國外航母艦載機出動回收能力指標體系分析

劉相春 盧 晶 黃祥釗

1海軍裝備部艦船辦公室，北京100071 2中國艦船研究設計中心，湖北 武漢430064

國外航母艦載機出動回收能力指標體系分析

劉相春1盧 晶2黃祥釗2

1海軍裝備部艦船辦公室，北京100071 2中國艦船研究設計中心，湖北 武漢430064

航母艦載機出動回收能力是航母艦機適配性的重要表征指標之一。為研究艦載機出動回收能力指標體系及指標內涵，重點分析了航母艦載機出動回收能力的基本概念及影響航母艦載機出動回收能力的某些約束因素；針對國外衡量航母艦載機出動回收能力中常用指標，討論其內涵及設定這些指標的意義。通過對美國、英國、法國和俄羅斯幾個典型實例的分析結果表明：實戰和演習是國外航母艦載機出動回收能力指標體系建立和相應指標值設定的主要依據。

航空母艦；艦載機出動回收；指標體系；艦機適配性

1 引言

航母艦載機出動回收能力是航母艦機適配性的重要表征指標之一，是衡量航母作戰能力和綜合保障能力的一項重要戰術和技術指標，也是航母最重要的總體性能指標之一，涉及到航母的總體布置和相關系統、設備的設計，是航母設計的重點和難點。

本文首先闡述航母艦載機出動回收能力的基本概念及主要特征，重點解釋在出動回收能力指標體系中至關重要的架次、架次率等名稱的含義及對航母艦載機出動回收能力的約束因素，同時分析這些約束因素對航母艦載機出動回收能力指標體系的影響。然后，對國外衡量航母艦載機出動回收能力中常用指標進行分析，重點分析這些指標的內涵及設定這些指標的意義。對國外航母現有出動回收能力指標體系、主要指標值及其含義進行了詳細分析，包括美國“尼米茲”級及“福特”核動力航母、英國CVF航母、法國的“戴高樂”號核動力航母及PA2航母、俄羅斯“庫茲涅佐夫”號航母。

2 基本概念

2.1 航母艦載機出動回收能力的基本概念

航母艦載機出動回收能力是指合理配置并高效使用母艦資源，保障艦載機在一定條件下執行各種飛行任務的能力，一般用出動架次率來衡量［1］。

出動架次率指的是在一定約束條件下，給定時間內航母艦載機為完成特定任務而出動的架次數。其中，一定的約束條件是指艦載機的作業周期、數量、完好率，及飛行員數量、武器裝載計劃、平均掛彈時間、加油小組數、平均加油時間、維修能力等指標保持一定的情況；給定時間指的是一段時間，一般為一個飛行日。

此外，與航母艦載機出動回收能力相關的還有飛行日長度、特定任務、出動架次等相關概念。

對于飛行日長度，不同國家取值也不盡相同，一般取12 h或24 h。以美國海軍為例，根據當日作戰任務的情況，飛行日的12 h可分為晝間、夜間、晝夜交替3種：晝間為6～18時或9～21時，晝夜交替為0～12時，夜間為18時至次日6時。在美軍的演習報告中也出現過一個飛行日按18 h統計的情況［2］。

對于單個飛行日，為有效管理飛行甲板，航母通常按照指定的時間周期進行作業，通常按1 h（1＋00周期）、1 h 15 min（1＋15周期）、1 h 30 min（1＋30周期）、1 h 45 min（1＋45周期）、2 h（2＋00周期）進行。在單周期作業中，飛機在空中停留一個周期后著艦；雙周期作業的飛機在空中停留兩個周期的時間后著艦。

圖1 航母作業周期示意圖Fig.1 Operation period of aircraft carrier

特定任務包括攻擊任務、攻擊支援任務和其它任務。其中，攻擊任務包括空中封鎖、近距空中支援、進攻性防空作戰、壓制敵方防空火力等；攻擊支援任務，包括電子支援、空中加油、戰術空中偵察等；其它任務，則包括空中早期預警、防御性防空、海面搜救與協調、海面武裝偵察、功能檢查試飛、后勤保障等［3］。

