服役,“约翰·肯尼迪”号计划于2025年交付海军,“企业”号将于2028年交付,“多里丝·米勒”号将于2032年交付。美国将在2028年开始采购后续的“福特”级航母。 美国海军 计划建造10艘“福特”级航母,最终取代现役的10艘“尼米兹”级航母。

“福特”级的研发和建造由位于 弗吉尼亚 亨廷顿英格尔斯工业公司 纽波特纽斯造船及船坞公司 负责。作为美国唯一一家可以建造大型 核动力航空母舰 企业,1958年以来该厂为 美国军队 建造了所有的核动力航母。美国航母建造产业链还包括46个州的大约2000家供应商公司。

发展历程

研发背景

1994年,美国国防总审计局(GAO)根据拨款法案开始研究美国核动力航空母舰的成本效益,因为核动力航空母舰是美国军火库中最昂贵的武器系统。1997年,美国海军研究咨询委员会开始研究美国下一代CVX航母。以迈克尔·科伊尔少将为首,他们组成了咨询委员会的专门小组来研究下一代航母的问题。他们研究后认为, 美国军队 下一代航母必须具备以下特点:第一是仍采用 核动力 ,因为核动力能确保美军随时随地使用航母,并在危机时高速冲刺到预定部署位置。第二是排水量必须超过10万吨,因为这样才能在所有天气条件下执行不同任务。第三是采用各种模块化架构的航母全电系统。这种全电系统能够灵活管理整个航母的能量,可以根据需要进行重新配置,能够让航母在50年的使用寿命期间,适应未来舰载机、指挥控制系统以及船体建造技术的进步。此外,只有模块化架构的航母全电系统,才能大幅降低航母载员数量,尽可能降低运营和维护 (O&M) 成本以及建造成本,让美国未来能够负担得起。 “尼米兹”级基本满足了前两个要求,因此未来的 美国军队 航母应该在借鉴该型号的基础上研发新型航母。

美国2006财年国防授权法案规定,美军航母数量不能少于11艘。这意味着在“尼米兹”级开始退役后,美军需要新的航母来代替。 海军最初希望 CVN-77 之后的有全新设计的航空⺟舰,因此其最初将新一代航母名称为 CVX-1,⽽不是 CVN-78。然⽽在 1998 年 5 ⽉,海军宣布没有资金开发全新的航母设计,所以只能继续修改“尼⽶兹”级的设计以满足需要,同时融合一些新的技术。2004年,美国政府计划在2007年采购海军的下一代航母,当时被称为CVN-21计划。当时 美国军队 的“尼米兹”级航母已经全部采购完毕。最后一艘“乔治W·布什”号航母(CVN-77)在2001年采购完成,2008年替代“小鹰”号常规航母。

2003 年 7 月 10 日, 美国海军 宣布授予 诺斯罗普 格鲁曼公司 一项支持未来 航空母舰 计划CVN 21 的合同。 诺斯罗普 ` 格鲁曼公司 的 纽波特纽斯造船及船坞公司 是该合同的主要承包商。根据合同,纽波特纽斯造船厂将为CVN 21 进行系统前开发和设计工作,计划于 2014 年交付。

受美国海军委托, 兰德公司 在2005年发布了《美国航母编队现代化》的报告,其中指出现有的“尼米兹”级核动力航母最大的问题就是发电能力有限和不断技术升级引发的船体重心的变化。上述问题导致“尼米兹”级将无法使用新的电磁弹射器、 超电磁炮 ,也就失去了进一步延寿来使用的必要。而 兰德公司 的报告称新的CVN-21型航母,将继续使用基本的“尼米兹”级航母的船体形式,但是将大幅度修改内部配置,包括采用新的 核反应堆 、重新设计机库和飞行甲板、使用新的区域配电系统以及电磁弹射器等。 2006年10月,CVN-78项目正式取代CVN-21成为 美国军队 新一代 核动力航空母舰 编号。

