从 “辽宁”舰正式入列,到 “福建”舰下水命名,人民海军迎来了“航母时代”的首个十年。从续建“辽宁”舰,掌握航母建造的全部工序流程,到自主设计建造“山东”舰,突破舰体结构、动力核心设备的重大技术瓶颈,掌握发电机组、综合电力系统与节能减排装置等关键技术,再到“福建”舰装备电磁弹射与阻拦系统的跨越,我国军工打了一场从追赶到齐头并进,甚至有所领先的翻身仗。

“福建”舰具有划时代的意义,它是继美国CVN-78“福特”号和CVN-79“约翰·肯尼迪”号之后,世界上第三艘采用了电磁弹射与阻拦技术的航空母舰,也是全球首艘将常规动力与电磁弹射技术相结合的航空母舰

掌握舰载机弹射起飞技术,打破制约固定翼预警机与反潜机上舰的障碍,填补了海军远洋作战体系最后的空白。与此同时,弹射起飞技术还极大拓展了舰载战斗机的任务荷载与作战半径,将过去仅存于纸面的多用途能力带进了现实。同时我们还要意识到,随着科学技术的飞速发展,战争形势正在发生剧烈的改变,航空母舰的作战定位和使用方式,相比于冷战时代早已不可同日而语。

相信,我国航母编队的编制与指挥作战体制,一定会体现自主的特色,将与美、英、法、俄等国有本质的区别。从长远的角度看,国产“福建”舰既是技术层面上的里程碑,在战略层面上又可以起到过渡和试验的作用。

有什么惊喜?

对于“福建”舰带来的惊喜,一言蔽之就是“舰上各项系统大量使用了前沿技术”。肉眼可见,除了电磁弹射和阻拦之外,在055型大型导弹驱逐舰已经亮相的综合射频技术, “领先就领先美国”的中压直流综合电力系统,以及国产新型舰载近防武器系统都出现在了“福建”舰上。

从2015年3月开工,到2022年6月17日下水,“福建”舰的坞建造周期持续了7年之久。相对应的,“山东”舰是从2013年年底开工,2017年4月26日下水,船坞建造周期只有3年半。工期“延宕”的原因,恐怕就是军迷圈津津乐道的“蒸改电”。

与蒸汽弹射相比,电磁弹射优势巨大。首先,电磁弹射系统的全系统体积与总重,只有同等弹射能力的蒸汽弹射器的一半。其次,电磁弹射可以通过调节电压,在不同弹射重量和终端速度间无级调整,这是蒸汽弹射器无法做到的。最后,电磁弹射的加速度曲线非常平滑,弹射过程的疲劳应力幅度较低,可以提高舰载机的使用寿命。

从外观上看,“福建”舰的舰岛可谓简洁清爽,除了两个战略卫星通信系统的“小球球”之外,其余的都是一块块“大平板”。而美国的CVN-78“福特”号的舰岛,看上去就像是“满头包”,堆满了各式各样的球形天线罩。

CVN-78“福特”号上,沿用自DDG-1000的AN/SPY-3多功能雷达和AN/SPY-4远程搜索雷达,虽然采用了先进的数字式相控阵,但是比起福建舰上面的新型雷达阵面,显然是低了一个档次。

我们讲的“综合射频系统”,简单说就是以数量较少,拥有较大工作带宽的天线阵面,取代传统分布式,数量众多、频段各异的天线。综合射频系统很好地解决了传统分布式阵面带来的电磁兼容性问题,可以同时实现态势感知、目标搜索与识别、火控跟踪与照射、导航通信和任务规划,具有更强的对复杂环境的适应性。

出自海军工程大学马伟明院士团队的中压直流综合电力系统,不仅仅是综合射频系统和电磁弹射与阻拦系统上舰的必要条件,还是国产新型舰艇动力系统的核心组成部分。有意思的是,虽然满载排水量比“山东”舰多了2万余吨,但是“福建”舰的动力系统并非全新设计,只是对前序型号的挖潜改造而已,却依然圆满的达到了设计要求。

大型舰艇汽轮机的技术难度不容小觑,如今能完整掌握全套技术的国家屈指可数。在常规动力的“福建”舰上,蒸汽来源于重油锅炉,到了未来的核动力型号上,蒸汽将来自于核反应堆,但是汽轮机还是那个汽轮机。再退一步讲,就算大家都烧锅炉,以“福建”舰超过8万吨的满载排水量,哪怕是回溯到二战年代,英、法、德、日、意等国的战列舰,也没有谁达到过这样的排水量。如此强悍的动力系统,除了美国,说睥睨群雄也不为过。