出動架次指的是艦載機 （固定翼飛機和旋翼機）以完成任務為目的，從飛行甲板上起飛到著艦完成的一個循環過程［4］。一般情況下艦載機起飛后，無論在空中停留多長時間，只要是還沒有著艦，就屬于一架次，只有艦載機著艦后，該架次才視為結束。

2.2 航母艦載機出動回收能力指標的主要特征

航母艦載機出動回收的能力指標，具有下列特征：

1）指標來源于使用方的需求；

2）提出指標的目的是指導航母設計；

3）提出指標的基礎是一定的母艦和艦載機平臺及適當的技術水平；

4）完成指標的條件是盡量高效利用保障資源，最大限度地發揮各種保障設備的作用；

5）衡量指標的前提是在一定的時段內考察。

每一項航母艦載機出動回收能力指標的提出，總是在綜合考慮使用方的需求、現有母艦和艦載機的技術水平及典型作戰時間上形成的。在這三個方面中，使用方的需求是核心，每一項指標的含義、要達到的具體數值以及要發展的方向幾乎都圍繞著使用方的需求展開；而現有母艦和艦載機的技術水平則是每一項指標提出的基礎，是主要制約因素，任何一項新指標的提出或是原有指標數值的增加都必須考慮到現有母艦和艦載機所能達到的技術水平。

高度有效地利用保障資源則是完成每一項指標的必要條件，是提出指標時所希望達到的狀態。在一定的時段內考察指標則是衡量不同指標的前提，特別在進行相同指標的比較時，一定要放在同一時間段內比較。

3 影響艦載機出動回收能力的主要因素

影響艦載機出動回收能力的主要因素可以分為三部分，第一部分是設備因素，包括艦載機與艦載機出動回收作業相關的設備。第二部分是人為因素，包括飛行員和航母上與艦載機出動回收作業相關的工作人員。第三部分則是環境因素，包括艦載機出動回收時的氣象條件及水文環境等。

3.1 設備因素

在這三方面因素中起主要作用的是設備因素和人為因素，其中設備因素又可細分為設備在設計時所確定的設計因素和設備在使用過程中出現的使用因素。

1）設備設計因素

設備設計因素是指設計環節所確定的母艦總體設計及布局、艦載機性能、站位設置、維護保障要求、保障設備配置等。這些因素的合理性、先進性、協調性決定了艦載機出動回收能力指標是否能夠在滿足使用方需求的前提下達到盡量高效地利用保障資源，最大限度發揮各種保障設備作用的理想狀態。

對于航母設計者來說，需要在設計階段就重點研究艦載機出動回收能力與平臺承載能力的匹配性和協調性，提高母艦和艦載機的適配性技術水平，最終提高艦載機出動回收能力的設計指標。例如，為提高艦載機出動回收能力，需要縮短艦載機從機庫到飛行甲板的轉運時間，可以采取增加配置飛機升降機數量和加大裝載量的措施，但這又可能導致飛行甲板停機區面積的減少或是甲板上其他設備布置的困難，反過來不利于艦載機出動回收能力的提高。

因此，需要航母設計人員綜合考慮各方面因素，在權衡利弊的基礎上提出艦載機出動回收能力的設計指標。

2）設備使用因素

設備使用因素是指使用過程中所確定的艦載機使用頻率特性、故障生成特性、母艦保障設施性能指標實際值與設計值的差異，及母艦保障設施使用中的局限性等。這些因素決定了航母使用過程中艦載機出動回收能力指標的設計值與實際值的匹配性。對于航母使用者來說，需要在使用階段重點分析艦載機和母艦各保障設備的使用特點、故障特性，采取有針對性的預防和使用措施，將設備使用因素對艦載機出動回收能力指標的影響降到最低程度。例如，為提高艦載機出動回收能力，需要縮短艦載機再次出動準備時間，可以采取利用飛機升降機向飛行甲板一次運送大量彈藥、氮氣瓶等保障設備，減少物資轉運時間的措施。但飛機升降機的使用需要嚴格按照使用步驟進行，當出現升降機平臺上的飛機沒有系留好、停放在升降機上的飛機方向不正或操作升降機的軍士長人員不足等情況時，會停止使用升降機，必然又會對艦載機出動回收能力的提高產生影響。因此，要求航母使用人員必須重視艦載機和各種保障設施的使用規則，摸清它們的使用規律，編制合理的使用步驟與注意事項。

