美国有多少航母_美国的未来航母CVNX
同战斗机相似,航母这种大型综合武器系统发展到今天,面临着进一步提高作战能力和严格控制全寿命成本之间的矛盾,因此对于美国新一代航母,近年来虽然提出的方案不少,但最终还是会走渐进发展的道路。
根据美国1997年的国防审议报告,美国海军现有12艘航母,包括CV-63“小鹰”号、CV-64“星座”号和CV-67“肯尼迪”号3艘较旧的常规动力航母,1艘CVN-65“企业”号核动力航母以及8艘CVN-68“尼米兹”级核动力航母。不久前在弗吉尼亚州纽波特纽斯船厂(NNS)开工的第9艘“尼米兹”级“里根”号,计划到2003年投入使用,以取代“小鹰”号。不过,“尼米兹”级虽然实力不凡,但其设计、布局和设备都留有60年代中末期的技术痕迹。后来进行了一些改进,不可能改变这一根本特征。从现在的角度看,该级航母的使用人员和维护量都太大,其舰体基本设计也已无法容纳和适应新技术的发展。
在此情况下,美国海军提出了CVNX级航母计划。在“一步到位”的努力受挫后,改为通过在今后18年内建造的3艘新舰,逐步采用新技术,来实现最终目标,同时也可以分散投资。
2000年4月,CVNX计划获准进入技术论证,在其作战要求文件中提出了4项关键性能指标,其中包括协同作战能力(能利用与CVN 77一样的基本C4I系统)、发电能力、飞机出动强度和足够的排水量,以保证服役寿命。
未来需要什么样的航母
美国海军新航母发展计划源自1993年自下而上的国防审议。该审议要求海军着眼于满足2020年及以后的军事需要,评估各种投送空中力量的海基平台。为此,海军作战部组成了未来海基航空平台研究小组,虽然此前20年美国就开始对下一代航母和舰载飞机进行概念研究,提出的方案也不算少,但真正的新型航母技术研发计划,直到该研究小组成立后才正式着手进行。
最早的未来新概念航母称为CVX。1996年3月,国防部批准了名为零阶段的研究计划,开始对CVX新航母进行概念研究,同时国会的1997年预算也首次拨出了航母专项研发基金。美国海军对未来航母的任务提出了明确要求――CVX应具有3项总体特征:首先是保持海军航空力量的核心能力,其次是改善航母的经济性,第三是具有能不断改进的结构。具体内容包括火力的精度与密度、联合指挥控制能力、机动性、自持力、生存力、灵活性和发展潜力,最重要的是经济性。
1996年年中开展了替代分析研究,主要是评估关键指标的成本和性能,比如舰载机联队的规模、机种、航速、动力、甲板布局和生存力的不同组合。各种方案大致分成两类,一是用“尼米兹”级改进的大甲板核动力航母,研制成本较低;二是在基本任务和作战概念不变的情况下,对航母的尺寸和子系统作较大改动,将使性能和成本有较大改善。
在整体上,美国海军希望将未来航母的全寿命成本降低20%至50%。可见成本已成为今日高技术武器装备的核心制约因素之一。在这方面,过去总是更关注对近期预算有影响的研制和采购成本,其实美国军舰的全寿命成本约80%是花在每年的运行和支援开支上。这中间人员开支又占约一半,这是最有潜力减少的部分。
以CVN-76为例,它服役50年的全寿命成本是213亿美元(以1998财年美元值计),人员费用达83亿美元,占40%,其中3246名士兵每人每年消耗51000美元,160名军官每人每年10100美元。全寿命成本中居第二位的开支是维护,占52亿美元。再次是初期采购费用,43亿美元,这可以通过提高生产效率来降低。剩下的是中期翻修费用20亿美元,最后的拆解费用5亿美元。要将全寿命成本降低一半,现在就必须研究如何节省人员、维修、改装甚至拆解方面的费用。
现在实施的“灵巧航母”计划打算通过提高自动化水平,减少维护和值班人员需求来缩减舰员编制。具体内容包括基于光纤网络的损管显示与决策辅助技术、综合状态评估系统、轴隧遥控监视等。目前美国航母的运行只用了编制定员的80%至85%。“灵巧航母”计划的成果已在“斯坦尼斯”号上开始实施,全面实施将是“卡尔・文森”号。CVN 77计划在原“尼米兹”级3500人的舰员基础上减少400至550人,仅一体化作战系统的使用就将减少约100个岗位。
确定目标,分步实现
