美国“福特”级航母研制中的问题及启示

杜建明

(海军装备部，北京 100071)

美国“福特”级航母研制中的问题及启示

杜建明

(海军装备部，北京 100071)

“福特”级航母是美国海军正在研制的新一代航母，本文介绍了“福特”级航母的最新研制进展，梳理分析了美军航母研制过程中出现的问题以及采取的措施，总结了对其他国家海军武器装备建设的启示。

美国海军；“福特”级；航空母舰

0 引 言

“福特”级航母是21世纪美国海军装备重点发展项目之一，它是美国继“尼米兹”级航母后，适应新战略和新任务需求，吸纳先进技术，进行全新设计的新一代航空母舰。“福特”级航母应用了电磁弹射、双波段雷达、涡轮电力阻拦等十几项新技术，实现了从机械化到电气化的跃升，增强可靠性的同时达到了减员增效的目的，并使舰载机持续出动架次率在“尼米兹”级基础上提升33%[1]，大幅提升了作战能力，将成为美国航母战斗力继续领先世界的重要物质基础。美国海军首批建造3艘“福特”级航母，分别为 “福特”号(CVN 78)、“肯尼迪”号(CVN 79)和“企业”号(CVN 80)。“福特”级作为应用大量新技术的新一代航母，在研制过程中曾遇到多方面问题，美国也采取了很多应对措施，对其他国家海军武器装备建设具有一定的启示作用。

1 “福特”级航母研制进展

首舰“福特”号于2005年切割第一块钢板，2009年11月铺设龙骨，2013年11月下水。截至2015年10月，该航母已完成93%的建造工作[2],目前正在开展舰上试验，预计2016年5月交付。

2号舰“肯尼迪”号于2010年12月切割第一块钢板，但受经费问题困扰，直至2015年6月美国海军才授出该航母的建造合同。2015年8月，“肯尼迪”号航母铺设龙骨，预计2022年交付。

美国海军在2016财年为3号舰“企业”号航母申请了先期采办拨款，采办总费用预计134.72亿美元(未考虑通胀因素)，有望在2018-2023财年通过6个财年的增量拨款获得全额拨款(美国海军装备的一种拨款形式，装备研制拨款通过多个财年下达)。

2 “福特”号航母研制中存在的问题

“福特”号航母研制过程中出现了经费超支、进度延期、设备可靠性遭质疑、设备供货不足等问题。

2.1 购置费用上涨

根据美国国会最新数据显示，到2015财年，“福特”号航母的购置费用已由2008年预计的104.889亿美元上涨到128.87亿美元，增幅超过22.86%。关键技术进展缓慢、设计稳定性存在问题、部分设备供货不足、实际施工过程未能按预定顺序执行等，是导致“福特”号航母实际总购置费用费用持续上涨的主要原因。“福特”号航母总购置费用历年变化如图1所示，购置费用上涨分析如图2所示。

图1 “福特”号航母总购置费用上涨情况Fig.1 Total acquisition cost increase of Ford class CVN

图2 购置费用上涨分析Fig.2 Purchase cost analysis

其中，关键装备的费用增长占到“福特”号航母采办费用增长的近40%，主要集中在电磁弹射装置、双波段雷达和涡轮电力阻拦装置上。表1为三项技术2008-2016财年其购置费用上涨详情，由表中可知，8年间三项关键装备购置费用共增长7.26亿美元，增长比例高达122%。

表1 三项技术系统购置费用预算增长(亿美元)Tab.1 Budget increases of the Ford class CVN′s three key system

2.2 研制进度延期

“福特”号航母采用的电磁弹射装置、双波段雷达、涡轮电力阻拦装置等一系列新技术，需要大量陆上和舰上试验。

“福特”号航母立项时计划2014年交付，后推迟到2015年9月；2013年，由于建造进度延迟，“福特”号航母下水时间从2013年7月推迟至2013年11月，交付时间推迟至2016年3月；2015年9月，由于试验进展缓慢，影响原定的海试计划，“福特”号航母交付日期再次推迟到2016年5月，具体交付时间将取决于海试结果。

