航母航空彈藥組成及需求分析

史文強，陳 練，蔣志勇

(1．江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 210013;2．中國船舶重工集團公司第七一四研究所，北京 100192)

航母航空彈藥組成及需求分析

史文強1，陳 練2，蔣志勇1

(1．江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 210013;2．中國船舶重工集團公司第七一四研究所，北京 100192)

為了保證持續(xù)的打擊能力，艦載機必須往返于航母和戰(zhàn)場上空，通過飛行甲板上的掛彈作業(yè)完成彈藥補給，因而掛彈架次以及彈藥需求量對于航空作業(yè)的規(guī)劃安排具有重要意義。針對美國現(xiàn)役“尼米茲”級航母及其艦載機F/A－1 8E/F“超級大黃蜂”，重點分析了航母航空彈藥類型及艦載機掛彈配置;討論了作戰(zhàn)架次的基本組成并總結(jié)了掛彈架次計算的基本步驟。以“尼米茲”級和“福特”級航母為例，詳細計算了掛彈架次以及航空彈藥需求量，并對彈藥庫自持力進行分析。結(jié)果表明，艦載機掛彈架次和航空彈藥需求之間存在互相制約的關(guān)系。彈藥需求量的分析對于航母設(shè)計和作戰(zhàn)使用具有一定參考價值。

艦載機;航空彈藥;需求量;掛彈架次;航母

0 引言

航母是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中重要的遠程火力投送平臺，主要依靠艦載機掛載的航空彈藥，實施對敵打擊任務(wù)。2001年阿富汗“持久自由”作戰(zhàn)行動中，美國海軍艦載機在4 900架次的攻擊任務(wù)中共投射了約17 500枚彈藥;2003年“伊拉克自由”作戰(zhàn)行動中，美國海軍艦載機則出動了5 568個作戰(zhàn)架次，投射炸彈5 300枚［1－2］。為此，艦載機在實際作戰(zhàn)中，需要掛載什么樣的航空彈藥，掛載多少航空彈藥才能滿足作戰(zhàn)需要，就自然而然地成為一個重點問題。對這一問題的研究，不僅對飛行作業(yè)的規(guī)劃安排，同時還對航母彈藥處理系統(tǒng)的設(shè)計以及航母彈藥的后勤補給都有著重要意義。

本文針對美國現(xiàn)役“尼米茲”級航母及其艦載機F/A－1 8E/F“超級大黃蜂”，重點分析了航母航空彈藥類型及艦載機掛彈配置;討論了作戰(zhàn)架次的基本組成并總結(jié)了掛彈架次生成的基本步驟，以“尼米茲”級和“福特”級航母為例，詳細計算了掛彈架次及航空彈藥需求量，并對彈藥庫自持力作了分析。

1 航母航空彈藥組成

1.1 航空彈藥類型

航母上的航空彈藥以空中發(fā)射型導(dǎo)彈/炸彈為主，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的不同，艦載機掛載的航空彈藥可基本分為空對面攻擊武器、空中攔截導(dǎo)彈和其他類型武器3種。表1列舉了美國航母常用航空彈藥［3－4］。

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空對面攻擊武器包括反艦型和對陸攻擊型導(dǎo)彈或炸彈。根據(jù)二戰(zhàn)之后的多次局部戰(zhàn)爭經(jīng)驗，對陸打擊已成為美國航母的主要作戰(zhàn)任務(wù)，因此對陸攻擊彈藥的需求量最大，而其中絕大部分都是制導(dǎo)武器。如在2003年“伊拉克自由”作戰(zhàn)行動中，美國海軍艦載機投射的5 300枚炸彈中，只有不到230枚是非制導(dǎo)武器，制導(dǎo)武器占到95%［1］?？罩袛r截導(dǎo)彈(AIM)主要是指艦載機在執(zhí)行空中攔截、戰(zhàn)斗巡航以及對陸攻擊等任務(wù)時攜帶的自衛(wèi)型空射導(dǎo)彈。此外，航母的航空彈藥還包括部分使用頻率相對較低的反潛魚雷、艦載機航炮彈藥等。

