美军Ford级航空母舰后一个月将试航 但两要害系统

2019-11-08 12:28 来源:未知

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  背景

  “福特”号于2008财年正式采购,2008至2011财年以4年期增量预算的方式获得预算,预计该舰总预计将达到129亿美元,交付日期数度延迟,目前尚未服役。“肯尼迪”号于2013财年正式采购,美国海军预计该舰建造费用将达到114亿美元。目前正采用模块化方式建造,大约完成了25%,将于2022年交付,取代现役“尼米兹”号航母(CVN-68)。“企业”号计划于2018财年正式采购,预计该舰建造费用将达到129亿美元。2017年2月,美国海军授予纽波特纽斯造船厂总额为2550万美元“企业”号航母(CVN-80)先期制造合同,计划于2018年开建,2027交付,取代现在的“艾森豪威尔”号航母(CVN-69)。CVN-81计划于2023财年正式采购。

  备忘录内容

  如我们在表1所见,虽然CVN-78在2008年采购,但是海军2009年的预算包括了在2009,2010和2011年对该舰的采购投入。这个是2007年国防授权法第121章的组成部分,它授权海军有权为CVN-78, CVN-79, 和 CVN-80做出四年的递增投入。海军提出的2009年预算为CVN-78请求27.12亿美金采购投入。

  美国国家战略和军事战略需求,决定了新一代核动力航母既要保证质量优势,又要保持数量规模。

  军事科学院军事科学信息研究中心  廖南杰

  EMALS不会在海上测试,而是一个生产模型安排于2009年进行陆上测试。在研发发电器和满足海军细节要求上的困难已经导致了15个月的耽搁。目前发电器生产上的问题又拖延了计划在2008年2月进行的测试。海军正在考虑在完成初始测试前授权发电器的生产,以保证及时交付可以支持CVN-78的建造日期。其后果就是,可能在发电器显示可以按照设计工作之前开始生产。EMALS的及时交付也存在风险。在测试和生产中的问题将可能阻止EMALS按照建造日期交付给造船厂。

  三、问题和进展

  如需转载请注明出处:“国防科技要闻”(ID:CDSTIC)

  代替了关于2009年国防年出预算表的会议报告,变成了一个折中版本的预算表H.R. 2638 C,一个合并的预算表连同一个叙述决算表。H.R.2638把海军2009年CVN-78采购资金要求减少了1964.4万美金,同意了海军2009年CVN-79的先期采购资金要求。对于CVN-78上减少的1964.4万美金包括“AN/SLQ-32增长”的2百万美金(SLQ-32是一个舰载电子战系统);1200万美金的“船体,技术和电子支持服务增长”;164.4万美金的“超支的全球指挥和控制海上支持资金”;和一个400万美金的“合作交战能力的超支资金”。叙述决算表声明:

  质量优势方面,“福特”级核动力航母针对新世纪作战环境而设计,围绕提升舰载机出动率和作战灵活性为目标,综合运用新型核反应堆、电磁弹射器、先进拦阻系统等新锐技术,对飞行甲板、升降机乃至内部结构进行了全面改进,信息化水平全面提升,总体作战能力远远超出现役“尼米兹”级核动力航母。

  授权海军部长自2019财年起开展单项或多项多年合同,采购625枚“标准-6”导弹;最多52架C-130J运输机;最多24架E-2D“先进鹰眼”舰载预警机;

  海军估计CVN-78的总采购(即研发加采购)成本超过137亿美金。如表1所示,这个数字包括了到2013年为止的大约33亿美金的研发成本,和大约105亿美金的采购成本。采购成本数字包括了大约240亿美金的细节设计和不重复的工程(DD/NRE)内容,和大约81亿美金建造CVN-78的费用。在核心舰只的采购成本中包含DD/NRE成本是海军舰只采购预算的惯常做法。

  目前,“福特”号航母已经初步解决了动力系统存在的问题,即将启动建造商试航。同时,舰船和舰员均要通过关于导航、通信、舰船操作、可居住性、推进装置、损管等多个方面的认证。这是确保战舰以良好物质状态入海,舰员能够熟练安全地操作整艘航空母舰的关键路径测试的一部分。

