逐渐正常的航母：“福特”故事

  迄今，作为21世纪的超级航母，美国海军福特级核动力航母首舰“福特”号已服役6年多。虽然“福特”号顶着世界最先进航母的光环，名字里有“福”命里却似无“福”。其服役伊始，就因电磁弹射器、电磁阻拦系统等关键设备设计制造的缺陷而备受诟病。此后的服役之旅磕磕绊绊，历经整改、海试再整改的煎熬。直到2023年5月首次战斗部署。人们对其印象才有所改观。那么，“福特”号是一艘怎样的航母？它的故障是什么问题导致的？“福特”号的经历对于世界其他几个国家有哪些启示？

  媒体报道“福特”号航母是“美国近40年来建造的首艘新型航母”之所以这么界定 是将福特级航母与其前辈——企业级与尼米兹级航母相提并论。

  1961年11月服役的“企业”号航母是世界第一艘核动力航母，8座A2W压水反应堆、满载排水量8.5万吨，这样的设计让“企业”号拥有理论上近乎无限的续航力、最大航速35节的高速航行性能，以及空前强大的航空搭载能力。但超级航母带来超级性能的同时，也超级费钱——“企业”号航母实际造价是小鹰级单个航母的192%。高昂的价格妨碍了“企业”号后续舰的建造，这让“企业”号成为一个孤立的舰级。

  虽然单舰成级，但“企业”号的设计思想对美国第二代核动力航母尼米兹级有着重要的影响。1968年，作为“企业”号动力减配版的尼米兹级航母开工建造。囿于成本压力，尼米兹级航母采用2座A4W反应堆。综合看尼米兹级航母通过牺牲部分动力性能与配备，以及改用性价比更高的雷达电子与舰载防御武器换取更大的舰体与更强的航空搭载能力，取得了性能与成本间的平衡，堪称美海军的理想型核动力航母。

  尼米兹级航母后续舰的建造过程，也佐证了这一点。从首舰“尼米兹”号1968 年开工建造到最后一艘 10号舰“乔治·布什”号2006年完工下水，建造时间绵延近40年，美海军对该级航母的青睐可见一斑。

  既然尼米兹级航母这么优秀，美海军为何还要发展福特级航母？这一方面是技术使然，尼米兹级航母虽历经改进升级，但基础设计毕竟是基于20世纪60年代的技术，如今早已落伍。另一方面，是美海军的更加高的要求。随着冷战结束，美国失去最强大的对手，美海军没理由维持冷战时期的兵力规模，削减军费、缩减舰队规模成为必然。在此背景下，从20世纪 90年代中期开始，美海军退役多艘航母。面对预算与航母数量大幅度减少的双重困境，美海军对新一代航母的要求变得“严苛”，既要减少相关成本，又要提高单舰的作战性能。美海军期望新一代航母至少比尼米兹级节省10%至20%的全寿命周期成本。同时，新一代航母须提高 25%至60%的舰载机单日打击出动架次，拥有更强大的航空弹药承载能力等。

  当然，同时满足上述两点并不是特别容易。怎么样才能解决这对矛盾，美海军把希望寄托在了新技术的应用上。

  从技术层面看，解决成本过高的问题，能够最终靠引入先进的自动化技术替代人力，同时采用寿命更加长的新型核反应堆，来削减航母全寿命周期成本中占比最高的人力与维护费用。

  提升航母作战能力的核心是提高舰载机出动架次率，在技术上能够最终靠引入新型弹射器、升降机，优化飞行甲板设计，提升航空弹药、航空燃油携载量等方法来解决。

  对于福特级航母来说，其整体布局依然大体沿用尼米兹级的设计，舰体尺寸、吨位与尼米兹级大致相同，但也引入大量新技术试图取得成本与性能间的平衡，这最重要的包含电磁弹射及阻拦系统、新型核反应堆、先进武器升降机等。

  福特级最大的技术亮点莫过于革命性地采用电磁弹射器，代替问世近70年的C13蒸汽弹射器。电磁弹射的原理是利用电磁感应产生的电流和磁场相互作用，将物体加速并发射出去。其最大的优点是，电非常容易操控，电大、电小、电多、电少容易实现，因此对舰载机的支持范围更大。比如，蒸汽弹射对舰载机的重量有一定要求，太轻的飞机用不了，而电磁弹射对起飞重2吨到70吨的舰载机都能支持，这就给舰载机的选择带来更多选项，如今风头正盛的各型无人机未来都有上舰的可能。