1.2 艦載機掛彈配置

F/A－1 8E/F“超級大黃蜂”是美國現(xiàn)役航母的主戰(zhàn)艦載機，具有11個外掛掛架，其中翼端2個、翼下外側(cè)2個、翼下內(nèi)側(cè)4個、機腹3個，最大外載重量達8 050 kg，可掛載油箱和各型導(dǎo)彈/炸彈(見圖1)。根據(jù)不同的作戰(zhàn)任務(wù)，艦載機的掛彈配置會相應(yīng)調(diào)整，彈藥類型和數(shù)量也會有不同的需求標(biāo)準(zhǔn)。下面以美國航母執(zhí)行頻次最高的對陸攻擊任務(wù)為例，說明F/A－1 8E/F的掛彈情況。

圖1 F/A－1 8E/F艦載機掛彈情況Fig.1 Basic ordnance configuration of F/A-1 8E/F“Super Hornet”onboard

在執(zhí)行空對地攻擊任務(wù)時，艦載機要同時肩負自衛(wèi)和攻擊使命，每架艦載機的常規(guī)掛彈配置包括4枚空中攔截導(dǎo)彈以及2～6枚對地攻擊導(dǎo)彈/炸彈［5］，后者會根據(jù)彈藥級別有所差異。4枚空中攔截導(dǎo)彈包括2枚AIM－9“響尾蛇”導(dǎo)彈和2枚AIM－120導(dǎo)彈。

對陸攻擊導(dǎo)彈/炸彈配置方案為：500磅級別導(dǎo)彈/炸彈，通常配置6枚，如GBU－12雷達波制導(dǎo)炸彈;1 000磅級別導(dǎo)彈/炸彈，通常配置2枚，如AGM－88高速反輻射導(dǎo)彈;集束炸彈通常配置4枚，如CBU －87/89。

1997年美國“尼米茲”級航母的高峰演習(xí)，艦載機在執(zhí)行對陸攻擊任務(wù)時的基本掛彈配置為4枚空中攔截導(dǎo)彈和2枚1 000磅級別的對陸攻擊導(dǎo)彈［6］。為此，本文在此假設(shè)F/A－1 8E/F“超級大黃蜂”在執(zhí)行對陸攻擊任務(wù)時的基本掛彈配置包括4枚“響尾蛇”導(dǎo)彈和2枚1 000磅級別的對陸攻擊導(dǎo)彈。

艦載機執(zhí)行任務(wù)時的掛彈配置，基本反映了艦載機航空彈藥的消耗情況，以此為基礎(chǔ)，可用于推算出航母單個飛行甲板作業(yè)周期，以及多個飛行日的彈藥需求量，這對合理規(guī)劃彈藥庫的儲備能力，以及航母上的彈藥處理能力都有著重要的作用。

2 航母飛行甲板作業(yè)掛彈需求

2.1 掛彈架次生成

根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的不同，艦載機的出動架次可劃分為攻擊架次、攻擊支援架次及其他架次。不同的架次任務(wù)決定了艦載機掛載的彈藥類型及數(shù)量。艦載機通常只在出動攻擊架次時攜帶航空彈藥，這其中又以固定翼的攻擊/戰(zhàn)斗機為主。一般攻擊架次都會攜帶空對空武器，以增強自身防御能力;而在實施火力投送時，才會掛載對陸攻擊武器。此外，攻擊架次中還有部分架次無需掛載航空彈藥，如電子戰(zhàn)飛機在執(zhí)行敵方防御火力壓制等任務(wù)時，使用電子干擾等軟殺傷手段對敵方雷達通訊實施破壞等。

