燃汽轮机

美国的福特级航母,特点是什么,究竟有

发布时间:2023/4/13 20:54:59   

“福特”级航母强在哪里?我们要从航母的作用来看。就是说“福特”到底能干什么,它在干这些工作时有哪些过人之处。福特级航空母舰全名为杰拉尔德·R·福特级航空母舰(GeraldR.Ford-classaircraftcarriers),在其第一艘“福特”号正式定名之前,这一级级航空母舰被称为CVN21未来航母计划,其中“21”指这是进入21世纪之后的第一个航母设计。首舰“福特”号于年8月11日开工建造,年11月9日正式下水,年7月22日服役,是美国乃至全世界最大的航空母舰。美国海军计划在年之前建造10艘,取代尼米兹级成为美国海军舰队的新骨干。下面介绍一下它的特别之处,打算重点说它的动力系统(包括电力)和作战指挥系统的强大之处,这也是我们与它的重要差距所在。

一、“福特”号基本性能数据

舰体参数:长度米;宽度40.84米(船体)77米(飞行甲板);吃水12.4米;满载排水量吨;乘员4,(船舶、空军和参谋人员);动力系统2×A1B核反应堆,4台汽轮机,功率兆瓦;续航力食物可储存60天份;航速30节;舰载机75架各型飞机;

福特号航母使用了大量新技术新设计:1、重新设计的舰体岛式上层建筑和飞行甲板布局;2、新的高效的动力装置;3、新型电力分配结构;4、电磁弹射;5、有源相控阵雷达和F-35舰载机等关键性的舰用高科技;6、给未来的升级改造留下了更多的冗余空间;7、领先两代的战斗能力等等。

二、福特号重新设计的舰体岛式上层建筑和飞行甲板布局

福特号舰体前部采用球鼻舰首、封闭式飞行甲板、直角加斜角式飞行甲板组合,这些看似与前一级的尼米兹号差不多,但它重新设计了飞行甲板,加大了甲板使用面积;上层建筑使用了许多新型高强度复合材料,降低重心降低重量,提高了航母的稳性和使用范围,增强了适航性和战斗力;福特号的直角和斜角飞行甲板末端各设有两具电磁弹射器,两部升降机设在舰体右舷中部,一部升降机设在左舷靠近舰艉的位置上,其布局方面最主要的改良是油料与弹药补给的动线,与以前的尼米兹相比,这样的设计降低了危险品补给时的作业强度,不影响别的甲板工作。

美国航母以往的舰岛都拥有两层舰桥,分别供舰长以及航空母舰战斗群指挥官使用;而福特号的舰岛仅设置一层宽广的主舰桥,并在主舰桥靠近舰岛左侧的上方与下方,这是吸取了美国海军多年来累积的操作经验,也降低雷达截面积等。福特号位于右舷的岛形上层建筑位置比尼米兹级更靠舰艉,扩大了飞行甲板的使用面积,动力装置随之后移,轴系缩短,机库面积也增大;同时改进了岛式上层建筑,充分考虑视野、湍流、指挥、飞行控制、各种雷达和通信要求;突出部位使用有关高技术材料和隐身涂料,降低雷达反射面积,强调隐身性。

福特号这么大的航母无论如何也不可能完全隐身,那他为什么强调隐身呢?因为现在的反舰导弹都是末端主动雷达制导,这种雷达在发射前就设置了打击目标的回波特点,一个大目标是导弹末制导雷达的最爱。所以福特号也是为了战场生存而加强隐身性能的。

三、福特号新的高效的动力系统和电力分配

福特级的动力系统是核动力,理论上不必考虑续航力问题;电力系统比前一级的尼米兹扩大不少,全舰无论舒适性还是电力保障的可靠性都增强很多。

在核反应堆选用上,福特级选用的是A1B反应堆,是一种新型压水式核子反应堆,这是专门为美国海军设计给福特级航空母舰用的核反应堆。其中,“A1B”几个字母与数字分别代表:A:航空母舰(Aircraftcarrier);1:由负责合约承包商设计的第一代核反应堆堆芯B;:该反应堆的合约承包商为贝泰船用推进公司(BechtelMarinePropulsionCorporation)。关于压水式核子反应堆我也半懂不懂,查了一下:

