“福特” 號航母的“獨門秘笈”

趙家樂

曾有傳言：每當世界發(fā)生重大危機或者沖突，美國總統(tǒng)總會在第一時間向參謀們詢問：“離事發(fā)現(xiàn)場最近的航母在哪里？”的確，航空母艦作為美國的“國之利器”，會先進入熱點地區(qū)，充當著“排頭兵”、“急先鋒”的角色，是美國總統(tǒng)想到的“第一張王牌”。

正如美軍武器研發(fā)的口號——“永遠領(lǐng)先一代”一樣，美國海軍在航母建造上也一直引領(lǐng)潮流。而隨著2012年CVN-65“企業(yè)”號核動力航母的退役，美國航母也正式迎來新一輪更新?lián)Q代。

全新的“福特”級航空母艦首艦“福特”號已于2017年7月22日正式加入美國海軍序列并開始服役。從20世紀70年代就開始醞釀計劃，到90年代全面展開設(shè)計，再到21世紀初建造并最終閃亮登場，前后歷時數(shù)十年，真可謂“數(shù)十年磨一劍”，功夫不負有心人，精心打造的“福特”號享有多項“獨門秘笈”。

獨門秘笈之電磁彈射起飛

電磁彈射的基本原理并不復雜，許多讀者都曾學習過：載流導線在磁場中會受到安培力的作用而發(fā)生垂直于磁場方向的運動。如果將載流導線放置在固定滑軌上，使其只能進行橫向運動，而后再向滑軌中施加縱向高強度磁場，這樣就可以讓載流導線向設(shè)定方向移動。電磁彈射正是利用這樣的原理，在瞬間就能讓重達數(shù)十噸的戰(zhàn)機加速滑行，騰空而起。

當然，原理很簡單，但實現(xiàn)起來卻很難。也正因此，在“福特”級航母問世之前，傳統(tǒng)的艦載機起飛方式一直長久地停留在滑躍式起飛和蒸汽彈射式起飛階段。滑躍式起飛的技術(shù)門檻比較低，較容易掌握，但是這種方式也極大地限制了艦載機的起飛重量，戰(zhàn)機只得或犧牲掉載油量，或犧牲掉載彈量，體形碩大的預警機就根本無法在航母的跑道上達到起飛的速度了。蒸汽彈射起飛雖然極大地提升了戰(zhàn)機的起飛重量，但其技術(shù)也相當復雜，而且也還存在著諸如維護復雜、費用高昂等顯而易見的缺點。

于是，作為“尼米茲”級的后來者，“福特”級航母選擇另辟蹊徑，采用了最新潮、更穩(wěn)定且價格更為低廉的電磁彈射。相較于蒸汽彈射復雜的機械傳動方式，電磁彈射的電傳動具備諸多好處，比如傳遞效率高、能源清潔高效、結(jié)構(gòu)簡單易于保養(yǎng)等。更重要的是，電磁彈射還可以大幅延長艦載機的使用壽命。傳統(tǒng)的蒸汽彈射，類似于短跑運動員起跑，具有極強的爆發(fā)力，能在2秒內(nèi)將重達20多噸的飛機加速到每小時280千米的高速。但同時，蒸汽彈射只在前半段發(fā)力，后半段對飛機起飛幾乎沒有幫助，導致了艦載機在彈射階段受力不均勻，影響其使用壽命。與此相比，電磁彈射則相當于中長跑運動員，始終保持勻速發(fā)力，在艦載機彈射全階段始終保持相對均勻的推力，對艦載機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響較小，不但有利于延長其使用壽命，而且使用范圍更廣，無論是艦載戰(zhàn)斗機，還是小型無人機，又或者是大型預警機，電磁彈射器都可以彈射。除此之外，電磁彈射準備時間短，可以大大提高艦載機出動率；相較于蒸汽彈射，大大減少了對艦上輔助系統(tǒng)的要求。

當然，在當前的技術(shù)條件下，電磁彈射技術(shù)也存在著部分缺陷。首先，電磁彈射是一種依靠電磁能的彈射方式，這對電力有極大的需求。一次電磁彈射就需要消耗高達1億瓦特電量。如此“超大胃口”，使得常規(guī)動力航母只能望而卻步。其次，電磁彈射對技術(shù)的要求也非常高。從第一次工業(yè)革命至今，人類對蒸汽的運用可以說已臻化境。相比之下，人類對電磁能的探索還較為初級，目前主要還停留在電動車、小型無人機等有限的領(lǐng)域，對電磁炮和電磁彈射這類高級運用技術(shù)，可以說還只在“蹣跚學步”，因此還有極大的提升空間。