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  技术风险。海军在发展用于CVN-78的新技术上面临挑战,特别是电磁飞机发射系统(EMALS)---一个电磁(相对于传统的蒸汽动力)飞机弹射系统。在发展EMALS或其他技术上的问题会拖延舰只的完成时间并增加其研发和采购成本。GAO在2008年3月报告:

  “福特”号航母2005年8月切割首块钢板,2007年1月获得命名,2008年9月正式签订建造合约,2009年11月铺设龙骨开始建造,2013年1月装设舰岛,2013年10月下水。但该舰的服役日期一推再推,从最初的2015年推迟至2016年、2017年,至今仍未服役。根据原定的计划,该舰将于2016年8月底或者9月初服役。但目前来看,最新的消息可能要到2017年底才能服役。

  美国会众议院武装力量委员会海上力量与兵力投射小组4月底签署了一份针对《国防授权法案》的成本备忘录,支持海军提出的一次性采购2艘核动力航母的议案,认为此举有利于节约国防预算,同时建议对现役的“尼米兹”级核动力航母首舰“尼米兹”号(CVN 68)展开延寿研究,旨在继续保持12艘航母的舰队规模。

  2009年国防授权法案(H.R. 5658/S. 3001)。上下两院三军委员会在他们的2009年国防授权法案报告中,建议通过海军CVN-78的2009年采购资金请求,以及CVN-79的先期采购资金请求。两个委员会都不同意海军关于立法临时放弃10 USC 5062(b)而允许把航母力量临时减少到10艘的提议。

  2017年1月,美国海军学院新闻网报道称,美国海军对先进阻拦装置与“尼米兹”级航母所用的Mk-7 MOD3液压制动系统进行比较评估后,决定在“肯尼迪”号航母(CVN-79)上安装该先进阻拦装置。美国海军作战部长约翰·理查德森和海军研究局局长向国会报告称,恢复使用Mk-7拦截装置不仅成本高昂,且可能未来航母建造中断。该决定为“肯尼迪”号缩短发展时间创造了条件。

  备忘录的签署标志着美国海军先前对于国会的游说取得了成功,将继续保有12艘核动力航母,同时加速新型舰艇建造计划,努力实现355艘舰艇的预期规模。备忘录称,“福特”级航母二号舰 “约翰·肯尼迪”(CVN 79)于2023财年服役后,海军将达到12艘航母的既定规模,但如果“尼米兹”号也按原计划在同年退役,将严重影响海军的整体作战能力。委员会建议寻求多种途径保持航母部队的力量结构,包括:“福特”级加速建造、“尼米兹”号延寿等。有鉴于此,委员会要求海军部长于2019年3月1日前提交“尼米兹”号延寿的可行性研究报告,包括主要延寿部件、现代化改进规模和所需费用评估。

  CVN-79和CVN-80.海军想要在2012年采购CVN-79,并于2019年服役。海军预估CVN-79的采购成本大约为92亿美金。海军在2009年预算请求中提出为该舰的先期采购12.14亿美金的请求。海军想要字2016年采购CVN-80,并让其在2023年开始服役。海军估计CVN80的采购成本为107亿美金。如表1显示,海军计划在2012年请求2.01亿美金用于该舰的先期采购。

  不仅如此,先进阻拦装置的成本还严重超支。美国参议院武装力量委员会提出,该项目预算涨达到了惊人的130%,需要进行全面审查,并对“福特”级采用先进阻拦装置的实际需求进行重新评估。

  授权海军部长“在海军启动建造10艘新型运输船的总体采办战略的前提下,向外国企业采购运输船,总数不超过10艘。此外,这一条件将对美国海军军事海运司令部2019财年预算的25%形成限制,直至海军部长签署采购2艘已退役的国防后备舰队船只的相关合同,并完成通用多任务平台的能力发展文件。”

  超前的制动系统完成了早期验证测试,提供了系统概念和测试组件。模拟和实机综合测试计划2009年开始。拖延导致了海军合并了测试项目以维持向造船厂的交付时间,这样就为在生产前处理问题留了很少的时间。较晚的交付将要求造船商在飞行甲板铺好之后再安装这个系统,这样打乱了最优的建造次序并增加了成本。