比起其他大件,H/PJ-11型近防炮很不起眼。但是,“万发炮”的美名实在太过深入人心,以至于在下水仪式上遭到“围观”。相比于既有型号,最新改进型将原本的脉冲多普勒火控雷达,换成了数字式相控阵多用途雷达,实现了搜索/跟踪/火控三位一体。这意味着新型近防炮具备了自主作战能力,而不需要像现有型号一样,需要接收364型搜索雷达提供的目标指示信息,多目标作战能力获得大幅提升。可以肯定的是,新型近防炮未来极有可能会出现在后续批次的055型、052D改进型、054A改进型驱护舰和075/076型两栖攻击舰上。

从各分系统的细节上,我们可以看到,“福建”舰可谓“尽锐出战”。从船电系统和自卫武器系统的技术水平上讲,即便与美国的超级航母相比,我们也是丝毫不差。

有哪些遗憾?

不过,“福建”舰的下水,带给我们的恐怕还有不少遗憾。“福建”舰从滑跃起飞阻拦降落向弹射起飞阻拦降落的突破,具有承上启下的历史意义。但是,承上启下也意味着必须向下兼容,因此“甜蜜的烦恼”无法避免。

航空母舰的甲板作业分为循环模式、灵活模式和认证模式三种情形。在循环模式下,舰载机将会高强度的出击,为了提高周转效率,起飞和着舰将会分开进行,因此又分为全放飞状态和全回收状态。灵活模式,则是指甲板可以在短时间内,灵活的、不规律地在起飞和着舰作业之间切换,能保持长时间空中巡逻,主要在编队遭遇明确而严重的威胁时使用。

认证模式,则适用于新飞行员的航母资格认证考核和老飞行员的重新认证。比如美国海军就规定,舰载机飞行员连续14天停飞,就将失去固定翼舰载机的舰上起降资格,需要重新认证。认证的条件根据受考核者的经验和距离上次舰上飞行的间隔而有所不同。

与国外同类产品比较,“福建”舰在循环模式的全放飞状态下,战机的出击效率,与正在拆解的美国CV-63“小鹰”号和现役主力“尼米兹”级相比,恐怕还存在一定的差距。其原因在于甲板布局不甚合理,弹射器位置与整备区存在冲突。

以上两图,前一张是基于歼-35舰载机的“福建”舰全放飞状态,后一张是美国海军CV-63“小鹰”号基于F/A-18E/F的全放飞状态。从甲板上完成整备的战机数量来看,双方基本处于相同的水平,但是“福建”舰此时只有2部弹射器可以使用,而“小鹰”号有3部。

即便电磁弹射的整备时间比蒸汽弹射更短,而且斜角甲板上的2两部弹射器之间还有互相干扰,但是“福建”舰需要经由斜角甲板弹射的战机共有18架,包括2架预警机和16架战斗机,而“小鹰”号对应的是21架,包括3架预警机和18架战斗机。至于前甲板的情况,“福建”舰为14架战斗机,“小鹰”号则是15架战斗机。所以综合下来,虽然不至于产生1.5倍的差距,但是“福建”舰终究还是处于劣势。

而且,当我们把比较对象换成美国的“尼米兹”级核动力航母时,形势就会变得更为严峻。以上图的文件展示的1990年代中期美军“尼米兹”级航母基于F/A-18C和F-14A舰载机的全放飞状态对比,可见“福建”舰相对于美军核动力超级航母,在上图蓝色框线内的甲板“三角区”内,整备完成的战机数量出现了巨大的差距。

造成这个现象的主要原因,一个是为迁就歼-15舰载机而设置了保障区,另一个是因为2号弹射器的起飞点位置。第一个问题,注意舰岛前部侧面的红点,那里有一台弹药升降机。这就要联系歼-15舰载机机翼的折叠方式,这点后文会专门讨论。第二个问题,如果与“小鹰”级和“尼米兹”级比较,我们会发现“福建”舰的2号弹射位置的尾焰挡板已经嵌入了斜角甲板滑道的界限。如果像“尼米兹”那样在斜角增设一部弹射器的话,就会与2号弹射器产生冲突。解决这个问题,只需要把舰艏飞行甲板加长12米,就彻底搞定了。当然,如此一来排水量也会水涨船高,变得和“尼米兹”一样了。

