福特級航空母艦全名為杰拉爾德·R·福特級航空母艦(Gerald?R.?Ford-class?aircraft?carriers),在其第一艘“福特”號(USS?Gerald?R.?Ford)正式定名之前,本級航空母艦原本被稱(chēng)為CVN?21未來(lái)航母計劃(CVN?21?Future?Aircraft?Carrier?Program,其中“21”意指這是進(jìn)入21世紀之后的第一個(gè)航母設計)。

本級航空母艦的第一艘“福特”號于2005年8月11日開(kāi)工建造,2013年11月9日正式下水,2017年7月22日服役,2021年12月實(shí)現戰斗準備就緒,是美國乃至全世界最大的航空母艦。本級航母計劃在2058年之前建造10艘,取代尼米茲級成為美國海軍艦隊的新骨干。

中文名

杰拉爾德·R·福特級航空母艦

外文名

Gerald?R.?Ford-class?aircraft?carrier

前型/級

尼米茲級航空母艦

次型/級

本級航空母艦為最新

研制單位

1996年

國家

美國

服役時(shí)間

2017年7月22日

安放龍骨

2009/11/13

造船公司

紐波特紐斯造船及船塢公司

類(lèi)型

核動(dòng)力航空母艦

發(fā)展沿革

發(fā)展計劃

CVN-21福特級航空母艦起源自1975年尼米茲級航空母艦(CVN-68~70)訂購首批三艘時(shí),美國海軍展開(kāi)一系列關(guān)于尼米茲級之后未來(lái)航空母艦的概念方案,稱(chēng)為CVNX,涵蓋小型、中型和大型航空母艦,總共研究15個(gè)艦體大小不同的方案的船模水線(xiàn)性能,而起降方式則涵蓋傳統使用彈射器/攔阻索的CTOL、使用滑躍短距起飛/攔阻索降落的STOL、使用滑躍起飛/垂直降落的S/VTOL等三種,每一種方向又包含傳統甲板布局與新設計之分,當時(shí)CVNX總共有約50種設計方案。

1996年美國海軍開(kāi)始正式研究尼米茲航空母艦的后繼項目--也就是CVNX項目,在CVNX項目中,美國海軍考慮到了多種構型的航母,最后確定新一代航母仍是一種以核動(dòng)力為推進(jìn)系統的大甲板彈射航母,滿(mǎn)載排水量為10萬(wàn)噸級,艦載機聯(lián)隊擴展到75架,具備更加強大的出動(dòng)能力。美國海軍要求新型航母在飛行甲板、航空設施、電力供應及任務(wù)系統等方面能夠適應新世紀要求,能夠配合二到三代艦載機的使用,尤其是要求能使用無(wú)人作戰飛機,為了體現這些新技術(shù),新變化,CVNX項目也被改稱(chēng)為CVN-21項目。依照1970年代中期以來(lái)的研究基礎,CVN-21最初曾有不少十分前衛、超脫現今航空母艦設計的構型,不過(guò)考慮到成本、風(fēng)險與實(shí)用性,最后還是返璞歸真,由小鷹級到尼米茲級一脈相傳的美國航空母艦構型進(jìn)行改良。原本美國海軍打算將最后一艘尼米茲級──布什號航空母艦(USS?George?HW?Bush?CVN-77)作為CVNX的裝備驗證艦,不過(guò)考慮到開(kāi)發(fā)時(shí)程以及經(jīng)費、風(fēng)險,最后CVN-77的裝備不會(huì )與里根號航空母艦(USS?Ronald?Reagan?CVN-76)有太大的差異。

建造計劃

2008年9月10日,美國海軍與諾格集團簽署價(jià)值51.6億美元的后續合約,全面展開(kāi)CVN-78“福特”號的建造工作。在2009年11月13日,新港紐波特紐斯造船及船塢公司(紐波特紐斯造船廠(chǎng))安放了首艦“福特”號的龍骨。依照原訂計劃,“福特”號應于2015年9月交艦,接替服勤超過(guò)半個(gè)世紀的企業(yè)號(USS?Enterprise?CVN-65)??傆嬍着灐案L亍碧柕难邪l(fā)與建造總經(jīng)費共將耗資137億美元,其中研發(fā)經(jīng)費為32億美元,建造費用(含所有先期的規劃、準備)則高達105億美元?,其中有1/3的經(jīng)費早在2001年就已編列作為前期武獲款項;總計前三艘CVN-21預計耗資360億美元,其中317億5000萬(wàn)美元為建造經(jīng)費,43億3000萬(wàn)是研發(fā)經(jīng)費,成為美國海軍有史以來(lái)造價(jià)最昂貴的艦艇?。