  同时电磁弹射易操控，能改善舰载机飞行员的弹射体验。根据气体状态方程，蒸汽弹射刚开始时弹射力度大，后来力度逐渐减小，加速度最大值和平均值之比超过200%。而电磁弹射能轻松实现平稳加速，加速度波动在5%以内，更加平稳安全，对司机更友好，对舰载机结构产生的损害也更小。

  相比蒸汽弹射，电磁弹射还有很多战术上的优势。蒸汽弹射前要对气缸进行预热，时间超过24小时，电磁弹射准备时间只需15分钟，这对于高强度的现代海战意义非凡。同时，连续使用蒸汽弹射器会影响航母的航速，每次弹射会消耗610公斤蒸汽和1吨缓冲淡水，连续弹射8架飞机后,锅炉蒸汽将损失20%，进而使航母的航速下降5节以上，电磁弹射则不存在这样的问题。此外，电磁弹射结构相对比较简单，维护成本低。试验显示，使用电磁弹射器后，能够大大减少近30%的全寿命维护费用及近20%的维护人员。

  从各方面说，电磁弹射器是革命性的技术创新，其作业效率提高了约25%，3 部电磁弹射器足以达到过去尼米兹级4部蒸汽弹射器的出动效率。当然，采用电磁弹射，对电力的需求水涨船高，这对福特级的动力系统提出了更高的要求。

  航海界曾有这样的调侃“在海上，只有扛不住的水兵，没有扛不住的航母。”核动力航母超强的续航能力和持续的战斗能力，源自动力装置核心处的反应堆。福特级航母的A1B反应堆吸取海狼级、弗吉尼亚级等核潜艇反应堆的设计与操作经验 ，与尼米兹级设计于20世纪 60 年代的A4W反应堆相比提升巨大。

  具体来说，A4W反应堆受限于当时的计算机技术、设计与操作经验，为了安全起见，只能采用相对保守的设计。A1B反应堆研制时，通过更先进的计算机技术进行模拟与分析后，可让堆芯拥有更高的单位体积内的包含的能量，使得效率达到最大化。

  A1B反应堆还重新设计了蒸汽发生器、回路设备与控制管理系统设备，改善了可维护性并采用延寿的整体设计。尼米兹级的 A4W 反应堆庞大且复杂，有30多种型号的管道、1200个阀门与20种型号的主泵 运转时需要60多个人工观测点进行监控。为保持24小时不间断监控，反应堆部门要400多人，这比一艘伯克级驱逐舰的舰员总数还多。

  针对以上问题 A1B反应堆着重简化设计，足足减少了一半的阀门、管道与主泵等元件。另外，由于A1B采用现代化的电气控制与显示系统，反应堆运行时需要的观测点减至20个，这也大幅度降低了人力需求。总而言之，多项改进道施让A1B反应堆较 A4W提高了25%的输出功率，减少了50%的维护需求与人力需求，配套发电机组的发电能力提高了3倍。

  除了上述技术创新，福特级航母还广泛应用自动化技术，使人力成本得到一定效果降低 设计容量达4500人的“福特”号，实际只需2600名船员操控。美海军预计，船员精减措施有助于“福特”号在50年服役期内节省40亿美元的开支。

  作为21 世纪美国维持全球霸权和海空优势的利器，“福特”号航母集最先进的技术与数十年超级航母操作经验于一身，可谓出生就自带光环。但随着负面新闻不断涌现，“福特”号已经跟“不靠谱”画了等号。在诸多质疑中，最“骇人听闻”的莫过于美国国防部作战实验与鉴定局发布的2021年年度报告。

  该报告称“福特”号的电磁弹射系统在8157次弹射中，平均无故障周期是272次，即平均每弹射272次就会出现1次故障，远低于设计目标的 4166次。不仅如此，电磁阻拦系统在8157次舰载机回收阻拦中，每41次阻拦就会出1次故障，远低于设计的基本要求的16500次。