研制历程

“福特”号 是 美国海军 第一艘完全使用3维产品模型设计的 航空母舰 。 纽波特纽斯造船及船坞公司 利用最新和最先进的 计算机 工具能力,实现航母在设计、工程、规划和施工中的 可视化 集成。“福特”号航母的每个零件都是在全尺寸 3-D模型中创建的,包括结构、各种设备、管道系统、机械、电气、电线管道、仪表、泵、医疗舱和厨房。数百名设计师、工程师、规划师和施工代表通过“3D沉浸虚拟现实”技术,来参与模型设计、创建和规划船舶的每一个特征。

“福特”号 造船工人可以根据 平板电脑 上的“3D视觉工作指令”来进行施工,过去需要花费额外时间来研究纸质图纸,现在看平板电脑几分钟就能明白工作流程。过去“尼米兹”级的 电缆 ,需要工人站在梯子上对着舱室顶部焊接支架,现在所有的钢板在焊接之前,就已经标注好了电缆支柱的焊接位置,数量超过47000个。工人只需提前焊接支柱即可,工作更加省力和安全。 “福特”号 还采用了类似 谷歌地图 的最佳路线算法软件,来设计内部电缆走线的最佳路径,节省安装成本。

生产历程

“杰拉尔德·福特”号

2008年9月 美国国防部 宣布,诺斯罗普·格鲁曼公司赢得了一份价值高达51亿美元的合同,于2004年5月签约建造“杰拉尔德·福特”号航母。 诺斯罗普表示,该舰的 1,200 个结构单元中约有三分之一已经在建造中。

2009年11月14日, “福特”号 航母的 龙骨 安放仪式在诺斯罗普·格鲁曼公司的 纽波特纽斯造船及船坞公司 举行。福特的女儿苏珊·福特·贝尔斯是这艘船的赞助人。贝尔斯的首字母被焊接到一块金属板上,该金属板将永久固定在“福特”号航母上。

2011年3月, 美国 建造航母相关军工产业进行重大重组。 格鲁曼公司 的纽波特纽斯造船厂和 英格尔斯造船厂 被剥离出来成立了一家新的 亨廷顿英格尔斯工业公司 。该公司成为美国最大的舰艇制造业企业。 2011年5月,通用原子公司向 美国海军 航空系统司令部交付了第一套EMALS 电磁弹射 系统生产组件,以安装在新的 “福特”号航空母舰 上。该组件由数千个零件组成。

2012年10月, “福特”号 成功吊装1块重达1026吨的模块,这是“福特”号航母的最大模块也是 纽波特纽斯造船及船坞公司 吊装的最大的舰艇模块。 2012年12月, 亨廷顿英格尔斯工业公司 宣布已经完成航母主体结构90%的建造工作,完成吊装3个大型模块,其中一个重达391吨。现场使用的是起重能力达到1050吨的龙门吊,平均每天安装船体内部 电缆 的长度达到3000米。 2013年5月, “福特”号 航母舰体结构全部组装完成。 2013年10月,“福特”号航母完成4台巨型青铜 螺旋桨 的安装工作。每具 螺旋桨 重30吨,直径6.4米。

2013年11月9日,“福特”号航母在 纽波特纽斯造船及船坞公司 下水。2006年11月以来, 美国 已有5000多家 造船企业 帮助建造 福特号 ,来自全国46个州的供应商为航母生产贡献了专业零部件、技术服务和支持。在下水后的几周内,航母将进入 詹姆斯河 ,并移至码头进行 舾装 和测试。

2015年8月, “福特”号 航母舰员上舰熟悉情况。2017年1月, “福特”号 上的电磁弹射系统交付海军。2017年5月31日,“福特”号交付 美国海军 。

“约翰·肯尼迪”号

2010年12月, “约翰·肯尼迪”号航母 (CVN-79)的首批钢材切割完成。 2013年6月, 美国政府问责局 在一份草案中表示,由于第一艘“福特”号航母在“技术、设计和建造方面的困难”,美国海军应推迟建造第二艘“约翰·肯尼迪”号。但是美国海军并没有接受这样的建议,认为完全可以吸取 “福特”号 的教训从而降低第二艘船的成本。

