技术派｜先锋探索：美“福特”级航母研制有什么经验教训？

目前，美国海军最重要的核心装备之一是“福特”级核动力航母。

中国第三艘航母福建舰已经开始海上测试，同样配备电磁弹射器的美国航母“福特”号也完成了战斗部署，因为两者都选择了电磁弹射器，公众自然会对两者进行各种比较。

“福特”级航母的选择与以往完全不同的设计理念吸取了美国在航母开发和使用方面的经验和教训，与“尼米兹”级核动力航母相比，在综合战力上有了质的飞跃。虽然“福特”级航母在施工过程中遇到了一系列问题，但其首舰“福特”号的交付日期和战斗力的形成时间都被推迟了。

虽然船舶已经开始部署，主要技术问题已经基本解决，后续船舶的建造周期和R&D成本保持稳定，但其开发过程中的相关经验教训对世界各国海军海上力量的发展具有重要的参考意义。

“福特”级航母划时代

根据计划，美国海军将建造10艘“福特”航空母舰。2058年之前，美国海军将完成10艘该级航空母舰的建设，并以“一艘退役航空母舰”的方式更换10艘“尼米兹”级航空母舰，使其成为美国海军未来的主要舰艇。

在此之前，美国海军的新一代航母采用了全新的设计理念，而“福特”水平则参考了一系列高可靠性、成熟度的“尼米兹”水平设计，填补了后者在过去服务过程中暴露出来的各种缺陷。同时，设计师使用了一系列创新技术，这与“尼米兹”水平有着根本的区别。

据估计，“福特”级别的服务周期将持续一个世纪。因此，美军在建设之初就采用了全新的航母设计理念，以创造跳跃战斗能力，降低其全寿命周期成本，提高船员的生活水平。

“福特”级首舰“福特”号造船时间节点推进表

“福特”级航母在整体、动力、电子、航空保障等方面应用了大量高科技，可以搭载包括F-35隐身战斗机在内的各种舰载机。其理论战斗能力得到了前所未有的提高，舰载机出动率比尼米兹级航母提高了33%。特别是该级航母采用了全电动船的概念，实现了从机械化到电气化的飞跃。

“尼米兹”级航母每10年需要更换一次核反应堆，而“福特”级航母配备的A1B型核反应堆采用高性能燃料组件，使用寿命可达50年，相当于船体的使用寿命，相当于理论上的无限续航能力，无需在服务过程中更换核燃料。更重要的是，它的发电量是尼米兹级配备的核反应堆的三倍，为后续安装各种新系统和高能武器预留了足够的电力升级空间。

纽波特纽斯造船厂网站公布的福特级航母设计图

福特级航空母舰采用革命性的电磁弹射装置和先进的新型涡轮电阻装置，航空系统得到了重点升级。它的电磁弹射装置能在不到2分钟的时间内弹跳一架战斗机，显著优于蒸汽弹射装置。另外，该装置不仅可以满足大型战斗机和运输机的弹跳要求，还可以弹跳小型无人机，更好地满足未来航母对各种舰载机的需求。并且因为不需要消耗淡水，可以大大提高该级舰的海上自持能力。新型涡轮动力阻挡装置的配置解决了索式飞机阻挡系统要求舰载机在着陆过程中必须放弃弹药和油料才能安全着陆的限制。

除了航空系统，福特级配备的双波段雷达、隐身舰体设计、新概念激光武器等。，都体现了这艘船的创新。

值得注意的是，在后勤保障和人员生活环境等隐性战斗力方面，“福特”级也有了很大的改善。例如开发重型出航补充系统，可以在海上快速补充。新型垃圾处理系统和新型反渗透海水淡化系统安装在其舰上，可大大降低垃圾处理成本，解决士兵淡水使用问题。此外，随着核反应堆电力的充足，“福特”级被设计成了前所未有的“全空调舱”航母，大大提高了船员的工作和生活舒适度。

