美国🇺🇸 福特级 核动力航空母舰 Ford-Class

自 1975 年 “ 尼米兹 ” 号服役以来， 尼米兹 级航母一直是美国全球力量投送战略的核心支柱。该级航母满载排水量约 10 万吨，航速超 30 节，无需补给即可连续巡航 90 天。“ 西奥多・罗斯福 ” 号在 “ 持久自由 ” 行动中，曾创下连续 159 天在海上执行任务且未进港加油的纪录，其强大的续航能力可见一斑。

然而，历经数十年的技术发展， 尼米兹 级的设计已难以满足现代战争对先进技术的需求。2005 年 兰德 报告明确指出：“ 尼米兹 级面临的最大问题是发电能力有限，以及因不断升级导致的舰体重量增加，进而侵蚀了维持舰艇稳定性所需的重心余量。”

为突破这些限制，美国海军启动了最初名为 CVN – 21 的项目，最终催生出 CVN – 78 “ 杰拉尔德・R・福特 ” 号。通过技术研发与高效设计革新，该级航母实现了多项重大突破：飞行甲板面积扩大，武器与物资处理系统优化，新型推进装置操作维护所需人员减少，舰岛体积缩小且位置后移。电磁技术的飞跃催生了 电磁弹射系统 （ EMALS ）和 先进拦阻装置 （ AAG ）。集成作战系统 “ 舰艇自卫系统 ”（ SSDS ）让航母能更轻松地承担新任务，新型 “ 双波段雷达 ”（ DBR ）融合了 S 波段与 X 波段雷达的优势。飞行甲板的改进使其能支持更高的出击率，日常约 160 架次，高峰时可达 270 架次。

这些进步让新一代 “ 杰拉尔德・R・福特 ” 级航母出击率提升 25%，发电量增至三倍，离线时间缩短，舰员生活质量也有诸多改善。

飞行甲板：效率与战力的直观提升

飞行甲板的变革是 尼米兹 级与 “ 杰拉尔德・R・福特 ” 级最显著的差异。多个区域经过重新设计，旨在优化飞机调度、存储与流转，从而提升出击效率。

尼米兹 级的 4 号弹射器因飞行甲板边缘机翼间隙不足，无法弹射满载状态的飞机。而 CVN – 78 则摆脱了这种弹射器的特定限制，仍保留 4 个弹射器，2 个位于舰艏，2 个在斜角甲板。

从机库甲板到飞行甲板的升降机数量从 4 部减至 3 部。

另一项关键改动是重新设计的小型舰岛位置后移，这为集中式重新装弹和加油区域腾出了空间，减少了飞机着陆后至再次起飞前的移动次数，进而减少了所需甲板人员，有效提高了出击率。

此外，武器从存储、组装到运送至飞行甲板飞机的流程更加精简高效。弹药通过重新布置、高容量的线性电机驱动武器升降机运送至集中装弹点，新的运送路径不与飞机移动区域交叉，缓解了机库和飞行甲板的交通拥堵。正如 丹尼斯・M・德怀尔 海军少将所言，这些变化理论上能将飞机重新装弹时间从数小时缩短至数分钟。

动力系统：强劲心脏支撑全能战力

为 CVN – 21 级量身打造的 “ 贝奇特尔 ” A1B 反应堆，体积更小、结构更简单，所需操作人员更少，但功率远超 尼米兹 级的 A4W 反应堆。每艘福特级航母配备 2 个该型反应堆，每个可产生 300 兆瓦电力，是 A4W 反应堆（每台 100 兆瓦）的三倍。

尼米兹 级的推进和动力系统设计于 20 世纪 60 年代，当时舰载技术对电力的需求远低于现代。“尼米兹 级新增的各类新技术加大了电力消耗，当前的基荷已几乎没有余量满足不断增长的电力需求。”

与 尼米兹 级反应堆相比，CVN – 21 级反应堆的阀门、管道、主泵、冷凝器和发电机数量减少约一半。蒸汽发生系统仅使用不到 200 个阀门和 8 种管道尺寸。这些改进简化了建造流程，降低了维护需求和人力成本，同时使系统更紧凑，占用舰上空间更少。动力装置的现代化提升了堆芯能量密度，降低了泵送功率需求，采用现代电子控制和显示系统，值班需求仅为原来的三分之一，维护量也相应减少。

更大的功率输出是综合作战系统的重要支撑。工程师们采取额外措施，确保 “杰拉尔德・R・福特” 级航母能整合未来可能出现的新技术。美国海军预计该级航母将在舰队中服役 90 年，直至 2105 年，这意味着它必须在未来数十年内持续接纳新技术。

电磁弹射系统：弹射技术的革命性跨越

尼米兹 级航母采用蒸汽弹射器弹射飞机，这种研发于 20 世纪 50 年代的设备可靠性极高，50 多年来，4 个弹射器中至少有一个能在 99.5% 的时间内正常弹射飞机。但它也存在明显缺陷，一组海军工程师指出：“最主要的问题是缺乏反馈控制，导致拖曳力常出现较大瞬变，可能损坏机身或缩短其使用寿命。” 而且蒸汽系统庞大、效率低（仅 4%-6%）且难以控制，无法弹射许多轻型无人机，这对 21 世纪的航母平台而言是不可接受的限制。

