服役后问题频出,“福特”号航母怎么了
中国青年报 · 黎晓川 刘奎 | 2018-03-14 09:29

当地时间2017年7月28日,大西洋,美国F/A-18F超级大黄蜂战斗机在“福特”号航母上测试电磁弹射系统与AAG电磁阻拦索。视觉中国供图(资料图片)

福特级是美国海军发展的最新一代核动力航母,其首舰“福特”号已于2017年7月22日正式服役。与现役尼米兹级相比,福特级在大的外形布局方面并无本质上的差异,如船体外形、主尺度、飞行甲板总体布局和排水量都没有大的改变,变化的是诸多细节和分系统、分设备,如用电磁弹射系统、先进阻拦装置分别取代了蒸汽弹射系统、液压拦阻装置,采用了双波段雷达,航母舰岛尺寸明显缩小、位置后移等。

从美国海军1998年设立CVN(X)项目起至首舰服役,福特级航母研制时间长达19年,其中首舰建造花了几乎整整12年。在此期间,为了实现更高的起点和指标要求,美国海军一次性在“福特”号航母上采用了13项关键技术。

但是,由于对新技术开发的难度预估严重不足,同时又为了保证工程进度,到上述一系列关键技术装舰时,有6项仍未达到要求的成熟度,从而使得“福特”号在建造过程中始终受到“拖涨降”的困扰,一路走来,磕磕绊绊,也导致“福特”号交付时间多次改变,总体拖延超过20个月,至服役时总耗资约129亿美元,上涨超过24亿美元。更重要的是,一些关键系统如电磁弹射器、先进拦阻装置的性能未达到指标要求,可靠性不足。

这些问题的影响会持续到服役后相当长一段时期。2017年美国审计部门的报告显示,“福特”号航母在未来4年内都不能形成作战能力,无法进行海上实战部署。

原因

导致“福特”号出现“拖涨降”问题,最主要的原因是6项关键技术在未走完研制、测试全过程,未达到要求成熟度的情况下,为保进度而匆忙装舰,出现的问题又集中体现在电磁弹射系统、先进拦阻装置和双波段雷达三大首次上舰运用的关键技术上。

电磁弹射系统是福特级区别于尼米兹级最具标志性、具有划时代意义的设备,也是福特级航母最大的创新之一。相应地,其发展风险也非常高。美国海军在2004年选择通用原子公司研制的电磁弹射系统全尺寸样机,直到2016年,其平均重大失效间隔仍然远低于实战要求,后续提高可靠性还需更长时间,对航母交付后能否按时形成初始作战能力构成阻碍。

由于研制难度较大,“福特”号电磁弹射系统于2014年才完成陆上测试,比最初合同规定的2011年晚了3年。美国海军2004财年预算报告显示其总研制费用为4.13亿美元,至2013财年,这一数字已上涨至8.08亿美元。在2008财年预算中,电磁弹射系统(含4台电磁弹射器)购价约为3.177亿美元,到2014年,这一数字则翻了一番,达到7.426亿。

除了造价高昂,电磁弹射系统的技术和性能指标可靠性也不足。主要表现在重量、体积超标,分别为630吨、1061.4立方米,而美国海军的要求是重量不超过225 吨,体积不超过425立方米。其两次弹射时间美国海军要求为45秒,目前全长样机则延长至75秒。另外,平均无故障间隔也不达标。2016年5月,美国海军通过对静止载荷的弹射试验分析并估算,电磁弹射系统的平均无故障间隔虽从2014年的240次提升到400次,但仍然低于目标值4166次。

先进拦阻装置由美国通用原子公司研制,是福特级回收舰载机作业中的关键性部件,相对于尼米兹级使用的Mk-7型液压拦阻装置,也是划时代的装备。其研制合同在2003年签订,但研制历程并不顺利。2015年3月,美国海军表示该系统存在设计缺陷,导致相关测试工作推迟两年,大幅落后于“福特”号其他子系统的研发进度。

此外,“福特”号先进拦阻装置成本急剧上涨,导致其无法在福特级后续舰上使用。4套先进拦阻装置的总采办经费在2009年显示为4.76亿美元,而到2016年,已经直线上涨到14亿美元。2016年,美国海军项目组估算该系统平均无故障间隔为25次,不到预期值的1%。这导致海军不得不重新对该系统进行设计和调整。

与电磁弹射系统类似,为保证“福特”号交付进度,先进拦阻装置在仅进行了少量陆地拦阻试验后就仓促安装上舰,必然导致在后续试验和使用过程中面临严重的可靠性问题。

双波段雷达是美国海军为福特级航母和DDG1000驱逐舰研制的新一代雷达系统,由X波段多功能雷达(MFR)和S波段广域搜索雷达(VSR)组成。2010年,美国海军决定在DDG1000驱逐舰上放弃使用VSR,只保留MFR,使得“福特”号成为现阶段美国海军使用双波段雷达的第一艘且唯一一艘军舰。

该系统仅单舰使用,成本高昂。双波段雷达在2008年预算为2.02亿美元采购费,到2013年,则上涨至4.92亿美元。但VSR雷达测试不足,系统总体可靠性不确定。目前MFR已进行多次陆地环境、海上装舰环境测试,成熟度较高;但VSR由于装舰测试较少,陆地测试的工程样机模型被发现存在设计缺陷,在修改后,尚未对包括空中交通管制在内的关键功能进行验证。