福特級的二號艦(CVN-79)原訂于2012年開(kāi)始建造,不過(guò)在2008年9月爆發(fā)的全球金融海嘯之后,2009年初新上任的奧巴馬政府決議將CVN-79的建造工作延至2013年才展開(kāi),同時(shí)縮減在2010年度的先期投資。在2009年1月15日,美國國防部與紐波特紐斯造船廠(chǎng)簽署CVN-21二號艦(CVN-79)?的先期籌備工作,包括設計、規劃、采買(mǎi)等,總值3.74億美元;在同年5月初,美國海軍與紐波特紐斯造船廠(chǎng)簽署先期備料的修正合約,總值7726萬(wàn)美元,這項先期合約于2010年10月執行完成?,并緊接著(zhù)在11月11日簽署一個(gè)后續的設計與工程發(fā)展價(jià)值1.892億美元合約。CVN-79在2011年2月26日于新港紐斯廠(chǎng)切割第一塊鋼板。2015年8月22日,約翰·F·肯尼迪號核動(dòng)力航空母艦(CVN-79)鋪設第一根龍骨。該艦預計于2018年下水,并在2020年服役,接替CVN-68尼米茲號(Nimitz)核動(dòng)力航空母艦。命名方面,美國眾議員Harry?Mitchell在2007年12月7日珍珠港事件66周年紀念日時(shí)提議將CVN-79命名為亞利桑納號;在2009年,眾議員John?Shadegg提議將已故的亞利桑納州參議員Barry?Goldwater用來(lái)命名CVN-79或CVN-80;此外,網(wǎng)絡(luò )也有人發(fā)起請愿,希望CVN-79能延續企業(yè)號(Enetrprise)這個(gè)名字。在2011年5月29日,美國國防部正式宣布,CVN-79命名為小約翰·肯尼迪(John?F.?Kennedy),接替2007年從美國海軍除役(2009年除籍)的同名航空母艦?CV-67。在2012年12月1日CVN-65企業(yè)號航空母艦停役當天,美國海軍正式宣布,將第三艘福特級航空母艦CVN-80命名為企業(yè)號(Enterprise)。

2019年2月2日,美媒披露稱(chēng),美國海軍與亨廷頓·英格爾斯工業(yè)的紐波特紐斯造船及船塢公司簽訂了建造兩艘航母的合同,這將是美國海軍的第三艘和第四艘福特級航母。美國海軍的聲明說(shuō),新建造的兩艘航母在設計上有更新,可供F-35C閃電II戰斗機起降,安裝MK?38艦炮系統,并可配備艦載MQ-25“魟魚(yú)式”(Stingray)無(wú)人駕駛空中加油機,加強了攻擊能力。聲明還說(shuō),這些設計更新相當于又節省了大約1億美元。[1]

建造經(jīng)歷

2005年8月11日,福特級航母首艦CVN-78切割了第一塊重達15噸的鋼板;

2007年1月16日,美國官方將CVN-78正式命名為“杰拉爾德·R·福特”號;

2009年11月14日,“福特”號鋪設龍骨;

2011年2月26日,福特級航母的第二艘-CVN-79切割第一塊鋼板;

2011年5月29日,美國官方將CVN-79正式命名為“小約翰·肯尼迪”號;

2011年8月18日,“福特”號結構完工50%;

2012年4月16日,“福特”號結構完工75%;

2012年5月24日,“福特”號最后一塊艦首分段安裝完畢;

2013年,“肯尼迪”號正式開(kāi)始安放龍骨;

2013年1月26日,“福特”號安裝艦島;

2013年4月15日,“福特”號艦首上部安裝完畢;

2013年5月8日,“福特”號結構完工100%;

2013年8月15日,“福特”號最后一臺飛機升降機完成安裝;

2013年10月3日,“福特”號安裝30噸的螺旋槳;

2013年10月11日,“福特”號干船塢注水;

2013年11月9日,“福特”號正式下水。

2017年7月22日,“福特”號正式加入美國海軍服役。

2021年8月25日,美國海軍第四艘福特級核航母正式開(kāi)始建造。[2]

技術(shù)特點(diǎn)

設計特點(diǎn)