獨門秘笈之超大功率的A1B核反應堆

美軍傳統(tǒng)核動力航母上所采用的核反應堆，均由美國西屋電氣公司研制。比如之前退役的“企業(yè)”級和正在服役的“尼米茲”級就分別采用了來自西屋電氣公司的A2W和A4W核反應堆。然而，新一代核動力航母“福特”級卻意外選擇了貝蒂斯核子動力實驗室研制的A1B核反應堆。

看似意外的選擇，實則有其必然。不同于西屋電氣公司的A2W和A4W核反應堆，貝蒂斯實驗室研制的A1B核反應堆技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)掌握在美國政府手中，不會再因為諸如反應堆后續(xù)技術(shù)升級及維護等問題被人“大宰一筆”，大幅減少了航母動力裝置的研發(fā)、制造和維護費用，從而將寶貴的國防經(jīng)費運用到航母艦載機這個“刀刃”上。

A1B核反應堆具有超大功率、超長待機時間等特點。“尼米茲”級核動力航母上裝備的A4W核反應堆的供電能力是6.4萬千瓦，而“福特”級核動力航母上裝備的A1B核反應堆的供電能力達20萬千瓦，幾乎是前者的3倍多。充裕的電量在滿足電磁彈射器運作的同時，還能為航母上每一間機房提供制冷空調(diào)。此舉不僅大幅增加了機房工作人員的舒適度，也極大延長了設(shè)備的使用壽命。

同時，A1B核反應堆的堆芯使用壽命也遠遠優(yōu)于A4W核反應堆。仍以“尼米茲”級為對比，其核反應堆堆芯每過10余年就需要更換一次，而“福特”級的A1B核反應堆堆芯的使用壽命可以長達50年之久。幾乎可以讓“福特”級航母終身不換“芯”。這不僅節(jié)約了使用成本，還大幅延長了大修年限，提高了航母的實戰(zhàn)部署效率。

獨門秘笈之最優(yōu)化甲板布局

航母這種“海上巨獸”是著名的“燒金獸”，在其“全壽命使用周期”內(nèi)，花費少則數(shù)十億美元，多則高達幾百億甚至上千億美元不等。正因如此，航母上的每一寸空間都顯得彌足珍貴，可以說是“一寸空間一寸金”。此次“福特”級航母的改造，美國海軍再次對其甲板布局進行了革命性的調(diào)整。

此前，美國航母甲板的布局優(yōu)化大致可分為2個階段：首先是直通式甲板階段。早期的航母，由于艦載機起降速度較慢，所以大都采用直通式甲板，其中以高產(chǎn)的“埃塞克斯”級和早期的“中途島”級航母為代表。

其次是斜角航母階段。隨著噴氣式飛機的大量應用，艦載機的飛行速度大幅提升。此時，傳統(tǒng)海洋大國——英國率先設(shè)計出了斜角甲板。斜角甲板的出現(xiàn)，大幅優(yōu)化了海軍艦載機起降作業(yè)效率，立即成為美國航母的標配。

在之后的航母設(shè)計中，航母的飛行甲板布局基本上未有大變動，只是對甲板不斷進行諸如艦島挪移之類的一些“修修補補”。此次，相較于前輩“尼米茲”級，“福特”級在航母飛行甲板上最大的變化莫過于艦島的進一步后移，并取消了位于航母尾部的一座升降機。因為美國海軍在長期使用航母的過程中發(fā)現(xiàn)，3架升降機已經(jīng)足夠滿足艦載機的飛行起降作業(yè)。

隨著“福特”號首艦的正式入役，“福特”級的二號艦“小約翰·肯尼迪”號也正加速建造，并計劃于2020年之后交付美國海軍。“福特”級的三號艦“企業(yè)”號，則是美國海軍中第9艘以“企業(yè)”命名的軍艦，寄托著美國人對海軍傳統(tǒng)的傳承。

可以預見，以“福特”級為代表的美國核動力航母，將繼續(xù)成為美國在21世紀維護其海上利益的重要戰(zhàn)略“利器”。