经过1996年至1997年的第一期替代研究分析,到1997年10月,有关方面提出建议:CVX的舰载机力量应包括55至75架常规起降飞机,母舰本身应造得更大,从而提高飞机活动效率,并具有被动生存力强的优点。到1998年第二期研究分析的重点是舰体尺寸、甲板布局和动力系统,并进行了大量成本模型的研究。第二期提出了39个总体方案,其中37个是从未应用过的全新构思。分析表明,在较大尺寸的方案中,将舰载机联队规模从55架增加到75架,但母舰排水量只增加14%,全寿命成本只增加8%。而更大的舰载机联队,可出动的攻击架次可以增加一倍。即使不增加舰载机,大飞行甲板也有利于提高飞机的使用效率。一个55架飞机的联队,在可容纳75架飞机的母舰上的出动架次率,比一个满载的75架飞机的联队的出动架次还要高40%。
对航速研究提出的方案,在速度上比CVN-68略快或慢得多的都有,也考虑了常规动力。研究结果认为,虽然采用核动力使全寿命成本比常规动力高了约11%,但它在自持力和持续航速方面带来的好处要大得多。第二期研究分析推荐的方案是,尺寸与“尼米兹”级相当的大甲板核动力航母,载一个装备70至75架舰载机联队,全寿命成本将减少17%以上,若采用蒸汽轮机动力,则可减少25%,但要以作战能力为代价。
1998年9月,这一结论提交国防采购局,得到了一致认可。
现在称作CVNX的未来新航母是排水量超过10万吨、载75架常规起降飞机的核动力航母。它将采用一系列新设备和新设计,包括新型核动力系统,增加发电量和减少全舰对蒸汽的依赖,新的一体化作战系统,飞机电磁弹射(EMALS)与回收(EARS)系统,减轻重量,更有效地内部空间布局,保证补给、零备件和弹药的运送和贮存,采用模块化技术和柔性结构(以便将来改进和安装新设备),改善损管设计提高生存力,重新设计舰岛上层建筑(以安装更先进的雷达和天线,并减少维护量),电子/计算设备将考虑将来改进C4I系统,采用新的飞行甲板设计(以加快飞机地勤作业速度,提高出动架次率),提高自动化水平,节省人力和工时等。
当然,同时得出的结论也包括从CVN-68一步发展到CVNX费用太高,而且技术风险很大。据估算,直接从CVN 77跨越到CVNX的一次性研制成本为71亿美元,加上航母本身的采购成本64亿美元,总计135亿美元。而CVN 77本身,总成本才47.5亿美元,其中一次性开支仅5000万美元。显然不能将全部研制风险集中到一艘舰上,于是出现了一系列过渡方案。 第一步CVN 77
从1993年起,美国海军新航母开始实施双轨制分阶段发展,第一步是第10艘,也是最后一艘“尼米兹”级航母――CVN 77。这艘尚未命名的航母,计划2008年服役,将作为CVNX问世前的过渡。
2001年1月底,美国海军投资38亿美元,由纽波特纽斯船厂(NNS)进行CVN 77的详细设计、建造和系统集成,而先期制造已于1999年7月开始。为此,NNS还建立了弗吉尼亚先进造船与航母系统集成中心。
CVN 77采用了新型一体化作战系统(IWS),重新设计了舰岛,改进了机械控制和设备。这也是NNS首次完全负责航母作战系统的研制和系统集成。这种新作战系统将包括新型多功能雷达(MFR)和空间搜索雷达(VSR),两者都利用了为DD 21驱逐舰开发的技术,将采用贴在舰岛上的平板天线。该系统还将采用开放结构的C4I环境,以便灵活地改进和调整。这将使未来的航母成为海军网络中心战场的核心。现在为新航母开发的技术,今后也将用于改装现有航母。其实,有一些技术已经成形,因此从“里根”号起,就已经实施了一些有限的改进,包括重新设计球鼻首,以增加推进效率,改善稳定性。舰岛改进后,可容纳新的外侧武器升降机。雷达桅杆和天线布置进行了重新设计。其它改进还有新的飞机捕捉装置和光纤数据传输系统等。当然,真正标志着走向新航母的第一步,还是CVN 77。它体现了知识密集型设计理念,其开放结构的C4I环境,将能以较高的费效比和灵活性吸收今后的最新技术和设备。
第二步CVNX-1
CVNX-1计划2006年开工,将应用“尼米兹”级在船体上的改进,特别是采用新的核动力和发电/配电系统,并将安装电磁弹射系统。现在的“尼米兹”级的核动力系统已是35年前设计的,正在设计的新系统将充分利用三代核潜艇的反应堆技术成果,并使动力部门的人员减少约一半。电力系统将采用冗余网络结构,将改善损管条件和利用效率。
