【軍事博評】William Lam:福特號是大白象還是未來武力指標?

2017-07-27 17:37:02
William Lam

現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

170408-N-KU586-0038 美國新世代航母福特號(CVN-78)

 

近日「航母熱」似乎停不了,繼遼寧號訪港後,美國新世代航母福特號(CVN-78)服役亦吸引了傳媒及網民的視線。本文將綜合中英文相關資料,嘗試由戰略、戰術與效率需求分析福特級的先進之處。

福特級源自1990年代中期提出的CVX計劃,本是作為企業號及尼米茲早期型核動力航母的替換艦。時值冷戰結束,美國海軍規模大減,加上「由海到陸」戰略的逐漸成形,美國海軍由過往「奪取制空權」及擊潰蘇聯海軍/戰略核潛艇部隊的主要任務,演變成以「對陸支援」為主,支援陸戰部隊沿岸作戰的任務。

在「由海到陸」戰略中,瀕海戰鬥艦(LCS)所組成的小艦隊將作為沿岸掃蕩作戰的先鋒,而航母的角色就變成先制打擊沿岸目標、擊潰對方岸基航空/防空兵力,以及對頻海戰鬥艦群作中遠程支援。雖然危險性已較冷戰時為少,但打擊任務及攻擊目標數目卻顯著增加。加上航母數量因為預算問題而預期進一步減少,美國海軍更需要一種出擊效率更高,維護成本又較低的超級航母,以上就是CVX計劃的基本戰略戰術要求。

經過多翻調整,加上反恐戰爭對「由海到陸」戰略的進一步需求,CVX亦於2004年進一步明確化成CVN-21計劃。該計劃放棄之前研究過的全新設計船型,改以尼米茲級的船身為基礎,透過改變甲板布局及投入大量新技術,從而減少人力需要、簡化維修複雜性等,以達到提高艦載機出擊效率與降低維護成本的要求。

新技術包括具更強發電能力的新反應堆A1G型(並以更多電動機取代艦上的液壓 / 蒸氣設備)、電磁彈射系統(EMALS)、先進攔阻系統(AAG)、新型自動輔助降落系統、自動化艦載機調度及管理系統、新的彈藥運輸與裝填流程、新型雙波段艦載雷達(DBR),以及更多預留空間以加裝新武器與設備等等。2005年8月,前期建造工作正式開始,兩年後CVN-21正名為福特級,2008年進塢搭建工序正式展開。本艦於2013年11月下水,2017年5月交艦,並於7月22日正式服役。

配合CVN-21計劃所確認投入的新技術,福特級在作戰性能上有兩大特色:

一、切合未來戰略戰術需要

美國海軍在2000年代已計劃使用大量艦載無人機取代有人戰機,以負責高危的潛入式攻擊任務或其他較「簡單」的勤務。其成果是X-47B無人攻擊機驗證機(因為預算不足,艦上操作試驗完成後便停止開發),以及預計於2020年前投入服役的無人加油及多用途機MQ-25A。

EMALS、AAG及自動輔降系統正好有助各種輕重型無人機在艦上的運用,例如EMALS的彈射力量可調幅度相當大,有助彈射不同重量或結構較脆弱的無人機;AAG的電磁制動與水壓渦輪緩衝系統亦能自由調校制動與緩衝時間及距離,同樣有利不同重量的無人機(甚至有人機)的降落;而自動輔降系統則可更有效與無人機聯線並進行引導,令降落變得更精準方便。

另外,過往美軍超級航母只配備有限的自衛火力,連帶雷達都只是普通遠程警戒雷達,但福特級配備的是同時具備搜索/導引功能的雙波段艦載相控陣雷達(DBR)。這套雷達賦予福特級強大的目標追踪與火控能力,同時福特級的船尾左右舷亦配備了巨大的武器甲板及垂直發射系統的預留空間。該甲板甚至可以裝上尚在預研中的激光砲 / 電磁砲系統。這點無疑是與預期日後護航艦隻減少,航母本身要具備更強大的防空自衛能力(甚至一定的對陸支援攻擊能力)有關。

X-47B無人攻擊機驗證機

 

二、成本與效率至上

過去美軍超級航母日常運作及全周期成本相當驚人,以1997財政年度計算,尼米茲級預期役期內總成本達222億美元,當中造價及中期改裝只佔30%(其餘70%當中,有4%是退役成本,即全壽命周期成本的2/3都用在工資、日常船艦維修開支、燃料與補給品開支、泊岸費用,以至艦載機隊維修等等。)。新福特級在售價上已進一步上升,且服役後13年內頂多只有3艘同級艦服役,難以用採購數量降低成本。為盡量減低服役期總成本,減少人手、減低維修及整備的難度,同時提高效率就變成新航母首要任務。福特級透過以下三大改進,達到上述要求:

