美海军肯尼迪号航母即将服役,划时代的福特级开创了哪些先进技术


美海军肯尼迪号航母即将服役,划时代的福特级开创了哪些先进技术

福特级航母“福特”号


作为美军下一代航母,福特级从研发之初就引起了世界关注。作为一型迭代的产品,福特级相较于尼米兹级采用了大量的新技术,是世界航母技术的又一次跨越。


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福特级由纽波特纽斯造船厂承建(隶属诺斯罗普格鲁曼公司),满载排水量达到11.2万吨,是美国有史以来建造的吨位最大的航母。福特级长度、宽度、吃水分别为337米、77米、12米,尺寸超过其前级尼米兹级。


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由于采用了大量新型技术,福特级首舰“福特”号经历了一个漫长的建造时间,2005年8月开始切割一块钢板,直到2017年7月才实现服役,间隔了将近12年。首舰作为探路先锋,建造相对缓慢也在情理之中,二号舰“肯尼迪”号于2011年2月开工,现已进入海试阶段,距交付服役已经不远。作为一款划时代的产品,福特级航母给世界航母技术带来的进步是开创性的。


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全球率先采用电磁弹射技术


尼米兹级采用的蒸汽弹射已经是过去最有效的起飞方式,但是也存在明显的不足之处。蒸汽弹射起飞的动力来自于高压蒸汽,这种应用对于设备的损耗比较大,同时,能量使用效率低。福特级采用的电磁弹射技EMALS(Electromagnetic Aircraft Launch System)则不一样,利用类似电机的原理进行运转,弹射效率可以提高30%,设备损耗也较小,并且显著减少了弹射系统占用的空间。

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EMALS电磁弹射器


作为航母舰载机的最新投放技术,研发电磁弹射技术的不止美国一家,但是美国率先取得了突破并应用上舰,引领了航母舰载机起飞技术的变革。


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进行电磁弹射起飞的F-35C


首创了新型着舰技术


现行航母主要采用拦阻索进行拦阻降落,这个成熟的着舰技术已经被应用了半个多世纪,但是弊端也是很明显的。采用拦阻降落技术,舰载机的降落重量受到了严格限制,最大降落重量必须控制在25吨以内,这就使得战机不能挂载过多剩余弹药返航。


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先进飞机回收系统AARS


为了解决这个问题,研制方为福特级开发了先进飞机回收系统AARS(Advanced Aircraft Recovery System),解决了舰载机满载返航的后顾之忧。先进飞机回收系统利用类似电磁弹射原理进行飞机回收,大幅提升了回收效率,是航母降落技术的一大突破,将会引来其他航母拥有国的学习借鉴。


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核反应堆终生无需加注核燃料


过去的核动力航母能够实现理论上的“无限续航”,但是必须在航母中期维护期间打开核反应堆,进行燃料加注,成本高达数亿美元。这就使得航母必须按时进行中期维护,存在执行任务的空档期。


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A1B核反应堆


福特级采用了两座贝蒂斯原子动力实验室(Bettis Atomic Power Laboratory)核反应堆,50年无需更换核燃料,功率较尼米兹级增加25%以上。A1B核反应堆的采用,使得福特级航母在全寿命周期内无需更换核燃料,重新定义了核动力航母。

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尼米兹级使用的西屋A4W核反应堆


采用全球领先的整合电力系统


福特级使用了整合电力系统(IPS),在能源的分配管理上十分便利。在福特级航母上,不仅电磁弹射器、回收系统、升降机、烹饪、热水供应、洗衣、暖气等需要电力供应,侦测、作战和指管通情设施也依靠电力驱动,这就产生了更为庞大的电力需求。福特级配备了13500V输配电系统,供电能力则高达20万千瓦,约为尼米兹级(6万4000千瓦)的三倍,能充分供给电磁弹射系统EMALS所需的电力。

与此同时,由于具有强大的供电能力,福特级成为第一型在所有机房都设有冷气的舰艇,提升了操作人员的舒适性,并降低了机房内设备的维修需求。


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由于整合电力系统的采用,福特级拥有充足的电力供应,为以后电磁轨道炮和激光武器上舰提供了充分的先决条件。福特级原本打算连推进系统也采用电力推进,用反应堆发电驱动由电动马达带动的推进器(例如可转式囊荚推进器),然而由于供10万吨级舰艇使用的电力推进技术尚未成熟,因此前3艘福特级仍将以蒸汽涡轮直接驱动四轴螺旋桨推进,推进功率达到104MW(约28万马力),略高于尼米兹级的26万马力。


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自动化程度向前一大步


福特级在航空母舰与舰载机队的运作方面进行了大幅改进,加上舰内设备广泛应用网络技术和电子计算机,福特级整体自动化程度较尼米兹级大为提升,有效降低了人力需求。福特级的航空母舰操作人员从尼米兹级的3190人缩减至2000人左右,减少约1200人,其中维持航空母舰本身运作的人员800名,其余400名是支援舰载机队的相关人员。由于人员编制减少,福特级的起居条件得到了改善,增加了舰员的隐私空间,每一间住舱都配备了独立卫生间。


美海军肯尼迪号航母即将服役,划时代的福特级开创了哪些先进技术


大量先进技术的采用,让福特级备受瞩目,成为世界其他航母拥有国的参照对象。福特级在电磁弹射、先进回收系统、新型核反应堆等新技术的应用都是世界航母首创,具有巨大的引领作用,成为世界航母的新标杆。作为后起之秀,东方大国在电磁弹射方面已经取得关键突破,军方专家表示比起美国电磁弹射技术更为先进、成熟,让我们拭目以待。


美海军肯尼迪号航母即将服役,划时代的福特级开创了哪些先进技术


目前,已经服役的福特级航母首舰“福特”号问题不断,迟迟未能达到部署要求,这是新技术不成熟带来的弊病,同样的问题已经在朱姆沃尔特级驱逐舰上暴露无遗。

对于新技术而言,需要抱以耐心,问题终究是一时的,问题一但解决将会展现代差带来的巨大优势,达成先进技术的初衷。



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