  先进阻拦装置

  影    响

  用于CVN-78的15个关键技术中的5个已经完全成熟,包括核动力推进和电力系统。6个技术预期会达到成熟,而其他4个在建造合同发出时还处在低成熟度阶段。在CVN21的技术中,电磁飞机弹射系统,超前的制动系统,和双波段雷达(由立体搜寻雷达和多功能雷达组成)对舰只的成本和交期造成了最大的风险。。在技术研发上的问题会导致在维持建造需要的设计日程造成拖延。

  在这样的形势下,美国想要继续保持全球领导地位,必须要维持重要战略方向的军事优势。其海上力量在西太平洋、中东地区以及地中海要保持相当的力量存在。因此,美国海军仍然需要相当规模的以核动力航母为核心的作战力量。

  来源:美国《海上力量》杂志/图片来自互联网

  CVN-78成本预估的准确性。国会预算办公室(CBO)和政府问责办公室(GAO)都质疑海军对CVN-78的成本估算。CBO在2008年报告预估CVN-78按照2009年美元价格计算会耗费112亿美金,比海军的估计103亿美金多9亿美金,如果“CVN-78经历同海军在前10年中购买的其他核心舰只同样的成本增长的话,那么成本还要更高”。CBO也报告说,虽然海军公开表达了对其CVN-78成本估计的自信,但是海军已经对其估计的可信度显示出少于50%,意味着海军相信有50%的机会要超过预估。GAO在2007年报告:

  2012年春,首套先进阻拦装置组件交付纽波特纽斯造船厂。2012年6月美国海军指出,稳定该系统出现问题,同时本年度投入到先进阻拦装置的总费用还增加40%。2015年3月,美国海军海上系统司令部副司令、先进阻拦装置项目执行官汤姆·摩尔(Tom Moore)海军少将表示,详细的工程评估表示,先进阻拦装置上用来吸收飞机尾翼降落在拦截线上70%力量的桨轮——水力扭弯机存在设计缺陷,使用寿命仅有10年,而非设计的25年,不能满足“福特”级航母的要求。这导致其测试工作推迟两年,并直接导致“福特”号航母的交付时间推迟。

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  CVN-77. 它在2002年12月9日被命名为“乔治 H.W。布什”,它是海军的第十艘也是最后一艘“尼米兹”级的航母。国会在2001年通过了40.53亿美金的采购资金来完成当时预估总成本为49.74亿美金总采购成本。1998年国防授权法第122章把舰只的采购成本限制在46亿美金,并加上了通胀和其他因素的调整。海军在2006年证实,在这些允许的调整下,成本上限为53.57亿美金。海军也证实CVN-77的预估构建成本已经增长到了60.57亿美金,或是比调整后的成本多7亿美金。相应地,海军在2006年请求国会把成本上限增加到60.57亿美金。国会核准了这项请求:2007年国防授权法第123章,把CVN-77成本上限增加到了60.57亿美金。

  设计之初,美国海军就决定“福特”级航母采用美国通用原子能公司研发的“先进阻拦装置(AAG)”。与“尼米兹”级所采用的Mk.7Mod3型拦阻索相比,先进阻拦装置并未沿用传统上的液压缓冲机构,而是改用水力涡轮作为缓冲装置,并通过数字式控制系统和软件进行控制,系统结构复杂程度简化很多,大大提高了提高系统的可靠性并降低操作人员素质要求、提升可维护性。

  除上述内容外,该备忘录还还涵盖以下内容:

  (中国网)

  “福特”级核动力航母是美国国家战略和军事战略的产物。美国传统的战略目标,是阻止欧洲或其它地区出现地区强权,挑战美国地区乃至全球领导地位。因此美军要有横跨大洋持续实施大规模军事行动的能力。空军要有足够数量的远程轰炸机、侦察机、运输机和空中加油机;海军要有航空母舰、攻击型核潜艇、大型水面作战舰、大型两栖舰船以及航行补给船。

