福特号航空母舰(英文:USS Gerald R.Ford,舷号:CVN-78,全称:杰拉尔德·R·福特号航空母舰 [1]),是美国福特级航空母舰的首舰,是美国海军在役的第11艘航母。
福特号航空母舰造价达约130亿美元,是美国海军有史以来造价最高的一艘舰船。该舰采用了诸多高新技术,主要包括综合电力推进、电磁弹射技术,将成为21世纪美军海上打击力量的中坚。
1975年,美国尼米兹级航空母舰订购首批三艘CVN-68至70时,美国海军展开一系列关于尼米兹级之后未来航空母舰的概念方案,称为CVNX,涵盖小型、中型和大型航空母舰,总共研究15个舰体大小不同的方案的船模水线性能,而起降方式则涵盖传统使用弹射器/拦截索的CTOL、使用滑跃短距起飞/拦截索降落的STOL、使用滑跳起飞/垂直降落的S/VTOL等三种,每一种方向又包含传统甲板布局与新设计之分,当时CVNX总共有约50种设计方案。
总体设计
福特级航母是美国第一种利用计算机辅助工具设计的航空母舰,应用了虚拟影像技术,在设计过程就能精确模拟每一个设计细节,并且预先解决相关的布局问题,对各部件实际制造的掌握精确度也大幅提高,此外也容许多组团队在同一时间分别进行设计开发,节约时间。
福特号航母使用了大量新技术新设计,包括重新设计了舰体岛式上层建筑和飞行甲板布局,强调隐身性,动力装置更加高效,具有更强的发电能力,整体电力系统采用新型电力分配结构,采用电磁弹射,新的大功率一体化核反应堆;带状电力分配系统(全电力化推进的军舰),有源相控阵雷达,F-35舰载机等关键性的舰用高科技 [5] [11] [19-20],并且增加了船体的冗余设计用于未来的升级改造,航母的整体作战能力得到了大幅提升。
福特号航母的舰体布局似乎与尼米兹级大致相似,不过实际上仍做了相当多的改良。飞行甲板布局方面,CVN-21在规划之初曾出现全新的构型,例如一个将降落区、起飞区分于舰身两侧的大胆构想;不过考量成本与风险后, 福特级仍以现役美国航空母舰的配置为基础进行改良。福特号舰体前部采用球鼻舰首,可减低航行阻力,增加舰首的浮力,降低舰首的纵向摇晃,进而使舰载机起飞作业更加顺利。采用封闭式飞行甲板,依然采用直角加斜角式飞行甲板组合,但是重新设计了飞行甲板,加大了甲板使用面积。 [5] [11] [19-20]福特号的轻量化桅杆由复合材料制造,强度与钢铁相仿,但重量便显著地降低。
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。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;强调隐身性,突出部位使用有关材料,降低雷达反射面积。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,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。这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,也是为了降低雷达截面积等。
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。尼米兹级后期型拥有三具甲板弹药升降机,分别位于前方弹射器中央、右舷两座靠前方的飞机升降机之间,以及舰岛旁边;进行弹药补给作业时,舰上人员必须先透过弹舱升降机,将武器从水线以下的弹药库(分置于数层舰底甲板)往上送至03甲板(即下甲板机库的再下一层),然后借用位于03甲板的舰上餐厅餐厅空间,在餐桌上完成武器的组装设定,接着透过输送车将弹药运至甲板弹药升降机部位,才能送上飞行甲板。
福特号航母拥有四具弹射器,两具位于舰艏,另外两具位于斜角甲板,福特号使用新研发的电磁弹射器(EMALS)代替了蒸汽弹射器。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270千米的时速将飞机弹射升空。蒸汽输送时将产生大量损耗,储存高压蒸汽的汽缸或者输送蒸汽的管线亦需大的空间,高压弹射系统中的活塞、管路与筏门等零件承受的损耗也十分惊人。现有C-13-2弹射器最常出现故障的部位是调节蒸汽压力的活门以及储存蒸汽的汽缸,此外弹射轨与牵引飞机鼻轮的梭车因高温摩擦而失火的情况也时有所闻。
福特号使用的电磁弹射是一个革命信号,电子弹射的范围小至2公斤、大到40余吨,而蒸汽弹射则有很大的局限性,低于18吨的飞机进行蒸气弹射将对其龙骨造成重大的损害。电磁弹射器的原理则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。电动马达的基本原理是在定子上通以方向不断改变的电流,利用电流改变造成的磁通量变化而产生磁场,进而使带有磁性的“转子”受力而产生运动。传统马达的定子采用环状排列,使得转子产生原地旋转运动;而电磁弹射器则采用两侧式线性感应马达,定子分为两侧直线排列,充当弹射器的轨道,而转子则在两排定子之间进行直线运动,转子上头便连接了用于牵引飞机鼻轮的梭车。
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