企业号航空母舰(USS Enterprise,舷号:CVN-80)是美国海军福特级核动力航空母舰的3号舰,也是第三艘以“企业”命名的航母,由纽波特纽斯造船及船坞公司建造,隶属美国海军舰队。
“企业”号(CVN-80)的建造是美国历史上第一艘完全不用纸质图纸的航母,全部采用数字CAD设计、CAD图纸建造而非传统的图纸设计建造。船厂也对船坞进行了改造,可在新的室内设施里开展相关工作,减少天气因素的影响。该型舰舰长337米,型宽78米,吃水12米,最高航速超过30节,满载排水量超过11.2万吨,可搭载2600名舰员、超过75架战机。
2017年8月24日下午,亨廷顿英格尔斯工业公司(HII)在纽波特纽斯造船及船坞公司举行了“福特”级航空母舰3号舰“企业”号(CVN-80)的首块钢板切割仪式。2018年4月,寇蒂斯-莱特公司与亨廷顿英戈尔斯工业公司(HII)纽波特纽斯船厂签订合同,寇蒂斯-莱特公司为美海军“福特”级常规动力航母“企业”号(CVN 80)提供主推进蒸汽轮机以及相关辅助设备,合同价值超过8500万美元。2022年3月,美国众议院通过的综合联邦拨款法案要求在2022财年增加22亿美元军费,用于采购“企业”号和“多里斯·米勒”号的相关材料。同年8月27日,“企业”号(CVN-80)航母在纽波特纽斯造船及船坞公司举行了铺设龙骨仪式。
发展历程
研制背景
1993年,美国海军开始新一代航母的概念论证。1996年3月,美国海军提出“开发21世纪新的战术航空母舰海基平台”用于代替当时正在服役的尼米兹级核动力航空母舰航母,称为CVX项目。经美国国防部采办委员会批准授权,美国海军正式开始新一代航母研制的总体方案的先期论证。关于总体方案的评估和分析工作主要涉及两方面:一是由美国海军海上系统司令部设计小组、费用估算办公室主要负责设计工作和相应的费用估算;二是由美国海军分析中心负责作战效能、可靠性等论证研究工作。总体方案分析紧紧围绕任务需求书进行,对新一代航母的作战能力、生存能力、适应性、未来改装的便利性、降低全寿期费用等核心问题开展了大量分析论证工作。
1997年10月,第一阶段的总体方案论证工作完成,该阶段重点比较了大型航母和小型航母、常规起降和短距起飞垂直降落航母的性能和研制的可行性,研究人员先后对大约70种不同方案进行了比较探讨,包括舰载机数量和类型等。1998年9月,第二阶段的总体方案论证工作结束,主要完成了舰体主尺度、甲板布置和动力系统类别等论证,并进行了大量全寿期费用成本控制的模型研究。最终,美国国防部采办委员会批准了海军大甲板核动力的方案,并决定采用核动力,CVX遂改称为CVNX。
第一步建造CVN-77。CVN-77是作为新一代航母的过渡型号而建造的。通过在CVN-77中引进新的研发与管理方法或程序,采用关键技术改进作战系统等手段,实现满足作为“网络中心战”中关键节点的需求;重新设计上层建筑,并改进机械控制和仪表显示系统等。第二步建造CVNX1。建造CVNX1型号航母的目的是提高作战能力,具体措施是在保持尼米兹级核动力航空母舰舰体基本状况的前提下,采用新型核动力装置、综合电力系统和电磁弹射、阻拦装置等技术。第三步,建造CVNX2。CVNX2航母采用全新的舰型设计,重新设计了飞行甲板,综合利用经CVN-77和CVNX1验证的技术,完善美国新一代航母的基本配置。