  限制联邦运输部海事局“采购退役海军训练舰作为海事学院训练船”的提案,强调这一“短期战略”对于美国海事学院的长远利益非常不利。委员会支持在美国本土新建海事学院所需的训练船。

  双波段雷达正在作为DDG1000(驱逐舰)计划的一部分进行研发。2007年国防部重新评估了多功能雷达的预备程度。因为对CVN21重要的模式还没有经过测试,包括电子防护和空中交通控制等,雷达还没有完全成熟。而多功能雷达已经在海上测试了,立体搜寻雷达还需要进行一系列测试。因为重要的回路技术上的问题,立体搜寻雷达将不能展示满足未来测试中要求的电力输出。峰值输出在2010年第一个产品产出之前将无法在一个完全的系统上进行测试,而且雷达在2013年之前无法在DDG1000上进行全面的实战测试来全面展示其能力。在测试期间发现的问题可能影响预期在2012年开始的航母建造。

  经过一番调查,美国海军确认原因为稳压器出现问题,并于2016年9月14日决定对涡轮发电机进行修复,尽管修复所需预算并未超支,但导致航母推迟到2017年以后才能服役。

  支持研发57毫米舰炮专用的“先进低成本制导弹药”,用于应对小型艇蜂群、无人机和其他新兴威胁。

  采购成本上限。P.L.109-364第122章为CVN-78设立了一个采购成本上限为105亿美金,加上通胀和其他因素的调整,并为后续的福特级航母设立采购成本上限为81亿美金每艘,加上通胀和其他因素的调整。在P.L.109-364会议报告讨论了第122章第551到552页的内容。

  2017年2月15日,美国海军学院新闻网(USNI)报道,美国海军新一代“吉拉特·R·福特”级核动力航母“吉拉特·R·福特”(下简称“福特”号)将于3月驶入大海进行建造商试航,验证舰船质量、基本功能以及在海上执行任务的能力,并同步进行舰船和船员的资格验证。建造商试航之后将是接收试航,预计将于今年晚些时候进入美国海军服役。这是“福特”号航母的服役期几经延迟之后迈出的重要一步。

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  国会议题

  二、“福特”级航母造舰计划

  要求海军部长采办新型导弹护卫舰的数据权利,并在该级十号舰的建造合同授出之前对整个项目进行成本复核;

  2009年的立法行为

  (二)取得的进展

  要求海军部长向众议院武装力量委员会提交“当前及近期内高价值资产所面临鱼雷威胁,以及海军如何实施妥善保护的评估报告。该评估报告必须包括:水面舰艇鱼雷防御(SSTD)能力的具体需求,各能力要素所属项目的发展分析,巩固鱼雷防御能力的未来规划,维护和管理现有鱼雷防御能力的具体措施”

  杰拉尔德 R。福特(CVN-78)。CVN-78在2008年采购,计划在2015年开始服役,取代完成52年服役期并计划于2012年退役的“企业”号。海军预计从2012年11月企业号退役到2015年9月CVN-78服役期间有33个月的时间段。在这33个月内,海军的航母力量将从11艘降低到10艘。

  (二)目前的计划

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  有一笔额外的2400万美金用于处理在电磁飞机弹射系统上成本超支情况。由于对满足PCU(服役前单位—一个关于处于建造中船只的名词)杰拉尔德 R。福特(CVN-78)交期上的持续关注,海军部长指导在2009年4月1日前向国会防御委员会提交一份报告,报告包括对控制成本和交期的工作,一个对研发工作完成的日期更新,和如果EMALS计划需要进一步延误的话,做出一个CVN78飞机发射系统选择的评估,包括对这些选择的成本评估。

  数量规模方面,进入新世纪以来,美国海军不断调整海军部队结构目标以及各型舰船的需求数量,但对核动力航母的规模目标一直保持在10艘以上。2006财年《国防授权法案》确立美国海军航母最低的数量需求为12艘,2007财年《国防授权法案》改为11艘。美国海军最新版的355艘舰船规划的造舰计划则要求保持12艘的水平。目前美国海军拥有10艘“尼米兹”级核动力航母,分别是1975年至2009年先后服役的CVN68至CVN77。2012年12月1日第一艘核动力航母“企业”号(CVN65)退役至今,美海军航母的数量一直保持在10艘,只有等到“福特”号航母(CVN78)正式服役之后,才能恢复到11艘的水平。