2015年8月22日, 纽波特纽斯造船及船坞公司 举行 “约翰·肯尼迪”号航母 的 龙骨 铺设仪式。 约翰·肯尼迪 的女儿 卡罗琳·肯尼迪 是该船的赞助人。代表卡罗琳名字的首字母焊接到钢板上。

2017年6月,“约翰·肯尼迪”号已经完成船体建造的50%。据介绍“约翰·肯尼迪”号建造将总共使用445次大型龙门吊来吊装模块,比“福特”号减少51次,比“尼米兹”级最后一艘“乔治W·布什”号减少149次。 2019年5月29日,重达588吨的舰岛被安装到“约翰·肯尼迪”号的甲板上。 2019年12月7日,“约翰·肯尼迪”号在 纽波特纽斯造船及船坞公司 下水。

2020年11月, 美国海军 修改原来 “福特”号 的两阶段交付合同,而和 亨廷顿英格尔斯工业公司 签订了 “约翰·肯尼迪”号航母 的“单阶段”交付合同,即该舰在交付 美国 海军时将具备完整的作战能力,包括支持 F-35战斗机 舰载战斗机 上舰。

2022年7月,纽波特纽斯造船厂将“约翰·肯尼迪”号第1000个舱室移交给海军。“约翰·肯尼迪”号的船员正在和船厂合作准备接装。“约翰·肯尼迪”号总共有2615个舱室,其中电缆长度就达到3200公里。“福特”号是第一艘 100%数字化设计的航母,但在建造过程中仍然使用纸质图纸。 “约翰·肯尼迪”号开始过渡,建造中造船厂开始使用 笔记本电脑 和 平板电脑 ,而不是纸质图纸。“企业”号将完全使用数字图纸进行建造。预计该舰将于2024年交付 美国海军 。

2025年7月7日,美国海军学会网站报道称,由于 “约翰·肯尼迪”号航母 交付延迟,美国海军的现役航母数量将在未来一年左右的时间里缩减至10艘。美国福特级航母二号舰“肯尼迪”号的交付将面临两年的延期。根据最新披露的美国海军2026财年预算论证文件,“肯尼迪”号要到2027年3月才能交付,而根据去年的预算提案,这艘航母原本应在本月交付。

“企业”号

2017年8月24日,纽波特纽斯造船部门切割了一块重达35吨的钢板,启动“福特”级第三艘“企业”号(CVN-80)航空母舰的先期建造。 2022年8月27日, 企业号航空母舰 举行 龙骨 铺设仪式。“企业”号成为第九艘使用该名称的 美国海军 舰艇。在完全建造完成后,将有15吨来自老的“企业”号核动力航母的钢材将继续存在于新的“企业”号中以延续传承。

“多里斯·米勒”号

2021年8月25日,“福特”级航母第四艘“多里斯·米勒”号(CVN-81)在 纽波特纽斯造船及船坞公司 举行钢板切割仪式。这是第一艘以非裔美国人命名的 航空母舰 。该舰将于2026年铺设龙骨,预计将在2032年交付给美国海军。

2026年,特朗普签署了一份国家安全备忘录,指示美国海军放弃其最新一代 常规动力航母 上用于弹射战斗机的先进电磁弹射系统,重新启用他长期主张采用的老式蒸汽弹射器。备忘录要求美国计划建造的“福特”级航母的第四艘舰即“多里斯·米勒”号放弃前三艘舰使用的电磁弹射系统。

装备历程

2017年5月26日, “福特”号 完成验收试验,并在5月31日交付海军。7月22日, 美国海军 在 弗吉尼亚 州 诺福克 举行“福特”号入役仪式, 美国总统 特朗普 和国防部长马蒂斯参加。 2022年10月4日,“福特”号赴北大西洋进行为期2个月的首次正式部署。 2022年7月, 纽波特纽斯造船及船坞公司 将“约翰·肯尼迪”号第1000个舱室移交给海军。“约翰·肯尼迪”号正准备接装。“约翰·肯尼迪”号总共有2615个舱室,预计将于2024年交付 美国海军 。

基本设计

“福特”级的设计特色包括重新设计的甲板、新型 核反应堆 、比“尼米兹”级增加电力供应、采用 电磁弹射 和回收系统来增加飞机出动架次,使用双波段相控阵雷达、改进武器储存和输送安全性、提高生存性以及易于升级等。