福特級是美國第一種利用計算機輔助工具(CAD)設計的航空母艦,應用了虛擬影像技術(shù),在設計過(guò)程就能精確模擬每一個(gè)設計細節,并且預先解決相關(guān)的布局問(wèn)題,對各部件實(shí)際制造的掌握精確度也大幅提高,此外也容許多組團隊在同一時(shí)間分別進(jìn)行設計開(kāi)發(fā),節約時(shí)間。乍看之下,福特級的布局似乎與尼米茲級大致相似,不過(guò)實(shí)際上仍做了相當多的改良。飛行甲板布局方面,如同前述,CVN-21在規劃之初曾出現全新的構型,例如一個(gè)將降落區、起飛區分于艦身兩側的大膽構想;不過(guò)考量成本與風(fēng)險后,?福特級仍以現役美國航空母艦的配置為基礎進(jìn)行改良。

自動(dòng)化

福特級航空母艦與艦載機隊的相關(guān)運作大幅改進(jìn),加上艦內的設備全面網(wǎng)絡(luò )化與電腦化,因此它的整體自動(dòng)化程度較尼米茲級大為增加,有效降低人力需求,航空母艦操作人員將從尼米茲級的3190人減至2000人左右;減少的約1200名人力中,維持航空母艦本身運作的人員占了800名,其余400名是支援艦載機隊的相關(guān)人員。此外,美國航空母艦新一代艦載機隊機型種類(lèi)也比以往降低許多,?故艦載機聯(lián)隊的人員編制也可能獲得相當程度的縮減。由于人員減少,福特級的平均起居水平也有所增加,不僅每個(gè)人的空間更有隱私性,每一間住艙都有廁所。

彈射器

福特級與現役美軍航空母艦相同,擁有四具彈射器,兩具位于艦艏,另外兩具位于斜角甲板;只不過(guò)一向被美國航空母艦采用的蒸汽彈射器,?在福特級上將被新研發(fā)的電磁彈射器EMALS(Electromagnetic?Aircraft?Launch?System)取代。傳統蒸汽彈射器是將由反應爐制造的大量高壓蒸汽儲存于汽缸中,使用時(shí)用蒸汽推動(dòng)牽引飛機的彈射梭,以270km的時(shí)速將飛機彈射升空;可想而知,蒸汽輸送時(shí)將產(chǎn)生多少損耗,儲存高壓蒸汽的汽缸或者輸送蒸汽的管線(xiàn)亦需頗大的空間,高壓彈射系統中的活塞、管路與筏門(mén)等零件承受的損耗也十分驚人?,F有C-13-2彈射器最常出現故障的部位是調節蒸汽壓力的活門(mén)以及儲存蒸汽的汽缸(兩者都需要定期的預防性保養),此外彈射軌與牽引飛機鼻輪的梭車(chē)因高溫摩擦而失火的情況也時(shí)有所聞。

美國海軍為福特級研發(fā)彈射器時(shí),便不再走蒸汽彈射器的道路,而改發(fā)展革命性的EMALS。電磁彈射器的原理則是載流導線(xiàn)在磁場(chǎng)中受力,利用磁通量巨大的瞬間變化而產(chǎn)生的感應電磁斥力,將飛機彈射升空。電動(dòng)馬達的基本原理是在定子(stator)上通以方向不斷改變的電流,利用電流改變造成的磁通量變化而產(chǎn)生磁場(chǎng),進(jìn)而使帶有磁性的“轉子”受力而產(chǎn)生運動(dòng)。傳統馬達的定子采用環(huán)狀排列,使得轉子產(chǎn)生原地旋轉運動(dòng);而電磁彈射器則采用兩側式線(xiàn)性感應馬達(Double?Sided?Linear?Induction?Motor),定子分為兩側直線(xiàn)排列,充當彈射器的軌道,而轉子則在兩排定子之間進(jìn)行直線(xiàn)運動(dòng),轉子上頭便連接了用于牽引飛機鼻輪的梭車(chē)(shuttle)。

著(zhù)艦回收

福特級用先進(jìn)飛機回收系統AARS(Advanced?Aircraft?Recovery?System)來(lái)取代傳統式的攔阻索。傳統式攔阻索由攔截鋼纜與液壓緩沖機構成,以尼米茲級的MK-7?Mod3為例,能把一架降落速度130節(240km/hr)、重25噸的飛機在兩秒之內于100m之內截停,共吸收64.4MJ的能量;不過(guò)這也接近這類(lèi)系統的性能極限。在以往,美國海軍艦載機的武裝以廉價(jià)無(wú)導引武器為主,如果在任務(wù)中沒(méi)有用完,降落前大可將其拋海以減少降落時(shí)的重量與風(fēng)險;然而,現美國艦載機主要都配備精密昂貴的導引武器,如果沒(méi)有用完就必須攜回。因此,美國航空母艦上的攔截回收系統的能耐必須強化,才能有效攔住返航重量日益提高的艦載機。