根據(jù)美國航母演習(xí)中關(guān)于攻擊架次的分析以及目前國內(nèi)關(guān)于艦載機出動架次的研究，本文將艦載機在攻擊架次中攜帶航空彈藥起飛的架次定義為艦載機的掛彈架次。

參照美國1997年“尼米茲”號航母高峰演習(xí)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，本文對美國現(xiàn)役航母的作戰(zhàn)架次以及掛彈架次生成作了分析和計算。在4天的演習(xí)中，攻擊架次約占80%。727個掛彈架次中有683個架次成功襲擊了目標(biāo)，總投彈量達1 336枚，平均每架次投擲2枚對陸攻擊彈藥，圖2列出了攻擊架次明細［4，7］。

圖2 攻擊架次明細Fig.2 Breakdown of strike sorties in surge operations 1997

根據(jù)攻擊架次的明細，本文對攻擊架次、掛彈架次在作戰(zhàn)架次中所占的比例進行了初步估算(見表2)。由于采用的是高峰演習(xí)數(shù)據(jù)，計算所得結(jié)果并不是惟一的基準(zhǔn)比例，要高于航母正常部署時的架次比例分配，但接近于架次分配比例的上限，這對于實戰(zhàn)使用很有參考價值。

高峰演習(xí)的作戰(zhàn)架次分配中，攻擊架次占到作戰(zhàn)架次的79%，而在飛行甲板作業(yè)中需要進行彈藥補給的掛彈架次則占到作戰(zhàn)架次的75%。據(jù)此可得到航母作戰(zhàn)部署時，掛彈架次計算的基本步驟如下：

1)確定航母每個飛行日作業(yè)時間、作業(yè)周期數(shù)以及作戰(zhàn)架次的基本目標(biāo)。

2)根據(jù)式(1)確定每個飛行日掛彈架次，掛彈比例可參考經(jīng)驗數(shù)據(jù)或者根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)進行調(diào)整。

掛彈架次 =作戰(zhàn)架次×掛彈比例。 (1)

本文中掛彈比例選取75%。

3)根據(jù)飛行日飛行甲板作業(yè)周期數(shù)量，平均算得每個作業(yè)周期的掛彈架次，合理安排作業(yè)以及具體的彈藥需求數(shù)量。

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2.2 航空彈藥需求量分析

美國在航母作戰(zhàn)使用方面積累了豐富經(jīng)驗，艦載機在持續(xù)出動(30天中包含26個飛行日和4個停飛日，飛行日每天飛行作業(yè)12 h)和高峰出動(持續(xù)4天的24 h作業(yè)，其中每個飛行日的飛行作業(yè)時間為18 h)時都有明確的作戰(zhàn)架次要求，詳見表3和表4［2，8］。

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根據(jù)上節(jié)總結(jié)的掛彈架次生成基本計算步驟，可以得到持續(xù)出動和高峰出動狀況下，“尼米茲”級航母基本目標(biāo)和“福特”級航母初始及最終目標(biāo)的作戰(zhàn)架次明細，詳見表3。需要說明的是，根據(jù)美國航母的作戰(zhàn)使用經(jīng)驗，12 h的持續(xù)出動通常會安排8個飛行甲板作業(yè)周期，而24 h高峰出動的飛行甲板作業(yè)周期則為12個。

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從持續(xù)出動架次率計算結(jié)果來看，“尼米茲”級航母的攻擊架次和掛彈架次分別達到了95和89個，平均每周期11個掛彈架次;而“福特”級航母的初始目標(biāo)中，掛彈架次達到了119個，平均每周期掛彈15架次，相比“尼米茲”級提高了36%;而“福特”級航母的最終目標(biāo)則是要實現(xiàn)每周期掛彈21架次，提高91%。從這組數(shù)據(jù)來看，隨著新一代航母艦載機出動架次的大幅提升，飛行甲板作業(yè)每個周期內(nèi)掛彈架次所需的彈藥量也會相應(yīng)增加，進而更加依賴航母彈藥處理系統(tǒng)的彈藥供應(yīng)能力，這也對彈藥庫存的自持能力提出了挑戰(zhàn)。

