杜建明

(海軍裝備部，北京 100071)

美國“福特”級航母研制中的問題及啟示

杜建明

(海軍裝備部，北京 100071)

“福特”級航母是美國海軍正在研制的新一代航母，本文介紹了“福特”級航母的最新研制進(jìn)展，梳理分析了美軍航母研制過程中出現(xiàn)的問題以及采取的措施，總結(jié)了對其他國家海軍武器裝備建設(shè)的啟示。

美國海軍；“福特”級；航空母艦

0 引 言

“福特”級航母是21世紀(jì)美國海軍裝備重點發(fā)展項目之一，它是美國繼“尼米茲”級航母后，適應(yīng)新戰(zhàn)略和新任務(wù)需求，吸納先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行全新設(shè)計的新一代航空母艦?！案Ｌ亍奔壓侥笐?yīng)用了電磁彈射、雙波段雷達(dá)、渦輪電力阻攔等十幾項新技術(shù)，實現(xiàn)了從機械化到電氣化的躍升，增強可靠性的同時達(dá)到了減員增效的目的，并使艦載機持續(xù)出動架次率在“尼米茲”級基礎(chǔ)上提升33%[1]，大幅提升了作戰(zhàn)能力，將成為美國航母戰(zhàn)斗力繼續(xù)領(lǐng)先世界的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。美國海軍首批建造3艘“福特”級航母，分別為 “福特”號(CVN 78)、“肯尼迪”號(CVN 79)和“企業(yè)”號(CVN 80)。“福特”級作為應(yīng)用大量新技術(shù)的新一代航母，在研制過程中曾遇到多方面問題，美國也采取了很多應(yīng)對措施，對其他國家海軍武器裝備建設(shè)具有一定的啟示作用。

1 “福特”級航母研制進(jìn)展

首艦“福特”號于2005年切割第一塊鋼板，2009年11月鋪設(shè)龍骨，2013年11月下水。截至2015年10月，該航母已完成93%的建造工作[2],目前正在開展艦上試驗，預(yù)計2016年5月交付。

2號艦“肯尼迪”號于2010年12月切割第一塊鋼板，但受經(jīng)費問題困擾，直至2015年6月美國海軍才授出該航母的建造合同。2015年8月，“肯尼迪”號航母鋪設(shè)龍骨，預(yù)計2022年交付。

美國海軍在2016財年為3號艦“企業(yè)”號航母申請了先期采辦撥款，采辦總費用預(yù)計134.72億美元(未考慮通脹因素)，有望在2018-2023財年通過6個財年的增量撥款獲得全額撥款(美國海軍裝備的一種撥款形式，裝備研制撥款通過多個財年下達(dá))。

2 “福特”號航母研制中存在的問題

“福特”號航母研制過程中出現(xiàn)了經(jīng)費超支、進(jìn)度延期、設(shè)備可靠性遭質(zhì)疑、設(shè)備供貨不足等問題。

2.1 購置費用上漲

根據(jù)美國國會最新數(shù)據(jù)顯示，到2015財年，“福特”號航母的購置費用已由2008年預(yù)計的104.889億美元上漲到128.87億美元，增幅超過22.86%。關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展緩慢、設(shè)計穩(wěn)定性存在問題、部分設(shè)備供貨不足、實際施工過程未能按預(yù)定順序執(zhí)行等，是導(dǎo)致“福特”號航母實際總購置費用費用持續(xù)上漲的主要原因。“福特”號航母總購置費用歷年變化如圖1所示，購置費用上漲分析如圖2所示。

圖1 “福特”號航母總購置費用上漲情況Fig.1 Total acquisition cost increase of Ford class CVN

圖2 購置費用上漲分析Fig.2 Purchase cost analysis

其中，關(guān)鍵裝備的費用增長占到“福特”號航母采辦費用增長的近40%，主要集中在電磁彈射裝置、雙波段雷達(dá)和渦輪電力阻攔裝置上。表1為三項技術(shù)2008-2016財年其購置費用上漲詳情，由表中可知，8年間三項關(guān)鍵裝備購置費用共增長7.26億美元，增長比例高達(dá)122%。

表1 三項技術(shù)系統(tǒng)購置費用預(yù)算增長(億美元)Tab.1 Budget increases of the Ford class CVN′s three key system

2.2 研制進(jìn)度延期

“福特”號航母采用的電磁彈射裝置、雙波段雷達(dá)、渦輪電力阻攔裝置等一系列新技術(shù)，需要大量陸上和艦上試驗。

“福特”號航母立項時計劃2014年交付，后推遲到2015年9月；2013年，由于建造進(jìn)度延遲，“福特”號航母下水時間從2013年7月推遲至2013年11月，交付時間推遲至2016年3月；2015年9月，由于試驗進(jìn)展緩慢，影響原定的海試計劃，“福特”號航母交付日期再次推遲到2016年5月，具體交付時間將取決于海試結(jié)果。