3.2 人為因素

人為因素是指在既定設計背景下（艦載機、母艦主要航空設施、關鍵設備等均已確定），基于作業流程規劃運用層次方面的任務規劃、轉運線路、作業工況、人員戰位設置、指揮管理等因素。這些因素的合理性、協調性、可行性也會對艦載機出動回收能力指標的完成產生重大影響。例如，艦載機在執行出動回收作業時，飛行員的使用率（配備次數／天數／飛行員數量）必須處于一定的范圍內，合適的飛行員使用率上限取決于飛行員執行任務時所承受的壓力、工作量以及擔任非飛行任務的情況。在實際設定艦載機出動回收能力指標值時，必須要考慮到飛行員的使用率對這些指標值的影響，并綜合考慮掛彈組、加油組等其他甲板工作人員因素。

3.3 環境因素

環境因素屬次要因素，對艦載機出動回收能力指標影響較小，但在某些情況下也會造成較大影響，應該引起重視。例如，當海上風浪較大時，為防止海水沖到下降的升降機平臺上，升降機會停止使用，必然會對艦載機出動回收能力指標的完成產生影響。對于此類因素，在設定艦載機出動回收能力指標值時也要充分地予以考慮。

4 國外航母艦載機出動回收能力常用指標體系分析

從國外艦載機出動能力指標描述來看，通常包含兩個層次，一種為核心指標，一種為衍生指標。

4.1 核心指標

核心指標包括緊急架次率、持續出動架次率、高強度出動架次率，是衡量航母艦載機出動回收能力的關鍵指標，為第一層次指標。核心指標的提出與航母的作戰需求和任務使命密切相關，如美國航母常常以打贏一場中等敵對國家的局部戰爭出發，提出對這三個核心指標的要求，用于指導航母設計和改裝，以挖掘航母作戰潛力。

1）緊急架次率

緊急架次率指的是按一定的戰備警戒等級，在幾分鐘到十幾分鐘的時間內，航母以最快速度能夠起飛的艦載機數量。與架次率不同，此時每架艦載機只有一次機會，不存在一架艦載機起飛多次的情況。緊急架次率是衡量航母在自身面臨外來危險時的反應能力的重要指標之一，是國外航母設計和使用中的重要因素之一，單位為架／min。它與單波最大出動架次的區別在于：后者關注的是航母在甲板上同時進行多架艦載機出動回收作業的極限能力，而前者關注的是航母在甲板上短時間所能出動艦載機的極限能力，不用考慮艦載機的回收作業。

2）高峰出動架次率

高強度出動架次率用于表示航母艦載機在短時期內高強度出動時（一般按1～4天計），平均一個飛行日內艦載機的出動架次。高強度出動架次率是衡量航母面臨高威脅或擔負重要使命時作戰能力的重要指標之一，是國外航母設計和使用中的重要因素之一，單位為架／天。

3）持續出動架次率

持續出動架次率用于表示航母艦載機在持續出動作戰時間段內（一般不少于4天），平均一個飛行日艦載機的出動架次。持續出動架次率是衡量航母面臨中等威脅時持續作戰能力的重要指標之一，是國外航母設計和使用中的重要因素之一，單位為架／天。

4.2 衍生指標

衍生指標包括平均起飛間隔時間、平均回收間隔時間、單機日出動架次率，為第二層次的指標。它們和核心指標密切相關，一般可以通過核心指標的分解遞推出來。例如，從持續出動架次率可以推出單機日出動架次率，而從緊急架次率可以推出平均起飛間隔時間、平均回收間隔時間。這些指標的含義和計算方法如下：