  1. 動力系統的改進,有助運用更多重要機電系統:坊間「20年不換核燃料」的報道雖然不假,但尼米茲級最後四艘同型艦已經可以做到。新式A1B型核反應堆更換燃料間隔同樣是22年,但其設計有能力將換燃料間隔提高至26甚至30年,借以延長服役年限。如果福特級在其役期內進行一次換燃料及改裝工程,其最長役期可達63年(超過企業號的52年),到2080年才退役。另方面,A1B的輸出功率比尼米茲所用A4W高出25%,但用作動力的功率仍相當於28萬匹馬力,故多出來的輸出自然可用在推動更多發電機上,福特級的發電能力是尼的3倍,以提供更多電力給EMALS、AAG與其他電機設備,甚至可用在未來的電磁砲或激光砲上。另外,A1B型核反應堆較輕及較小,設計亦較簡單,自動化程度更高,日常維修及更換核燃料上都更方便。
  2. 新式起降系統提高操作效率並減低維修需要:蒸氣彈射器的重量及管道所佔空間非常大,且蒸氣發生器與管道都處於高壓工作環境,操作及維修不但需要較多人員,亦具危險性;電磁彈射軌道嚴格來說只是一列電磁鐵,而輸電系統所佔空間比蒸氣彈射小得多,更重要的是,就算加上磁懸浮飛輪儲電及放電系統,整體重量大約只有蒸氣彈射系統的2/3,對於船艦設計者而言,重量及空間的壓縮不但有助提升船殼壽命,省下的空間更可用作其他艙室或物資儲存。此外,維修保養不單較以往節省1/3人手,危險性也相應降低。更重要的是,電磁彈射是靠電磁鐵持續加速,對機體強度的傷害遠較蒸氣彈射為低,這又可減少艦載機的維修難度,相應亦降低成本。AAG及自動輔降系統亦有助飛行員更安全的降落之餘,也能減低艦載機折損的機會,同時亦因為降落變得更加精準,機體因降落失誤而造成的損傷亦會進一步減少,維修人員亦可以省下不少功夫。其他和起降有關的改進還包括擋焰板改以穿梭機的隔熱陶瓷製成,取代過往沉重的隔熱鋼板及液冷設備,節省重量之餘又減省維修需要。
  3. 甲板新佈置有助提高出擊效率:在甲板改進方面,過去超級航母有四部升降機,但據統計艦橋後方那部運用機會相當少,故新設計減至三部,同時將艦橋移至飛行甲板後端。這不但有助減少維修人員的工作,建造成本亦可相應減輕,同時增加的連續甲板面積與整體強度的提升也有助提升飛機的整備與調度效率。利用可用甲板面積增加的優勢,福特級亦改用全新的彈葯裝填模式,彈葯由彈葯庫經專用升降機直接送往飛行甲板下方的彈葯整備區,再以專用升降機直接送上甲板裝填區(過往是進入機庫整備區後再由飛機升降機送至甲板上),配合美國海軍新引入的「賽車維修站」式艦載機補充燃料、裝彈與檢查流程,進一步加快補充燃料、彈葯處理與裝填的速度,令艦載機出擊效率進一步提高;艦橋後移還有另一個好處,就是所產生的氣流對於艦載機降落最後階段的阻礙更少,令降落變得更安全,而同時艦艇操舵上也不會受明顯的影響。另外,甲板調度工作亦變成全自動化,由電腦安排最佳調度程序並指令飛機拖車或艦載機移動至特定位置。這亦有助加快調度工作,同時可以容納更多艦載機在甲板上活動。

福特號在美國同樣有大白象質疑

不過,正正由於福特級投入大量新技術,而新技術的發展延期(部分的研究進度甚至遲了4年)及低妥善率,往往成為成本大幅上升及進度屢屢受阻的主因;另一方面,政治人物亦開始抱怨其太貴及阻滯太多,例如特朗普總統已經發砲揚言裁掉「又貴又不可靠」的電磁彈射系統(EMALS)。種種因素都令福特級給人有「大白象」的感覺。

然而,稍有軍事史常識的人都知,超支、大量新技術令早期系統可靠性不佳等等,都是新武器出現時常有的毛病,例如F-15服役首五年就因為引擎不可靠而須經常停飛,故素有「機庫女王」的稱號。需要留意的是,新技術所帶來的毛病是需要磨合期的,故福特號雖已正式服役,但並不表示其真正具備作戰能力。

福特號由於大量投入各種新技術,連甲板作業流程亦大幅修改,人員作業常規都要重新編寫或修訂,而且相當多的新設備還未完成最後測試,連EMALS及AAG都要做更多功夫才能將可靠度提升至原有要求。故此,一般預期福特號首次戰鬥部署至少要到2020甚至2021年後。可以說,在這四年內,福特會變成另一艘「遼寧號」,成為未來航母運用技術的訓練與試驗艦。

當然,任何戰略戰術要求的改變,以及各種成本因素,都會影響軍備的發展路向。為節省成本,原本應用在福特級上的一些新技術(如自動裝彈機械人)已暫時攔置,兩艘姊妹艦在雷達配備上會有所降低,部分仍未完全成熟的新技術亦可能不會用在她們身上。

然而,現時對福特級影響最大的還是戰略戰術要求的改變:數年前開始,美國海軍戰略其實已隨「亞太再平衡」戰略而出現改變,這無疑是和中國海軍及其反介入 / 區域拒止能力高速增長有關。在中國海軍裝備以極高速度更新的情況下,美國海軍在軍艦(尤其是可隨時投入攻擊的航母)數量上愈加不足,加上福特級的採購價格十分高,參議院軍事委員會剛在上月底推出一個「中型輔助航母」的研究計劃。這計劃只屬初期研究,會否成事仍是未知之數,但如果福特級後續艦的採購成本仍然繼續高企,這個「中型航母」計劃很可能影響福特級的產量,甚至是其未來發展方向。

延伸閱讀:

  1. 軍武狂人夢:《福特級航空母艦》http://mdc.idv.tw/mdc/navy/usanavy/CVNX.htm
  2. 張明德:《美國海軍超級航母發展史 / 福特級的源起與演進》http://www.xueshu.com/hlktgxsj/201407/22281290.html
  3. Ford*Class Aircraft Carrier http://www.thefordclass.com/cvn78/index.html

發佈於 軍事博評
By 2017-07-27

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