船体设计

“福特”级采用和“尼米兹”级类似的船体设计,但进行了一系列改进。 在设计阶段,“福特”级就尽可能开发船体内部空间的最大价值,来节省航母50年使用周期的总成本。 “福特”级内部安装有3000公里的电缆和1200公里的光纤网络,内部减少了30%的阀门数量,增加了更多的空调数量,减少湿热环境对船体设备的伤害并降低人员工作强度。该型航母还设计有新的货物电梯能减少人员靠港补给的工作量。

“尼米兹”级航母的舰载机出动频率为12小时120架次,24小时为240架次,而“福特”级的设计目标为12小时出动160架次,24小时出动270架次。 为了达到这个目标,“福特”级航母采用了新设计的甲板和机库。“福特”级的舰岛比“ 切斯特·尼米兹 ”长度更短。但高度增加6米,位置向后移动了42米,向外弦移动了0.9米,更靠近舰艇的尾部。 与“尼米兹”级的4个飞机升降机和3个机库相比,“福特”级改为3个升降机和2个机库。重新设计飞行甲板是通过减少飞机加油、检查和武器装载所需要的移动次数,实现出动次数增加15%。新设计的“福特”级甲板,舰载机在着陆后可在保障区停驻,原位完成所有保障作业,随后滑行至弹射起飞位就能为再次起飞作战做好准备,而且还能减少人力需求。而更少的飞机升降机、缩减机库数量和减少舰岛体积,都可以改善建提的重心设计。“尼米兹”级的甲板设计中,由于飞行甲板边缘停靠舰载机的机翼遮挡,因此4号弹射器不能发射满载的战斗机,这个缺陷在新设计的“福特”级航母甲板被纠正了。

动力系统

核反应堆

“福特”级航母使用的A1B型反应堆主要由美国贝蒂原子能实验室研制,该实验室于2005年完成了新反应堆70% 的设计工作,在设计中吸取了以往型号反应堆的经验。第一,是改进堆芯的设计,A1B型反应堆改进了原有“尼米兹”级A4W反应堆运行时 过热 的问题,使用新的包封材料和制造工艺来制造平板型燃料元件堆芯,和后续的 核动力 军用船只同意使用浓度为93%的核燃料,A1B反应堆功率较 尼米兹级核动力航空母舰 增加25%以上。 第二是使用 计算机 设计更精确地预测反应堆寿命,减少不必要的设计裕度,使用改进的部件和材料来延长堆芯寿命。第三是全新设计的反应堆的 蒸汽发生器 、 控制棒 驱动机构和主冷却泵。第四是系统更简洁并大幅度降低维护需求。“福特”级航母使用A1B型反应堆后,与 动力系统 相关的人员可以减少50%, 船坞 级的维修可以减少20%,系统的全寿期费用将减少近20%。但是由于“福特”级航母至少要使用50年,因此A1B型反应堆还做不到“ 与舰同寿”。

电力系统

由于受技术因素的限制, “福特”级航母并未采用类似“伊丽莎白”级航母的综合 电力系统 ,而是采用全电辅助系统和区域配电技术。这是因为现有的推进电机的功率密度和费用达不到理想水平。按照 “福特”级的推进需求,单轴推进功率将超过 52MW, 目前单机功率最大的推进电机需要 3 台才能满足要求,体积重量大,费用也较高。首先全电辅助系统将有效提高航母的可维护性, 降低维护成本。在 “福特”级上除推进以外的所有辅助系统均使用电力,以往的蒸汽系统将被 电力系统 取代,有效降低了维护成本。其次区域配电将改善供电连续性,满足 电磁弹射 以及 高能武器等系统的电力需求,同时与舰艇的模块化建造相结合,减少电线穿过水密舱的几率,提高 核动力航空母舰 的安全性和生命力。

起降回收系统

电磁弹射器(EMALS)

