世界上最大的航空母舰

发展沿革

研制背景

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。

1996年，美国海军开始正式研究尼米兹航母的后继项目，也就是CVNX项目，在CVNX项目中，美国海军考虑到了多种构型的航母，最后确定新一代航母仍是一种以核动力为推进系统的大甲板弹射航母，满载排水量为10万吨级，载机联队扩展到75架，具备更加强大的出动能力。美国海军要求新型航母在飞行甲板、航空设施、电力供应及任务系统等方面能够适应新世纪要求，能够配合二到三代舰载机的使用，尤其是要求能使用无人作战飞机，为了体现这些新技术，新变化，CVNX项目也被改称为“CVN-21 Future Aircraft Carrier Program”，即CVN-21未来航母计划，其中“21”意指进入21世纪之后的第一个航母设计。依照1970年代中期以来的研究基础，CVN-21最初曾有不少十分前卫、超脱现今航空母舰设计的构型，不过考虑到成本、风险与实用性，最后还是使用了由小鹰级到尼米兹级一脉相传的美国航母构型进行改良。原本美国海军打算将最后一艘尼米兹级CVN-77布什号航空母舰作为CVNX的装备验证舰，不过考虑到开发时程以及经费、风险，最后没有进行。

建造沿革

2005年8月11日，CVN-21航母首舰CVN-78在纽波特纽斯造船及船坞公司切割了第一块重达15吨的钢板。此时，CVN-21航母的研发与建造总经费共将耗资137亿美元，其中研发经费为32亿美元，建造费用（含所有先期的规划、准备）则高达105亿美元 ，其中有1/3的经费早在2001年就已编列作为前期武获款项；总计前三艘CVN-21预计耗资达360亿美元，其中317亿5000万美元为建造经费，43亿3000万是研发经费，成为美国海军有史以来造价最昂贵的舰艇。依照计划，该舰将于2015年9月交付以接替CVN-65企业号航母。

2007年1月16日，美国官方将CVN-78正式命名为“杰拉尔德·R·福特”号，CVN-21航母也正式成为福特级航母。2008年9月10日，美国海军与诺格集团签署价值51.6亿美元的后续合约，全面展开福特号的建造工作。

2009年11月13日，福特号开始安放龙骨。2011年8月18日，福特号结构完工50%；2012年4月16日，结构完工75%。2012年5月24日，福特号的建造工作达到了一项重要里程碑，福特号最后一部分龙骨分段，高60英尺，总重量超过680吨的球鼻艏放入了干船坞，这意味着航母全部建造工作的80%已经完成。

2013年1月26日，福特号成功安装舰岛，基本成型；2013年4月15日，福特号舰首上部安装完毕；2013年5月8日，福特号结构完工100%；2013年8月15日，福特号最后一台飞机升降机完成安装；2013年10月3日，福特号安装完成30吨的螺旋桨；2013年10月11日，福特号举行船坞进水仪式，船坞开始注水。

2013年11月9日，福特号举行正式的下水及掷瓶仪式，正式下水，计划2015年交付。

2016年1月，福特号完成1400万英尺电力光纤电缆安装，这一长度超过了地球与国际空间站之间距离的10倍。2017年4月8日，福特号载着超过千名船员，从美国弗吉尼亚州的纽波特纽斯造船厂码头启程，首次试航。

服役历程

2015年9月22日，美国海军宣布，福特号的交付时间将推迟6到8周时间，在开始海试前航母还需要进行更多的测试。美国海军装备部发言人肯特中校在一份声明中说，由于推迟交付造成的额外成本“将被控制在预算之内，总金额将控制在128.87亿美元的成本上限之内。”然而新型航母的话题具有敏感性，2015年10月1日将举行国会军事委员会的听证会，委员会主席约翰·麦凯恩指责该舰造价过高，在他的领导下已经成立了一个委员会研究可能的替代大甲板航母的新设计方案。