1999年10月,新一代航母的总体方案论证最后一个阶段的工作完成,该阶段主要对各种总体布置进行了费用估算,并研究了其他相应的关键技术和分系统等内容。1999财年内,美国国会共拨款1.495亿美元用于新一代航母的初期研制工作——发展航母的关键子技术,包括先进弹射器技术、先进推进系统、生存能力增强相关技术、综合信息管理技术、自动化技术(减少人力)以及计算机辅助设计工具等。
经过上述三个阶段的总体方案分析论证,美国海军得出的结论是:新一代航母仍将采取常规起降、大吨位、大甲板、核动力的设计方案。
2000年6月,美国国防部采购局批准了美国海军关于建造新一代大型核动力航空母舰计划的提案。2001年,美国海军提出了2190万美元的预算需求,主要用于CVNX1型的预采购的组件研究。2002年11月,项目发生重大变化。新上任的美国国防部长唐纳德·拉姆斯菲尔德要求国防部对大量的主要国防采购项目进行重新审查,使军事采购项目更加符合“拉氏军事转型”的要求,CVNX计划也因此受到了影响。双方就CVNX的设计方案产生分歧,美国国防部认为,CVNX1的巨额投入与设计改进所达到的最终性能不成比例。2003年1月,美国国防部决定放弃原来的三步走发展战略,而选择以CVN-77作为过渡航母,合并CVNX1和CVNX2的设计方案,新的项目被命名为CVN21,即21世纪新型核动力航空母舰计划。美国国防部对新计划重新进行规划、设计,最终决定新一代航母的所有舰均采用尼米兹级核动力航空母舰的船体,但要加强首舰中新技术的引入力度,后续舰将大部分采用首舰的设计模式,仅做少量改进,最终完成“单一的、转型的舰艇设计”。CVN21项目为其他在研的水面舰艇设计和建造树立了一个模板。
为了降低CVN21项目的技术风险、降低研发成本,美国海军决定在2003年9月开始建造的最后一艘尼米兹级航母CVN-77上应用CVN21的部分新技术。美国海军评估CVN21的研制费用为30.1亿美元,采购费用为80.6亿美元,全部费用为110.7亿美元。改进项目包括优化飞行甲板和飞行甲板下的结构布置(提高飞机出动架次),改善武器搬运系统,新的飞机弹射和回收系统,重新设计舰上岛式上层建筑,新的核动力装置,允许未来技术扩展,提高自动化水平,减少人工操纵程度等。
研制进展
2004年4月,美国海军和诺斯罗普·格鲁曼公司下属的纽波特纽斯船厂宣布,双方签订了CVN21航母的建造准备合同,这标志着CVN21项目进入了新的阶段。合同为期3年,总价值为14亿美元,涉及详细设计、装备研制、长期采购和首舰的先进建造方式等内容。同年8月,美国国防部将CVN21计划称为“三舰”计划,即决定该级航母首批建造3艘,舷号分别为CVN-78、CVN-79、CVN-80。3艘航母计划共花费361亿美元,平均每艘航母的费用大约为120亿美元。
2017年8月24日下午,亨廷顿·英格尔斯工业公司(HII)在纽波特纽斯造船及船坞公司举行了“福特”级航空母舰3号舰“企业”号(CVN-80)的首块钢板切割仪式,这标志着该航母正式开工建造。仪式上,美国海军邀请了两位“教母”——奥运会金牌体操运动员西蒙·拜尔斯和游泳运动员凯蒂·莱德基。她们出席了仪式,并下达了切割首块钢板的命令。其他出席仪式的嘉宾还包括弗吉尼亚众议员波比·斯科特、海军少将布莱恩·安东尼奥(航母项目执行官)、船厂建造团队及家人代表,以及最近退役的“企业”号航母(CVN 65)的舰员代表等。
“企业”号的建造是美国历史上第一艘完全不用纸质图纸的航母,全部采用数字CAD设计、CAD图纸建造而非传统的图纸设计建造。船厂也对船坞进行了改造,可在新的室内设施里开展相关工作,减少天气因素的影响。
