二战以来,随着美国全球战略的扩张,航母这一现代海军核心作战力量受到高度重视,美国大力推进航母外交并不断升级和建造新型航母。迄今为止,美国已经发展了全球数量最多、实力最强大的航母战斗群,其在美国全球战略实施中发挥了重要作用。
一般的航母编队(航母打击群CSG),根据美国2003年的政策,一般只配备3-4艘水面作战舰艇(绝大部分都装备“宙斯盾”系统)。虽然舰艇数量相对90年代有较大下降,但现役航母战斗群水面舰艇和预警机普遍装备了CEC“协同作战能力”系统,因此虽然护航舰艇数量减少了,但这些兵力依然能够为航母打击群提供更多的防御能力,能从容应对绝大部分来自空中、水面、水下的威胁。

航母战斗群
航母打击群CSG将基于需要而组建或解散,且根据需求的不同,每个群可能都存在一些差异,但典型的编组如下:
- 航母1艘-其实还包含了上面搭载的舰载机联队CVW。航母为美国政府提供了一种多样化的选择,从简单的*力武**威慑,到打击敌方的空中、海上和陆地目标;因为航母一般活动在公海,因此其舰载机的起降不需要任何其他国家的许可,空军就没有这么自由。而且航母能够为其他军种提供持续的支持。
- 巡洋舰1-2艘-主要是CG-47“提康德罗加”级巡洋舰,这是一种多任务水面作战舰艇,装备了“战斧”巡航导弹,具备对陆远程精确打击能力。
- 驱逐舰1-2艘-一般指DDG 51“阿里伯克”级驱逐舰,这是一种多任务水面作战舰艇,主要职责是对空作战。
- 护卫舰1艘-一般指FFG 7“佩里”级护卫舰,主要承担反潜任务,目前逐步被“伯克”级驱逐舰取代;
- 攻击型核潜艇1-2艘-主要摧毁敌方水面舰艇和潜艇,为航母打击大队提供直接支持,但现在已经不是必选项;
- 补给舰1艘-为海军的前沿存在提供后勤支持,一般部署在全球各地的补给站,随时响应,应召为附近的海军舰艇编队提供海上补给。
至今为止,美国共拥有11个现役航母编队(航母打击群CSG),11艘航母,分别是10艘“尼米兹”级及1艘“福特”级,其基本情况如下表所示(根据任务使命不同,航母编队的具体编成会稍有不同):

航母作为现代海战的核心作战兵器,具有较强的战斗能力,可执行多种攻击任务,包括对空作战、反舰作战、反潜作战、对陆攻击等,其中核心是对陆攻击。影响航母作战效能的客观因素包括舰船平台、舰载机、导弹、指挥控制系统等。现对美国现役航母作战效能进行分析。
一、舰船平台
航母编队包括航母、驱逐舰、护卫舰、巡洋舰等多种舰艇平台,其中航母是其核心,承担着指挥控制、通讯协调、舰载机搭载等多项任务。航母平台性能对航母编队作战效能影响巨大。美国现役两级航母性能基本参数如下表所示:


福特级(上)与尼米兹(下)
1、动力系统
航母大型固定舰载机起飞时需要利用甲板风来满足起飞条件,而在飞机降落时,为实现较小的相对速度以实现安全降落也需要航母保持较高的航速。因此,航母对动力系统要求很高。美国现役航母都为核动力航母,采用核反应堆与蒸汽轮机组合的核动力方式,能实现较小空间占用、较少后勤依赖的基础上提供更充足的能源和更强的机动性。
尼米兹级航母使用两具功率为130000马力的A-4W反应堆(如下图所示)及4台蒸汽涡轮机,总功率达到260000马力。由于功率低于企业号(八台反应堆)和小鹰级的280000马力,加上船型阻力更大,尼米兹级最高航速仅为30kn。但反应堆数量的减少大大增加了可用空间。

A-4W反应堆
福特级航母采用了两台更先进的A1B反应堆和4台蒸汽轮机,功率较尼米兹级增加25%以上,配备13500V输配电系统,供电能力则高达20万千瓦,几乎是尼米兹级(6万4000千瓦)的三倍。满足福特级航母电磁弹射器以及未来高能*器武**上舰的需求。此外,A1B型反应堆的舰上维护人员只有“尼米兹”级航母反应堆维护人员的一半,且使用寿命更长,在50年的全寿命周期内无需更换堆芯,相当于“福特”号具有了理论上的无限续航能力。
2、起飞系统
大型舰载机起飞一般包括滑跃起飞、弹射起飞、垂直起降等方式,其中弹射起飞由于相对于滑跃起飞能提升出动架次率达到三分之一以上,被认为是未来航母的标配。美国现役航母都采用了弹射起飞方式。
尼米兹级采用的是技术较为成熟的蒸汽弹射器技术,原理简单,可将其简化为一台冲程很长的往复式蒸汽机,利用高压蒸汽的能量转化为动能做功。其应用难点主要表现在弹射器的核心部件如气缸、储气罐等器件的制造、安装等方面。目前,美国尼米兹级航母蒸汽式弹射器日飞机弹射架次达120次/日,高峰时可达到220~240次/日。

