細聊美國航空母艦甲板佈局是如何運作的

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隨著"山東"艦入役,長興島上的003型航母日漸成型,航空母艦成為2020新一年裡中國海軍最大的看點。航母的噸位、動力系統、起飛方式、配備機型、載機量都是大家最為關注的指標,但有一項核心要素卻往往被人忽視,那就是艦載機出動架次率 – 一個飛行日內一艘航母能夠投送/回收飛機的平均數量,它決定了攔截、攻擊、電子戰、預警、空中加油等空勤任務所構成的航母主要作戰能力。這個指標有多重要?航母戰鬥群的指揮官需要根據架次率來制定作戰計劃,艦隊要根據架次率計算後勤補給數量和時間,連美國海軍作戰部長在國會爭取預算時都會搬出架次率來說事。

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2008年11月24日,"里根"號在完成6個月的作戰部署後返回聖迭戈母港,艦上搭載的第14艦載機聯隊(CVW-14)全部固定翼戰機正在離艦返回北島海軍航空站,4臺彈射器同時工作

艦載機出動架次率受到三方面因素的影響:

① 艦載機出動能力(飛機的性能、妥善率、維護保養情況、後勤備件等)

② 機組人員出動能力(空勤訓練水平、人員配備、生理限制等)

③ 飛行甲板作業能力(地勤訓練水平、作業效率、調度計劃等)1997 年 7 月20日,美國"尼米茲"號航母和配屬的第 9 艦載機聯隊(CVW-9)進行了一次著名的高強度出擊演練,以評估該級航母的極限航空作業能力。在4天內"尼米茲"號出動了975個固定翼飛行架次,第1天248 架次,第2天218 架次,第3天230 架次,第4天279 架次,平均日出動率達到244 架次。美國海軍分析中心(CNA)對該次演習的數據分析顯示:飛行甲板作業能力是限制出動架次率的首要因素,其次是機組人員可用性,最後才是艦載機本身的可用性。目前我國的彈射型航母仍在建造過程中,平甲板航母如何運作方面的經驗仍然是零。本文將以美國海軍運用最成熟的尼米茲級為例探討航母飛行甲板作業能力對出動架次率的影響。

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1997年10月12日在波斯灣執勤的"尼米茲"號

航空母艦就是一座面積非常有限的海上浮動機場,尼米茲級核動力航母甲板面積含艦島也只有2.5萬平方米。在這個空間裡要擺放近90架艦載機,有數百名艦員來回走動、各司其職,要留出足夠的安全空間供飛機彈射起飛和阻攔降落,還要進行飛機牽引、加油掛彈、發動機試車等高危險性的地勤作業,這比螺螄殼裡做道場還要難,沒有一個高效的運作規範,載機數量再多也會面臨飛不起、降不下、調不動的困境。

劃分區域

要合理運用飛行甲板,首先就要劃分不同的功能區。美國的大甲板航母除了按大功能區塊劃分為前部的彈射區域、左舷的斜角甲板著艦區、分佈在兩舷的4部升降機外,海軍內部還習慣給每塊停機位起一個綽號,方便指示方位。比如前甲板兩部彈射器後部從左到右分別為"Crotch - 褲襠"、"Box - 盒子"和"Point - 點";艦尾著艦區從左到右則分別為"Finger - 手指"、"Fantail - 扇尾"和"Patio - 露臺";1、2號升降機左側的通道為"The Street - 街道";艦島和3號升降機之間的位置甚至叫"Junk Yard - 垃圾場"。

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這些綽號雖然聽上去相當糙,但在俚語盛行的美國文化中是相當朗朗上口的,而且是有意這樣起的,相鄰停機位的英文發音差別很大,在噪音嘈雜的航母甲板上不會讀錯聽錯。我也很好奇咱們中國的航母會給不同甲板區域起一些富於特色的綽號呢,是1號位、2號位,還是"光明頂"、"黑木崖"?

在起飛、著艦區域和升降機、燃氣導流板等活動裝置邊緣都畫有非常明顯的安全邊界指示帶,其中起降區域紅白相間的"Foul Line - 犯規線"範圍內在飛機彈射、著艦過程中不允許進入。

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每一種艦載機在甲板上啟動後也有對應的危險區域,包括進氣道、尾噴管、輔助動力系統的進排氣口、發動機渦輪槳葉位置等,艦員必須把它們牢記在心,時刻注意不要在發動機運轉時誤入以免被強大的氣流吸入進氣道或被高溫排氣吹到海里。

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每艘航母、每個飛行聯隊往往有各自的飛機停放習慣,並沒有硬性規定;但是同一艘航母上的飛機在出擊前和著艦後最終的停放位置基本固定,便於本中隊的地勤人員就近進行維護。過去通常會把E-2預警機、EA-6B電子戰機、S-3和直升機等輔助機種停放在艦島附近,A-6、F/A-18等攻擊機停放在甲板前部,F-14則扎堆沿艦尾停放。如今美國航母的飛機種類被精簡為F/A-18E/F/G"超級大黃蜂"、E-2"鷹眼"和SH-60"海鷹"後,停機安排就更簡單了。

