来源:滚动播报

(来源:中国航空报)

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NAWCAD莱克赫斯特是蒸汽弹射器研发和测试的核心基地,是“承研承试”角色,图为NAWCAD莱克赫斯特的蒸汽弹射器试验场正在进行F-35C蒸汽弹射测试。

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上世纪60年代末,纽波特纽斯造船厂内正在建造中的尼米兹级核动力航母首舰CVN-68“尼米兹”号。图中飞行甲板上的4道长长的“凹槽”清晰可见,它们将安装的是完成测试后的C-13-1型蒸汽弹射器。

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不论是因几年前为适配X-47B上舰测试,还是为未来无人舰载机上舰做准备,C-13-1/2型蒸汽弹射器必须与时俱进,在细节上做调整、优化。

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报告文件中的TC13Mod1即C-13-1型弹射器测试型,是此前C-13-0型的弹射行程延长改型。C-13系列蒸汽弹射器的开发和迭代同样是由美国海军内部的相关机构完成。

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郑宇航

根据解密公开资料,由美国海军航空测试设施(NATF)于1966年3月定期提交的TC13 Mod 1型蒸汽弹射器开发与评估报告(编号NATFEN-1086),我们可以看到长期以来美国海军内部的若干科研、测试等机构在蒸汽弹射器开发和部署过程中所扮演的重要角色。

这套复杂机构网络支撑起美蒸汽弹射器发展

该报告指明,该型蒸汽弹射器的设计与开发主导机构是美国海军航空工程中心(NAEC)下属的海军航空工程实验室(NAEL),它负责所有开发性改装(比如,延长弹射行程),设计更改的实施、组件开发、快速原型制造/生产、调查故障原因设计变更、向舰队发布维护通报等。海军航空测试设施(NATF)负责测试与评估,主导校准测试、舰载机适配性测试、执行日常测试操作、性能特性评估分析(如加速度、末端速度)、收集性能数据并编制技术报告(这也是该报告的来源),验证设计变更效果,管理测试场地(比如莱克赫斯特海军航空站)设备维护与改造等。

而这两个机构的上级主管单位是海军武器局(BUWEPS),它是由负责从英国引进蒸汽弹射器的美国海军航空局与负责海军武器的海军军械局(Bureau of Ordnance,BuOrd)在1959年合并而来。就在提交这份报告的同年8月,海军武器局被撤销,其主要职能被移交给了海军航空系统司令部(NAVAIR)和海军海上系统司令部(NAVSEA)这两大系统司令部,而航空相关部分全部转入航空系统司令部。

美国蒸汽弹射器技术发展史上的关键人物之一莫德斯托·扎哈尔琴科,他的职场生涯重要一站就是担任航空系统司令部的发射和回收设备部门主管,而后的1984年至1992年履历是在航空系统司令部领导舰艇适配性部门,正是负责航空系统司令部与海上系统司令部这两大体系之间的“接口”管理。另外,在这份报告中还明确了报告副本的分发接收单位,除了海军航空工程中心(NAEC)、海军航空测试中心(NATC,与NAEC、NATF是平级单位,侧重于对舰载机的测试)之外,还有上级单位的海军装备局和再上一级的海军作战部长办公室,以及多达20份的副本在国防文献中心留存。

蒸汽弹射器的研发是美国海军自己内部完成的

过去半个多世纪里,美国海军这些机构虽然有着变迁、重组等,但不变的是已经在这份20世纪60年代的官方报告中凸显的——C-13-1型弹射器从改进升级的设计变更、测试方案调整,再到故障排查、升级迭代等等,完全由海军航空测试中心和测试设施来具体完成,即蒸汽弹射器是一个非常典型的美国军方内部大型研发项目。自引进英国的BSX蒸汽弹射器,并将英国设计重绘为美国标准,再到从C-11、C-7到C-13系列蒸汽弹射器的设计开发,全都是由美国海军官方主导。