F/A－1 8E/F“超級大黃蜂”艦載機在實施對陸攻擊任務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)掛彈配置是2枚對陸攻擊導(dǎo)彈和4枚空對空導(dǎo)彈，每架艦載機每個掛彈架次至少需要6枚航空彈藥?！澳崦灼潯奔壓侥概炤d機持續(xù)出動作業(yè)時，每個飛行甲板作業(yè)周期出動的11架“超級大黃蜂”總共將掛載對陸攻擊炸彈22枚、空空導(dǎo)彈44枚，飛行甲板的彈藥需求量達到66枚。經(jīng)過一天的鏖戰(zhàn)，航母上繁忙的彈藥處理系統(tǒng)則至少要將528枚航空彈藥從底層彈藥庫運至飛行甲板，并最終掛載到艦載機上，完成有效打擊，彈藥總重達到了128 t。

再來對比“福特”級航母持續(xù)出動的最終目標(biāo)，平均每個飛行甲板周期需完成21架次的掛彈，共需42枚對陸攻擊炸彈和84枚空空導(dǎo)彈，總計126枚，同比增長91%?！案Ｌ亍奔壓侥傅膹椝幪幚硐到y(tǒng)要具備更強的負荷作業(yè)能力，每天至少要完成1 008枚航空彈藥的處理，彈藥總重達到了350 t，彈藥消耗量巨大，這同時也體現(xiàn)了航母強大的作戰(zhàn)能力。

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表5和表6同時計算了“尼米茲”和“福特”級航母高峰出動狀態(tài)下每周期及每天掛彈作業(yè)所需的航空彈藥數(shù)量，這對于航空彈藥消耗量的峰值以及艦上彈藥處理的能力上限的分析提供了參考依據(jù)，同時也可以使航母設(shè)計和作戰(zhàn)人員對彈藥需求以及彈藥處理能力有更清晰的認識，在總體設(shè)計和作戰(zhàn)計劃制定時充分考慮艦上彈藥的儲備和處理能力。

掛彈架次決定了航空彈藥的具體需求量，而彈藥需求量作為一個具體的參數(shù)值，同樣也是彈藥處理系統(tǒng)能力評估的一個硬性指標(biāo)。掛彈架次要求高，彈藥需求量就大，對彈藥處理能力的要求就高，需要儲備一定的系統(tǒng)能力冗余;掛彈架次要求少，彈藥需求量也會減少，則需適時的調(diào)整彈藥處理系統(tǒng)的作業(yè)計劃。

“陌生化”對應(yīng)的是“自動化”，學(xué)生習(xí)慣了被動地在教師帶領(lǐng)下品評文章，從整體感知到精讀思考再到整體回顧。閱讀流程的熟悉和課文本身的通俗易懂，削弱了兒童的閱讀熱情，學(xué)生主動閱讀意識薄弱。而閱讀教學(xué)過程中對文本作必要“陌生化”的處理，能激發(fā)學(xué)生的閱讀期待，尤其在教學(xué)伊始。

但是，隨著作戰(zhàn)架次對航空彈藥依賴程度的增加，掛彈架次反而還會受到與彈藥需求量相匹配的彈藥處理能力的制約。彈藥處理系統(tǒng)若能滿足掛彈架次需求，則不會影響正常的掛彈起飛;可是一旦艦上的彈藥處理系統(tǒng)無法滿足掛彈架次需要的彈藥數(shù)量，就會有一定架次的飛機無法正常起飛，進而影響到對陸火力的投送作戰(zhàn)。因此，航母的彈藥處理系統(tǒng)又必須以掛彈架次的彈藥需求量為基準(zhǔn)展開作業(yè)，使得彈藥需求量與掛彈架次之間完美匹配。

