美國(guó)“福特”級(jí)航母研制中的問題及啟示

杜建明

(海軍裝備部，北京 100071)

美國(guó)“福特”級(jí)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(jí)航母是美國(guó)海軍正在研制的新一代航母，本文介紹了“福特”級(jí)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(duì)其他國(guó)家海軍武器裝備建設(shè)的啟示。

美國(guó)海軍；“福特”級(jí)；航空母艦

0 引 言

“福特”級(jí)航母是21世紀(jì)美國(guó)海軍裝備重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目之一，它是美國(guó)繼“尼米茲”級(jí)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(jì)的新一代航空母艦?！案Ｌ亍奔?jí)航母應(yīng)用了電磁彈射、雙波段雷達(dá)、渦輪電力阻攔等十幾項(xiàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械化到電氣化的躍升，增強(qiáng)可靠性的同時(shí)達(dá)到了減員增效的目的，并使艦載機(jī)持續(xù)出動(dòng)架次率在“尼米茲”級(jí)基礎(chǔ)上提升33%[1]，大幅提升了作戰(zhàn)能力，將成為美國(guó)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(guó)海軍首批建造3艘“福特”級(jí)航母，分別為 “福特”號(hào)(CVN 78)、“肯尼迪”號(hào)(CVN 79)和“企業(yè)”號(hào)(CVN 80)?！案Ｌ亍奔?jí)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(guó)也采取了很多應(yīng)對(duì)措施，對(duì)其他國(guó)家海軍武器裝備建設(shè)具有一定的啟示作用。

1 “福特”級(jí)航母研制進(jìn)展

首艦“福特”號(hào)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(yàn)，預(yù)計(jì)2016年5月交付。

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

美國(guó)海軍在2016財(cái)年為3號(hào)艦“企業(yè)”號(hào)航母申請(qǐng)了先期采辦撥款，采辦總費(fèi)用預(yù)計(jì)134.72億美元(未考慮通脹因素)，有望在2018-2023財(cái)年通過6個(gè)財(cái)年的增量撥款獲得全額撥款(美國(guó)海軍裝備的一種撥款形式，裝備研制撥款通過多個(gè)財(cái)年下達(dá))。

2 “福特”號(hào)航母研制中存在的問題

“福特”號(hào)航母研制過程中出現(xiàn)了經(jīng)費(fèi)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(fèi)用上漲

根據(jù)美國(guó)國(guó)會(huì)最新數(shù)據(jù)顯示，到2015財(cái)年，“福特”號(hào)航母的購置費(fèi)用已由2008年預(yù)計(jì)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(jì)穩(wěn)定性存在問題、部分設(shè)備供貨不足、實(shí)際施工過程未能按預(yù)定順序執(zhí)行等，是導(dǎo)致“福特”號(hào)航母實(shí)際總購置費(fèi)用費(fèi)用持續(xù)上漲的主要原因?！案Ｌ亍碧?hào)航母總購置費(fèi)用歷年變化如圖1所示，購置費(fèi)用上漲分析如圖2所示。

圖1 “福特”號(hào)航母總購置費(fèi)用上漲情況Fig.1 Total acquisition cost increase of Ford class CVN

圖2 購置費(fèi)用上漲分析Fig.2 Purchase cost analysis

其中，關(guān)鍵裝備的費(fèi)用增長(zhǎng)占到“福特”號(hào)航母采辦費(fèi)用增長(zhǎng)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(xiàng)技術(shù)2008-2016財(cái)年其購置費(fèi)用上漲詳情，由表中可知，8年間三項(xiàng)關(guān)鍵裝備購置費(fèi)用共增長(zhǎng)7.26億美元，增長(zhǎng)比例高達(dá)122%。

表1 三項(xiàng)技術(shù)系統(tǒng)購置費(fèi)用預(yù)算增長(zhǎng)(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(hào)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(yàn)。

“福特”號(hào)航母立項(xiàng)時(shí)計(jì)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(hào)航母下水時(shí)間從2013年7月推遲至2013年11月，交付時(shí)間推遲至2016年3月；2015年9月，由于試驗(yàn)進(jìn)展緩慢，影響原定的海試計(jì)劃，“福特”號(hào)航母交付日期再次推遲到2016年5月，具體交付時(shí)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(yàn)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(guó)海軍將陸上阻攔飛機(jī)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(yàn)開始前還需完成50多項(xiàng)改動(dòng)，這些改動(dòng)是在陸基研發(fā)試驗(yàn)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(yàn)開展的同時(shí)，海軍仍將繼續(xù)進(jìn)行陸基試驗(yàn),這就意味著艦上已安裝的裝置仍存在更多設(shè)計(jì)變動(dòng)和修改的可能，增加了艦上試驗(yàn)計(jì)劃的不確定性和延期風(fēng)險(xiǎn)。

