“福特” 号航母的“独门秘笈”

赵家乐

曾有传言：每当世界发生重大危机或者冲突，美国总统总会在第一时间向参谋们询问：“离事发现场最近的航母在哪里？”的确，航空母舰作为美国的“国之利器”，会先进入热点地区，充当着“排头兵”、“急先锋”的角色，是美国总统想到的“第一张王牌”。

正如美军武器研发的口号——“永远领先一代”一样，美国海军在航母建造上也一直引领潮流。而随着2012年CVN-65“企业”号核动力航母的退役，美国航母也正式迎来新一轮更新换代。

全新的“福特”级航空母舰首舰“福特”号已于2017年7月22日正式加入美国海军序列并开始服役。从20世纪70年代就开始酝酿计划，到90年代全面展开设计，再到21世纪初建造并最终闪亮登场，前后历时数十年，真可谓“数十年磨一剑”，功夫不负有心人，精心打造的“福特”号享有多项“独门秘笈”。

独门秘笈之电磁弹射起飞

电磁弹射的基本原理并不复杂，许多读者都曾学习过：载流导线在磁场中会受到安培力的作用而发生垂直于磁场方向的运动。如果将载流导线放置在固定滑轨上，使其只能进行横向运动，而后再向滑轨中施加纵向高强度磁场，这样就可以让载流导线向设定方向移动。电磁弹射正是利用这样的原理，在瞬间就能让重达数十吨的战机加速滑行，腾空而起。

当然，原理很简单，但实现起来却很难。也正因此，在“福特”级航母问世之前，传统的舰载机起飞方式一直长久地停留在滑跃式起飞和蒸汽弹射式起飞阶段。滑跃式起飞的技术门槛比较低，较容易掌握，但是这种方式也极大地限制了舰载机的起飞重量，战机只得或牺牲掉载油量，或牺牲掉载弹量，体形硕大的预警机就根本无法在航母的跑道上达到起飞的速度了。蒸汽弹射起飞虽然极大地提升了战机的起飞重量，但其技术也相当复杂，而且也还存在着诸如维护复杂、费用高昂等显而易见的缺点。

于是，作为“尼米兹”级的后来者，“福特”级航母选择另辟蹊径，采用了最新潮、更稳定且价格更为低廉的电磁弹射。相较于蒸汽弹射复杂的机械传动方式，电磁弹射的电传动具备诸多好处，比如传递效率高、能源清洁高效、结构简单易于保养等。更重要的是，电磁弹射还可以大幅延长舰载机的使用寿命。传统的蒸汽弹射，类似于短跑运动员起跑，具有极强的爆发力，能在2秒内将重达20多吨的飞机加速到每小时280千米的高速。但同时，蒸汽弹射只在前半段发力，后半段对飞机起飞几乎没有帮助，导致了舰载机在弹射阶段受力不均匀，影响其使用寿命。与此相比，电磁弹射则相当于中长跑运动员，始终保持匀速发力，在舰载机弹射全阶段始终保持相对均匀的推力，对舰载机结构的稳定性影响较小，不但有利于延长其使用寿命，而且使用范围更广，无论是舰载战斗机，还是小型无人机，又或者是大型预警机，电磁弹射器都可以弹射。除此之外，电磁弹射准备时间短，可以大大提高舰载机出动率；相较于蒸汽弹射，大大减少了对舰上辅助系统的要求。

当然，在当前的技术条件下，电磁弹射技术也存在着部分缺陷。首先，电磁弹射是一种依靠电磁能的弹射方式，这对电力有极大的需求。一次电磁弹射就需要消耗高达1亿瓦特电量。如此“超大胃口”，使得常规动力航母只能望而却步。其次，电磁弹射对技术的要求也非常高。从第一次工业革命至今，人类对蒸汽的运用可以说已臻化境。相比之下，人类对电磁能的探索还较为初级，目前主要还停留在电动车、小型无人机等有限的领域，对电磁炮和电磁弹射这类高级运用技术，可以说还只在“蹒跚学步”，因此还有极大的提升空间。

独门秘笈之超大功率的A1B核反应堆

美军传统核动力航母上所采用的核反应堆，均由美国西屋电气公司研制。比如之前退役的“企业”级和正在服役的“尼米兹”级就分别采用了来自西屋电气公司的A2W和A4W核反应堆。然而，新一代核动力航母“福特”级却意外选择了贝蒂斯核子动力实验室研制的A1B核反应堆。

看似意外的选择，实则有其必然。不同于西屋电气公司的A2W和A4W核反应堆，贝蒂斯实验室研制的A1B核反应堆技术的知识产权掌握在美国政府手中，不会再因为诸如反应堆后续技术升级及维护等问题被人“大宰一笔”，大幅减少了航母动力装置的研发、制造和维护费用，从而将宝贵的国防经费运用到航母舰载机这个“刀刃”上。

A1B核反应堆具有超大功率、超长待机时间等特点。“尼米兹”级核动力航母上装备的A4W核反应堆的供电能力是6.4万千瓦，而“福特”级核动力航母上装备的A1B核反应堆的供电能力达20万千瓦，几乎是前者的3倍多。充裕的电量在满足电磁弹射器运作的同时，还能为航母上每一间机房提供制冷空调。此举不仅大幅增加了机房工作人员的舒适度，也极大延长了设备的使用寿命。

同时，A1B核反应堆的堆芯使用寿命也远远优于A4W核反应堆。仍以“尼米兹”级为对比，其核反应堆堆芯每过10余年就需要更换一次，而“福特”级的A1B核反应堆堆芯的使用寿命可以长达50年之久。几乎可以让“福特”级航母终身不换“芯”。这不仅节约了使用成本，还大幅延长了大修年限，提高了航母的实战部署效率。

独门秘笈之最优化甲板布局

航母这种“海上巨兽”是著名的“烧金兽”，在其“全寿命使用周期”内，花费少则数十亿美元，多则高达几百亿甚至上千亿美元不等。正因如此，航母上的每一寸空间都显得弥足珍贵，可以说是“一寸空间一寸金”。此次“福特”级航母的改造，美国海军再次对其甲板布局进行了革命性的调整。

此前，美国航母甲板的布局优化大致可分为2个阶段：首先是直通式甲板阶段。早期的航母，由于舰载机起降速度较慢，所以大都采用直通式甲板，其中以高产的“埃塞克斯”级和早期的“中途岛”级航母为代表。

其次是斜角航母阶段。随着喷气式飞机的大量应用，舰载机的飞行速度大幅提升。此时，传统海洋大国——英国率先设计出了斜角甲板。斜角甲板的出现，大幅优化了海军舰载机起降作业效率，立即成为美国航母的标配。

在之后的航母设计中，航母的飞行甲板布局基本上未有大变动，只是对甲板不断进行诸如舰岛挪移之类的一些“修修补补”。此次，相较于前辈“尼米兹”级，“福特”级在航母飞行甲板上最大的变化莫过于舰岛的进一步后移，并取消了位于航母尾部的一座升降机。因为美国海军在长期使用航母的过程中发现，3架升降机已经足够满足舰载机的飞行起降作业。

随着“福特”号首舰的正式入役，“福特”级的二号舰“小约翰·肯尼迪”号也正加速建造，并计划于2020年之后交付美国海军。“福特”级的三号舰“企业”号，则是美国海军中第9艘以“企业”命名的军舰，寄托着美国人对海军传统的传承。

可以预见，以“福特”级为代表的美国核动力航母，将继续成为美国在21世纪维护其海上利益的重要战略“利器”。