  备忘录指出,海军部长需自2019财年起开展单项或多项合同,推进“福特”级航母四号舰(CVN 81)的采办工作。该舰已获得采办授权,将作为同级三号舰(CVN 80)采办合同的补充合同,按同一批次执行。海军部长可根据合同进度拨付相应的增量建造经费。

  众议院明确拒绝了海军的请求并指导海军提交一份报告,内容是关于在企业号退役和CVN-78服役前的的这段时期内,让退役的肯尼迪号(CV-67)返回服役或继续保留小鹰号所需的成本和可能的日期安排。

  一、超级大国需要超级航母

  美海军在提出的2009年预算请求中有27.12亿美金用于CVN-78的采购资金,它是杰拉尔德R。福特(CVN-78)级航母的第一艘舰只,原先成为CVN-21级航母。虽然CVN-78在2008年采购,但是海军的预算包括了2009,2010和2010年的采购资金。海军提出的2008预算也包括了12.14亿美金为该级别第二艘舰只CVN-79的先期采购资金,海军打算在2012年采购这艘航母。海军估计CVN-78和CVN-79的采购成本分别约为105亿和92亿美金。

  根据美国国会研究处2016年5月27研究报告披露的资料,“福特”级核动力航母已经确定建造的是4艘,分别是“福特”号(CVN-78)、“肯尼迪”号(CVN-79)、“企业”号(CVN-80)和尚未获命名的CVN-81。首舰“福特”号的建造预算已经完全到位。

  按照海军意思,CVN-78的设计正在按预计发展会支持舰只的建造。然而,因为一些关机科技上技术信息的拖延,计划可能在维持它的设计日期上会遇到问题。特别是EMALS上的拖延会加深设计发展上的低效,而且必须要加以解决以避免晚于建造所需要的设计交付日期。

  美国海军在核动力航母建造工程上也取得了很大的进步。例如,“肯尼迪”号航母正在采用模块化方式建造,较小的船舶部件先进建造,然后焊接在一起形成大的结构单位,装备和大型结构单位的安装,靠的是干船坞里用的1050吨的龙门吊。这就是所谓的“超提(superlift)”作业。纽波特纽斯造船厂通过改进,逐步减少了航母建造过程中所需“超提”的次数,“肯尼迪”号(CVN-79)是445次;“福特”号(CVN-78)是496次;最后一艘“尼米兹”级航母“布什”号(CVN-77)则是594次。(作者署名:知远战略与防务研究所)

  航母建造工业基础。自1958年以来所有美国航母都在新港纽斯造船厂制造,这个造船厂形成了诺斯罗普。格鲁门造船厂的一部分(NGSB)。新港纽斯公司是美国唯一一个可以建造大型甲板,核动力航母的公司。航母的架构工业基础也包括分布在十几个州的几百个次级承包商和供应商。

  动力系统

  杰拉尔德 R。福特(CVN-78)级航母计划。海军的继尼米兹级航母设计之后的是杰拉尔德 R。福特(CVN-78)级航母设计。该设计早先称为CVN-21级,它意思是21世纪的核动力航母。同尼米兹航母设计相比,福特级的设计将综合几项升级能力,包括一项可以产生每天更多的飞机出击率的能力,而且允许航母以比尼米兹少几百人的情况下运作,极大地减少了寿命周期运作和支持成本。海军计划至少购买三艘福特级航母----分别在2008,2012和2016年购进CVN-78,CVN-79和CVN-80.表1显示了到2013年为止为三艘舰只的投资。

  “福特”级航母交付日期一拖再拖的主要原因,在于使用高新技术的比例过大,超过60%,甚至更大,而这些新技术、新系统、新武器、新设施等,有不少在试验过程中或者运行过程中先后出现各种各样的问题,有的迄今尚未达成最初的设计要求,难以按期交付使用。