當然這只是非戰鬥狀態如檢閱、出入港時的靜態飛機停放方式,一旦進入航空運作狀態,要起飛或降落時,就不可能把整個甲板都佔滿了,必須移動到臨時停機位留出相應的作業空間。

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1986年8月1日,獲得"Battle E"作戰優異獎章的"星座"號在地中海上擺出慶祝圖案

作業模式

循環模式

美國航母的標準作業程序是"Cycle - 循環模式",一個循環以時間長度(小時+分鐘)來表示,週期通常為一個半小時,稱為1+30 Cycle,循環週期可長可短,1+00(即1小時)到1+45不等。週期越短,一個週期內放飛/回收的飛機數量就越少。

飛機按任務進行編組,一個編隊被稱為一個"Event–事件",我們通常也叫做波次,由12-20架飛機組成,每架飛機從彈射起飛到阻攔著艦的過程則是一個"Sortie - 架次"。在一個24小時的飛行日中,預先規劃好的"波次"按時間順序依次編號為第一波、第二波、第三波……第一波的飛機被擺放在出擊的優先位置,以便啟動發動機並完成檢查後可以就近滑向指定的彈射器。

在一個波次裡,最先起飛的是在航母附近執行搜救任務的MH-60S"海鷹"直升機,然後是E-2預警機和F/A-18夥伴加油機,接著再連續放飛該波次執行攻擊或巡邏任務的F/A-18。如果相鄰的2座彈射器同時使用,比如2號和3號彈射器,升空後2架飛機必須各自向外轉彎以避免空中相撞。

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2007年8月2日,一架F-18E(左)和一架F-18C(右)從航行在大西洋上的"艾森豪威爾"號上同時彈射起飛

當第一波飛機升空後(通常需15分鐘左右),第二波飛機開始準備,根據當時所採用的循環週期於1小時+X分鐘後起飛。這兩波飛機起飛後將留出足夠的著艦空間,第二波起飛後緊接著將回收第一波飛機,然後進行加油、掛彈、重新擺放就位,準備第三波出擊。第三波起飛後立刻回收第二波,依次循環。在回收了一個飛行日的最後一波飛機後,所有的飛機在夜間將被重新擺放,為第二天的第一波出擊做準備。

在循環模式下,艦載機的起飛和著艦是完全分離的,兩種作業不同時展開以減少相互干擾。全放飛狀態,著艦作業將被終止,整個著艦區和甲板尾部都會用於停放準備完畢等待起飛的機群,艦艏起飛區域和"街道"將被清空用於起飛和滑行調度。

最典型而極端的情況就是發端于越南戰爭時期的"Alpha Strike – 阿爾法突擊",當航母戰鬥群需要一次性投入大量空中兵力對高價值目標發起攻擊時,必須以最大起飛速率在短時間內放飛儘可能多的飛機,所有飛行中隊的飛機都會出動,往往達到航母載機量的一半以上即40-50架,屬於聯隊規模的出擊。

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1971年4月,經過歷時4年的現代化改裝後,"中途島"號返回越南戰場前往揚基站替換"漢科克"號

尼米茲級後期型配備的是4座C-13-2型蒸汽彈射器,晝間相同型號艦載機彈射間隔僅為30-45秒,夜間則為一分鐘;彈射不同型號的艦載機時需要調節的設備和設定較多,晝間間隔約為70-75秒,夜間更長一些。晝間氣象良好的條件下4臺彈射器一起工作,可以在1分半鐘內彈射8架"大黃蜂"。

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2009年4月26日,"艾森豪威爾"號在阿拉伯海同時投入4部彈射器放飛戰機,1-4號彈射器分別準備彈射EA-6B、F-18C、E-2C和F-18C。

1996年4月"華盛頓"號在波斯灣參加"南方守望"行動期間曾經進行過60小時不間斷航空作業演練,連續執行了50個1+15 Cycle,除了1個循環遇到惡劣天氣略有推遲,其它的作業都非常完美。其中一個循環在30分鐘內起飛了72架飛機(含直升機),效率十分驚人,當時配屬的第7艦載機聯隊(CVW-7)總共配備了75架飛機。

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1996年4月29日,"華盛頓"號和"聖賈辛託"號巡洋艦在波斯灣接受"梅利馬克"號艦隊油船的補給,"華盛頓"號的1號彈射器上停放著一架機翼摺疊的S-3反潛機,4號彈射器有2架機翼摺疊的F-18C,後甲板還有2架值班F-14處於待命狀態。

這次部署"華盛頓"號比較罕見地提前抵達波斯灣,因為當時正好爆發"臺海危機",原本在此執勤的"尼米茲"號於3月11日被抽調前往西太平洋支援"獨立"號,同一天"華盛頓"號從馬賽趕赴蘇伊士運河。在一觸即發的臺海前沿進行大規模航空演習過於敏感,所以由位於中東的"華盛頓"號進行這項演練,以驗證尼米茲級航母的最大作戰效能。