電磁彈射裝置、雙波段雷達(dá)、渦輪電力阻攔裝置中，以渦輪電力阻攔裝置試驗延期最嚴(yán)重。2012年初，水力渦輪裝置發(fā)生了嚴(yán)重問題，美國海軍將陸上阻攔飛機試次推遲到2014年6月；2014又再次推遲至2015年末，目前尚未有新進(jìn)展。

此外，渦輪電力阻攔裝置在艦上試驗開始前還需完成50多項改動，這些改動是在陸基研發(fā)試驗期間發(fā)現(xiàn)且需要解決的問題。渦輪電力阻攔裝置艦上試驗開展的同時，海軍仍將繼續(xù)進(jìn)行陸基試驗,這就意味著艦上已安裝的裝置仍存在更多設(shè)計變動和修改的可能，增加了艦上試驗計劃的不確定性和延期風(fēng)險。

另外，2015年8月，美國國防部要求美海軍在“福特”號航母首次作戰(zhàn)部署前進(jìn)行全艦沖擊試驗，確保航母可以抵抗水下沖擊波。因此該艦計劃首次部署時間由2019年推遲至2021年。

2.3 關(guān)鍵設(shè)備可靠性遭到質(zhì)疑

2014年初美國國防部關(guān)于“福特”級航母的報告指出：在陸上進(jìn)行的1967次電磁彈射試驗中，共出現(xiàn)201次故障，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)估算在艦上的系統(tǒng)配置下“關(guān)鍵故障平均周期”為240次；該失效率是預(yù)期的5倍。

美國海軍對此做出了解釋：目前進(jìn)行的很多試驗屬于研發(fā)試驗，并不等同于可靠性試驗，可靠性試驗需要在一個點重復(fù)進(jìn)行；對于新裝備，可靠性總是在試驗和改進(jìn)中不斷提高的。當(dāng)航母交付時對任何一個系統(tǒng)都不要求達(dá)到可靠性的目標(biāo)值，因為從統(tǒng)計學(xué)角度講這是不可能的。

2.4 部分設(shè)備供貨不足

部分設(shè)備供貨不足、實際施工過程未能按預(yù)定順序執(zhí)行等問題也影響了“福特”號研制進(jìn)展。

通常，船舶在建造過程中會采用一套成本最低的最優(yōu)建造順序。通常船舶建造會采用由下而上的順序，使在船廠車間里完成的工作量最大化，盡量減少下水后的建造工作，因為下水后的建造工作成本更高。但由于材料短缺、工程問題及關(guān)鍵技術(shù)研制滯后等因素，“福特”號航母建造過程難以按預(yù)定順序進(jìn)行。例如水冷系統(tǒng)的安裝中，由于供貨商供貨不足導(dǎo)致閥門出現(xiàn)短缺，船廠只能暫時用金屬管片代替，后續(xù)再進(jìn)行返工。

3 “肯尼迪”號應(yīng)對措施

面對首艦“福特”號出現(xiàn)的問題，美國海軍計劃在2號艦“肯尼迪”號上采取一系列應(yīng)對措施。

3.1 采用多種方法降低建造費用

美國海軍提出了多項降低“肯尼迪”號航母建造成本的措施，并指出，與“福特”號航母相比，預(yù)計“肯尼迪”號航母材料成本將降低10%～20%，工時將縮短15%～25%，政府提供設(shè)備的成本將降低5%～10%。美國海軍目前將“肯尼迪”號航母預(yù)算定為113.5億美元。具體措施包括：

盡早確定“整船”物資清單——這將使船廠能從底層供應(yīng)商處獲得更具經(jīng)濟(jì)性的物資清單，能大幅度降低采購成本。該部分預(yù)計將比“福特”號航母的采購成本降低30%。

優(yōu)化供應(yīng)量以降低成本——船廠盡可能早地確定一些關(guān)鍵部件采購清單，并確定供應(yīng)量，避免臨時采購所造成的成本上升和返工。

多船采購——一次性大量采購常用部件用于多個造船項目(如“肯尼迪”號航母和“弗吉尼亞”級潛艇建造，“尼米茲”級航母換料大修等)來降低相關(guān)采購成本。

優(yōu)化設(shè)備訂購順序——通過綜合物流采購流程優(yōu)化物資訂購順序，該流程能將時間節(jié)點和建造順序考慮在內(nèi)，并根據(jù)供應(yīng)商的供貨周期制定采購流程。

3.2 采用兩階段交付策略

與“尼米茲”級航母和“福特”號相比，美國海軍在“肯尼迪”號航母建造過程中將首次實施兩階段交付策略，以提高建造效率和財政承受能力。在兩階段交付策略中，第一階段為航母的基本建造和試驗，艦上雷達(dá)等系統(tǒng)則在第二階段中通過多方競爭方式完成選擇。

兩階段交付策略不僅能最大程度降低建造成本，還為美國海軍爭取了充裕時間來選擇和更換設(shè)備。“肯尼迪”號航母使用“進(jìn)取心”對空監(jiān)視雷達(dá)(Enterprise Air Surveillance Radar,EASR)代替雙波段雷達(dá)的做法就是得益于該策略。