甲板布局

福特級與尼米茲級相較,在飛行甲板布局方面最主要的改良是油料與彈藥補給的動(dòng)線(xiàn)。后期型尼米茲級擁有三具甲板彈藥升降機,分別位于前方彈射器中央、右舷兩座靠前方的飛機升降機之間,以及艦島旁邊;進(jìn)行彈藥補給作業(yè)時(shí),艦上人員必須先透過(guò)彈艙升降機,將武器從水線(xiàn)以下的彈藥庫(分置于數層艦底甲板)往上送至03甲板(即下甲板機庫的再下一層),然后借用位于03甲板的艦上餐廳餐廳空間,在餐桌上完成武器的組裝設定,接著(zhù)透過(guò)輸送車(chē)將彈藥運至甲板彈藥升降機部位,才能送上飛行甲板。

尼米茲級將甲板彈藥升降機設在飛行甲板中間是因為配合彈藥庫的位置,這使得在透過(guò)彈藥升降機將武器送上甲板時(shí),所有的飛行起降作業(yè)都必須暫停。此外,武器送上甲板后,還需透過(guò)甲板運輸車(chē)個(gè)別地送到每一架需要掛彈的飛機位置;相似地,飛機的加油作業(yè)也是透過(guò)穿梭在甲板各處的加油車(chē)直接開(kāi)到需要補給的飛機旁進(jìn)行??偠灾?,每次尼米茲級的機隊進(jìn)行加油掛彈作業(yè),總共需耗費2小時(shí)左右。

動(dòng)力系統

福特級引進(jìn)整合電力系統(IPS)的概念,因為電力系統在分配管理上十分便利,因此盡可能地用其取代原先航空母艦上的蒸汽次系統。然而不僅電磁彈射器、回收系統、升降機、烹飪、熱水供應、洗衣及暖氣等需要使用電力,各式偵測、作戰和指管通情設施也是用電力驅動(dòng),因此福特級的動(dòng)力系統必須提供遠高于現役航空母艦的電力,并需配備更全面而完善的電力供應設施。

在核反應堆選用上,長(cháng)年為美國海軍核動(dòng)力航空母艦提供反應堆的西屋(Westinghouse)公司提出新的A5W反應堆方案,然而在1999年的競標中,西屋公司敗給了位于賓夕法尼亞州的屬于美國政府的貝蒂斯核子動(dòng)力實(shí)驗室(Bettis?Atomic?Power?Laboratory),因此福特級的反應堆便稱(chēng)為A1B(B代表貝蒂斯)。福特級將配備兩具A1B反應堆,功率較尼米茲級增加25%以上,同時(shí)配備13500V輸配電系統,供電能力則高達20萬(wàn)千瓦,幾乎是尼米茲級(6萬(wàn)4000千瓦)的三倍,能充分供給EMALS所需的電力;由于有充裕的電力,福特級成為第一種所有機房都設有冷氣空調的艦艇,增加了操作人員的舒適性,并降低了機房?jì)仍O備的維修保養需求。此外A1B反應堆的堆芯使用壽命長(cháng)達50年,可以使福特級在服役期間的大部分時(shí)間都保持正常的動(dòng)力功率,不需要回到船塢更換堆芯,從而增加了壽命周期內的執勤時(shí)間。

除了新反應堆外,福特級使用了全新的整體輪機系統以及配電系統,因此電力的整合、分配架構也重新規劃,例如在全艦各處設置分區供電系統,并設置一個(gè)電腦控制配電系統,使電力的分配合理化。最初福特級甚至打算連推進(jìn)系統也采用電力推進(jìn),即以反應堆發(fā)出的電力驅動(dòng)由電動(dòng)馬達帶動(dòng)的推進(jìn)器(例如可轉式囊莢推進(jìn)器),然而由于供10萬(wàn)噸級艦艇使用的電力推進(jìn)系統尚未發(fā)展成熟,因此前三艘福特級仍將以蒸汽渦輪直接驅動(dòng)四軸螺旋槳推進(jìn),推進(jìn)功率將達到104MW(約280000?馬力),略高于尼米茲級。