“福特”号使用的电磁弹射系统(EMALS-Electromagnetic Aircraft Launch System)由弹射直线电机、储能系统、电力电子变换系统、控制与状态检测系统构成,该舰是首艘装备电磁弹射系统的航母,总共有4套电磁弹射器,包括2套位于舰艏弹射器和2套位于斜角甲板弹射器。 相比蒸汽弹射装置,电磁弹射装置具有能量利用效率高、可靠性高,维护人员数量需求少等优点。此外电磁弹射装置为闭环控制系统,对 舰载机 的推力峰值均比可控制在1.05以内,对舰载机损伤和对飞行员身体损害更小,且可满足不同型号飞机的弹射任务。蒸汽弹射装置从准备到具备弹射条件需要数小时,而电磁弹射装置只需要15分钟。电磁弹射装置符合舰艇全电化的发展趋势。 此外,电磁弹射器可以让飞行员平稳的升空,从而避免了蒸汽弹射器的颠簸之苦。

先进阻拦装置(AAG)

相比现有航母的液压阻拦装置,先进阻拦装置(AAG-Advanced Arresting Gear)具有阻拦 能级 高、装置结构紧凑、可实现闭环控制等优势。先进阻拦装置系统中,甲板上的阻拦索、缆索传动系统、前端缓冲系统均与传统的液压阻拦装置类似,主要区别在于阻拦机、电力调节系统与软件控制系统。阻拦机主要包括水涡轮机、锥形鼓轮、机械制动器、感应电机;电力调节系统包括 电容 器组、 水冷 电阻 、 逆变器 等;软件控制系统包括动态控制子系统、操作和维护人员工作台等。水涡轮机是先进阻拦装置的主要吸能部件, 叶轮 固定在旋转轴上,并浸没在缸内 流体 中,通过调节挡板轴向位置可实现水涡轮机输出 扭矩 大小的调节。感应电机是控制阻拦过程的执行机构。先进阻拦装置没有大量采用新技术,而是集成了成熟技术,但是这些成熟技术以往并没有应用于阻拦 舰载机 这一领域。

船电系统

双波段相控阵雷达(DBR)

“福特”级装有和“朱姆沃尔特”级 驱逐舰 相同的“双波段”雷达(DBR-Dual Band Radar)。 这种双波段雷达主要分为三个部分,第一部分是由 雷声 公司开发的AN/SPY- 3型X波段多功能雷达。SPY- 3采用3个固定面阵列,每个阵列包含约5000个发射/接收(T/R)单元。该雷达能执行水平搜索、有限的超视距搜 索及火控跟踪与照射等功能,能为 舰空导弹 提供中段制导,还能完成飞机进场控制雷达的功能。第二部分则是由 洛克希德·马丁 公司 研发的AN/SPY- 4型S 波段 远程体搜索雷达。该雷达利用其大功率孔径和窄波束宽度,提供全天候搜索能力,能精确地分辨并跟踪目标,可实现远程警戒、高空目标搜索、有限区域防空并将威胁目标提供给AN/SPY- 3进行精密跟踪。第三部分为同样由 雷声 公司负责的共用后端设备,三者组合成一体满足舰上需要的几乎所有雷达的功能,包括对空/对海搜索、早期预警、防空自卫及跟踪/瞄准/火控等。这种双波段雷达是首型采用中央控制器和两种工作在不同频段有源 相控阵雷达 系统。

武器系统

先进武器升降机(AWE)

“尼米兹”级航母的弹药储运设计,是基于 冷战 时期核大战的背景, 舰载机 有投送 核武器 的需要,因此舰体内的武器从储存区转向载机,涉及多个水平和垂直运动的转运节点,既耗费时间有消耗人力,很多情况下需要水兵推动小车转运。而且一些武器升降机的位置,也和飞行甲板的舰载机移动有冲突,有时会降低舰载机的出动效率甚至会导致升降机无法使用。