压水反应堆利用轻水(普通水H2O)作为冷却剂和中子慢化剂。其冷却系统由两个循环回路组成。一回路连接着堆芯和二回路中的蒸汽发生器,回路内压力保持在个大气压左右,在此压力下可将一回路水加热至约℃而不沸腾。一回路水在二回路蒸汽发生器的传热管中将压力约为70个大气压左右的二回路水加热至沸腾(温度约℃),形成的水蒸气(过滤掉混杂的液态水后)再通过二回路送至汽轮机,推动涡轮发动机运转。在传热管中释放了热能的一回路水以℃左右的温度回流至堆芯,完成一回路循环。从汽轮机流出的二回路水经冷凝器凝结为液态水后,回流至蒸汽发生器,完成二回路循环。反应堆堆芯位于压力壳内,由排列为方形的燃料组件组成。燃料一般是富集程度(浓缩度)在2%~4.4%的烧结二氧化铀。和沸水反应堆相比,压水堆堆芯体积更小,堆芯的功率密度较大(大型压水堆的堆芯功率密度可达千瓦/升),压水堆的发电效率约为33%;但由于堆芯中的工作压力和温度都较沸水堆高,因此对反应堆材料性能的要求也较沸水堆更高。

新型A1B压水式核子反应堆发电量为尼米兹级3倍,其服役期间更换堆芯的间隔达到了20~25年,而尼米兹每十年就要更换一次;电磁弹射器比传统蒸汽弹射器效率更高,起降次数不受限制;舰员从尼米兹的5,人减少至4,人;功率较尼米兹级增加25%以上,供电能力则高达20万千瓦,几乎是尼米兹级(6万千瓦)的三倍,能充分供给EMALS所需的电力;由于有充裕的电力,福特级成为第一种所有机房都设有冷气空调的舰艇,增加了操作人员的舒适性,并降低了机房内设备的维修保养需求。

从表面上来看,福特级与尼米兹级似乎并没有什么区别,但是福特级体现的是美国海军“全电舰艇”概念,它全部都用计算机控制,完全采用信息化的数字化电网系统。因为电力系统在分配管理上十分便利,因此尽可能地用其取代原先航母上的蒸汽系统,包括弹射系统与回收系统。因此与尼米兹级存在根本性不同,它揭示着航空母舰乃至水面舰艇的发展方向,如同以前无畏舰引领军舰建造方向一样,这一点我们要重视并加以研究的。

四、电磁弹射与回收

福特级航母现在已经确认配备电磁弹射系统,虽然中国等其他国家都在拼命研制,但在这个方面,美国走在前头。福特号航母拥有四具弹射器,他们使用的是新研发的电磁弹射器,两具位于舰艏,另外两具位于斜角甲板。传统蒸汽弹射器是将由反应炉制造的大量高压蒸汽储存于汽缸中,使用时用蒸汽推动牵引飞机的弹射梭,以千米的时速将飞机弹射升空。它最大的问题是能量的巨大损耗和空间的巨大占用。

而福特号的电磁弹射技术就解决了这个问题,还把弹射范围扩大了,蒸汽弹射器弹射一般不能低于18吨,电磁弹射几乎没有限制,2公斤以上40吨以下皆可,使航母可以搭载不同的飞机。电磁弹射系统反应快捷,准备时间只需十几分钟,福特号采用电磁弹射系统,舰载机的日出动量达到架次,其高峰出动量可达架次/日;至于重量与体积,他们分别是蒸汽弹射的四分之一和二分之一。

福特号航母使用新型的飞机回收系统AARS(AdvancedAircraftRecoverySystem)来取代传统式的拦阻索。好处就是体积小了不少,拦截效率大了不少。以前传统式的拦阻索由拦截钢缆与液压缓冲机构成,战机回收时,为了减轻重量,没有用完的武器要扔掉,这些新式高精尖武器一方面昂贵得很,另一方面还包含了许多绝密信息;AARS系统则没有这个要求,这是美军下决心在没有完全掌握这项技术时也要提前上舰的原因。

五、有源相控阵雷达与作战指挥系统

“福特”号航母采用了双波段雷达设计,舰岛安装八面相控阵雷达,其中下方四面S波段雷达,上方四面X波段雷达。S波段雷达将负责对空中目标的远程警戒,并可以在数据链的配合下,引导航母战斗群中“阿利伯克”级驱逐舰的“标准2/6”远程防空导弹;X波段小雷达主要作为火控雷达,用于引导航母战斗群中护卫舰的中近程防空导弹。八面雷达共用一个信号处理机,简化系统结构,优化系统功能分配这样的“福特”号航母战斗群将会拥有更多的火力通道,同时拦截更多的敌方来袭导弹。

为了符合美国海军未来IT-21联网作战的要求,福特级大量采用先进的侦测、电子战系统以及C4I设备(包括CEC协同接战能力)。舰上的指挥管制中枢是CommonC2System共同作战指挥系统,能整合舰上一切指管通情与武器射控功能。所谓C4ISR是一个军事术语,意为自动化指挥系统它有一个发展过程,从C3I到C4I再到C4ISR,就是单词的首字母组合,数字表示几个C,C4ISR即指挥Command、控制Control、通信Communication、计算机

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