船電武裝

福特級大量采用先進(jìn)的偵測、電子戰系統以及C4I設備(包括CEC協(xié)同接戰能力),以符合美國海軍未來(lái)IT-21聯(lián)網(wǎng)作戰的要求,艦上的指揮管制中樞將是CommonC2System共同作戰指揮系統,能整合艦上一切指管通情與武器射控功能。艦上各型相控陣雷達、衛星通訊、資料傳輸鏈、電子戰系統與聯(lián)合精確進(jìn)場(chǎng)暨降落系統的天線(xiàn)整合于艦橋結構內,或置于艦橋頂部的輕量化桅桿上。艦上的作戰與指管通情系統將采用開(kāi)放式的架構,大量使用民間商規組建,以利于服役生涯中的維護與升級作業(yè);而艦上的整合通信系統則由Avaya公司提供。福特級的輕量化桅桿由復合材料制造,強度與鋼鐵相仿,但重量便顯著(zhù)地降低。在規劃階段,福特級最主要的偵測系統,是與朱姆沃爾特級驅逐艦相同的雙頻雷達系統(Dual?Band?Radar,DBR),包括AN/SPY-3?I/J頻帶多功能雷達(Multi?Fuction?Radar,MFR),以及AN/SPY-4?S長(cháng)程廣域搜索雷達(Volume?Search?Radar,VSR),兩者都是最先進(jìn)的數位波形控制主動(dòng)相控陣雷達。

不過(guò)在2010年6月,美國海軍宣布DDG-1000取消VSR雷達,未來(lái)可能以更晚開(kāi)發(fā)、增加反彈道導彈能力的AMDR相控陣雷達來(lái)取代,因此福特級也可能會(huì )以AMDR來(lái)取代DBR系統。以往美國航空母艦的艦島都擁有兩層艦橋,分別供艦長(cháng)以及航空母艦戰斗群指揮官使用;而福特級的艦島僅設置一層寬廣的主艦橋,并在主艦橋靠近艦島左側的上方與下方,各設置一層小型艦橋,上方應為艦載機管制室,下方則用于監視飛行甲板運作。這種較為緊致的空間配置,似乎是基于美國海軍長(cháng)年累積的操作經(jīng)驗,或者是降低雷達截面積等。自衛武裝方面,?根據模型的照片,第一批福特級的防衛武器包括MK-15?Block?1B密集陣近程防御武器系統、RAM公羊短程防空導彈發(fā)射器、MK-29海麻雀防空導彈發(fā)射器(照明射控工作由SPY-3相控陣雷達負責)等,安裝于兩舷和艦尾外側的平臺上;此外根據想象圖,福特級還打算艦尾左側的舷外平臺上安裝MK-41垂直發(fā)射系統,裝填海麻雀ESSM短程防空導彈,不過(guò)實(shí)際情況仍有待最后確認。未來(lái)福特級的武器系統可能會(huì )朝向電磁炮甚至直接能量的激光炮的方向發(fā)展,而福特級艦上極高的“電力化”程度將為這類(lèi)高能武器的發(fā)展提供良好的先決條件。

性能數據

艦體參數

長(cháng)度

337米

寬度

41米(船體)

77米(飛行甲板)

吃水

12米

滿(mǎn)載排水量

112000噸

乘員

4,539(船舶、空軍和參謀人員)

動(dòng)力系統

2 ×A1B核反應堆

續航力

食物可儲存60天份[3]

航速

>30節

艦電武裝

艦載機

標準75架各型飛機,333×78米的飛行甲板

導彈

2×RIM-162 ESSM

2×RIM-116 RAM

其他

2×密集陣近程防御武器系統

本級艦

舷號

艦名

英文艦名

建造廠(chǎng)家

開(kāi)工日期

下水日期

服役日期

CVN-78

杰拉爾德·R·福特

Gerald R Ford

紐波特紐斯造船廠(chǎng)

2005.8.11

2013.11.9

2017.7.22

CVN-79

約翰·肯尼迪

John F. Kennedy

紐波特紐斯造船廠(chǎng)

2011.2.26

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CVN-80

企業(yè)

Enterprise

預計紐波特紐斯造船廠(chǎng)

2017.8.24

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CVN-81

多里斯·米勒

Doris Miller

紐波特紐斯造船廠(chǎng)

2021.8.25

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