另外，2015年8月，美國(guó)國(guó)防部要求美海軍在“福特”號(hào)航母首次作戰(zhàn)部署前進(jìn)行全艦沖擊試驗(yàn)，確保航母可以抵抗水下沖擊波。因此該艦計(jì)劃首次部署時(shí)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(guó)國(guó)防部關(guān)于“福特”級(jí)航母的報(bào)告指出：在陸上進(jìn)行的1967次電磁彈射試驗(yàn)中，共出現(xiàn)201次故障，根據(jù)試驗(yàn)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(guó)海軍對(duì)此做出了解釋：目前進(jìn)行的很多試驗(yàn)屬于研發(fā)試驗(yàn)，并不等同于可靠性試驗(yàn)，可靠性試驗(yàn)需要在一個(gè)點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行；對(duì)于新裝備，可靠性總是在試驗(yàn)和改進(jìn)中不斷提高的。當(dāng)航母交付時(shí)對(duì)任何一個(gè)系統(tǒng)都不要求達(dá)到可靠性的目標(biāo)值，因?yàn)閺慕y(tǒng)計(jì)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(shí)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(hào)研制進(jìn)展。

通常，船舶在建造過程中會(huì)采用一套成本最低的最優(yōu)建造順序。通常船舶建造會(huì)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?yàn)橄滤蟮慕ㄔ旃ぷ鞒杀靖?。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(hào)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(shí)用金屬管片代替，后續(xù)再進(jìn)行返工。

3 “肯尼迪”號(hào)應(yīng)對(duì)措施

面對(duì)首艦“福特”號(hào)出現(xiàn)的問題，美國(guó)海軍計(jì)劃在2號(hào)艦“肯尼迪”號(hào)上采取一系列應(yīng)對(duì)措施。

3.1 采用多種方法降低建造費(fèi)用

美國(guó)海軍提出了多項(xiàng)降低“肯尼迪”號(hào)航母建造成本的措施，并指出，與“福特”號(hào)航母相比，預(yù)計(jì)“肯尼迪”號(hào)航母材料成本將降低10%～20%，工時(shí)將縮短15%～25%，政府提供設(shè)備的成本將降低5%～10%。美國(guó)海軍目前將“肯尼迪”號(hào)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(jì)將比“福特”號(hào)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(shí)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(gè)造船項(xiàng)目(如“肯尼迪”號(hào)航母和“弗吉尼亞”級(jí)潛艇建造，“尼米茲”級(jí)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(shí)間節(jié)點(diǎn)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(jí)航母和“福特”號(hào)相比，美國(guó)海軍在“肯尼迪”號(hào)航母建造過程中將首次實(shí)施兩階段交付策略，以提高建造效率和財(cái)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(yàn)，艦上雷達(dá)等系統(tǒng)則在第二階段中通過多方競(jìng)爭(zhēng)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(guó)海軍爭(zhēng)取了充裕時(shí)間來選擇和更換設(shè)備。“肯尼迪”號(hào)航母使用“進(jìn)取心”對(duì)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(guó)海軍宣布，計(jì)劃在“肯尼迪”號(hào)航母上提前引入一種新型的“進(jìn)取心”對(duì)空監(jiān)視雷達(dá)，替代原計(jì)劃使用的雙波段雷達(dá)。美國(guó)海軍認(rèn)為雙波段雷達(dá)對(duì)于航母來講有些“大材小用”，且成本過高(雙波段雷達(dá)原計(jì)劃在“福特”級(jí)航母和DDG 1000上使用，但DDG 1000尚無量產(chǎn)計(jì)劃，導(dǎo)致雷達(dá)成本過高)，因此決定在“福特”級(jí)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(jìng)爭(zhēng)將有利于降低成本。相比于雙波段雷達(dá)，“進(jìn)取心”對(duì)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(shì)感知和空中交通管制；EASR原計(jì)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(guó)海軍和船廠對(duì)“福特”級(jí)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(hào)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(tái)工作量，可提高效率降低成本?！翱夏岬稀碧?hào)獨(dú)立分段數(shù)量為150個(gè)，明顯少于“福特”號(hào)的162個(gè)。另一方面，盡量提高預(yù)舾裝完成度。與“福特”號(hào)相比，“肯尼迪”號(hào)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(guó)外武器裝備研制過程中，費(fèi)用上漲、進(jìn)度延期等問題較為普遍，美國(guó)海軍也不例外。美國(guó)“福特”號(hào)航母作為復(fù)雜巨系統(tǒng)工程，22%的費(fèi)用上漲與DDG 1000和近海戰(zhàn)斗艦項(xiàng)目數(shù)倍的費(fèi)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?jí)航母研制中出現(xiàn)的問題都能在有效的項(xiàng)目管理機(jī)制下及時(shí)糾偏和調(diào)整，體現(xiàn)了較高的管理水平。

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

1)航母作為國(guó)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(yàn)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(duì)新研裝備，從工程論證和立項(xiàng)開始就應(yīng)充分重視技術(shù)、費(fèi)用和進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)，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(xiàng)技術(shù)成熟度，必要時(shí)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(shí)可以考慮適度調(diào)整進(jìn)度和費(fèi)用要求。

4)裝備建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)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(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌管理，提高效率，降低費(fèi)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(jìng)爭(zhēng)性采辦在國(guó)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(jí)工程師，研究方向?yàn)楹＼娧b備研制管理。

TN959

A

1672-7649(2015)12-0180-04

10.3404/j.issn.1672-7649.2015.12.037