电磁弹射系统 （ EMALS ）则更高效、小巧、轻便、功率更大且易于控制。更高的可控性使其既能弹射更重的飞机，也能弹射轻型飞机。此外，可控力的应用减少了对机身的压力，从而降低维护成本并延长机身寿命。而 尼米兹 级的功率限制使其无法安装这种先进的 EMALS 。

2014 年 6 月，美国海军在 麦圭尔 – 迪克斯 – 莱克赫斯特 联合基地完成了 EMALS 原型机测试，在两次飞机兼容性测试（ ACT ）中，对所有海军固定翼舰载机进行了 450 次有人驾驶飞机弹射。ACT 第一阶段于 2011 年底结束，完成 134 次弹射，涉及 F/A – 18E 超级大黄蜂 、 T – 45C 苍鹰 、 C – 2A 灰狗 、 E – 2D 先进鹰眼 和 F – 35C 闪电 II 等机型。ACT 1 完成后，EMALS 演示器重新配置，更接近 “ 福特 ” 号的实际舰上配置，该舰的 4 个弹射器将共享多个储能和功率转换子系统。

ACT 第二阶段于 2013 年 6 月 25 日启动，2014 年 4 月 6 日结束，又完成 310 次弹射，包括 EA – 18G 咆哮者 、 F/A – 18C 大黄蜂 以及第一阶段已测试过的机型。第二阶段模拟了多种航母工况，如偏心弹射和计划内系统故障，以验证飞机能否达到规定速度及弹射的关键可靠性。2015 年 6 月，EMALS 再次进行测试。

先进拦阻装置着陆系统：着陆技术的升级迭代

电磁技术还应用于新的 先进拦阻装置 （ AAG ）系统。当前的拦阻系统依靠液压减速并停止着陆飞机，虽经五十多年应用证明有效，但 AAG 系统有诸多改进。现有系统因对机身压力过大，无法在不损坏无人机的情况下对其进行拦阻，因为无人机质量不足以驱动用于拦阻重型有人驾驶飞机的大型液压活塞。而 AAG 系统利用电磁学原理，通过涡轮电力发动机控制能量吸收，使拦阻过程更平稳，减少对机身的冲击。尽管从飞行甲板上看与前代系统相似，但它更灵活、安全、可靠，且所需维护和人员更少。

传感器与自卫系统：感知与防御的全面强化

“ 杰拉尔德・福特 ” 级新增了集成 有源电子扫描阵列搜索与跟踪雷达系统 。“ 双波段雷达 ”（ DBR ）由 雷神 公司为 “ 朱姆沃尔特 ” 级导弹驱逐舰和 “ 福特 ” 级航母研发，通过用一个六面雷达取代 6 – 10 个雷达天线，使舰岛得以缩小。DBR 整合了 X 波段 AN/SPY – 3 多功能雷达与 S 波段体积搜索雷达（ VSR ）发射器，并分布到 3 个相控阵中。后来，“ 朱姆沃尔特 ” 级驱逐舰为节省成本删除了 S 波段雷达。

其中 3 个阵面专用于 X 波段雷达，负责低空跟踪和雷达照射；另外 3 个阵面专用于 S 波段，负责全天候目标搜索与跟踪。“能同时在两个电磁频率范围运行，DBR 首次通过单个资源管理器协调两个频率实现这一功能。”

该系统无移动部件，最大限度减少了操作所需的维护和人员。航母配备 雷神 改进型 “ 海麻雀 ” 导弹（ ESSM ），用于防御高速、高机动性反舰导弹；近程武器系统采用 雷神 与 Ramsys GmbH 联合研制的 “ 滚体导弹 ”（ RAM ）。

AN/SPY – 3 由 3 个有源阵列、甲板上的接收器 / 激励器（ REX ）机柜以及甲板下的信号和数据处理器（ SDP ）子系统组成。VSR 架构类似，每个阵列的波束形成和窄带下变频功能在另外两个机柜中实现。中央控制器（资源管理器）位于数据处理器（ DP ）内。DBR 是首个使用中央控制器和两个不同频率有源阵列雷达的系统，由公共阵列电源系统（ CAPS ）供电，该系统包含电源转换单元（ PCUs ）和电源分配单元（ PDUs ），并通过公共阵列冷却系统（ CACS ）的闭环冷却系统冷却。

REX 由数字和模拟部分构成，数字部分提供系统级定时和控制，模拟部分包含激励器和接收器。激励器是低幅度和相位噪声系统，采用直接频率合成技术，其噪声特性满足 DBR 在各类海上作战环境中所需的高杂波抑制要求，且能生成多种脉冲重复频率、脉冲宽度和调制方案。

接收器具有高动态范围，可应对由距离模糊多普勒效应波形的近距离回波引起的高杂波水平，拥有窄带和宽带通道及多通道能力，支持单脉冲雷达处理和旁瓣消隐，能生成数字数据并发送至信号处理器。