2015年10月30日，福特号航母已在完成95%的建造工作，预计福特号的建造总工时将达到4900万，船厂每周约向美国海军交付35个舱室，总计2607个舱室还剩450个未完成。福特号此时已耗资约130亿美元，超出最初预算24亿美元，为此，厂商采取多种措施，希望降低后续航母成本。福特号航母作为福特级的首舰，也是是母型，在完成整个流程中，验证了工程计划、设计计划、生产计划和供应链，在经历后就会认识到采用何种方式降低成本。

2015年11月2日，美国海军航母项目执行官托马斯·莫尔准将称，福特号航母将在2016年夏季服役并进行试航，计划在2019年8月进行冲击试验（增加的试验内容），首次部署将从2019年推迟到2021年。

2016年3月截至，福特号航母已经完成了97%，预计于7月开始进行海试，并在测试后的两个月内运至海军基地，预计在2016年9月加入美国海军舰队。

2017年5月31日，福特号完成系列海试工作并通过海军检测与鉴定委员会（INSURV）验收测试后，正式交付美国海军。

2017年7月22日，福特号正式加入美国海军服役。

技术特点

设计特点

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，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。

舰型结构

舰型

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。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。

甲板

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。

尼米兹级将甲板弹药升降机设在飞行甲板中间是因为配合弹药库的位置，但这使得在透过弹药升降机将武器送上甲板时，所有的飞行起降作业都必须暂停。此外，武器送上甲板后，还需透过甲板运输车个别地送到每一架需要挂弹的飞机位置；相似地，飞机的加油作业也是透过穿梭在甲板各处的加油车直接开到需要补给的飞机旁进行。总而言之，每次尼米兹级的机队进行加油挂弹作业，总共需耗费2小时左右。

弹射器

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。

福特号使用的电磁弹射系统反应快捷，准备时间只需十几分钟，利用效率上要比蒸汽弹射高出10倍。采用电磁弹射系统，舰载机的日出动量由原来的120架次增加到160架次，其高峰出动量也由原先的220-240架次/日，增加到270架次/日，还可以弹射重量不同的舰载机，可在100米的距离内将飞机的速度迅速提高到每小时296千米。不仅如此，电磁弹射系统90名舰员即可操作，而传统的蒸汽弹射系统则需要120余名舰员。飞行员则更是最大受益者，新型的电磁弹射器可以让飞行员平稳升空，避免了蒸汽弹射器的颠簸之苦。

2015年5月15日，福特号航母上成功测试了电磁弹射器，这是其第一次进行舰载全速的弹射实验。在测试中，舰上搭载的发电机会产生电脉冲，通过调节能量的电子元件进入直线电机，这些部件安装在飞行甲板的下方。电能使得直线电机推动滑块在弹射导轨上以约333千米/小时的速度前进，直到滑块到达导轨终点停下。

着舰回收

福特号航母用先进飞机回收系统AARS（Advanced Aircraft Recovery System）来取代传统式的拦阻索。传统式拦阻索由拦截钢缆与液压缓冲机构成，以尼米兹级的MK-7 Mod3为例，能把一架降落速度130节、重25吨的飞机在两秒之内于100米之内截停，共吸收64.4MJ的能量，接近这类系统的性能极限。美国海军以往舰载机的武装以廉价无导引武器为主，如果在任务中没有用完，降落前大可将其抛海以减少降落时的重量与风险；然而21世纪以来舰载机主要都配备精密昂贵的导引武器，如果没有用完就必须携回。因此，美国航空母舰上的拦截回收系统的能耐必须强化，才能有效拦住返航重量日益提高的舰载机。

动力系统

福特级航母引进了整合电力系统（IPS）的概念，即全电能源，全部都用计算机控制，完全采用信息化的数字化电网系统。因为电力系统在分配管理上十分便利，因此尽可能地用其取代原先航母上的蒸汽系统。然而不仅电磁弹射器、回收系统、升降机、烹饪、热水供应、洗衣及暖气等需要使用电力，各式侦测、作战和指管通情设施也是用电力驱动，因此福特级的动力系统必须提供远高于现役航空母舰的电力，核反应堆选用十分关键，并需配备更全面而完善的电力供应设施。美国西屋公司为福特级提出新的A5W反应堆方案，然而在1999年的竞标中，败给了位于宾夕法尼亚州的属于美国政府的贝蒂斯核子动力实验室，因此福特号的反应堆被称为A1B（B代表贝蒂斯）。

