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服役後問題頻出 美國海軍『福特』號航母怎麼了

時間:2018-03-14 10:16:00

  服役後問題頻出,『福特』號航母怎麼了

  福特級是美國海軍發展的最新一代核動力航母,其首艦『福特』號已於2017年7月22日正式服役。與現役尼米茲級相比,福特級在大的外形布局方面並無本質上的差異,如船體外形、主尺度、飛行甲板總體布局和排水量都沒有大的改變,變化的是諸多細節和分系統、分設備,如用電磁彈射系統、先進阻攔裝置分別取代了蒸汽彈射系統、液壓攔阻裝置,采用了雙波段雷達,航母艦島尺寸明顯縮小、位置後移等。

  從美國海軍1998年設立CVN(X)項目起至首艦服役,福特級航母研制時間長達19年,其中首艦建造花了幾乎整整12年。在此期間,為了實現更高的起點和指標要求,美國海軍一次性在『福特』號航母上采用了13項關鍵技術。

  但是,由於對新技術開發的難度預估嚴重不足,同時又為了保證工程進度,到上述一系列關鍵技術裝艦時,有6項仍未達到要求的成熟度,從而使得『福特』號在建造過程中始終受到『拖漲降』的困擾,一路走來,磕磕絆絆,也導致『福特』號交付時間多次改變,總體拖延超過20個月,至服役時總耗資約129億美元,上漲超過24億美元。更重要的是,一些關鍵系統如電磁彈射器、先進攔阻裝置的性能未達到指標要求,可靠性不足。

  這些問題的影響會持續到服役後相當長一段時期。2017年美國審計部門的報告顯示,『福特』號航母在未來4年內都不能形成作戰能力,無法進行海上實戰部署。

  原因

  導致『福特』號出現『拖漲降』問題,最主要的原因是6項關鍵技術在未走完研制、測試全過程,未達到要求成熟度的情況下,為保進度而匆忙裝艦,出現的問題又集中體現在電磁彈射系統、先進攔阻裝置和雙波段雷達三大首次上艦運用的關鍵技術上。

  電磁彈射系統是福特級區別於尼米茲級最具標志性、具有劃時代意義的設備,也是福特級航母最大的創新之一。相應地,其發展風險也非常高。美國海軍在2004年選擇通用原子公司研制的電磁彈射系統全尺寸樣機,直到2016年,其平均重大失效間隔仍然遠低於實戰要求,後續提高可靠性還需更長時間,對航母交付後能否按時形成初始作戰能力構成阻礙。

  由於研制難度較大,『福特』號電磁彈射系統於2014年纔完成陸上測試,比最初合同規定的2011年晚了3年。美國海軍2004財年預算報告顯示其總研制費用為4.13億美元,至2013財年,這一數字已上漲至8.08億美元。在2008財年預算中,電磁彈射系統(含4臺電磁彈射器)購價約為3.177億美元,到2014年,這一數字則翻了一番,達到7.426億。

  除了造價高昂,電磁彈射系統的技術和性能指標可靠性也不足。主要表現在重量、體積超標,分別為630噸、1061.4立方米,而美國海軍的要求是重量不超過225噸,體積不超過425立方米。其兩次彈射時間美國海軍要求為45秒,目前全長樣機則延長至75秒。另外,平均無故障間隔也不達標。2016年5月,美國海軍通過對靜止載荷的彈射試驗分析並估算,電磁彈射系統的平均無故障間隔雖從2014年的240次提昇到400次,但仍然低於目標值4166次。

  先進攔阻裝置由美國通用原子公司研制,是福特級回收艦載機作業中的關鍵性部件,相對於尼米茲級使用的Mk-7型液壓攔阻裝置,也是劃時代的裝備。其研制合同在2003年簽訂,但研制歷程並不順利。2015年3月,美國海軍表示該系統存在設計缺陷,導致相關測試工作推遲兩年,大幅落後於『福特』號其他子系統的研發進度。

  此外,『福特』號先進攔阻裝置成本急劇上漲,導致其無法在福特級後續艦上使用。4套先進攔阻裝置的總采辦經費在2009年顯示為4.76億美元,而到2016年,已經直線上漲到14億美元。2016年,美國海軍項目組估算該系統平均無故障間隔為25次,不到預期值的1%。這導致海軍不得不重新對該系統進行設計和調整。

  與電磁彈射系統類似,為保證『福特』號交付進度,先進攔阻裝置在僅進行了少量陸地攔阻試驗後就倉促安裝上艦,必然導致在後續試驗和使用過程中面臨嚴重的可靠性問題。

  雙波段雷達是美國海軍為福特級航母和DDG1000驅逐艦研制的新一代雷達系統,由X波段多功能雷達(MFR)和S波段廣域搜索雷達(VSR)組成。2010年,美國海軍決定在DDG1000驅逐艦上放棄使用VSR,只保留MFR,使得『福特』號成為現階段美國海軍使用雙波段雷達的第一艘且唯一一艘軍艦。

  該系統僅單艦使用,成本高昂。雙波段雷達在2008年預算為2.02億美元采購費,到2013年,則上漲至4.92億美元。但VSR雷達測試不足,系統總體可靠性不確定。目前MFR已進行多次陸地環境、海上裝艦環境測試,成熟度較高;但VSR由於裝艦測試較少,陸地測試的工程樣機模型被發現存在設計缺陷,在修改後,尚未對包括空中交通管制在內的關鍵功能進行驗證。