2018年4月,寇蒂斯-莱特公司与亨廷顿英戈尔斯工业公司(HII)纽波特纽斯船厂签订合同,寇蒂斯-莱特公司为美海军“福特”级常规动力航母“企业”号(CVN 80)提供主推进蒸汽轮机以及相关辅助设备,合同价值超过8500万美元。
2022年3月,美国众议院签署的一项综合联邦拨款法案中,要求在2022财年的军费开支中增加22亿美元用于“企业”号和“多里斯·米勒”号的相关材料采购。
2022年8月27日,“企业”号(CVN-80)航母在纽波特纽斯造船及船坞公司举行了铺设龙骨仪式。“企业”号(CVN-80)的龙骨实际上在4月5日就铺设了,标志着该舰已13%完成,比计划提前了三个星期,但是当时并未举行仪式。
基本设计
船体设计
福特级航母号称“网络中心战时代”的航母,设计上采用与尼米兹级核动力航空母舰类似的舰体,但对飞行甲板的布局进行了优化:舰桥后移,升降机减少至3部,采用新的弹药运输系统和电磁弹射器,以及先进的阻拦装置。整体设计目标在出动架次上比尼米兹级提高25%的基础上,人员减少500~900名。福特级采用新一代A1B反应堆,注重通过减少人员,提高自动化,增加费用可承受性和可靠性,对维修的需求更低,提高了航母的战备能力。
采用大量精确制导对陆攻击导弹意味着,采用飞机全甲板载荷在主要目标上开展全面“阿尔法打击”的优先级正在逐渐降低,而针对一系列目标提供持续的灵活支持的能力可能更重要。福特级航母的设计反映了这些趋势,设计时着重强调在相当长的时间内,维持更多飞机出动架次。因此,在尼米兹级航母设计的基础上,对福特级航母的飞行甲板的布局进行了全新设计,从而提供更大的甲板空间,以提高飞机的出动架次率。
一个显著特点是重新设计的舰“岛”尺寸更小,舰“岛”位于舰艉较远处,而飞机升降机的数量从4个减少到了3个。这些变化有利于新型舰载机F-35C的设计,并利于实现采用功能更强大的航空武器升降口及改进从存储弹药库到换料和重新武装“一站式保障区”的调运管理。有资料表明,这样的设计使福特级航母的存储容量和补给能力均得到增强,从而使福特级航母的长时间作战能力增强。
“福特”级航空母舰的总体布局与“尼米兹”级相似,但在许多细节方面进行了改进。在飞行甲板布局上,由于航母与舰载机队的运作效率显著提升,加上舰内设备的全面网络化和计算机化,“福特”级的自动化程度大幅提高,从而减少了对人力的依赖。因此,舰员数量从“尼米兹”级的3190人减少到约2000人。减少的1200名舰员中,800人是负责航母自身运作的人员,其余400人是支持舰载机队的相关人员。
在飞行甲板布局方面,“福特”级航空母舰最重要的改进是优化了油料与弹药补给的流程。为了扩大右舷舰岛前方的油弹补给区面积,“福特”级航空母舰的舰岛尺寸比“尼米兹”级有所缩小。因此,“福特”级取消了传统美国航空母舰在舰岛后方的飞机升降机,全舰仅配备3座飞机升降机:2座位于右舷(均在舰岛前方),第3座位于左舷后段。虽然升降机数量减少,但“福特”级的每座升降机尺寸比“尼米兹”级更大,一次可同时运送3架飞机,且运行速度更快。此外,减少升降机数量降低了机械复杂度和维护成本。
动力系统
“福特”级常规动力航母引入了整合电力系统(IPS)的概念,尽可能用电力系统替代传统的蒸汽系统,包括电磁弹射器、飞机回收系统、升降机、烹饪、热水供应、洗衣、暖气等。舰上的各种探测、作战、指挥、控制、通信和情报设施也改为电力驱动。因此,“福特”级航空母舰的动力系统必须提供比现役航母更高的电力,并配备更完善、更全面的电力供应设施。
