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航母4.0时代--美福特级航空母舰解析
www.wforum.com | 2025-08-07 18:12:28  前沿科技解码 | 0条评论 | 查看/发表评论

福特号航母(CVN-78)建造始于2009年,于2017年7月22日服役,是美国第78艘航母,也是40多年前尼米兹级航母建造完成后的第一艘新型航母,也是最昂贵的一艘,总造价高达130亿美元。福特级航母以尼米兹级航母的船体为设计基础,这款新型航母至少有超过20项的革新,使其有更佳的作战效能。以下就其先进的核动力装置、电磁弹射系统、降落阻拦制动装置、双波段相位阵列雷达、舰载机等分别进行探讨。

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▲福特号航母(CVN-78)

一、核动力装置

福特级安装了2台新型A5W压水堆核动力装置(PWR,Pressurized Water Reactor)。这种压水堆功率大、结构简单,可产生3倍于尼米兹级反应堆的电力;采用直流区域配电结构,传输功率大、可靠性高、灵活性和通用性好,可满足福特级全电力推进、电磁弹射以及高能武器等系统的需要。新反应堆的最大特点是更加简单,组件更少且更可靠。与尼米兹级的反应堆比较,福特级的反应堆在阀门、微管、主泵、冷凝器和发电机等组件的数量上减少50%。技术进步使得新的反应堆更小,建造更简单,维护需求减少,人力需求降低。

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▲压水堆核动力装置头部影像

现役的尼米兹级安装A4W核动力装置,每隔7-8年就必须更换核燃料。而A5W核动力装置在约50年的服役期内只需要更换一次燃料。据估算,A5W核动力装置除可提供强大的推进功率外,还可以为大型主动相控阵雷达、机电系统提供充足电力。福特级航母还具备了安装电磁弹射器、激光武器等新概念武器的物质基础(需要强大的电力供应)。

二、电磁弹射系统

美国虽然在弹射器领域遥遥领先,但福特级安装了更先进的电磁弹射器(EMALS,Electromagnetic Aircraft Launch System)。弹射器的主要部件是一套线性感应电机,利用强大电流通过线圈产生磁场推动滑块高速前进。同时在滑块运动的时候,只有滑块周围的通电线圈产生强大磁场,保证系统能耗降到最低。

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▲电磁弹射器内部构造

福特级的电磁弹射器使得部署在航母上的舰载机快速起飞实施战斗,而且弹射重量不受限制,既可弹射几十千克的小型无人机,也可弹射30余吨的重型舰载机。与尼米兹级的蒸汽弹射器相比,电磁弹射器功率更高,可在100米内将飞机速度从零加速到约300千米/小时,且准备时间更短,使舰载机的出动率提高三分之一。由于大幅提升的弹射能力,使未来舰载机的设计与发展更加自由不受限制。

三、降落阻拦制动装置

降落阻拦制动装置是航母上用于辅助飞机着舰的装备,福特级先进的降落阻拦制动装置(AAG,Advanced arresting gear)与尼米兹级的液压系统不同,采用电力机械系统。当前尼米兹级的制动装置,不能用于现有以及计划中的美军无人机。福特级的制动装置可根据飞机的尺寸、重量和动力,作出最好的调整,既可用于更重的飞机,也可用于无人机。

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▲福特级先进的降落阻拦制动装置(AAG,Advanced arresting gear)

福特级航母的舰载机采用与以前相同的降落程序,降落时舰载机尾钩住阻拦索。福特级的降落阻拦制动装置AAG不同于尼米兹级使用的Mk7型液压阻拦装置。与Mk7型液压阻拦装置相比,省去了设计复杂的液压装置,构造更加简单,提高了系统可靠性,同时降低了维护需求。

四、双波段相位阵列雷达

福特级航母上所配置的双波段相位阵列雷达(DBR,Dual Band Radar)分为两个部分,第一是SPY-4广域搜索雷达(VSR,Volume Search Radar),第二是SPY-3 X波段多功能雷达(MFR,Multifunction Radar)。两个部分各自拥有独立的发射与接收阵列天线以及属于前端信号处理的信号接收机、激励器,然后两者的前端信号统一输入信号数据处理器,进行统一的资源管理、目标跟踪等后端数据处理作业,并与舰上的战斗系统连接,将处理完的雷达综合跟踪数据输入作战系统。

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▲福特级航母上所配置的双波段相位阵列雷达(DBR,Dual Band Radar)

DBR可满足舰上需要的所有雷达功能,VSR通过大功率及大孔径天线提供较高分辨率,进行远程预警、高空目标探测、区域防空等任务,发现威胁之后就把工作交给分辨率更高的MFR雷达,进行精确跟踪、射控接战、导弹目指等工作;此外,MFR也负责水面搜索、导航、航空管制等任务。到目前为止,福特号航母是美国海军所有舰艇中唯一安装VSR/MFR双波段相位阵列雷达的舰船。

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▲双波段相位阵列雷达(DBR)工作概念

在操作方面,双波段相位阵列雷达由舰上负责防御的作战参谋来操作,不需要依赖特定的雷达操作人员,大幅减少反应时间及人为操作失误。在维修及保养方面,这个雷达采用高度的模块化设计,将维修的时间大幅降低。天线相关组件不需要从航母外部来处理,可以从航母内部来修复,减少了维修的复杂度。

五、舰载机及作战效能

根据美国海军发布的信息,福特级可搭载75架以上舰载机,其中至少有40架F-35C战斗机。F-35C是舰载型4代机,它是世界上第一种超音速滑跑起飞及拦阻降落的飞机,能够超音速巡航,最大作战半径超过1000公里。F-35C具有强大的作战能力,可对各种目标实施远程精确打击,还能执行指挥控制与情报监视侦察任务,将自身设置为数据链的一个节点,接收来自卫星、预警机、无人机等平台的情报,并向其他平台转发,从而支持战场信息实时传递。

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▲福特级航母可搭载75架以上舰载机,其中至少有40架F-35C战斗机

福特级航母所配备的新型电磁弹射系统及降落阻拦制动装置,能加速起降程序,大幅提升舰载机起降架次。福特级航母每日起降舰载机220架次,比尼米兹级航母的160架次提升了33%。增加的舰载机架次代表着投射能力的增加,也代表航母整体作战能力的扩张。

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▲福特号航母(CVN-78)主要参数

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