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1 # 裝備空間
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2 # 海事先鋒
美國海軍的“福特”號航母(CVN-78)是其最新的軍事技術結晶,使用了諸多現代化的技術,比如VSR(S波段遠端搜尋雷達)+MFR(X波段火控雷達)組成的雙波段雷達系統(DBR),以及先進阻攔裝置、電磁彈射、先進武器升降機等裝置。這艘航母由於使用的新技術較多,服役1年多後依然在測試狀態,到目前為止還沒有具備實戰能力。
圖為美國海軍“福特”號航母的艦島,他的艦島上裝備了VSR和MFR兩種不同波段的有源相控陣雷達。
“福特”號航母上的先進阻攔裝置(AARS)目前還在進行地面測試,位置在美國紐澤西州萊克赫斯特基地。最近,美國剛剛在這個陸地試驗設施上進行了26分鐘攔阻降落22架飛機的高密度降落測試,獲得了成功,可以說制約先進阻攔裝置(AARS)的問題已經基本解決,稍後就會對“福特”號航母上的相應裝置進行改進,提高可靠性。
圖為先進阻攔裝置AARS的結構圖。
圖為美國先進阻攔裝置地面測試系統。
“福特”號航母上還有電磁彈射器目前正在測試中,這種全新的彈射方式雖然放寬了航母的彈射重量限制,但是也提高了航母的耗電量,同時新的彈射器加速不均勻,給了飛行員很大的使用難度。傳統的蒸汽彈射器雖然彈射的重量有限,滿功率彈射的次數也不多,但是他在彈射中屬於能量一次性釋放,在一次釋放能力後,飛行員在飛機內會經歷一個載荷逐漸降低,飛機彈射速度逐漸下降的過程。
圖為美國海軍“福特”號航母,他是目前世界上最大的航母。
但是美國最新的電磁彈射器卻不同,他在彈射過程中屬於能量逐步釋放,飛機在整個彈射滑軌上屬於一個逐漸加速的過程,每一次加速都和上次速度之間有明顯的感覺,這樣飛行員在飛機內要經歷多次過載加大的考驗,令飛行員感覺難以承受和呼吸,嚴重時甚至會有頭暈的感覺,影響戰鬥力的發揮,為此美國一直在對電磁彈射器進行測試,迄今為止還沒有實現在航母上彈射起飛。
上圖為美國海軍“福特”號航母,他使用的新技術很多,包括他的核反應堆也是最新型號A1B反應堆,兩臺就能釋放相當於“尼米茲”級3倍馬力的功率。
“福特”號航母還有毛病是他的先進武器升降機(AWE),“福特”號航母一共佈置了11臺先進武器升降機,但是其中能用的目前只有4臺,其餘多臺都存在問題。為了解決這些問題,美國在今年中旬在地面建立了先進武器升降機(AWE)測試裝置,到目前為止,還沒有把各種問題進行有效解決,可能還需要一些時間。
圖為美國“福特”級航母的裝置結構圖。
先進武器升降機是什麼東西?他能限制航母服役步伐嗎?可以說,武器升降機是航母上最關鍵的裝置之一,他是把艦載機的彈藥從位於航母下層甲板的彈藥庫提升到飛行甲板或者機庫進行裝彈的裝置,其原理類似於電梯,實際上就是一種用於彈藥運送的快速電梯。過去,這種升降機和普通電梯的原理一樣,都有鋼纜進行吊放,裝置貫通整個航母各層甲板,但是先進武器升降機使用隔板隔開了升降機通道各個甲板,升降裝置自己不需要任何鋼纜,依靠電磁能進行移動,不但運送速度增加,而且安全性大大提高。
圖為“福特”級航母上的先進武器升級機測試樣機。
總的來說,“福特”號航母服役1年多來,存在諸多的問題需要解決,這是正常的,任何新裝備形成作戰能力的測試時間都是長期的,航母更是如此,中國海軍的002型航母光是海試就進行了9次,下水到現在也已經近2年時間,足見航母測試的長期性和困難性,我們無需對“福特”號冷嘲熱諷,他上面值得我們學習借鑑的技術,還有很多,需要我們好好學習和研究。
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首先一點,為“福特”級航母準備的“先進攔阻裝置”(AAG)的確還在做地面試驗,就算是到了2019年11月,位於美國紐澤西州萊克赫斯特基地的“跑道攔阻著陸試驗場”仍然在進行這套系統的地面測試。其次,能夠進行地面試驗或測試,對於艦載裝備來說,其實是“幸福”且“幸運”的,並且包括“電磁彈射”和“先進攔阻裝置”在內的一些新技術裝備來說,問題已經解決的差不多了。
▲美國紐澤西萊克赫斯特試驗場,正在使用E-2D艦載預警機進行AAG地面攔阻試驗
也就在今年11月,美國萊克赫斯特的陸上試驗場對“先進攔阻裝置”(AAG)進行了史上最嚴苛的測試,26分鐘攔阻著陸了22架次的飛機。另外,之前廣受非議的“電磁彈射系統”也在經歷了數千次的測試試驗之後,基本解決了問題。
▲“福特”號航母“先進攔阻裝置”使用的減震緩衝器CSA