与“ 尼米兹 ”级航母相比,“福特”级航母采用了新的“先进 电磁武器 升降机”(AWE-Advanced Weapons Elevators)。老式的武器升降机依靠电动 钢丝绳 或电动液压装置产生的动力升降。先进电磁武器升降机使用永磁同步 直线电机 。直线电机的初级永磁阵列布置于 井道 内壁,两侧布置 钢轨 ,实现升降机平台 导向轮 导引和机械制动作业;升降机直线电机次级永磁阵列布置于升降机平台,初级和次级之间的电磁吸引力可以将导向轮紧贴于钢轨。升降机的上升和下降通过直线电机控制系统实现。微处理器可以精确控制升降机 推力 。和老式武器升降机相比, 电磁武器 升降机的优点包括:(1)平台面积更大达到15平方米,载重能力提高到11吨;(2)采用电磁力驱动,升降速度快且增加可靠性;(3)不需要缆索或 电缆 连接,这意味着可以在弹药升降通道上安装横向隔离门,有利于航母安全。

舰艇自防御系统 ( SSDS)

“舰艇自防御系统”(SSDS-Ship Self-Defense System)是 美国海军 为 航空母舰 和两栖舰设计研制的综合作战系统,而福特级使用的是最新的SSDS MK2 MOD6型,其目的是对付性能更好的反舰巡航导弹 ( ASCM) 威胁,特点是采用开放式、全分布式结构,大量采用商用现成软硬件,通过FDDI光纤局域网将舰艇上所有硬 软杀伤 航空武器系统 、 传感器 系统和其他系统集成在一起, 加速从发现反舰巡航导弹到使用武器交战这一过程,提升舰艇自卫能力。

SSDS将各部雷达、电子侦察系统以及敌我识别系统的目标探测进行综合,形成合成目标航迹,识别目标威胁并给出威胁优先级别,同时加快参加交战的武器分配过程,将向作战人员显示出建议的交战方案,或者自动启动武器射击。对于整个航母的编队作战,SSDS将利用专门的协同作战系统 (CEC) 来进行。

运载能力

“福特”级航空母舰最多可搭载90架飞机,型号包括波音F/A-18E/F“ 超级大黄蜂 ”战斗机、波音EA-18G “咆哮者” 电子战飞机 、诺斯罗普·格鲁曼C-2“灰狗” 运输机 、诺斯罗普·格鲁曼E-2“鹰眼”预警机、 洛克希德·马丁公司 F-35C Lightning II战斗机、 西科斯基飞机公司 SH-60 海鹰直升机和无人作战飞行器。

目前“福特”号航母上部署的事 美国海军 第8航母 舰载机联队 (CVW-8, Carrier Air Wing-8),该舰载机联队包含9个中队,其中攻击战斗机中队有4个,包括VFA-213“黑狮”、VFA-31“雄猫”、VFA-37“狂暴公牛”和 VFA-87“金勇士”,电子攻击中队为VAQ-142“灰狼”,机载指挥控制中队为VAW-124“熊王牌”,后勤支援中队 VRC-40“生牛皮”,直升机海上打击中队为HSM-70“斯巴达人”,直升机海上作战中队为HSC-9“三叉戟”。 实际VRC-40后勤支援中队并不是专属某个 舰载机 联队,它们装备的 C-2运输机 只是临时配属航母服务,因此实际 “福特”号 仍然是8个舰载机中队。 按照典型的 美国军队 舰载机 各中队装备数量计算,目前“福特”号总共装备72架舰载机,包括44架F/A-18E/F战斗机(4个 攻击战斗机 中队)、5架EA-18G电子战飞机(1个电子攻击中队)、4架E-2“鹰眼”预警机(1个机载指挥控制中队)8架 MH-60S直升机 (1个直升机海上作战中队)和11架MH-60R直升机(1个直升机海上打击中队)。

服役情况

测试服役

美军装备作战试验鉴定分为四个阶段:早期作战评估(EOA)、作战评估(OA)、初始作战试验鉴定(IOT&E)以及后续作战试验鉴定。 “福特”号 已开展了早期作战评估和作战评估。早期作战评估于2008年3月至2010年6月由作战试验鉴定部队开展。作战评估目前已开展了两次,第一次于2012年9月至2013年9月由作战试验鉴定部队开展,主要评估CVN-78能否在2017年开始开展初始作战试验鉴定。第二次作战评估于2015年9月至2017年7月由海军作战试验鉴定部队开展,该次评估考察电磁弹射系统、先进阻拦装置、先进武器升降机、双波段雷达等与飞行任务密切相关的新研系统存在的问题。