1）平均起飛間隔時間——相鄰兩架艦載機起飛時間間隔的平均值，是艦載機起飛能力的主要表征，單位為min。

2）平均回收間隔時間——相鄰兩架艦載機回收時間間隔的平均值，是艦載機回收能力的主要表征，單位為min。

這兩個指標的計算方法為：

平均起飛（回收）間隔＝一波次起飛（回收）艦載機所耗費的時間／一波次艦載機總數

3）單機日出動架次率——單架艦載機在一個飛行日內出動的平均架次數，單位為架次，計算方法為：

單機日出動架次率＝飛行日總時長／（飛行時間＋地面保障時間）

其中，

飛行時間＝兩倍的艦載機至目標飛行距離／艦載機飛行速度地面保障時間＝艦載機降落后完成再次出動準備

的時間＋修理或替換艦載機故障系統時間

對于只在晝間或夜間出動的艦載機，一個飛行日按12 h計算，而對于在晝間和夜間都出動的艦載機，一個飛行日按24 h計算。

5 國外航母艦載機出動回收能力常用指標體系實例分析

5.1 美國航母

5.1.1“尼米茲”級和“福特”級航母有關出動回收能力要求分析

在“尼米茲”級航母和“福特”級航母的研制中，美國確定了出動架次率的兩個關鍵性能參數，即持續出動架次率和高峰出動架次率［5－7］，如表1所示。

表1 尼米茲”級和“福特”級航母持續出動架次率要求對比Tab.1 Comparision of sortie generation betwecn Nimitz and Ford classes

1）持續出動架次率——30天（26個飛行日，4個停飛日）內，每天飛行作業12 h，艦載機的平均日出動作戰相當架次。

2）高峰出動架次率——連續4天時間內，每天飛行作業24 h，艦載機的平均日出動作戰相當架次。

這些指標的制定有如下特點：

（1）利用設計參考任務來確定航母將面對的威脅、任務和作戰環境。在一艘新研制航母設計前，美軍方會根據設計參考任務來確定該航母所面臨的威脅、任務和作戰環境，并據此提出該航母的高峰出動架次率和持續出動架次要求。

（2）利用作戰相當架次來衡量航母的出動回收能力。“作戰相當架次”指任何從航母甲板出動并著艦的攻擊、攻擊支援和／或占據戰場優勢的任務架次，包括固定翼飛機和旋翼機。由此可看出，衡量航母艦載機出動回收能力的架次不只包括攻擊架次，還包括攻擊支援和／或占據戰場優勢的任務架次。這也可看出，不只是包括固定翼飛機，還包括占據戰場優勢的旋翼機架次。

（3）分別提出了門限值和目標值要求。在提出高峰出動架次率和持續出動架次要求時，提出了門限值和目標值的概念。門限值是指該航母設計時必須達到的值，目標值是設計期望值，但不作為考核指標。

5.1.2“尼米茲”級航母97高潮演習有關出動回收能力數據分析

1997年7月，作為聯合軍演（JTFEX97－2）的一部分，“尼米茲”級“卡爾文森”號航母搭載第9航空聯隊進行了一場高峰出動攻擊演練。演習持續了4天，總共出動了975架次，全部由固定翼飛機完成，直升機架次沒有包括在內，見表2和表3所示。演習后，美海軍分析中心根據演練的情況，完成了“美‘尼米茲’航母及第9航空聯隊高峰出動分析報告”。

1）高峰出動架次率分析

根據對作戰相當架次的定義，確定這次演習中作戰相當架次包括771次攻擊架次、104次攻擊支援架次、28次空中早期預警架次、5次防御性防空架次、2次地面搜索與協調架次、4次武裝地面偵察架次，以及42次攻擊任務未完成架次，總共956架次。可以看出，在飛行員超配的情況下（表4），這4天的演習達到的高峰出動架次率為239作戰相當架次／天，超過了美國海軍對“尼米茲”級航母要求的230作戰相當架次／天。