總之，掛彈架次與彈藥需求量之間存在相互制約的關(guān)系，掛彈架次的生成決定了航母彈藥的正常需求量，而與彈藥需求量相匹配的彈藥處理能力卻決定了可以掛彈起飛的艦載機的數(shù)目，制約掛彈架次的生成。

2.3 彈藥庫存自持力

航母的彈藥庫存從幾百噸到幾千噸不等，美國現(xiàn)役“尼米茲”級航母的彈藥庫存多達3 000 t，可以存放各類航空彈藥及其配件。航母上艦載機持續(xù)出動是指在30天的作業(yè)期間，保持26個飛行日和4個停飛日，每個飛行日飛行作業(yè)12 h的節(jié)奏。在該出動狀態(tài)下，可以估算正常部署航母的彈藥庫存能自持的天數(shù)，同時也為航母的彈藥后勤補給計劃提供參考。

根據(jù)艦載機對陸攻擊時的基本掛彈配置以及航空彈藥的使用頻率，在計算彈藥庫存時選取300磅(136.08 kg)級別的空空導(dǎo)彈和1 000磅(453.6 kg)級別的對陸攻擊導(dǎo)彈。同時，依據(jù)前兩節(jié)計算得到的航母在持續(xù)出動時每天最大的彈藥消耗數(shù)量，計算得到航母每天消耗的航空彈藥最大重量。航母的彈藥庫庫存能力在3 000 t左右，除以每天消耗的彈藥重量，得到航空彈藥最大自持天數(shù)，計算結(jié)果見表7。

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在持續(xù)出動時，“尼米茲”級航母每天最多消耗127.7 t航空彈藥，彈藥庫庫存能力可以至少維持23天，在個別天數(shù)航空彈藥消耗減少的情況下，基本可以滿足持續(xù)出動26個飛行日的彈藥需求。

“福特”級航母初始目標(biāo)下每天最多消耗250.4 t的航空彈藥，以目前“尼米茲”級航母彈藥庫存能力，彈藥庫存只能維持11天;而對于最終目標(biāo)的架次要求，航母每天的航空彈藥消耗量將達到350.5 t，相比“尼米茲”級航母增長174%，自持力僅能維持8天，這離持續(xù)出動要求的26天飛行作業(yè)有很大差距。

因而現(xiàn)役“尼米茲”級航母的彈藥庫存能力，已經(jīng)無法滿足“福特”級航母的作戰(zhàn)指標(biāo)需求，必須提升彈藥自持能力，“福特”級航母的彈藥庫航空彈藥存儲數(shù)量和重量都會有大幅增加。在“福特”級航母的總體設(shè)計中，可能會增加彈藥庫總面積、調(diào)整彈藥區(qū)域布局，或采用更加合理的庫存計劃，從而提高現(xiàn)有彈藥庫的彈藥存儲水平，增強彈藥自持力。從目前的資料顯示，“福特”級航母已經(jīng)對艦上彈藥處理系統(tǒng)進行了大刀闊斧的改進，提升了彈藥處理能力，從而滿足飛行甲板彈藥需求。

3 結(jié)語

航空彈藥在現(xiàn)代航母作戰(zhàn)使用中需求量較大，本文對航母航空彈藥類型進行了總結(jié)，通過艦載機標(biāo)準(zhǔn)掛彈配置的分析，為彈藥需求量的計算奠定了基礎(chǔ);重點討論了作戰(zhàn)架次的基本組成，總結(jié)了掛彈架次生成的基本計算步驟;同時以“尼米茲”級和“福特”級航母為例，詳細計算了掛彈架次及航空彈藥需求量，并對彈藥庫自持力進行了分析，得到以下結(jié)論：

1)航母艦載機作戰(zhàn)架次中，存在一定的架次分配比例，掛彈架次占據(jù)的比例通常會因作戰(zhàn)任務(wù)的不同而有所差異，但所占份額一般都較大。