为此,“福特”级航空母舰配备了两座由西屋电气公司开发的A1B核反应堆。其功率比“尼米兹”级提高了25%以上,供电能力高达20万千瓦,几乎是“尼米兹”级(6.4万千瓦)的3倍,能够满足电磁弹射器(EMALS)等设备的电力需求。由于电力充足,“福特”级航空母舰成为第一种所有机房都配备空调的舰艇,这不仅提高了操作人员的舒适性,还降低了机房内设备的维护需求。此外,A1B核反应堆的堆芯设计寿命为50年,这意味着“福特”级航空母舰在其大部分服役期内无需因更换堆芯而进行大修,从而增加了其生命周期内的执勤时间。
除了新型反应堆,“福特”级常规动力航母还采用了全新的整体轮机系统和配电系统,并重新规划了电力的整合与分配架构。最初,“福特”级航空母舰计划采用电力推进系统,即利用反应堆产生的电力驱动电动电机带动的推进器(例如可转式囊荚推进器)。然而,由于适用于10万吨级舰艇的电力推进系统尚未成熟,“肯尼迪”号及前三艘“福特”级航空母舰仍采用蒸汽涡轮直接驱动4轴螺旋桨推进,推进功率达到104兆瓦(约28万马力),略高于“尼米兹”级。
船电系统
福特级航空母舰大量采用先进的探测、电子战系统以及C4I设备(包括CEC协同接战能力),以符合美国海军未来信息技术21联网作战的要求,舰上的指挥管制中枢是共同作战指挥系统,能整合舰上一切指管通情与武器射控功能。舰上各型雷达、卫星通信、数据传输链、电子战系统与联合精确进场暨降落系统的天线整合于舰桥结构内,或置于舰桥顶部的轻量化桅杆上。舰上的作战与指管通情系统将采用开放式的架构,大量使用商业标准组建,以利于服役生涯中的维护与升级作业。福特级航空母舰的轻量化桅杆由复合材料制造,强度与钢铁相仿,但重量显著地降低。福特级航空母舰最主要的探测系统,是与DDG-1000驱逐舰相同的双频雷达系统(DBR),包括AN/SPY-3I/J频带多功能主相控阵雷达(MFR),以及VSRC频远程警戒雷达(这两种雷达原本预定率先配备于“乔治·布什"号航空母舰上):两种雷达各有3面固定式相控阵天线,被安装在了舰岛上,分别位于正前、左后与右后3个方位。以往美国航母的舰岛都拥有两层舰桥,分别供舰长以及航母战斗群指挥官使用;而福特级航空母舰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,各设置一层小型舰桥,上方应为舰载机管制室,下方则用于监视飞行甲板运作。该种较为紧致的空间配置,是基于美国海军长年累积的操作经验,或者是降低雷达反射截面等。
双波段雷达的应用
或许福特级航母的最大进步在于,其使得舰载机的作战能力得以增强,但舰载机的作战能力仍有赖于其他方面的发展。特别是新的双波段雷达的应用,大大提高了舰载监测能力。双波段雷达通过一个共用的控制器和单接口,将不同频带内运行的两个雷达结合在作战管理系统内。雷神公司生产的AN/SPY-3多功能雷达在X波段(北大西洋公约组织为I/J波段)运行,为地平线搜索、低空跟踪和导弹交战等功能提供支持。洛克希德·马丁公司制造的S波段(北约为E/F波段)AN/SPY-4雷达作为AN/SPY-3的补充雷达,主要提供空域搜索和跟踪等功能。这两套系统均为最新一代的有源相控阵雷达,每套系统均包括三个齐平设置的非旋转式面板,实现360度的覆盖范围。双波段雷达系统取代了许多传统的旋转扫描雷达,能够支持总体空中管制,并结合舰载电子支持系统和空中预警机,针对潜在攻击提前发出预警,可对RIM-162导弹改良型“海麻雀”导弹地对空导弹的作战行动提供支持。