在高強度演習時，第9航空聯隊固定翼飛機總數為68架。飛行員標準數量107名，為執行本次高強度演習增加了23名，總數為130名。

2）單機日出動架次率分析

在美海軍分析中心的報告中，還將不同類型艦載機單機日出動架次率與1995年艦載機高峰出動演習情況進行了比較，如表5所示。

表2 4天中高峰出動架次的分布情況Tab.2 Surge sortie generation in 4 days

表4 “尼米茲”級航母強度演習中飛行員與飛機的數量Tab.4 Number of pilots and aircrafts embarked in Nimitz during the surge exercise

表5 美軍航母歷年演習單機高峰日出動架次率對比表Tab.5 Sortie generation rate per day in suge demonstration of USS carriers

圖2和圖3分別是F－14和F／A－18飛機4天實際出動次數分布和仿真分布的對比。圖2顯示了在演習中有2架F－14飛機在4天內出動17架次，有1架飛了18架次。圖3顯示在演習中有1架F／A－18在4天內出動30架次。雖然都不是典型數據，但這些數據確實顯示F／A－18相對F－14具備優異的多次連續出動的潛力。由此可看出不同飛機，其單機日出動架次率差異較大。

圖2 F－14艦載機的飛行情況Fig.2 F－14 airframe utilization

圖3 F／A－18艦載機的飛行情況Fig.3 F／A－18 airframe utilization

3）平均出動間隔時間分析

美航母彈射一架艦載機需要30～60 s（4部彈射器航母），如圖4所示。

4）平均回收間隔時間分析

在高峰演習中，美國海軍分析中心利用艦載機回收間隔時間對回收能力進行分析和評估得出，航母回收間隔目標值為1 min；回收間隔平均為76 s。在日常演習中，其變化范圍大約在67～ 81 s之間。在1995年高峰演習中，“羅斯福”號上的第八航空聯隊飛機回收時間間隔為73 s，如圖5所示。

圖4 平均起飛間隔時間Fig.4 Average interval time of launch

圖5 平均回收間隔時間Fig.5 Average interval time of recovery

5.2 英國航母

根據英國公布的資料，英國CVF航母的排水量為65 000 t，選用垂直／短距起降方式，還可在改裝時加裝彈射器和阻攔裝置。搭載的艦載機數量為40架。英國海軍對CVF型航母的出動架次率要求為：在作戰開始的24 h內要出動108架次，接下來的10天要達到72架次／天，以后的20天為36架次／天。而英國現役的“卓越”號航母目前僅能達到每天26架次的水平［8］。

英國海軍對CVF型航母的出動架次率要求并沒有像美軍一樣嚴格的區分出持續出動架次率和高峰出動架次率，他們對航母出動回收能力指標體系的建立更像是從持續1個月的戰役時間出發，對戰役開始階段（持續時間為24 h）艦載機出動架次率提出了很高的要求 （24 h要達到108架次），對應于美軍的高峰出動架次率，而對戰役進行階段（持續時間為11～30天）艦載機出動架次率要求則較低（36架次／天），對應于美軍的持續出動架次率。

5.3 法國航母

法國“戴高樂”號航母標準排水量為36 600 t，滿載排水量為42 000 t，搭載的固定翼艦載機為34架，飛行甲板可以連續7天每天保證100架次起降；每30 s起飛一架飛機，每12 min回收20架飛機。

根據最新版法國海軍年鑒介紹，法國PA2航母滿載排水量為65 000 t，采用彈射起飛阻攔著艦方式，搭載的艦載機數量為40架。法國海軍對PA2型航母的出動架次率要求為：在作戰開始的頭7天，“陣風M”戰斗機在滿負荷掛載的情況下，每天可出動75架次。接下來的10天要達到72架次／天，以后的20天為36架次／天。

法國海軍航母出動回收能力指標體系的建立同英國海軍很相似，他們主要也是從持續一段時間的戰役時間出發來規定艦載機出動架次率在戰役的初始期、中期及后期分別要達到指標值，和英國海軍唯一的不同點在于，他們對戰役初始期定義的持續時間為作戰開始的頭7天，顯著不同于英軍的24 h。