2)掛彈架次與彈藥需求量之間存在相互制約的關(guān)系，掛彈架次的生成決定了航母彈藥的正常需求量，而與彈藥需求量相匹配的彈藥處理能力卻決定了可以掛彈起飛的艦載機的數(shù)目，制約掛彈架次的生成。

3)航母在彈藥庫設(shè)計及庫存管理時需要參考航空彈藥的需求量，從而保證彈藥庫一定的自持能力，維持艦載機火力投送能力。

此外，航空彈藥的需求分析，還可以為航母航空彈藥處理系統(tǒng)、彈藥庫設(shè)計以及后勤補給等方面的研究、評估提供一個實用的衡量標(biāo)準(zhǔn)。下一步研究中將根據(jù)本文分析得到的航空彈藥需求量，對航母彈藥處理系統(tǒng)能力進行針對性的分析，從而得到彈藥處理系統(tǒng)的相關(guān)瓶頸以及優(yōu)化條件。

［1］陳練．美國海軍提高艦載機出動架次率的新招數(shù)［J］．現(xiàn)代艦船，2008，(10)：24 －26．

［2］TAYLER L．Future Aircraft carriers［R］．CVN21 MS ＆ A overview to NDIA M ＆ S Committee，2002．

［3］Aviation Ordnanceman［R］．NAVEDTRA 14313．VSA：Naval education and training professional development and technology center，2001．

［4］LEOPOLD R．Sea-Based Aviation and the Next US Aircraft Carrier Design：The CVX［R］．USA：MIT Security Studies Program Occasional Paper，1998．

［5］Commander，Naval Strike and Air Warfare Center［S］．3053SER N5，Surge Analysis Criteria，Unclassified，20 June 1997．

［6］Capt．I．E．RICHARDSON Ⅲ，Commanding Officer USS Nimitz and Capt．T．N．Vaughn，Commanding Officer Carrier Airwing Nine．USS Nimitz/CVW-9Revolution in Strike Warfare Demonstration 20 － 24July 1997［R］．Unclassified，September 1997．

［7］ANGELYN Jewell，Maureen A．Wigge．USS Nimitz and Carrier AIRWING nine Surge Demonstration［R］．USA：Center for Naval Analyses，1998．

［8］陳練．未來航母總體發(fā)展趨勢［J］．現(xiàn)代艦船，2010，(9)：39．

The composition and requirement analysis of aviation ammunition in aircraft carrier

SHI Wen-qiang1，CHEN Lian2，JIANG Zhi-yong1
(1．School of Naval Architecture and Ocean Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 210013，China;2．The 714 Research Institute of CSIC，Beijing 100192，China)

In order to ensure the sustained strike ability，embarked aircrafts should fly between the aircraft carrier and the midair of battlefield，completing the ammunition supplies by ordnance handling on the flight deck．Therefore，arming sortie of embarked aircrafts and requirement for ammunition have an important significance for planning arrangement of aviation operation．Based on the operation experience of USS Nimitz and F/A-1 8E/F Super Hornet onboard，analysis was firstly focused on the main types of aviation ammunition and the basic ordnance configuration for embarked aircraft．Then following by the discussion about breakdown of strike sorties and basic calculation steps of arming sortie，attention was drawn to the detailed calculation of arming sortie and ammunition requirement for USS Nimitz and Ford class aircraft carrier(CVN78)．In the end，analysis was also performed on the self-supplying capacity of magazine stock in aircraft carrier．The conclusion is that it is interdependent between the arming sortie and requirement for ammunition．Paper's research production is valuable to the design and operation for aircraft carrier．

embarked aircraft;aviation ammunition;requirement;arming sortie;aircraft carrier

E925．671;E926．392

A

1672－7649(2012)05－0139－05

10.3404/j.issn.1672－7649.2012.05.034

2011－12－23;

2012－01－04

史文強(1986－)，男，碩士研究生，研究方向為艦船情報研究以及船舶先進制造技術(shù)。