  影響

  這些關鍵技術的缺陷將嚴重影響『福特』號航母實現預期的作戰性能指標。艦載機出動架次率是衡量航母作戰性能的重要指標。根據美國海軍要求,福特級航母的艦載機持續出動架次率應達到160架次/天,峰值為270架次/天。

  但是,與艦載機起飛、回收直接相關的電磁彈射系統、先進攔阻裝置存在著廣泛且嚴重的『拖漲降』問題,而且在『福特』號服役後仍未得到根本性解決,由此導致的系統可靠性較低問題還將存在相當長時期,必然影響航母的作戰能力形成,甚至自身生存能力。

  此外,先進武器昇降機、核動力裝置等新系統目前技術風險仍不見底,可能在上艦後的相當長時間內纔會完全暴露,也將直接影響航母的作戰性能。

  『福特』號的『拖漲降』問題也將影響同型後續航母的技術狀態和數量規模。『福特』號服役時,成本上漲超過24億美元,進度拖延超過20個月。目前,2號艦『肯尼迪』號成本上漲也超過23億美元,進度拖期在兩年以上。面對這些問題,美國海軍高層近年來已在考慮是否放棄福特級後續艦采用一些新技術,以壓縮成本和確保進度,如目前後續兩艘艦已確定放棄雙波段雷達。此外,如果成本上漲和進度拖後的問題不能有效改善,在目前已確定采購3艘福特級航母之後,美國是否還繼續建造該型艦,將是一個巨大的問號。

  啟示

  『福特』號航母遭遇的『拖漲降』問題,有項目本身存在的諸多原因,正如參議院軍事委員會主席約翰·麥凱恩在2016年7月所抨擊的,包括『不切實際的商業規劃、糟糕的成本管理、冒進地使用不成熟的新技術、設計方案確定之前就匆忙進入建造階段、新系統測試等問題』,但他同時還強調這些問題是『一開始就可以避免的』,也就是說,若追根溯源,上述問題的根本原因可能並不在項目本身,似乎更在於昔日短視、急功近利和『長官個人意志』濃厚的頂層決策。

  在福特級航母計劃還被稱為CVN(X)的最初階段,美國海軍准備采用三步走路線實現具備全部13項關鍵技術的目標艦,即從CVN-77(第一步)到CVN(X)-1(CVN-78,第二步)再到CVN(X)-2(CVN-79,第三步),否則若要實現所有新設計、新技術一次到位,將面臨過於龐大的成本與風險,首艦研制和建造費用預估為135億美元,這與今天『福特』號的實際成本基本吻合。

  然而,2002年,高舉『軍事轉型』大旗的拉姆斯菲爾德擔任國防部長,他認為建造只應用部分新技術的CVN(X)-1不符合其『軍事轉型』要求,希望所有新技術在下一艘航母(CVN-78)上一步到位,項目名稱從CVN(X)改為CVN-21。根據這一決策,所有新技術將集中用於當時預計2006財年編列預算的CVN-78上,比原計劃提前5年。

  今天回過頭再看,正是這一急功近利的決策注定了『福特』號今日的困境,充分詮釋了『步子大了容易扯著蛋』這句俗話。另一方面,調整後的計劃也壓縮了技術開發時間,使研制團隊來不及測試和采用原CVN(X)-2上所有的新理念和新構想,也就導致當時的CVN-21(今天的福特級)只能在尼米茲級的基礎上零敲碎打地改進,未能在總體構型、飛行甲板布局等方面實現質的、革命性的變化。

  因此,在重大裝備研發項目中,短視、急功近利和充滿個人意志的頂層決策有著巨大危害,而這種危害很可能在數十年後纔能顯現出來。

  『福特』號航母在發展過程中存在的『拖漲降』問題,在美國政界、軍界和學術界廣泛引發了對福特級航母強烈的爭議和質疑,使得其後續發展出現越來越大的不確定性。參議院軍事委員會主席約翰·麥凱恩經常在國會發言中抨擊福特級航母及其采辦策略,指出其高昂的成本不可承受,要求美國海軍認真考慮3艘福特級航母之後的替代選項。

  新美國安全中心的前海軍上校亨德裡克斯在其一項研究中認為,福特級航母過於昂貴,將其和F-35C戰斗機作為美國海軍未來艦隊核心的發展方向是錯誤的,應在未來發展造價更低的航母。而且,在『反介入/區域拒止』高強度作戰環境中,福特級航母高達160架次/天的持續出動率並不能發揮出來,也就是存在能力過剩的問題。

  2016年,美國國防部針對2030年海軍未來艦隊的體系結構,組織海軍內部的研究小組、戰略與預算評估中心和麻省理工學院研究與工程公司等三家單位,分別進行了3項獨立研究。在各自獨立的報告中,上述三家單位均建議美國海軍在福特級航母之後,發展相對小型的、成本更低的、以F-35B戰斗機為主要航空作戰力量的常規動力航母。

  蘭德公司在2016年至2017年間受美國海軍委托,開展了『未來航母選擇』專題研究,詳細分析了美國海軍航母未來發展的可能路線。公開的報告雖未向美國海軍提出明確建議,但在提出的4個未來航母設計方案中,以現役兩棲攻擊艦為基礎發展的中型常規動力航母具有相對最佳的吸引力。

  在這些報告中,相對小型的常規動力航母將是未來美國海軍混合型航母力量的組成部分,它們是對福特級、尼米茲級這些超級核動力航母的補充和加強。但其出現本身,在客觀上對傳統思維中超級航母作為海軍裝備和作戰體系的核心形成了衝擊效應,撼動了超級航母當前獨一無二的霸主地位,從而可能開啟航母發展進程中又一個新的歷史階段。

來源:中國青年報  
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