  关键系统的故障率如此之高令人咋舌，不免让人生出“福特”号还行不行的疑问。要回答这样的一个问题，我们不妨从三个维度去思考。

  一是从统计学角度看，上述统计是否科学 值得商榷。作者觉得，将总运行次数除以总故障次数来计算可靠性的方法，并不能全面反映系统实际的运作情况。举例说，1分钟能解决的软件故障和1天能解决的硬件故障，在上述统计方法计算下都算1次故障。很明显，这种忽视故障大小、“简单粗暴”的计算，会得出偏离真实的情况的可靠性。

  二是从故障本身看，属正常现象。因为革命性的新装备在服役初期，或因设计制造上存在缺陷漏洞，或因操作人员不熟悉，都不可避免会出现故障率偏高的现象。实践证明，大多数设备的故障率是时间的函数，描述故障的“浴盆曲线”（注：曲线的形状呈两头高、中间低，有着非常明显的阶段性）就能说明这点。

  三是造成“福特”号故障的原因，其实在技术之外。不成熟的装备被允许装舰，跟前美国防长拉姆斯菲尔德“一步到位”的决策有关，这一点容易被忽略但至关重要。

  美海军在发展新一代航母时，原计划是采取“三步走”的策略，即通过最后一艘尼米兹级航母CVN-77、两艘新一代航母 CVNX-1、CVNX-2 来逐渐实现新技术的应用，然而2002年底，拉姆斯菲尔德要求直接发展拥有完整功能的新一代航母，即跳过原先的CVNX-1，让新技术一次到位，在CVN-78航母（“福特”号）上实现原本要等到 CVNX-2上才会引进的新功能。原本分三个阶段逐渐应用的新技术，变成提早5年以上全部应用，步子迈大了便可能摔跟头。

  “福特”号航母的遭遇，有着更深层次的现实意义。当今世界能自行建造8万吨排水量以上超级航母的国家屈指可数，“福特”号坎坷不平的服役路，给相关国家带来多重启示。

  其一，以发展的观点看航母故障。对“福特”号航母的质疑，大多数表现在电磁弹射等新技术的不可靠上。但是，最新数据表明，“福特”号正逐步走向成熟。2023年10月6日，“福特”号的官方社会化媒体公布消息，该舰已完成第20000次阻拦着舰。自首次战斗部署以来，已完成6922次弹射起飞和阻拦着舰作业。

  从2023年5月2日进行首次战斗部署到10月6日，“福特”号已部署 158天，平均每天出动舰载机44架次。考虑到部署期间“福特”号还对多个国家进行了访问，实际的日出动架次会更高。这样的日出动架次与“福特”号2022年首次部署53天，完成1250架次飞行训练，日出动24架次相比，高了很多。

  “福特”号的这种进步，不应被忽视。新技术的应用必然带来困扰，随着装备缺陷被修复，人员越来越熟悉，故障率也会随之降低。我们的注意力不应只放在问题上，更应去进一步探索美海军的解决之道。一旦“福特”号解决了可靠性问题，将无可争议地成为21世纪航母的标杆，而这些“过坎”的经验与教训值得有志于建造新一代航母的其他几个国家海军学习借鉴。

  其二，按照实际国情确定航母发展。从企业级到尼米兹级再到福特级，正是因为受到成本的制约，导致性能存在这样或那样的遗憾。由此看来，一型武器装备绝不是无限地堆砌性能，它必然受国防战略、经济条件和技术能力等综合因素的影响。这就如同买车，是上班代步还是拉客运营，我们的需求与钱包的鼓与瘪决定了车型的选择。

  同理，选择轻型航母还是重型航母，如同家里有几口人就要几座车一样。至于军迷们热衷讨论的电磁弹射与蒸汽弹射的抉择，则如同选择两驱还是四驱，最终都要按自身条件进行高配低配的技术取舍。最后，兜里有多少钱往往是买啥样车的决定性因素，一国的经济条件对武器装备的制约可见一斑。

  航母作为人类历史上最强大的海上作战平台，比起吨位、航速、飞行甲板面积、舰载机出动率这些看得见摸得着的数据，软件配套或许更重要，它包括人员训练、舰机匹配、甲板运作、战术战法等。如何运作装备电磁弹射器的平直甲板航母？如何摸索出多艘航母下的运作循环周期？如何让双航母编队发挥出1+12的作用？此类看不见、摸不着的问题，才是决定航母战斗力的关键。这种积累靠的不是一朝一夕，而是岁月的积淀和打磨，这也正是百年海军的应有之义。