在2019年11月20日,美國“福特”號航母進行的海上測試時,該航母之前出過問題的先進技術裝備基本得到解決,比如說“雙波段雷達”(DBR)已經可以正常運作;“先進攔阻裝置”(AAG)改進並新設計了各別部件,陸上測試也臨近尾聲;動力系統主軸部件和蒸汽輪機組發電部件也進過檢驗,通過了滿功率執行測試。因此,對於“福特”號航母來說,目前最大的問題可能是“先進武器升降機”這個平常我們關注不多的裝置。
▲“福特”號航母進行海上測試
“先進武器升降機”(AWE)問題,嚴重拖累“福特”號進度前文我們說了,一些艦載裝置在出問題時能夠進行陸上測試是“多麼幸福”的事,這是因為當裝置安裝到軍艦上以後受艦體空間和作業環境所限,很難進行問題的檢測和反覆測試。而這裡所說的“先進武器升降機”之所以出了問題以後,很長一段時間難以解決,就是因為AWE在研製開發階段,並沒有像“先進攔阻裝置”和“電磁彈射裝置”等技術裝備那樣,建立“陸上試驗平臺”,這不知道是研製單位的“迷之自信”還是“考慮不周”。
▲“福特”號航母上的“先進武器升降機”(AWE)
實際上,2017年7月“福特”號航母被交付給美國海軍時,艦上的所有11臺“先進武器升降機”都已經被安裝,但是仍處於“未妥帖交付”狀態,在此後為期一年的航母測試過程中,這些升降機都無法投入使用。到2018年7月,“福特”號航母進入“試航後維修”階段,但是由於“先進武器升降機”和“動力系統”的嚴重問題,迫使原計劃1年的“試航後維修”延長到15個月。但是截止到目前,“福特”號上的11臺武器升降機,只有位於甲板上層的4臺在測試期內運行了94次,獲得了美國海軍的資格認證,其他7臺仍然有待於處理。
▲“先進武器升降機”俯視
顯然,美華人已經意識到要解決“武器升降機”問題,搭建陸上測試裝置的必要性。在2019年中旬,開始著手組建AWE問題處理團隊並建設陸上試驗場。美海軍正在海軍水面戰中心費城分部建設先進武器升降機陸上試驗場,根據合同將於2020年建成交付使用;而組建的專家團隊則涵蓋了技術專家、航母艦員和政府人員,涵蓋了“先進武器升降機”所涉及的製造生產、軟體開發、系統整合、電磁電氣等多個領域的“精英”,專門對“先進武器升降機”的故障進行調查並提出改進意見。
▲美國總統特朗普,在“先進武器升降機”自控系統處聽取問題彙報
美國為何要“費時費力”的開發“先進武器升降機”AWE雖然“尼米茲”級航空母艦,目前仍然是世界上除美國外最大、最先進的航母,但正是因為美國具備最多的研製和使用航母經驗,他們仍然“尼米茲”存在的很多問題感到不滿,這也算是“實踐出真知”吧。根據美國的認識,“航空母艦物流保障”尤其是“武器彈藥轉運系統”的設計和技術是限制航母能力的重要因素,因此當其他國家還在滿足於傳統武器升降機的技術可靠性時,美國提出了“先進武器升降機”是新航母的關鍵新技術之一,需要大幅提高武器彈藥的轉運速度和降低系統維護需求,並有利於航母的戰時損管要求。
▲“福特”號航母“先進武器升降機”樣機
傳統的航母武器升降機(包括尼米茲級)是透過電動鋼絲繩或電動液壓裝置產生的動力移動,這一點你可以想象“普通電梯”的構造。而航空母艦上的彈藥庫,通常為了安全起見,都佈置於數層甲板艙室之下的艦體艏尾兩端的中部,而由於這些用於提升的垂直鋼纜存在,整個傳統武器升降機必須在數層甲板之間留有一個大型貫通的豎直通道。當上層舷側甲板受損以後,海水很可能沿這個通道灌入幾層深的航母內部,這對於航母的損管是十分不利的。
▲傳統航母彈藥庫佈局
但是“福特”號航母上的“先進武器升降機”AWE系統就不存在這個問題,AWE使用線性同步電機作為動力,並沿著升降機井道內壁佈置,並且沿著井壁佈置鋼軌用來引導升降機的導向滾輪。而線性同步電機的次級永磁陣列固定在升降平臺上,永磁體透過來自初級的吸引力使懸置的導向輪貼緊鋼軌。由於沒有垂直佈置的懸吊鋼索,也沒有液壓驅動的複雜附屬設施,更無需懸吊電纜連線在升降平臺上,所以“先進武器升降機”可以在整個升降井道上安裝數層橫向隔離門,有利於保證彈藥庫和各層艙室之間的安全。
▲先進武器升降機的升降平臺和鋼軌細節
除了以上安全方面的考慮外,“先進武器升降機”還具備平臺面積大、載重能力強、升降速度快等諸多優點,而武器彈藥的安全保障和物流轉運速度,無疑是制約航母艦載機出動打擊能力的重要因素之一。
▲航母武器升降機的效能對比
總之,美國的“福特”號航母由於採用了過多的新技術,很多思想可謂是超前,所以導致目前仍然有大量問題沒有解決,但這也是“第一個吃螃蟹的人”所應有之一,新技術遭遇波折也是在所難免。但是,隨著問題的逐步解決,這其中收穫的經驗和未來得到的應用好處也是顯然易見的。所以,對於“福特”號的問題無需“無腦噴”,而是細思這些問題產生的原因和新技術帶來的作戰能力變化。