影响

这些关键技术的缺陷将严重影响“福特”号航母实现预期的作战性能指标。舰载机出动架次率是衡量航母作战性能的重要指标。根据美国海军要求,福特级航母的舰载机持续出动架次率应达到160架次/天,峰值为270架次/天。

但是,与舰载机起飞、回收直接相关的电磁弹射系统、先进拦阻装置存在着广泛且严重的“拖涨降”问题,而且在“福特”号服役后仍未得到根本性解决,由此导致的系统可靠性较低问题还将存在相当长时期,必然影响航母的作战能力形成,甚至自身生存能力。

此外,先进武器升降机、核动力装置等新系统目前技术风险仍不见底,可能在上舰后的相当长时间内才会完全暴露,也将直接影响航母的作战性能。

“福特”号的“拖涨降”问题也将影响同型后续航母的技术状态和数量规模。“福特”号服役时,成本上涨超过24亿美元,进度拖延超过20个月。目前,2号舰“肯尼迪”号成本上涨也超过23亿美元,进度拖期在两年以上。面对这些问题,美国海军高层近年来已在考虑是否放弃福特级后续舰采用一些新技术,以压缩成本和确保进度,如目前后续两艘舰已确定放弃双波段雷达。此外,如果成本上涨和进度拖后的问题不能有效改善,在目前已确定采购3艘福特级航母之后,美国是否还继续建造该型舰,将是一个巨大的问号。

启示

“福特”号航母遭遇的“拖涨降”问题,有项目本身存在的诸多原因,正如参议院军事委员会主席约翰·麦凯恩在2016年7月所抨击的,包括“不切实际的商业规划、糟糕的成本管理、冒进地使用不成熟的新技术、设计方案确定之前就匆忙进入建造阶段、新系统测试等问题”,但他同时还强调这些问题是“一开始就可以避免的”,也就是说,若追根溯源,上述问题的根本原因可能并不在项目本身,似乎更在于昔日短视、急功近利和“长官个人意志”浓厚的顶层决策。

在福特级航母计划还被称为CVN(X)的最初阶段,美国海军准备采用三步走路线实现具备全部 13项关键技术的目标舰,即从CVN-77(第一步)到CVN(X)-1(CVN-78,第二步)再到CVN(X)-2(CVN-79,第三步),否则若要实现所有新设计、新技术一次到位,将面临过于庞大的成本与风险,首舰研制和建造费用预估为135亿美元,这与今天“福特”号的实际成本基本吻合。

然而,2002年,高举“军事转型”大旗的拉姆斯菲尔德担任国防部长,他认为建造只应用部分新技术的CVN(X)-1不符合其“军事转型”要求,希望所有新技术在下一艘航母(CVN-78)上一步到位,项目名称从CVN(X)改为CVN-21。根据这一决策,所有新技术将集中用于当时预计2006财年编列预算的CVN-78上,比原计划提前5年。

今天回过头再看,正是这一急功近利的决策注定了“福特”号今日的困境,充分诠释了“步子大了容易扯着蛋”这句俗话。另一方面,调整后的计划也压缩了技术开发时间,使研制团队来不及测试和采用原CVN(X)-2上所有的新理念和新构想,也就导致当时的CVN-21(今天的福特级)只能在尼米兹级的基础上零敲碎打地改进,未能在总体构型、飞行甲板布局等方面实现质的、革命性的变化。

因此,在重大装备研发项目中,短视、急功近利和充满个人意志的顶层决策有着巨大危害,而这种危害很可能在数十年后才能显现出来。

“福特”号航母在发展过程中存在的“拖涨降”问题,在美国政界、军界和学术界广泛引发了对福特级航母强烈的争议和质疑,使得其后续发展出现越来越大的不确定性。参议院军事委员会主席约翰·麦凯恩经常在国会发言中抨击福特级航母及其采办策略,指出其高昂的成本不可承受,要求美国海军认真考虑3艘福特级航母之后的替代选项。

新美国安全中心的前海军上校亨德里克斯在其一项研究中认为,福特级航母过于昂贵,将其和F-35C战斗机作为美国海军未来舰队核心的发展方向是错误的,应在未来发展造价更低的航母。而且,在“反介入/区域拒止”高强度作战环境中,福特级航母高达160架次/天的持续出动率并不能发挥出来,也就是存在能力过剩的问题。

2016年,美国国防部针对2030年海军未来舰队的体系结构,组织海军内部的研究小组、战略与预算评估中心和麻省理工学院研究与工程公司等三家单位,分别进行了3项独立研究。在各自独立的报告中,上述三家单位均建议美国海军在福特级航母之后,发展相对小型的、成本更低的、以F-35B战斗机为主要航空作战力量的常规动力航母。

兰德公司在2016年至2017年间受美国海军委托,开展了“未来航母选择”专题研究,详细分析了美国海军航母未来发展的可能路线。公开的报告虽未向美国海军提出明确建议,但在提出的4个未来航母设计方案中,以现役两栖攻击舰为基础发展的中型常规动力航母具有相对最佳的吸引力。

在这些报告中,相对小型的常规动力航母将是未来美国海军混合型航母力量的组成部分,它们是对福特级、尼米兹级这些超级核动力航母的补充和加强。但其出现本身,在客观上对传统思维中超级航母作为海军装备和作战体系的核心形成了冲击效应,撼动了超级航母当前独一无二的霸主地位,从而可能开启航母发展进程中又一个新的历史阶段。

(作者单位:海军研究院)

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