从上图我们可以看到,在机翼折叠的状态下,歼-15有6个挂点被翻折了上去,而F/A-18E/F只有翼尖挂架受影响。这就意味着,F/A-18E/F可以在整备位置上完成机翼下方“4中2近”的挂载,还能在腹部挂架携带1个副油箱。而换了歼-15在停机位进行挂弹,就只有机翼内侧重载挂点和机腹的串列挂点可以使用,只能装备“2中2近”,并且不能携带副油箱。进气道下方的挂点,因为是无法满足带弹舰上降落的要求,一般不会携带昂贵的弹药。

因此,歼-15哪怕只是装备最基本的“4中2近”,都得先把机翼展开,要么去舰岛前侧的保障区,要么去1号或者2号弹射器。因此,在搭载歼-15的时候,“福建”舰的甲板空间利用率,远远比不上搭载F/A-18E/F的“尼米兹”级。

在灵活模式下,“福建”舰的甲板布局同样存在不足。上图是美国“尼米兹”级航母在灵活模式下的甲板布置。此时,甲板被分隔为起飞和降落两个区域,待机的战机停放在舰岛前部2座升降机的位置,加上弹射位置上的1架,总共有7架。此外,保障区内还能驻留5架战机。

而在同样的情形下,“福建”舰仅能在待机位保证5架,在保障位驻留3架。之前“福建”舰的CG图中,注意前部升降机前方的红点,该位置对应了1号弹射器的危险界起点。也就是说,在使用1号弹射器时,在此位置之前的全部舷侧停机位都不可用。

肯定有的朋友会问了,为什么不能把1号弹射器向左舷挪一点,这样不就能让出3个待机位了?这个问题又要牵扯到起飞位附近的弹药升降机。在对比“辽宁”舰和“山东”舰后,可见“福建”舰的前部弹药升降机,向右舷方向移动了一段距离,连带着1号弹射器也向右舷移动了。

之所以会这么做,是为了在机库里多塞2个停机位。对比前面“尼米兹”级的线图,美国超级航母的机库容量也不过是27架固定翼和2架直升机。这意味着在正常载机数量下,有超过一半的战机需要在甲板上系留。但是,对于以F-35系列为代表的第五代隐身舰载机,在甲板长时间风吹日晒显然吃不消,还得躲到机库里精心保养。

而对于“福建”舰来说,当然是机库容量是越大越好,将来歼-35也就能多带就多带。一番权衡下来,设计师选择了牺牲待机数量,增加载机数量。只是,这个问题有更好的解答。如果舰岛前侧方的整备区面积适当压缩,把前部升降机向后移更靠近舰岛,那么在灵活模式下将待机位的战机斜向停放,就能多放下2架了。

小结

一条战舰的命运,不仅要靠设计师的奋斗,还要考虑历史行程。在世纪之交的规划中,原本是要自主研发5-6万吨,采用弹射起飞系统的中型航空母舰,预期在2020年前后列装首舰。如果能按照计划发展,我们就能一步到位获得纯正的弹射型航空母舰与配套的舰载机。

然而,随着周边的局势发生剧烈的变化,在2004年8月启动的“048工程”最终决定,续建买来的“瓦良格”号重型载机巡洋舰,同时以一并购入的T-10K-3样机为参照,在歼-11的基础上研发第一代国产舰载机。在“辽宁”舰续建完成后,又因为局势进一步紧张,随即启动了“山东”舰的建造。于是我们半道拐上了一段滑跃起飞的岔路。

如果仅从技术角度分析,很难不说“辽宁”舰和“山东”舰不是个“美丽的错误”,以至于“福建”舰走回弹射起飞路线后,不得不“向下兼容”去适应歼-15系列舰载机。结果就是在正常情况下,“福建”舰只有2台弹射器能同时使用。

当军工技术的发展,赶不上地缘形势的激变时,“好不好”总是会让位于“有没有”。从“以造代修”的053H型护卫舰,到“改换门庭”的PTZ-89自行反坦克炮,再到“难得一见”的歼-7C/D全天候歼击机,在历史上我们曾经生产过不少并不尽善尽美,甚至是“出生即落后”的应急装备。但是,在最需要的时候,那些并不被看好的“烧火棍”,却一次又一次出色的完成了保家卫国的使命。在经过了长期的使用与迭代后,终究还是会完成从应急到超越的质变。