福特号将配备两台大功率一体化A1B反应堆，功率较尼米兹级增加25%以上，同时配备13500伏输配电系统，供电能力则高达20万千瓦，几乎是尼米兹级的三倍，能充分供给EMALS所需的电力；由于有充裕的电力，福特号成为第一种所有机房都设有冷气空调的舰艇，增加了操作人员的舒适性，并降低了机房内设备的维修保养需求，也正因为这一特点，才有可能瞬间把能量集中在电子弹射上，另外这也为新概念高能武器上舰创造了可能性。此外A1B反应堆的堆芯使用寿命长达50年，可以使福特号在服役期间的大部分时间都保持正常的动力功率，不需要回到船坞更换堆芯，从而增加了寿命周期内的执勤时间，具有理论上的无限续航能力。

福特号还使用了全新的整体轮机系统以及配电系统，因此电力的整合、分配架构也重新规划，例如在全舰各处设置分区供电系统，并设置一个电脑控制配电系统，使电力的分配合理化。最初福特号甚至打算连推进系统也采用电力推进，即以反应堆发出的电力驱动由电动马达带动的推进器，然而由于供10万吨级舰艇使用的电力推进系统尚未发展成熟，因此仍将以蒸汽涡轮直接驱动四轴螺旋桨推进，推进功率将达到104兆瓦。

武器装备

防御

福特号航母的防卫武器包括两座改进型“海麻雀”RIM-162导弹八联装发射装置，两座“海拉姆/公羊”RIM-116防空导弹发射器和3座MK15型20毫米6管密集阵火炮等，安装于两舷和舰尾外侧的平台上，若干挺12.7毫米重机枪。此外，还装有诱饵弹发射装置和鱼雷诱饵系统。福特号的弹药贮运系统也采用了新技术，包括现金武器升降机、全方位自动搬运车、自动挂弹机器人和自动化弹药库技术。

美国海军还选择了舰载新概念武器作为福特号未来防御作战的“杀手锏”，已初步确定未来安装在福特号航母上的新概念武器包括：电磁轨道炮、高能激光、高能射线等，福特号舰上极高的“电力化”程度将为这类高能武器的发展提供良好的先决条件。

舰载机

福特号航母上通常搭载8架S-3A/B反潜机，5架E-2C/D空中预*机，6架SH-3G/H或SH-60F直升机，主力舰载机将全面更换为具备隐身性能的F-35C战机，可达75架，以替代服役的F-18E/F战机。F-35C战机能够以超音速巡航，最大作战半径超过1000千米，可对各目标实施远程精确打击。与此同时，航母上还将装备大量无人作战飞机，如X-47B等，既可执行精确打击、海上监视、空中早期预*、战场评估，也可担负支援反潜和抢险救援等任务。由于采用全新F-35C舰载机和高性能无人机，以及各种新概念武器系统，将使未来海空战作战样式发生新变化。美国海军评估，一艘搭载75架舰载机的尼米兹级航母，在3天的作战时间内，每天打击的目标数是248个。而搭载同等数量舰载机的福特号航母，其打击的目标数将达2000个以上。

福特号为了提高舰载机保障效率、简化保障流程，吸取了赛车比赛中的保障模式，引入了一站式保障概念，在飞行甲板上设置了18个一站式保障区，每个保障区设有两个带舱口盖的保障模块，一个是电源保障模块，设有电缆卷盘和控制按钮，另一个是加油保障欧快，设有加油管路和控制阀门，每个均可单独进行加油、挂弹、维修等作业。着舰的舰载机可在保障区停驻，原位完成所有保障作业，随后滑行至弹射起飞位升空作战。