5.4 俄羅斯航母

根據資料，俄羅斯“庫茲涅佐夫”號航母設計飛機出動能力為：飛行甲板可保障單波最大起飛艦載機的數量為15架蘇－33艦載機；設計回收保障能力為：飛行甲板可保障每組8架蘇－33艦載機以間隔1 min著艦。第2組艦載機降落的間隔時間要依照艏部飛機調運至停機區和機庫里的時間而定。

“庫茲涅佐夫”號航母艦載機出動回收能力指標的要求主要是從實戰出發，重點關注航母在甲板上同時進行多架艦載機出動回收作業的極限能力。由于該艦是誕生在冷戰背景下，是前蘇聯為了實現與美國展開政治與軍事的全面對抗為戰略目標的產物，因此在以美軍為假想敵的前提下，該艦在提出設計指標時考慮的是與美軍大機群作戰，必須要以極限能力一次盡可能多地出動和回收艦載機，并發揮蘇－33滯空時間長的優勢，以保持空中力量的相對勢均力敵。

6 結論

本文對航母艦載機出動回收能力指標體系及指標內涵進行了分析，首先重點介紹了航母艦載機出動回收能力的基本概念以及在出動回收能力指標體系中至關重要的架次、架次率等名稱的含義及對航母艦載機出動回收能力的約束因素，分析這些約束因素對航母艦載機出動回收能力指標體系的影響，然后結合國外衡量航母艦載機出動回收能力中常用的一些指標，討論了這些指標的內涵及設定這些指標的意義，最后列舉出國外航母艦載機出動回收能力指標體系的幾個典型實例，得到以下結論：

1）從國外艦載機出動能力指標描述來看，艦載機出動回收能力主要包括時間和架次兩個基本因素，常用一定時間內所能出動回收的艦載機架次來衡量。

2）分析國外航母艦載機出動回收能力指標體系的幾個典型實例可以看出：國外航母大都是從實戰出發建立艦載機出動回收能力指標體系及相應指標值。

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［3］ANGELYN J，MAUREEN A W，COLLEEN M K，et al. USS Nimitz and carrier airwing nine surge demonstration［R／OL］.1998［2010－08－12］.http：／／www.cna.org／documents／2797011110.pdf

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［8］艦船知識編輯部.世界現役航空母艦［M］.北京：解放軍出版社，2007.

Analysis on the Index System of Sortie Generation Capacity of Embarked Aircrafts

Liu Xiang－chun1Lu Jing2Huang Xiang-zhao2
1 Ship Division，Naval Armament Department of PLAN，Beijing 100071，China 2 China Ship Development and Design Center，Wuhan 430064，China

Sortie generation is one of the critical indices which are used to characterize carrier and air wing capablity.In order to research the index system of sortie generation capacity and their effects on the embarked airwings，attention was drawn to the analysis on the basic concept of sortie generation rate（SGR）and a range of constraints for lanuch and recovery，following by a review of definition of SGR index system that commonly applied in the assessment of various types of aircraft carriers commissioned in the foreign navies（e.g.the USN，the RN，the French Navy and the Russian Navy）.As study examples，analyses were also performed on the SGR index system used for these typical carriers.The conclusion is that the estabilishment of effective index system and setting for the relevant indices must be accomplished by actual operations and combat exercises.

aircraft carrier；aircraft sortie generation；index system；carrier suitability

U674.771

：A

：1673－3185（2011）04－01－07

2011-01-25

海軍裝備預先研究項目（1010104××××01）

劉相春（1969－），男，高級工程師。研究方向：艦船總體設計。

盧 晶（1981－），男，博士，工程師。研究方向：艦船總體設計。E-mail：lujing0806＠sina.com

黃祥釗（1979－），男，博士，工程師。研究方向：艦船總體設計。E-mail：prodigy99＠126.com

10.3969/j.issn.1673-3185.2011.04.001