20世纪90年代初,根据美国国防部的基地关闭与重组法案(BRAC),海军航空系统司令部将分散的15个实验室合并为两个作战中心,海军航空工程中心、测试中心和测试设施等一众单位在此次海军航空科研试验机构大合并中成为了航空系统司令部下属的海军航空作战中心飞机分部(NAWCAD)的一部分,即NAWCAD莱克赫斯特,这是飞机起降设备(简称ALRE)和海军航空保障设备(SE)的工程支持机构。这当中的飞机起降设备部门,统揽飞机起降设备系统的开发、采购和维护,它对口服务于飞机起降设备项目办公室(PMA-251)。

海军航空系统司令部内部蒸汽弹射器的甲方和乙方

隶属于海军航空系统司令部总部项目执行办公室(PEO)的飞机起降设备项目办公室(PMA-251),负责美国海军和海军陆战队用于现役及未来固定翼和旋翼机的起降系统和设备的全生命周期采购管理。这里说的起降系统和设备范围很广,包括了弹射器、拦阻装置、直升机着陆系统、风速测量系统、航空信息系统、航空标志和照明设备、目视着陆辅助设备、飞机消防设备以及远征机场系统和相关产品。可见,对PMA-251来说,蒸汽弹射器也只是其采购的飞机起降设备产品之一。

那么,PMA-251与NAWCAD莱克赫斯特的飞机起降设备部门的关系,是管理端与技术端的关系,而在蒸汽弹射器等这类美国海军内部重大研发项目中,二者的关系又可以说是甲方与乙方。在“甲方”PMA-251的内部,也细分出许多团队。比如扎哈尔琴科的履历中就有曾担任PMA-251的船舶集成综合产品团队的负责人,而在新世纪里PMA-251就设立了电磁弹射团队,旨在开发、测试和交付这项美国海军60年来的首个新型航母弹射技术。

一型装备的成功,离不开技术力、组织力、管理力

上述一个又一个机构,它们在半个多世纪的发展中,虽历经改革调整,但始终未中断对蒸汽弹射器技术的研发,改进优化,由此保证了美国蒸汽弹射器技术始终可堪大用。对于目前“尼米兹”级航母上在役的C-13-1和C-13-2型蒸汽弹射器,美国海军航空系统司令部在过去的半个世纪里始终在不断解决一个又一个细微的技术问题,持续在细节之处做改进升级,从而让它能适配更新型号的舰载机,在可靠性、可维护性等方面持续提升,才能与时俱进地服役至本世纪60年代。这也让海军航空系统司令部成为全球唯一负责蒸汽弹射器全寿命周期(研发、测试、定型、维修)的海军机构。

而一个个机构,它们在美国海军内部编织起了一张关系错综复杂,组织严整、规模堪称庞大的机构网络。过去几十年里,美国海军“尼米兹”级航母打击群曾展现出辉煌的战斗力,一定离不开这张机构网络的协力托举。这种“战斗力”的真正来源,不单单是以蒸汽弹射器等为代表的武器装备所体现出的科技力,更在于这张机构网络的组织能力、管理能力,在于它的组织机制是科学的,对大批科研队伍、大型项目的管理是有效的。

美现役蒸汽弹射器是没有制造商的

在1966年3月定期提交的这份TC13 Mod 1型蒸汽弹射器开发与评估报告中,与一个个美国海军机构名称对应出现的是很多供应商的名字。比如,供应外部预热系统疏水阀的Yarway,供应液压蓄能器密封件的约翰斯-曼维尔(Johns-Manville),供应高压空气压缩机的Burry,供应润滑系统的液压压力开关的Dual-Snap,液压泵及电磁先导阀的Vickers,供应气压调节器组件的Grove,供应密封件的卡洛克(Garlock)。昔日美国海军国防采购供应商名单上的这些企业,是各自细分领域内的知名企业,多数都存续至今,行业地位稳固。