舰电系统

配置

福特号航母采用大量先进的侦测、电子战系统以及C4ISR设备，包括CEC协同接战能力，以符合美国海军未来IT-21联网作战的要求，舰上的指挥管制中枢将是Common C2 System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。舰上各型相控阵雷达、卫星通讯、资料传输链、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，大量使用民间商规组建，以利于服役生涯中的维护与升级作业；而舰上的整合通信系统则由Avaya公司提供。

福特号航母设有航空数据管理与控制系统，其是一种实时信息管理系统，通过传感器、局域网、显示与控制设备连接航空作业相关系统，包括光学助降系统、无线电空管和助降系统、弹射与回收装置等，在全舰范围内实现所有航空作业相关数据的融合、分发和控制，集成管理几乎所有航空作业的的规划和执行，包括舰载机任务、航空武器搬运和挂载携载、航空燃油、航母维修、舰载机维修、舰载机调度、舰载机弹射和回收、飞行甲板管理等。该系统海域航母作战、导航和气象系统相连，此外，还安装有航空武器信息管理系统和进场与着舰可视图像系统。

福特号使用了与朱姆沃尔特级驱逐舰相同的双频雷达系统，包括AN/SPY-3 I/J频带多功能雷达，以及AN/SPY-4 S长程广域搜索雷达，两者都是先进的数位波形控制主动相控阵雷达。2010年6月，美国海军宣布DDG-1000取消VSR雷达，未来可能以更晚开发、增加反弹道导弹能力的AMDR相控阵雷达来取代，因此福特号也可能会使用该系统。

自动化

福特号航母与舰载机队的相关运作大幅改进，加上舰内的设备全面网络化与电脑化，因此它的整体自动化程度较尼米兹级大为增加，有效降低人力需求，航空母舰操作人员将从尼米兹级的3190人减至2000人左右；减少的约1200名人力中，维持航空母舰本身运作的人员占了800名，其余400名是支援舰载机队的相关人员。此外，美国航空母舰新一代舰载机队机型种类也比以往降低许多， 故舰载机联队的人员编制也可能获得相当程度的缩减。由于人员减少，福特号的平均起居水平也有所增加，不仅每个人的空间更有隐私性，每一间住舱都有厕所。

总体评价

福特号航空母舰建成服役后，将不只是简单地多了一个大型机械化作战平台，而是展现出一个全新的信息化作战平台，它对未来海战的影响和作用将是巨大的。福特号采用更先进的C4ISR系统，技术和自动化设备，能更全面地支持美军的网络中心战的开展，是未来美国海空网络战的一个中心节点，它不仅集合有航母本身及编队整个系列的新技术和武器装备，而且还将与空、天、陆军的其他新技术、武器装备实现有机“链接”，进而打造更强的战略预*体系和作战网络体系；将广泛采用电脑显示器和掌上电脑等替代人员操作，从而使各种雷达设施、通信系统、指挥控制系统、武器装备之间的信息传输更快捷、作战程序更简便、打击威力更强劲。

福特号航空母舰的建造给美国海军和世界各国海军的影响是巨大且又是多方面的，福特号航母向世人表示核动力装置对于美国海军大型航母仍是最适合的动力系统,表明大吨位航空母舰至少在2005年后50年内，依然是“海上霸主”，是一种举足轻重的海上作战平台。福特号航母比尼米兹级航母先进，而后者又比其他国家的航母先进，这样一来前者已经与世界航母拉开两个档次，可以帮助确保美国未来50年的海上优势。福特号计划成本105亿美元，总体采购成本上涨超过24亿美元，已花费超过129亿美元，成本超支，进度落后，将会影响后续航母使用新技术。

福特号航空母舰虽然已交付服役，但其采用的几个主要关键系统的可靠性远未达到预期要求，而可靠性是影响航母战斗力的重要因素，同时也在很大程度上决定了其全寿期费用。交付后的福特号，相关系统仍处于问题暴露阶段，将影响作战能力，而后续测试时间拉长，也会影响初始作战能力的形成时间，因此在形成初始作战能力之前仍需不断提高。