电磁弹射装置、双波段雷达、涡轮电力阻拦装置中，以涡轮电力阻拦装置试验延期最严重。2012年初，水力涡轮装置发生了严重问题，美国海军将陆上阻拦飞机试次推迟到2014年6月；2014又再次推迟至2015年末，目前尚未有新进展。

此外，涡轮电力阻拦装置在舰上试验开始前还需完成50多项改动，这些改动是在陆基研发试验期间发现且需要解决的问题。涡轮电力阻拦装置舰上试验开展的同时，海军仍将继续进行陆基试验,这就意味着舰上已安装的装置仍存在更多设计变动和修改的可能，增加了舰上试验计划的不确定性和延期风险。

另外，2015年8月，美国国防部要求美海军在“福特”号航母首次作战部署前进行全舰冲击试验，确保航母可以抵抗水下冲击波。因此该舰计划首次部署时间由2019年推迟至2021年。

2.3 关键设备可靠性遭到质疑

2014年初美国国防部关于“福特”级航母的报告指出：在陆上进行的1967次电磁弹射试验中，共出现201次故障，根据试验数据估算在舰上的系统配置下“关键故障平均周期”为240次；该失效率是预期的5倍。

美国海军对此做出了解释：目前进行的很多试验属于研发试验，并不等同于可靠性试验，可靠性试验需要在一个点重复进行；对于新装备，可靠性总是在试验和改进中不断提高的。当航母交付时对任何一个系统都不要求达到可靠性的目标值，因为从统计学角度讲这是不可能的。

2.4 部分设备供货不足

部分设备供货不足、实际施工过程未能按预定顺序执行等问题也影响了“福特”号研制进展。

通常，船舶在建造过程中会采用一套成本最低的最优建造顺序。通常船舶建造会采用由下而上的顺序，使在船厂车间里完成的工作量最大化，尽量减少下水后的建造工作，因为下水后的建造工作成本更高。但由于材料短缺、工程问题及关键技术研制滞后等因素，“福特”号航母建造过程难以按预定顺序进行。例如水冷系统的安装中，由于供货商供货不足导致阀门出现短缺，船厂只能暂时用金属管片代替，后续再进行返工。

3 “肯尼迪”号应对措施

面对首舰“福特”号出现的问题，美国海军计划在2号舰“肯尼迪”号上采取一系列应对措施。

3.1 采用多种方法降低建造费用

美国海军提出了多项降低“肯尼迪”号航母建造成本的措施，并指出，与“福特”号航母相比，预计“肯尼迪”号航母材料成本将降低10%～20%，工时将缩短15%～25%，政府提供设备的成本将降低5%～10%。美国海军目前将“肯尼迪”号航母预算定为113.5亿美元。具体措施包括：

尽早确定“整船”物资清单——这将使船厂能从底层供应商处获得更具经济性的物资清单，能大幅度降低采购成本。该部分预计将比“福特”号航母的采购成本降低30%。

优化供应量以降低成本——船厂尽可能早地确定一些关键部件采购清单，并确定供应量，避免临时采购所造成的成本上升和返工。

多船采购——一次性大量采购常用部件用于多个造船项目(如“肯尼迪”号航母和“弗吉尼亚”级潜艇建造，“尼米兹”级航母换料大修等)来降低相关采购成本。

优化设备订购顺序——通过综合物流采购流程优化物资订购顺序，该流程能将时间节点和建造顺序考虑在内，并根据供应商的供货周期制定采购流程。

3.2 采用两阶段交付策略

与“尼米兹”级航母和“福特”号相比，美国海军在“肯尼迪”号航母建造过程中将首次实施两阶段交付策略，以提高建造效率和财政承受能力。在两阶段交付策略中，第一阶段为航母的基本建造和试验，舰上雷达等系统则在第二阶段中通过多方竞争方式完成选择。

两阶段交付策略不仅能最大程度降低建造成本，还为美国海军争取了充裕时间来选择和更换设备。“肯尼迪”号航母使用“进取心”对空监视雷达(Enterprise Air Surveillance Radar,EASR)代替双波段雷达的做法就是得益于该策略。