电磁弹射系统(EMALS)包括储能和发电子系统、电力调节子系统、弹射电动机子系统和一个控制系统,加速度可根据舰载机的重量变化。它将代替现有的C-13蒸汽弹射器,能大大减少人员数量和维护工作量,提高可靠性,重量和占用的舰上空间也可减少50%。通过精确的弹射器控制,可减少起飞时对甲板相对风速的要求。由于作用到机体的峰值负荷减小,也有助于延长飞机寿命。同时,还具有低速弹射(软弹射)起飞功能,为无人机/无人战斗机的舰上起飞提供了方便。取消蒸汽弹射后,也没有了飞机发动机吸入蒸汽带来的问题,航母整体的红外特征也减小了。
EMALS将采用长度超过91米的线性电动机,使飞机在甲板上加速,利用循环能量贮存交流发电机和PWM逆变器,为线性电动机提供高频电力。
1999年12月,美国海军空战中心(NAWC)航空分部,分别给诺思罗普-格鲁曼公司和通用原子公司拨款6180万和5990万美元,开始实施48个月的EMALS项目的论证。然后,将制造一台全尺寸的一体化样机,但长度将有所减少。2003年第三季度将进行EMALS的陆地验证,最后确定一家公司进入工程制造阶段,再安装到2013年服役的CVNX-1航母上。
回收系统(EARS)则将在CVNX-2上采用,它将代替现有的液压滑车组系统,缩短捕获飞机的距离,减小飞机机体所受的应力,实现软回收,并可减少对人员、重量、空间、维护方面的要求。海军研究办公室正与NAWC合作开展“先进线性电动机”先进技术验证计划,以减少EARS关键技术的风险。
考虑到首次运用该技术的风险,因此还将保留重新采用蒸汽弹射器的能力。最终用哪种弹射器将到2003年决定,目前看来电磁弹射的前景令人乐观。
CVNX-1的出动架次率希望达到在30天的周期内,保持每天可在12小时内出动140个作战架次,还可达到在4~6天内每天连续出动210架次的紧急行动水平。
得益于新的推进系统和电磁弹射,CVNX-1的舰员编制可望比CVN 77再减少250~400人,累计比CVN-68的现有编制减少900人。CVNX-1整舰计划2013年交付,首先代替“企业”号。
第三步CVNX-2
CVNX-2是1999年10月出台的第三期分析的重点,主要评估了其先进技术和降低研制成本。该舰将于2011年开工,其设计将为该级后续10艘舰确定基本布局。
CVNX-2将在CVNX-1的新动力和电力系统基础上,采用“全电舰”概念。在外观上变化也较大。由于“尼米兹”级和CVNX-1的船体不能满足CVNX作战需求,CVNX-2将改进船体。特别是采用模块结构和柔性制造法,排水量将达到114000吨,可适应未来的发展。船体的改进与加大,为更有效的内部空间布局提供了可能。
预计,CVNX-2的舰长354.8米,宽80.8米。飞行甲板变化较大,刀形船艏将代替传统的封闭式船艏,飞机着舰区将移向左舷外侧,从而能同时进行起降作业(使用4套EMALS弹射器中的3套),舰岛前移,并安装EARS回收系统。为减弱信号特征,机库将由占三层甲板改为占两层,飞机升降机从4台减到3台,但升降机的运载能力将有所提高。
这些改动将为飞机在飞行甲板上的位置安排提供更多的空间,从而可以在舰岛后方右舷位置安排“深井停放”(pit stop)区。在这些深井停放位置,加油管和弹药将从甲板下直接送上来,然后安装在飞机上。初步计划,将设置停放位置18个。还可能采用先进的自动装弹系统,以减少甲板上的人员。
CVNX-2计划达到在12小时内可出动160个作战架次的水平,还可扩展到220个,紧急时达到一天内270个。CVNX-2也将采用多种加强生存力的措施,包括船体先进装甲保护,以提高对抗水面和水下兵器打击的能力。还将利用其一体化作战系统的开放结构,不断改进电子设备。
如果所有的设计改进都完成,CVNX-2将至少比“尼米兹”级减少舰员编制1200人,甚至可减少1500人。到该舰建造的时期,还要考虑能容纳新一代舰载机联队,包括无人舰载战斗机。现在确定的航母基本构架,将考虑未来上百年的需要。以航母预期寿命50年计,两代航母就是100年。
CVNX-2整舰计划2018年服役,以代替“肯尼迪”号。为最终满足CVNX的作战要求,美国海军还开始了一项多年的研究发展计划,全面探索航母设计、使用和支援的课题。2001财年除给CVN 77有拨款外,同时也为CVNX有关课题的研究(不包括核动力研究)拨了1.3689亿美元。
在科学技术日新月异的今天,CVNX现在只能是框架,其最终具体面目将由技术进步来塑造。
CVNX的前景分析
从提出CVNX概念到现在,正是世界军事形势和美国国防战略发生重大波动的时期。同时,军事力量的高技术趋势也走到了一个资金门槛上,美国军费在增加,可缺口一点不见减少。因此,同远程战略轰炸机、以战术飞机为主的空中远征部队(AEF)以及核潜艇等重大主战武器一样,航母的价值何在?也一直是个争论中的问题,从而使CVNX的酝酿过程一开始就一波三折。