DBR 采用 IBM 商用现货（ COTS ）超级计算机进行控制和信号处理，是首个使用 COTS 系统执行信号处理的雷达系统，此举降低了开发成本，提高了系统可靠性和可维护性。

高性能 COTS 服务器运用雷达和数字信号处理技术进行信号分析，包括通道均衡、杂波滤波、多普勒处理、脉冲编辑及各种先进电子保护算法的实现。IBM 超级计算机安装在具备冲击和振动隔离功能的机柜中，DP 包含资源管理器、跟踪器以及处理作战系统命令的指挥和控制处理器。

DBR 采用多层双波段跟踪器，由本地 X 波段跟踪器、本地 S 波段跟踪器和中央跟踪器组成。中央跟踪器整合本地跟踪器数据，并指导各波段跟踪器更新。X 波段跟踪器优化了低延迟性能，以应对防御高速低空飞行导弹的任务；VSR 跟踪器则因需覆盖大范围搜索区域，优化了吞吐量。

作战系统根据当前战术态势生成基于作战原则的响应建议并发送给 DBR ，还能控制雷达运行模式。与前代雷达不同，DBR 无需操作员，也没有有人值守的显示控制台，它利用作战系统提供的当前环境信息和作战原则自动决策，既减少了反应时间，又降低了人为错误风险，仅在维护和修理时需要人机交互。

“企业空中监视雷达”（ EASR ）是一种新型监视雷达，将安装在第二艘 “ 杰拉尔德・福特 ” 级航母 “ 约翰・F・肯尼迪 ” 号上，以替代双波段雷达。从 LHA – 8 开始的 “ 美国级 “ 两栖攻击舰和计划中的 LX ( R ) 也将配备该雷达。

EASR 套件的初始单位成本比 DBR 低约 1.8 亿美元，DBR 估计成本约为 5 亿美元。

计划搭载的舰载机：五代机整合与挑战并存

福特级航母设计初衷是搭载新型联合攻击战斗机航母变体（ F – 35C ），但该机型的研发和测试延迟影响了其在 CVN – 78 上的集成工作。这些集成活动包括测试 F – 35C 与 CVN – 78 的 EMALS 和先进拦阻装置系统，以及测试舰上对 F – 35C 的锂离子电池（提供启动和备用电源）、轮胎和轮子的存储能力。由于 F – 35C 研发延迟，美国海军至少要到 2017 年才能部署该机型，这导致海军推迟了关键的 F – 35C 集成活动，存在系统不兼容及交付后需进行 costly 改装的风险。

建造情况：耗时耗力的巨舰工程

2005 年 8 月 11 日，诺斯罗普・格鲁曼 公司为一块 15 吨重的钢板举行仪式性切割，标志着 CVN – 78 建造启动，这块钢板将成为航母侧壳单元的一部分。CVN – 78 的组件建造于 2007 年初开始，目前已接近尾声，正在 弗吉尼亚州 纽波特纽斯 的 亨廷顿英格尔斯工业公司（前诺斯罗普・格鲁曼造船公司）纽波特纽斯造船厂 进行最后的建造阶段，该造船厂是美国唯一能建造核动力航母的船厂。

2005 年，该航母估计成本至少 80 亿美元，不包括 50 亿美元的研发支出（且这不代表该级后续舰只成本）。2009 年有报告称，“福特” 号成本将达 140 亿美元（含研发），航母本身实际成本为 90 亿美元。2013 年 新美国安全中心 发布的数据显示，一个航母打击群（含舰载机）的日均生命周期成本约为 650 万美元。

目前已有 3 艘该级航母获得建造授权，若要一对一替换 尼米兹 级航母和 “ 企业 ” 号，在整个计划周期内需要 11 艘。不过，最后一艘 尼米兹 级航母计划到 2058 年才退役。

2009 年 4 月 6 日，时任国防部长 罗伯特・盖茨 在演讲中宣布，该计划将转为五年建造周期，以实现 “更具财政可持续性的发展路径”，这一举措将使美国在 2040 年后拥有 10 艘航母。

首舰设计变更：不断完善中的挑战

随着 CVN – 78 建造推进，造船厂发现了首舰的设计变更，这些变更将在后续舰建造前用于更新模型。截至目前，多项设计变更与 EMALS 配置相关，需要对舰内电气、布线等进行调整。尽管海军称这些与 EMALS 相关的变更已接近完成，但预计剩余的先进拦阻装置研发和测试还将引发更多设计变更。目前，近 19000 项计划变更中，仍有超过 1200 项预期设计变更有待完成。海军表示，这 19000 项变更中有许多在建造计划早期就已纳入，这是因为政府在合同授予时决定在建造期间改进舰上作战系统，而这些系统严重依赖不断发展的商业技术。

从整体来看，“杰拉尔德・R・福特” 级航母汇聚了美国在舰船建造、航空、电子等多个领域的顶尖技术，是美国维持其海上霸权的重要筹码。然而，其高昂的成本、复杂的技术以及研发过程中出现的各种问题，也让这型寄予厚望的航母面临着诸多挑战。未来，它能否如其设计所愿，在漫长的服役期内持续保持优势，仍有待时间检验。