2017年5月26日, “福特”号 完成验收试验,并在5月31日交付海军。7月22日, 美国海军 在 弗吉尼亚 州 诺福克 举行“福特”号入役仪式, 美国总统 特朗普 和国防部长马蒂斯参加。

2022年4月,CVN 78 项目经理布赖恩·梅特卡夫 上校 透露,“福特”号已经在2021年12月实现了初始作战能力 (IOC),因为当时所有11台“先进武器升降机”都已经合格,已经完成了17000次舰载武器升降测试。 梅特卡夫上校称, 美国军队 没有公开宣布这一消息是因为初始作战能力 (IOC)是一个专业名词,民众并不了解。而媒体认为 美国海军 此举是因为 “福特”号 在测试中存在大量负面信息,因此采用低调的策略。

2022年10月4日,“福特”号赴北大西洋进行为期2个月的首次正式部署。海军称这次行动定义为“维持服役部署”,这意味着“福特”号是在海军作战部长的命令下部署,而不是常规作战条件下由战区指挥官命令部署。在部署期间,福特进行了防空、反潜战、分布式海上作战、反水雷和两栖作战演练

战略部署

当地时间2025年6月24日,“福特”号启程驶离 弗吉尼亚 基地。“福特”号的部署计划包括前往 以色列 地中海沿岸在内的欧洲战区,这会是 美国军队 在中东地区部署的第三个航母战斗群。“福特”号航母打击群指挥官、海军少将保罗·兰齐洛塔表示,舰队首先驶向欧洲战区,但具备高度机动能力。

问题及改进

关键指标不达标

美国 在设计新一代的“福特”级,曾经设想其相较“ 切斯特·尼米兹 ”级有三个典型指标优势,就是降低成员数量、减少生命周期成本和增加 舰载机 的出动率。然而现在这三个目标实现都出现了问题。

成本增加: 自 2008 财年预算提交以来, “福特”号 的采购成本增长了 27.0%,多耗费了14.659亿美元。美方认为“福特”号成本增长的一个主要原因,是2008财年提交的预算中对该船的 原始成本 估计过低不切实际,这可能反映出美方低估了建造新“福特”级的技术挑战。 “福特”号设计目标是比“尼米兹”级维护成本降低30%,维护周期延长到43个月,但是现在“福特”号运营和维护成本仅减少 17%,而且 美国 为了维护新航母还需要改建增大船厂的 船坞 尺寸。

编制增加: 2014年美国总审计署评估认为, “福特”号 减少人员编制500人的目标很难实现。因为电磁 弹射器 和先进阻拦装置等关键系统需要更多的操纵和维护人员,要实现270架次的高强度出动架次率,需要增加额外的人员。同时舰上人员反映需要更多的保障人员。增加的人数已经超过“福特”级航母上的床位数量。 外界评估“福特”号床位设计标准是容纳4660人,但 2017-18年舰上人数已经增加到4656到4758人。

出动频率: “尼米兹”级航母的 舰载机 出动频率为12小时120架次,24小时为240架次,而“福特”级的设计目标为12小时出动160架次,24小时出动270架次。 而在2022年10月的首次部署中, “福特”号 在海上航行了45天,舰上的 50-60 架飞机完成了1250架次飞行,平均每天仅有27次。而1991年为期 43 天的沙漠风暴行动中,拥有78架飞机的“尼米兹”级航母“西奥多·罗斯福”号出动了4149架次,平均每天96次。“福特”号远没有达到“ 尼米兹 ”级的水平,更比不上设计指标。

电磁弹射器问题

重量超标: 2007年,由于“福特”级航母对生存力的要求,通用原子公司进行了部件分散布置设计,导致 弹射器 重量体积超标。4部弹射器总共超标400吨,导致设计单位重新分配航母的重量设计。

储能装置问题: 2007年储能装置某钢制部件引起了弧形 电场 ,解决问题的方法是更换成塑料材质。其他问题包括漏油、细微振动、在最大发热区间无法正常工作等,后续用新设计的储能装置解决问题。