其实,这并不是第一次,二战结束不久,这几种武器系统刚出现之际,也存在这样的争论,后来基本上是同时并举。美国目前的办法完全是牺牲数量保品种,这又带来了数量不够的问题。只有21架B-2,339架F-22,13艘航母,连核潜艇也说不够用。另一方面,资金不够和同时并举也是事实,经常会出现被削减而宣布死刑的项目。
对于航母来说,由于它平时消耗太大,因此它面临的压力也最大。不过,从CVNX的研制计划中也能看到,正因为这种压力,美国对于新航母研制,正在千方百计提高效率、降低成本、减少使用消耗。这种努力能否达到让有关方面信服的程度还难说,但它能推动航母技术水平的提高是可以肯定的。
大型军事装备历来与政府的政策取向有密切关系。如B-1轰炸机研制项目就曾被卡特政府取消,后又被里根政府恢复。B-2也曾一拖再拖。目前,小布什政府的国防部长拉姆斯菲尔德就对空天力量情有独钟,他认为:航母是老掉牙的玩意儿,未来美军应是一支决定于空中与空间力量、可以远离战场的部队。
值得注意的是,不管怎么认为航母过时,拉姆斯菲尔德及其身边的专家至少现在也不敢提出完全停建航母的主张,因为美国的全球打击战略是建立在拥有足够军事优势的基础上的。虽然现在存在着铺的面比较宽和项目太多的问题,可一旦停研或停建某种主战武器,又很可能丧失发展机会。再说,美国如果要保持超级大国地位,就必须一直保持全面优势。试想,美国海军没有强大的航母,其现有的海上优势又从哪里来?航母首先是全球远洋作战的核心,只是目前没有对手跟它打这种仗。也正是在它自己支撑起来的这种制海权优势下,航母才主要发挥着全球对陆打击工具的作用。
至于国防部某些专家提出的,未来25年内,美国的潜在敌人就将学会如何发现并击沉航母,应该改建更小、更难被瞄准的小型航母或其他战舰。这完全是另一个层次的问题,没有哪种主战武器可以绝对保证不被击落或击沉的。美国海军的研究表明,大型航母至少还能经受住几枚反舰导弹的打击,如果换成小型航母其生存力更差。
与此密切相关的一个现象就是现在已选定承包商的JSF,其实从专为海军研制的舰载型战斗机X-35C就能看出,航母仍有重要价值。JSF采取一机三型,同时满足两国4个军种的需求,本身就是解决上述资金困难的有效手段,也必然使美军未来航母在舰载机这一块上成本能降一些。
还有,在研制CVNX、战略轰炸机和核潜艇等大型武器系统时,经常会发生周期相同和争夺经费的问题,但实际运作是不会同步大量投资的。每年的预算都有重点,并经常进行中期审议。而且,在较科学的管理体制中,争经费的前提是充分证明自己的价值和性能,尤其是要证明自己的效费比优于对手。
在具体使用上,如果航母当时不在危机发生的地区附近,它的调动肯定比从美国本土出动远程轰炸机要慢得多。单从这一点来看,如果象冷战时那样,保持全球潜在热点地区附近随时有航母战斗群的前沿存在,的确耗资巨大,也已经不大可能。目前美国卷入的全球热点还是相对集中的,核心还是东地中海、海湾、南亚、西太平洋等地,在这样的条件下,为数有限的航母力量,基本上是够用的。
至于前沿存在的平时开支较大,虽然是个缺陷,但也不是完全没有好处,无论在战略和战术上都是有优势的。
首先,在空中力量中,以战术飞机为主的空中远征军部署虽然越来越快,但必须有前沿地面基地支持。这种基地在复杂的地区形势下是没有保障的。而且面对恐怖袭击,这种基地更是送上门的目标,如在黎巴嫩和沙特的美军基地,以及在也门港口的“科尔”号驱逐舰都分别有过惨痛教训。如果用航母作为移动的海上基地,情况则完全不一样。
其次,可以从本土起飞,经长途奔袭,打完就回去,根本不在国外落脚的远程轰炸机也是只能真打的时候才用,也是以驻海外基地的加油机支援为前提的。实际上,海外军事干涉是一个政治、军事、外交手段交错的复杂过程,作为炫耀武力和施加威胁的手段,在公海活动的航母显然是更灵活的工具,只有它能施加不同强度的多种压力。至少目前,美国还没有动用远程轰炸机绕着半个地球飞来飞去。
另外,航母的打击效率正在不断提高。实施对陆攻击时,航母战斗群内的巡洋舰、大型驱逐舰和核潜艇都带有不少的巡航导弹,这也构成了一种手段和数量上的补充。因此,从现在的形势看,美国的航母还得造,只是数量会更少,但打击力会更强。
责任编辑:思 海 ■