  在“企业”号退役和CVN-78服役期间的航母数量减少。如上面提到,在企业号2012年退役和CVN-78在2015年开始服役之间有33个月的时间段,海军的航母力量将从11艘减少到10艘。10USC5062(b)要求海军把力量保持在至少11艘航母。海军在2007年要求国会立法以减轻这个供应压力以允许企业号退役和CVN-78服役期间的航母数量降低到10艘。国会在2007年没有按照要求行动。海军在2008年再次提出这一立法要求。

  (一)存在的问题

  其他技术在建造合同发出之前还不会完全成熟,但是对舰只的建造没有多大风险。

  动力系统出现问题是“福特”号航母延迟服役的重要原因之一。2016年9月,美海军承认“福特”号航母上4个主要的涡轮发电机(MTG)出现了严重的问题,无法全负荷运行。“福特”号航母动力系统采用全新布局,发电量是“尼米兹”级航母的3倍以上。涡轮发电机是重要部件之一。2016年6月12日,2号涡轮发电机测度时发生了小型电气爆炸,造成严重损伤;当年7月,1号涡轮发电机也发生类似故障,但损伤较小。

  CVN78的成本会由于几个原因会超过预算。第一,海军申请预算所根据的成本估计比较乐观。例如,海军假设CVN-78将需要比前两艘航母较少的工作小时来建造。第二,海军的舰只建造目标成本可能达不到。造船商对建造的初始成本估计比海军的成本目标高22%。虽然海军和造船商正在努力减少成本,但是实际建造舰只的成本要高过海军的目标。第三,海军对影响成本的问题的管理显示成本监管不足。没有有效的成本监管,海军将不可能辨认出早期的成本增长迹象,并做出必要的更正行为。

  美国国家高层认为,过去几年国际安全环境已经发生重大变化。冷战结束后之20至25年,美国是世界唯一超级大国。如今,随着中国的崛起和俄罗斯的复兴,超级大国竞争已然再现,美国自第二次世界大战以来就主导的国际秩序也面临挑战。首先,中国海上力量的发展,使得美国海军在战时实现和维持西太平洋的制海权面临潜在的挑战,这种挑战是冷战结束以来的第一次。其次,俄罗斯已经吞并克里米亚,并在乌克兰东部地区、北非地区和叙利亚实施行动,使得美国在欧洲的战略压力提升。与此同时,美军与其它国家军队的技术和质量差距正在缩小,其优势地位正在下滑。

  代替了会议报告,做出了一个折中版本的S.3001以及一个联合叙述决算表。法案建议通过海军2009年CVN-78采购资金请求和CVN-79先期采购资金请求。

  该舰动力系统采用两座分别为104兆瓦输出功率和96兆瓦供电功率,总输出功率达200兆瓦的新型核反应堆,供电能力比“尼米兹”级提高3倍,可满足电磁弹射系统、双波段雷达、电磁炮和激光武器等新型装备的电力需求。探测系统采用双波段雷达,从而可以有效区分低空飞行的飞机与导弹,大幅提升自身防御能力。在飞机弹射、飞行甲板和舰岛设计等方面运用了诸多新技术,飞机出动率大大提高,且不仅能够弹射重型飞机,还能弹射多种无人机,战力产生了质的飞跃。

  海军当前的航母舰队。海军当前的航母舰队包括一个常规动力的航母,“小鹰号”(CV-63),和10艘核动力航母---唯一一个“企业号”(CVN-65)和9个“尼米兹”级的舰只(CVN68---76)。最新的航母是1995年采购的的罗纳德。里根(CVN-76),于2003年取代了“星座”号(CV-64)开始服役。下一艘航母“乔治.H.W。布什”(CVN-77)也是一个尼米兹级别的航母,采购于2001年并计划在2009年1月10日开始服役,以取代小鹰号。

  (一)质量和规模

  2009年国防年出预算表。参众两院委员会的报告都没有在2009国防年出预算表上记录。预算表有参众两院拨款委员会的国防下级委员会分别于2008年7月30日和9月10日加以提高,在这两个日期新闻发布会都概括了某些方面的提高。新闻发布会没有提高CVN-78计划。

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