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美国海军新巨兽——福特级核动力航空母舰
美国海军新巨兽——福特级核动力航空母舰
战略网
2014-12-03
15:00
“危机时刻”
美国总统第
一句话就
是“我们的航母在哪里？”航空母舰在美国全球战略中占据
着极其重要的作用。作为
21
世纪的主力航空母舰，福特级
肩负着维护美国乃至整个西方集团利益的使命。福特级航空
母舰
建造计划最初起源于
CVNX
计划，随后发展为
CVN21
计划，
“
21
”意为美国
21
世纪第一个航空母舰计划。
CVNX
计划第一艘称为
CVNX1<
/p>
，
其沿用了
CVN77
< br>一体化战斗系统
设计，
采用全新的核动力系统、
电力系统设计。
由于
CVNX1
采用尼米兹级航母舰体外壳耗资高达
100
亿美元，美
国国防
部转而发展
CVNX2
计划。<
/p>
2002
年
CVNX
计划正式更名为
CVN21
计划，
新航母采用新型压水核反应堆、
新型电磁起降
系统、先进自动化
系统、新的甲板与舰岛设计。美国海军计
划建造
3
艘福特级航母，分别为
CVN78
、
CVN79
、
CVN80
。<
/p>
基本技术参数为，满载排水量约
10
万吨
，舰长
333
米，舰
宽
41
米，飞行甲板面积
333
×
78
平方米，航速大于
30
节，
定员
4660
人，
服役年限
50
年。
一、动力系统
当代航空母舰动力系统
分为核动力与常规动力两种方式。常
规动力方式一种是由锅炉与蒸汽轮机组成蒸汽动力系
统，一
种是燃气轮机为主的燃气动力系统。核动力方式由核反应堆
与蒸汽轮机组成核动力系统。目前，美国、法国的航空母舰
采用核动力方式。俄罗斯航
空母舰采取蒸汽动力系统，英国
新型伊丽莎白级航母为燃气轮机
--
全电力推进系统。
航空母舰动力
系统与其他大型舰艇截然不同之处在于，航空
母舰还要向舰载机起飞提供动力，这就要分
析不同舰载机起
飞方式对航母动力系统的要求。航空母舰舰载机起飞方式分
为弹射起飞、滑跃起飞、垂直起降，滑跃起飞与垂直起降利
用舰载机自身动力
获得足够的升力实现正常飞行。弹射起飞
需要动力源提供能量来加速舰载机，使其达到所
需的离舰速
度。对于固定翼舰载机来说，不仅需要航母弹射器将其加速
< br>到一定速度，而且要利用甲板风来满足起飞条件。这样就需
要航空母舰具备
30
节左右的逆风航速，高航速航行与蒸汽
弹
射都需要消耗大量高压蒸汽，要满足这两个条件对航母动
力系统提出了较高要求。舰载机
着舰速度较高，为了保证能
安全降落，需要航母保持较高的航速，这样两者的相对速度<
/p>
将减小。大型舰载机的起降对航母的动力方面提出了很高的
要求，
所以美国选择核动力作为其航母的动力源。福特级航
母的一个重要改进是将使用两座新的
A1B
型压水堆。
福特航
母动力方式为核反应堆—蒸汽轮机—综合电力系统，该反应
堆
13800
伏的配电系统，
提供了
60
兆瓦以上的电能，
比
“尼
米兹”级反应堆高
25
％的能量，
3
倍于“尼米兹”级反应堆
的电力。满足福特级
航母电磁弹射器以及未来高能武器上舰
的需求。
此外，
A1B
型反应堆的舰上维护人员只有
“尼米兹”
级航母反应堆维护人员的一半，且使用寿命更长，在
50
年
的全寿命周期内无需更换堆芯，相当于“福特”号具有了理
论上的无限续航能力。并采用直流区域配电结构，使其传输
功率大、可靠
性高、灵活性和通用性好，可满足航母全电力
推进、电磁弹射器以及高能武器等系统的需
求。
二、起降系统
由于舰艇甲板长度有限，所以舰载飞机需要借助母舰上的弹
射器或是采用滑跃、
垂直起降等方式起飞。弹射起飞就是利
用弹射装置，对舰载机施加外力，使其加速离舰升
空。飞行
员在得到起飞许可后要加足马力，在得到起飞信号的同时放
开刹车，
起飞装置启动，
将飞机弹出跑道，
整个过程约需
1.5
秒。起飞时，飞机在自身发动机推
力和弹射力联合作用下，
只要滑跑几十米就能飞离甲板。这项起飞技术具有弹射能量
大、加速性好、能在几十米距离内把舰载机的速度由零加速
到离舰速
度的特点。以往航空母舰使用的是蒸汽弹射器，但
这种弹射装置有很多缺陷，如弹射器占
据舰艇空间大、建造
技术难度大、
战时受损难以修复，
使用时需要自制大量淡水。
与滑跃起飞相比，弹射起飞的舰载机出动架次
率最少超出三
分之一以上，舰载机载油载弹量将大幅度提升，这就意味着
作战效能可以最大限度的实现。舰载机从空中高速运动状态
降落到甲板上静止为
零，在舰艇有限的长度内没有特殊装置
是无法做到的。这个降落过程必须借助拦阻系统来
完成，现
代航母普遍使用的是液压式阻拦系统，它由制动器械、液压
缓冲系统以及冷却系统组成。其中，制动器械包括：产生制
动力的阻拦机构、保持制
动缸压力的控制阀、保证阻拦飞机
后能够迅速回位的蓄压器；液压缓冲系统，主要用于降
低制
动初始瞬间的过载，延长系统寿命；冷却系统，则用来冷却
舰载机在阻拦过程中由巨大动能转换成的热能。当舰载机尾
钩挂上阻拦索后，阻拦索一边
通过滑轮阻尼器减缓飞机速
度，一边不断把动能传递到压缩空气罐。此时，隐藏在甲板<
/p>
以下的整个阻拦系统同时工作，将冲击带来的巨大动能转化
为液压
油的热能和压缩空气的势能，使得飞机受到缓冲并实
现制动。
福特级航母在起降系统上实现了革命性的飞跃，首次装备了
电磁
弹射系统（
EMALS
）和先进拦阻系统（
AAG
）
。电磁弹
射器主要由储能
系统、电力电子变换系统、弹射直线电机和
控制系统
4
部分组成，其中弹射直线电机是核心，其工作原
理是载流导线在磁场中受
力，利用磁通量巨大的瞬间变化而
产生的感应电磁斥力将飞机弹射升空。与现在航母装备
的蒸
汽弹射装置相比，电磁弹射器的优势是：
体积小，易于布置。相比蒸汽弹射器庞大、复杂的系统，电
磁弹射器的构成则简
单得多，体积可望比蒸汽弹射器减少一
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