划时代的代价

虽然大量新设计、新技术、新工艺的创新应用提高了“福特”级航母战斗能力的上限，但也造成了一系列问题，如进度延迟、成本上升、关键设备不可靠、部分设备不足等。

以“福特”号为例，根据采购合同，船只几乎所有里程碑节点，如分系统交付、船体建造、船舶排水、船舶海上试验等。从2008年预计的104.889亿美元到2015财年的128.87亿美元，单艘船的购买成本已经上升到22.86%以上。

为了缩短采购周期，降低成本，2000年初，“福特”级别的设计师开始使用计算机3D设计软件和虚拟现实技术（VR）设计、建造和安装。这使得“福特”号成为世界上第一艘采用全计算机设计而不是蓝图设计的航母，相关设计只用了几年时间。

如何利用VR技术设计航母管道，纽波特纽斯造船厂的工程师展示？

面对第一艘“福特”号成本高的问题，美国海军采取了尽快确定整艘船设备材料清单、联合采购多艘船设备、改进采购流程等多种应对策略。，但目前收效甚微。2号舰“肯尼迪”号甚至超过了“福特”号的130亿美元价格，其全寿命周期的成本控制实际上已经失败。

然而，美国海军仍然坚定地认为，通过一系列降低成本和提高效率的措施，“福特”级所有舰船在整个寿命周期内将比“尼米兹”级航母的综合成本降低40亿美元。客观地说，与美军滨海战斗舰和DDG相比， 1000，“福特”级别仍然显示出较高的管理能力。从船舶工业的角度来看，由于航空母舰是一项复杂的巨型系统工程，相关费用上涨仅为22%，在可接受的范围内。

此外，缺乏有效的资金控制也是购买成本上升的幕后推动者。此前，美国参议院军事委员会主席约翰·麦凯恩多次批评美国海军。他不仅没有提前发现成本上升的原因，还没有采取相应的监管措施来抑制购买成本的快速上升。

“福特”号（CVN 航空母舰正在进行高速转弯的海上实验

长期以来，关键设备的延迟和可靠性不足一直困扰着“福特”级别。先进阻挡设备的延迟是最严重的，这直接导致美国海军推迟了三年的陆地阻挡系统试验。在“福特”级航母测试过程中，平均无故障运行周期只有48次，与设计指标的16500次相差千里。

而且由于研制难度太大，通用原子公司完成电磁弹射设备陆地检测的时间比合同约定的时间晚了近3年。即使交付后，电磁弹射设备的平均工作周期也非常令人担忧。福特号11次试航期间，其平均无故障运行周期仅为181次，远低于设计指标的4166次，甚至在2020年，由于电磁弹射装置故障，5天内无法弹射飞机。

尽管杰“福特”号的主要舰载机是F-35战斗机，但它也经常配备F/A-18F 战机

从“福特”级航母的发展过程中，我们可以清楚地看到，航母作为中国海上战略力量的关键支撑，为了保持技术的领先优势和可扩展性，需要采用大量的新技术，所以遇到问题是正常的，也是不可避免的，很多技术需要在迭代中成熟。然而，项目方需要加强顶层规划，颁布有效的管理机制，以纠正和调整新设备开发过程中常见的成本上升、进度延迟、分系统不可靠等问题。

“福特”级航母代表了未来世界大型航母的发展方向，是当今世界最强的水上打击力量。在这方面，我们应该保持理性，客观地看待它的质量。我们不应该回避它的创新，也不应该因为它的成就而失去它。此外，我们应该深入研究“福特”级开发建设和战斗力形成过程中的经验教训，服务于国内航母的开发和建设，事半功倍。

基于国产航母的经验，我们有能力探索一条更符合中国国情的现代航母发展路线，在研究中美军航母研发过程中的经验教训，巩固船舶工业体系，加快人才队伍建设，在新一代航母的研发过程中取得更加辉煌的成就。

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