不过,让人意外的是,这份报告中却没有出现蒸汽弹射器制造商的名字。不像当下美国的电磁弹射系统,可以明确通用原子公司(General Atomics)就是其制造商/主承包商,该公司也一直在各种场合高调宣传这项重大成绩。但翻找历史档案等公开资料,我们并没有发现哪一家美国企业站出来宣布自己为美国海军“代工”制造了C-13系列蒸汽弹射器系统。

所以,一个合理的“解释”是,不只C-13蒸汽弹射器的研制和测试是由美国海军航空系统司令部来完成,它的生产也是在NAWCAD莱克赫斯特主导下,由一众供应商以“来图加工”(Build-to-Print)及类似模式生产各个子系统、零部件。这就类似与C-13蒸汽弹射器大抵同时代的,六七十年代的航天飞机研制,也是由政府机构NASA来主导的。在轨道飞行器、外贮箱、固体火箭助推器、主发动机等几大核心部件的生产上交由罗克韦尔国际(后并入波音)、洛克达因、莫顿·蒂奥科尔(后并入诺格)、马丁·玛丽埃塔(后并入洛马)等行业巨头来作为供应商。

美航母上舰载机一次次起降,都离不开这些中小企业

当然了,C-13蒸汽弹射器系统的复杂度、供应商的体量与规模是没法与航天飞机相比的。为NAWCAD莱克赫斯特所选择的供应商也多是中小型企业。根据海军航空系统司令部官网上披露的NAWCAD莱克赫斯特向小型企业的拨款情况,常年稳定在8亿~10亿美元区间,在2023财年该数字达到了峰值的13.4亿美元,采购金额上小企业的份额占比约65.44%,且采购主要集中在支持设备(SE)和飞机起降回收设备(ALRE)方面。这一数字凸显了NAWCAD莱克赫斯特背后有着庞大的供应商网络。

根据对已公开的美国国防供应链数据库和零件目录的查询,我们可看到在物资编码NSN/FSC 1720飞机弹射设备(Aircraft Launching Equipment)类别之下,绝大多数零部件,不论是气缸、弹射滑块等大部件还是密封件、螺栓等小部件,它们的商业和政府实体码(CAGE Code)都标注为80020,即海军航空作战中心飞机分部(NAWCAD)。

作为在NSN/FSC 1720类别下出现频率极高的NAWCAD,它显然不是美国海军内部的那座能包揽生产这些零部件的巨型工厂,而是作为“商业和政府实体”的NAWCAD对这些高度细分专业化且要由美国海军技术管控的零部件拥有设计图纸和技术数据包(TDP)。所以,在蒸汽弹射器的制造上,NAWCAD会将拥有的成千上万种相关零部件设计图纸,按采购合同发给中标的供应商以“来图加工”模式进行“代工”生产,而生产的零部件最后以CAGE码80020编入NSN/FSC库。这种“代工”也就是制造业中非常常见的OEM模式。

成就蒸汽弹射器传奇,售后与研制、制造同等重要

总结下来,海军航空系统司令部在美国海军内部在完成C-13系列蒸汽弹射器的研制、升级改进、测试、技术定型后,蒸汽弹射器系统的各个零部件,如C型气缸及活塞、湿式蓄压罐,密封条、蒸汽管路、金属密封条、弹射滑块等,都是由众多专业供应商根据海军航空工程中心的设计图纸、按照规格来生产。

而在蒸汽弹射器全系统的最后集成总装、调试环节上,由于C-13系列蒸汽弹射器是主要安装在“小鹰”级、“企业”级、“尼米兹”级这些新建的超级航母上,所以,是可以由飞机起降设备项目办公室(PMA-251)、NAWCAD莱克赫斯特来牵头,与承建新航母的纽波特纽斯造船厂等船厂方来联合完成。与此同时,蒸汽弹射器的采购预算也就顺理成章地打包进新航母的建造大合同之中。