2015年美國海軍宣布，計劃在“肯尼迪”號航母上提前引入一種新型的“進(jìn)取心”對空監(jiān)視雷達(dá)，替代原計劃使用的雙波段雷達(dá)。美國海軍認(rèn)為雙波段雷達(dá)對于航母來講有些“大材小用”，且成本過高(雙波段雷達(dá)原計劃在“福特”級航母和DDG 1000上使用，但DDG 1000尚無量產(chǎn)計劃，導(dǎo)致雷達(dá)成本過高)，因此決定在“福特”級航母的后續(xù)艦上采用一型功能和性能適中，且成本較低的雷達(dá)。另外，引入一些競爭將有利于降低成本。相比于雙波段雷達(dá)，“進(jìn)取心”對空監(jiān)視雷達(dá)將節(jié)省1.8億美元。

EASR有2種配置，一種是旋轉(zhuǎn)型陣列雷達(dá)，用于兩棲艦；另一種是固定的三陣面雷達(dá)，用于航母的自防御、態(tài)勢感知和空中交通管制；EASR原計劃裝備在CVN 80上，但該技術(shù)提前成熟了。

3.3 調(diào)整建造策略和流程

美國海軍和船廠對“福特”級航母的建造策略和過程進(jìn)行了全面審查。

在優(yōu)化建造流程方面，降低“肯尼迪”號航母成本的關(guān)鍵在于建造更大分段并提高預(yù)舾裝完成度。通過增大分段尺寸，減少分段數(shù)目和船臺工作量，可提高效率降低成本?！翱夏岬稀碧柂毩⒎侄螖?shù)量為150個，明顯少于“福特”號的162個。另一方面，盡量提高預(yù)舾裝完成度。與“福特”號相比，“肯尼迪”號在車間內(nèi)的建造部分增加了20%，這意味著其預(yù)舾裝率更高，更多建造工作能在初期階段就完成，提升了建造效率。

4 啟 示

近年來，國外武器裝備研制過程中，費用上漲、進(jìn)度延期等問題較為普遍，美國海軍也不例外。美國“福特”號航母作為復(fù)雜巨系統(tǒng)工程，22%的費用上漲與DDG 1000和近海戰(zhàn)斗艦項目數(shù)倍的費用上漲相比，處于可控范圍，且進(jìn)度未出現(xiàn)大的延期?！案Ｌ亍奔壓侥秆兄浦谐霈F(xiàn)的問題都能在有效的項目管理機制下及時糾偏和調(diào)整，體現(xiàn)了較高的管理水平。

通過分析美國海軍“福特”級航母研制中的問題及應(yīng)對措施，可以總結(jié)出一些對其他國家海軍武器裝備建設(shè)的啟示，主要包括：

1)航母作為國家戰(zhàn)略的重要支撐力量，需要大量新技術(shù)支撐，新技術(shù)需要在研制、試驗與應(yīng)用的迭代過程中逐漸成熟，在此過程中遇到各種問題是正常的。

2)對新研裝備，從工程論證和立項開始就應(yīng)充分重視技術(shù)、費用和進(jìn)度風(fēng)險，并采取相應(yīng)規(guī)避和控制措施。美軍在裝備研制過程中定期審查各項技術(shù)成熟度，必要時進(jìn)行方案調(diào)整的做法值得借鑒。

3)應(yīng)通過完整的裝備研制程序研究和應(yīng)用新技術(shù)和新系統(tǒng)，確保裝備各方面性能達(dá)到作戰(zhàn)使用要求，必要時可以考慮適度調(diào)整進(jìn)度和費用要求。

4)裝備建設(shè)應(yīng)加強頂層規(guī)劃，早期確定裝備數(shù)量規(guī)模，制定技術(shù)研發(fā)和物資采辦規(guī)劃，實現(xiàn)統(tǒng)籌管理，提高效率，降低費用。

[1] Procurement,acquisition,testing,and oversight of the NAVY′S GERALD R.FORD class aircraft carrier program[R].

[2] STACKLEY S J,GADDIS D E.Procurement, acquisition, testing, and oversight of the Navy′s Gerald R.Ford class aircraft carrier program[R].2015.10.

[4] IHS Jane′s fighting ships[M].2014.

[5] Navy department of defense fical year(FY)2016 pres-ident′s budget submission[R].2015.2.

[6] 王紅勇.競爭性采辦在國外航母研制過程中應(yīng)用研究[J].艦船科學(xué)技術(shù),2015,9(37):186-189.

Problems and enlightenments of the development process of U.S.Navy Ford class aircraft carrier

DU Jian-ming

(Naval Equipment Department，Beijing 100071,China)

Ford class aircraft carrier is a new class aircraft carrier in development.This article reviews the development of Ford class aircraft carrier and analyzes the problems in the carrier′s design and construction.The response measures taken by the US Navy are also discussed to conclude the enlightenments to other countries′ naval equipment development.

U.S.Navy; Ford class; aircraft carrier

2015-11-02；

2015-11-10

杜建明(1961-)，男，高級工程師，研究方向為海軍裝備研制管理。

TN959

A

1672-7649(2015)12-0180-04

10.3404/j.issn.1672-7649.2015.12.037