可靠性问题: 2019年10月至2020年9月期间,“福特”号航母电磁弹射器完成3975次弹射测试,平均作业无故障周期为181次,低于设计的4166次指标。2023年,该弹射器在盐雾环境下的关键故障间隔为420次;2024年实际故障率维持在每400次弹射出现一次故障的水平,上述数据均未达到设计要求。测试时还发现出现2部 弹射器 分别发生了2个不同的故障的事件,导致弹射器3天不能使用。由于电磁弹射器采用共用储能装置和电力电子变换分系统的设计,在飞行作业中维修很不方便。要使电磁弹射器储能装置飞轮停止转动,需要花费1.5小时,维修需要大量人力。 2023年3月,“福特”号参加综合训练单元演习(COMPTUEX)。 美国军队 称该舰的电磁弹射器在最近的5400次弹射中可靠性约为98%。美军称对于电磁弹射器的评估,已经不用“平均无故障周期”而是用“操作可用性”来代替,也就是承认电磁弹射器会出现一些小故障,但通过摸索经验和改进操作程序,让电磁弹射器尽快回复工作,避免陷入灾难性的长期停机故障。

先进阻拦装置问题

2019年10月至2020年9月,“福特”级航母使用先进阻拦装置进行了3975次 舰载机 回收作业,平均作业无故障周期是48,远低于16500的设计标准。 “福特”号 航母在港期间还发生先进阻拦装置储能 电容 故障的事故,导致3个阻拦装置失效,为此美海军花费7天才维修完成。 2021年5月 美国通用 原子公司宣布,“福特”号上的先进阻拦装置已经完成8000次舰载机阻拦作业,涉及F/A-18E/F F/A-18战斗攻击机 、E- 2 预警机 、C-2A灰狗 运输机 、EA-18G咆哮者 电子战飞机 和T-45C 苍鹰 教练机。

在 2022 年3月至6月的测试期间,先进阻拦装置在1841架飞机回收作业期间,平均无故障周期为460次,虽然仍远低于16500次的设计要求,但比2021年的115次有提升。但在2022年9月首次初始作战能力 (IOC)测试期间,先进阻拦装置的可靠性再次下降,并对航母运营产生了不利影响。 美国海军 航空系统司令部正在采取短期和长期改进的办法,以解决可靠性下降问题。短期改进侧重于改进操作方法和软件。

先进武器升降机问题

先进武器升降机测试于2012年2月开始,测试过程中出现部件出错、 软件集成 困难及电力部件过早腐蚀等问题。截至2020年9月, “福特”号 航母已经安装好所有11部先进武器升降机,但只有6部投人运行。 2021年12月,“福特”号航母上的11台先进武器升降机全部建成并移交给军方。 “福特”号已经在2021年12月实现了初始作战能力 (IOC),所有11台“先进武器升降机”都已合格,完成了17000次舰载武器升降测试。

2022年4月。 美国海军 使用部分先进武器升降机进行弹药装载,2022年9月使用全部升降机进行弹药装载,其数据仍在分析中。 美军 认为船体下部的武器升降机表现很好,与 尼米兹级核动力航空母舰 航母相比,弹药从机库转移到弹药库的效率更高。在19767 次升降机使用中,出现了109次故障。美国海军认为随着未来先进武器升降机的可靠性将变得至关重要。

双波段雷达问题

双波段雷达存在目标跟踪过程中 杂波 干扰问题,协同作战能力系统不能精确地跟踪空中目标。2019年10月至2020年9月,“福特”级航母试航期间,双波段雷达的平均任务故障间隔时间为100小时,低于设计目标的339小时。 “福特”级后续的“约翰·肯尼迪”号等航母还不再使用双波段雷达,而用EASR雷达代替。

动力系统问题

“福特”号 航母的主动力系统曾发生过多次严重故障。2016年6月该舰1号和2号涡轮 发电机 存在 稳压器 问题,2号涡轮发电机还发生了小型电气爆炸,碎片进入发电机,被迫暂缓海。2018年1月“福特”号航行时轴承出现 过热 情况返回港口维修。2019年3月,航母试航时蒸汽轮机出现故障。

性能指标

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