尼米兹级航母蒸汽弹射器
由于蒸汽弹射器存在体积、重量过大,力量调节范围小,弹射瞬间对飞行员伤害较大,系统复杂、维护性差,淡水消耗大等问题,因此美国为福特级航母研发了新型弹射器—电磁弹射器(Electromagnetic Aircraft Launch System,EMALS)。
电磁弹射器的原理是载流导线在磁场中受力,利用磁通量巨大的瞬间变化而产生的感应电磁斥力,将飞机弹射升空。美国现役福特级航母电磁弹射器示意图如下:


福特级航母电磁弹射器示意图
采用电磁弹射器大大提升了航母作战性能。据媒体披露:
1)全套电磁弹射设备体积只有蒸汽弹射器的一半;
2)电磁弹射比蒸汽弹射的最大能量幅度高20%,可以放飞更重的飞机。而且电磁弹射功率可调,通过调整输出电流,起飞重量可在2吨至70吨之间调整,终端速度可在50节至200节之间任意设定;
3)加速度曲线十分平滑,能够极大改善飞行员的身体负担和飞机的结构寿命;
4)福特级航母电磁弹射器日弹射飞机弹射架次达160次/日,峰值可达270次/日,相比尼米兹级提高33%;
5)系统组成减少导致操作、维护该系统的人力成本降低30%。但是,福特级航母电磁弹射器也存在一些问题,主要是可靠性较差、寿命较短等。
3、着舰回收系统
“尼米兹”级航母采用传统拦阻索,依靠阻尼、阀门等机械装置来调整拦截时期钢缆承受的张力,灵敏度不足,降落机钩住拦阻索初期仍会承受极大的瞬间力量。
“尼米兹”级航母拦阻索编号为MK-7 Mod3,其结构组成如下图所示。MK-7 Mod3型设计极限是能把一架降落速度130节(240km/hr)、重25吨的飞机在两秒之内于100米之内截停,共吸收64.4兆焦的能量。由于拦阻索的承载限制,舰载机往往需要抛弃机载*器武**以满足着舰要求。随着舰载机的重型化及机载*器武**的精密化,美国开始为福特级航母研发新型拦阻索。

MK-7拦阻索结构组成
福特级航母采用了新型的“先进拦阻索”(Advanced Arresting Gear,AAG)系统,该系统经过多年的调试和涨价后于2019年8月正式获得了使用许可,实际投入使用。
AAG系统以电脑控制的电动机来带动拦阻索,并以液压涡轮来提供将飞机完全停止的阻力。飞机降落并钩住拦阻索时,系统的控制电脑便能分析拦阻索的受力情况,并立刻回馈给电动机来给予拦阻索适当的拉力,使钢缆在整个飞机降落拦截过程中获得较为平均的施力;当飞机完全停止后,再以电力将钢缆复位。
在控制方面,AAG系统也更为灵活,当不同重量的飞机轮流降落时,只需按下按钮,一切由自动调节装置搞定,即可连续工作。

AAG系统组成
二、飞机平台
舰载机是航母战斗力的核心,美军航母舰载机联队舰载机类型齐全,数量众多,预警机、电子战飞机、加油机、侦察机、反潜机、勤务机、无人机无所不有。
尼米兹级航母搭载舰载机情况如下图所示:

尼米兹级航母搭载舰载机

福特级航母搭载舰载机情况如下图所示:

福特级航母搭载舰载机

其中,F-35C舰载机是世界上唯一一个已服役的舰载第五代战斗机,具有良好的隐身能力、可实现高速巡航、具备超信息能力与超机动能力,作战能力全面超越了F-18、苏-33等三代舰载机。
三、指挥控制系统
航母编队指挥信息系统是衡量航母编队信息化水平和作战能力的标志性装备之一。美国航母及编队指挥系统以全球海上指挥控制系统(GCCS-M)、战术旗舰指挥中心/联合指挥中心(TFCC/JOC)、海军战术指挥保障系统(NTCSS)等为主要支持,统筹编队、战区和联合部队层次上的作战信息,基本实现了互操作和网络化作战指挥。航母编队联合指控可划分为战略、编队、功能任务3个层次。

小结
目前,美国已经发展了世界最多、最强的航母编队,实现了全球布防、体系打击的作战能力,代表了世界航母发展的前沿。我国作为后发国家,有必要在总结美国航母发展经验教训的基础上归纳总结,走出一条适合我国国情、战略的的航母发展道路。