和全放飛狀態相對應的就是全回收狀態,當出擊的大機群返航時,必須儘快回收空中燃油將耗盡甚至發生戰損的飛機,這種情況下將暫停起飛作業,整個前甲板和右舷都將用於停放剛著艦的飛機,艦艉和左舷則清空用於降落。阻攔著艦的速度可以達到1分鐘1架,但如果發生復飛等緊急情況將打亂著艦節奏。

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2019年1月20日,"斯坦尼斯"號航行在霍爾木茲海峽,正在進行飛機回收作業

【 靈活甲板模式 】

在常規的"循環模式"之外有一個比較特殊的情況就是"靈活甲板式",飛行甲板做好準備以很小的時間間隔(靈活地)、不規律地在起飛和著艦之間進行切換。當航母編隊遭遇比較明確且嚴重的威脅時將轉入這種狀態,正常的1+30循環週期被壓縮到40-60分鐘之間,以便對可能的威脅升級作出及時應對。

這種模式下通常由艏部的一部彈射器彈射預警機、加油機或者巡邏戰鬥機,另一部彈射器區域用於停放飛機;斜角甲板保持清空用於回收返航的飛機或供故障飛機的緊急著艦,在著艦間隙也可以使用3、4號彈射器。

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2018年3月17日,卡爾·文森號在西太平洋部署,圖中就處於靈活甲板模式,2號彈射器處於待命狀態,同時開放著艦區域準備接收飛機

針對威脅,航母會設定幾個等級的緊急待命狀態"Alert – 警報",以時間長短命名,分別為Alert 5 - 警報5、Alert 15 - 警報15和 Alert -30 警報30,也就是從接到出擊命令到值班戰鬥機彈射離艦的分鐘數,每種待命狀態通常各安排2架戰鬥機,其目的是把任何來襲的不明空中目標阻擋在200英里攔截半徑以外。

執行緊急待命任務的飛機事先已經啟動發動機完成所有的起飛檢查程序,然後關閉發動機停在彈射器上或附近,保持通電狀態。警報5時機組人員在飛機座艙內待命,警報15和30則等在中隊的待命室內。當警報5的2架值班飛機升空攔截後,指揮員再根據空情決定是否出動後續戰鬥機提供支援,電影《壯志凌雲》裡就有湯姆·克魯斯在座艙裡執行警報5待命的橋段。這種令人高度緊張的緊急待命每4小時換一班,飛行員往往乾坐了2、3小時卻一直沒有收到出擊命令,所以總是看到他們在座艙裡讀書打發時間。

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"靈活甲板"也有一個極端情況就是"CQ - 母艦認證作業" (carrier qualifications),用於新艦載機飛行員的航母資格認證考核或者老飛行員的重新認證。按美國海軍的規定,艦載機飛行員連續14天不飛就將喪失固定翼起降資格,必須重新認證。認證要求根據考核者的經驗和距上次著艦的時間間隔有所不同。

新飛行員:12次晝間著艦(最低10次成功阻攔降落,即允許2次觸艦復飛)和8次夜間著艦(最低6次成功阻攔降落)

機型轉換飛行員:12次晝間著艦(最低10次成功阻攔降落)和6次夜間著艦

重新認證飛行員:6次晝間著艦和4次夜間著艦進行大批飛行員的資格認證作業時,甲板上停放的飛機大大少於正常情況,起飛和著艦同時進行連軸轉,一架飛機阻攔著艦後立刻滑行到彈射器進行下一次彈射,被稱為"熱運轉"。只有飛機需要加油或者更換飛行員時才會暫時停放到停機位,發動機保持運轉進行熱加油,多名飛行員將輪流使用同一架飛機進行考核。

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2006年9月,"艾森豪威爾"號在大西洋執行CQ作業,升降機旁的幾架C-2、E-2C都處於"熱機"狀態

異物損傷檢查

在整個航渡和前沿部署的過程中,航母的飛行甲板都處於待命狀態,除了戰損等特殊原因外,唯一需要關閉整個甲板的情況就是例行的"FOD異物損傷檢查" (foreign object damage walk down)。除了每個飛行日的首次飛行之前必須進行外,隨著飛行作業的強度提高,異物檢查的頻率也需要相應提高。如果發現甲板上有碎片等異物,任何起降作業都必須立即停止,全體甲板工作人員包括飛行員都參與,排成橫跨甲板的數排從艦艏走到艦艉,靠人工發現並清除任何可能危及飛行安全的異物。

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2007年3月28日,"杜魯門"號艦員在大西洋水域進行異物損傷檢查

而在我國的航母上,艦員已經開始使用最新的揹負吸塵器式甲板清理工具,清掃效率比人工檢查大為提高。

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下一篇寫:航母部門設置是什麼樣?甲板上地勤如何分工?


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