2015年美国海军宣布，计划在“肯尼迪”号航母上提前引入一种新型的“进取心”对空监视雷达，替代原计划使用的双波段雷达。美国海军认为双波段雷达对于航母来讲有些“大材小用”，且成本过高(双波段雷达原计划在“福特”级航母和DDG 1000上使用，但DDG 1000尚无量产计划，导致雷达成本过高)，因此决定在“福特”级航母的后续舰上采用一型功能和性能适中，且成本较低的雷达。另外，引入一些竞争将有利于降低成本。相比于双波段雷达，“进取心”对空监视雷达将节省1.8亿美元。

EASR有2种配置，一种是旋转型阵列雷达，用于两栖舰；另一种是固定的三阵面雷达，用于航母的自防御、态势感知和空中交通管制；EASR原计划装备在CVN 80上，但该技术提前成熟了。

3.3 调整建造策略和流程

美国海军和船厂对“福特”级航母的建造策略和过程进行了全面审查。

在优化建造流程方面，降低“肯尼迪”号航母成本的关键在于建造更大分段并提高预舾装完成度。通过增大分段尺寸，减少分段数目和船台工作量，可提高效率降低成本。“肯尼迪”号独立分段数量为150个，明显少于“福特”号的162个。另一方面，尽量提高预舾装完成度。与“福特”号相比，“肯尼迪”号在车间内的建造部分增加了20%，这意味着其预舾装率更高，更多建造工作能在初期阶段就完成，提升了建造效率。

4 启 示

近年来，国外武器装备研制过程中，费用上涨、进度延期等问题较为普遍，美国海军也不例外。美国“福特”号航母作为复杂巨系统工程，22%的费用上涨与DDG 1000和近海战斗舰项目数倍的费用上涨相比，处于可控范围，且进度未出现大的延期。“福特”级航母研制中出现的问题都能在有效的项目管理机制下及时纠偏和调整，体现了较高的管理水平。

通过分析美国海军“福特”级航母研制中的问题及应对措施，可以总结出一些对其他国家海军武器装备建设的启示，主要包括：

1)航母作为国家战略的重要支撑力量，需要大量新技术支撑，新技术需要在研制、试验与应用的迭代过程中逐渐成熟，在此过程中遇到各种问题是正常的。

2)对新研装备，从工程论证和立项开始就应充分重视技术、费用和进度风险，并采取相应规避和控制措施。美军在装备研制过程中定期审查各项技术成熟度，必要时进行方案调整的做法值得借鉴。

3)应通过完整的装备研制程序研究和应用新技术和新系统，确保装备各方面性能达到作战使用要求，必要时可以考虑适度调整进度和费用要求。

4)装备建设应加强顶层规划，早期确定装备数量规模，制定技术研发和物资采办规划，实现统筹管理，提高效率，降低费用。

[1] Procurement,acquisition,testing,and oversight of the NAVY′S GERALD R.FORD class aircraft carrier program[R].

[2] STACKLEY S J,GADDIS D E.Procurement, acquisition, testing, and oversight of the Navy′s Gerald R.Ford class aircraft carrier program[R].2015.10.

[4] IHS Jane′s fighting ships[M].2014.

[5] Navy department of defense fical year(FY)2016 pres-ident′s budget submission[R].2015.2.

[6] 王红勇.竞争性采办在国外航母研制过程中应用研究[J].舰船科学技术,2015,9(37):186-189.

Problems and enlightenments of the development process of U.S.Navy Ford class aircraft carrier

DU Jian-ming

(Naval Equipment Department，Beijing 100071,China)

Ford class aircraft carrier is a new class aircraft carrier in development.This article reviews the development of Ford class aircraft carrier and analyzes the problems in the carrier′s design and construction.The response measures taken by the US Navy are also discussed to conclude the enlightenments to other countries′ naval equipment development.

U.S.Navy; Ford class; aircraft carrier

2015-11-02；

2015-11-10

杜建明(1961-)，男，高级工程师，研究方向为海军装备研制管理。

TN959

A

1672-7649(2015)12-0180-04

10.3404/j.issn.1672-7649.2015.12.037