对于蒸汽弹射器这个由成千上万个零部件组成的复杂的机械系统,它的“总装”、在航母上的安装并不是难点,其最大的难点在于安装部署到航母上之后,长达半个多世纪的全生命周期内维护、大修、技术升级等方面如何持续保障与支持。海军航空系统司令部官网过往发布的内容中有相当多的篇幅在介绍这方面的工作,其负责向航母舰队提供蒸汽弹射器技术支持与保障的主要是海军航空系统司令部的多个舰队战备中心,NAWCAD莱克赫斯特的原型和制造部门(PMD)、ALRE有关部门等,以及美国海军海上系统司令部体系下的如普吉特海湾海军造船厂和中级维修设施等船厂。

半个多世纪来的NAWCAD莱克赫斯特包售后

一艘“尼米兹”级航母下水,就是4部C-13-1/2型蒸汽弹射器全生命周期的起点。从“尼米兹”级首舰下水算起,已经超过半个多世纪了,时至今日舰上的蒸汽弹射器依旧可靠地运行,这背后既有设计、制造之功,更是在于上述的这些美国海军内部机构持续跟进的“售后”服务。比如,在海军航空系统司令部官网的一些奖项报道中,就涉及了其工程技术人员开发针对蒸汽弹射器部件(复杂载荷工况下的部件疲劳损伤问题)的寿命管理工具,对核心部件低损耗发射阀(ILLLV)的实时健康监视系统等。

同时,海军航空系统司令部官网还在介绍近些年来NAWCAD莱克赫斯特分部在维修、制造能力上的提升,引进了焊接机器人、电子束增材制造等金属增材制造设备、X射线工业CT等新设备,改进生产工艺,提高了制造效率、缩短了周期、降低维护/采购成本,具备了对老部件的逆向工程并转为增材制造的能力,通过增材制造来修复大部件等。以及NAWCAD莱克赫斯特持续加强对中小型零部件供应商的扶持、与行业合作伙伴的联系,持续保证供应链的安全,保证FSC/ NSN 1720类别之下的零部件能货架有货,或能有合格的供应商按需生产与供应。

NAWCAD莱克赫斯特“护航”美法两国航母

正是因为没有一个外部企业来作为蒸汽弹射器的“总制造商”的角色存在,所以美国海军的NAWCAD莱克赫斯特分部在蒸汽弹射器系统中的角色分量尤为突出。根据海军航空系统司令部官网消息,2003年11月12日,时任美国总统小布什在白宫椭圆形办公室接见了ALRE部门的三位专家。而此次活动的前情是,这一年的5月1日,小布什搭乘S-3B“北欧海盗”反潜巡逻机降落在结束伊拉克部署返美后的CVN-72“林肯”号航母上,宣布伊拉克战争主要作战行动的结束。小布什成为首位搭乘固定翼舰载机在

航母上拦阻着舰的美国总统。

出席这场“椭圆形办公室23分钟”活动的三位专家中的首席工程师乔治·迪比亚斯,他时任NAWCAD莱克赫斯特分部的支援设备/飞机起降设备工程与系统部总工程师兼部长,是C-13-2型弹射器研制的另一关键人物,有着“ALRE先生”“弹射器先生”之称。迪比亚斯与前文的莫德斯托·扎哈尔琴科一样,都为美国海军航母起降事业奉献了半个多世纪,而他在2006年退休时,在海军航空系统司令部的采访中谈及职业生涯的高光时刻,除了那次与小布什会面,另一个高光时刻就是协助设计法国“戴高乐”号核动力航母,并被法国总统授予法国国家功勋勋章。

而综合海军航空系统司令部的官方报道,可以看到除了迪比亚斯在“戴高乐”号航母设计阶段就起降系统提出指导和建议外,美国海军航空系统司令部多部门人员都对C-13-3型蒸汽弹射器买家法国提供了贴心的售后支持,并获得了法方高度认可、授予多种荣誉,这包括对法方人员培训、驻场技术指导和尤为关键的蒸汽弹射器大修服务等。可以想见,海军航空系统司令部、NAWCAD莱克赫斯特作为美国蒸汽弹射器的全寿命周期机构,未来近半个世纪里,它还要继续为美法航母上C-13系列蒸汽弹射器包售后。