弹射器
“福特”级航空母舰配备了4具弹射器,其中2具位于舰艏,另外2具位于斜角甲板。它采用了新研发的电磁弹射器(EMALS),而非传统的蒸汽弹射器。电磁弹射器的原理是利用载流导线在磁场中受力,通过磁通量的瞬间变化产生感应电磁斥力,从而将飞机弹射升空。为了在短时间内输出高功率,该系统配备了高效率的能量储存飞轮(FES)。EMALS还可以通过定子上的传感器实时监控弹射机的移动速率,并根据飞机的实际速度调整输出功率,均衡分配弹射过程中的施力,有效降低飞机在弹射时的受力,预计可使飞机寿命提高31%。此外,EMALS还可以根据不同机种选择适当的弹射速度。
由于无需使用高温高压蒸汽,EMALS省去了管路、汽缸、活塞、阀门等笨重且易故障的部件。其定子和转子仅在关闭时接触,而FES飞轮采用磁浮轴承,几乎没有磨损,因此整套系统的机械磨损极低,维护需求大幅减少。与C-13-2蒸汽弹射器相比,EMALS系统的体积和重量减少了一半,维护人员减少了30%,可靠性提高了30%,寿命周期内的维护成本降低了20%。
通用动力制造的第一具全功能EMALS原型于2008年在新泽西州的海军航空站进行了严格的研发测试,整个测试包括4000架次的起飞测试。
着舰回收
福特级航空母舰以先进飞机回收系统(AARS)来取代传统式的拦截索。与电磁弹射器相同,福特级航空母舰的AARS仍由通用动力负责研制。AARS又称涡轮电力拦截索(TEAG),系以由计算机控制的电动机来带动拦截索,并以液压涡轮来提供将飞机完全停止的阻力。飞机降落并钩住拦截索时,AARS的控制计算机便能分析拦截索的受力情况,并立刻回馈给电动机来给予拦截索适当的拉力,使钢缆在整个飞机降落拦截过程中获得较为平均的施力。AARS在飞机捕捉钩挂上拦截索后,才会逐渐增加拦截索的阻力,AARS能延长飞机与钢缆本身的寿命。相较于传统钢缆系统的大型液压缓冲机,AARS的电机与液压涡轮无论是体积,重量或维修需求都大幅降低,AARS也只装备3组拦截索,而不是以前的4组。
武器装备
“福特”级航空母舰装备的防御武器包括MK-15 Block 1B“密集阵近程防御武器系统”近防航空武器系统、“拉姆”近程防空导弹以及MK-29“北约轻型RIM-7M“海麻雀”舰空导弹”防空导弹发射器(其制导控制由SPY-3有源相控阵雷达负责)。这些武器系统安装在舰体两舷和舰尾外侧的平台上。此外,“福特”级航空母舰还计划在舰尾左侧的舷外平台上安装MK-41垂直发射装置,用于装填“AIM-7麻雀导弹”ESSM防空导弹。未来,“福特”级航空母舰的武器系统将朝着超电磁炮甚至直接能量激光炮的方向发展。舰上高度电力化的系统为这些高能武器的发展提供了良好的基础条件。
运载能力
“企业”号(CVN-80)满载排水量超过11.2万吨,可搭载2600名舰员、超过75架战机。
性能数据
服役动态
2022年8月29日消息,据Huntington Ingalls Industries,建造“企业”号(CVN-80)计划耗费约10万吨钢铁,预计于2025年下水,2028年时正式服役。
2025年10月消息,“企业”号最初计划于2020年代末交付,但预计交付时间已被修改,先是推迟到2029年,最新消息显示又推迟到2030年。
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