技術派|海試只是開始:在航母服役前需要做什麼?
中國海軍福建艦出海進行首次航行試驗。
據央視新聞報道,5月1日8時許,中國第三艘航空母艦福建艦從上海江南造船廠碼頭解纜啟航,赴相關海域進行首次航行試驗。
報告稱,根據航空母艦建造工程進展,這次海試主要檢測驗證福建艦動力、電力等系統的可靠性和穩定性。自2022年6月下水以來,福建艦建造工作按計畫穩定推進,順利完成繫泊試驗及裝設備調試,具備出海進行試驗的技術條件。
央視報道中福建艦拆除彈射器棚罩後的航行畫面。
相較於遼寧艦與山東艦,福建艦一方面在研發流程上更加先進、完善,另一方面又採用了電磁彈射器等一系列高新技術,極具挑戰。那麼航母開始海試到正式服役還要做哪些工作呢?本文將介紹一些航母海試的相關知識,增進讀者對航母海試的認知。
航母海試: 從下水到服役充滿挑戰
航母的研發是一項技術高度密集的矩形系統工程,涉及的學科和專業門類非常廣泛,研發和製造的周期都較為漫長。航母下水後,在正式交付海軍以及形成戰鬥力之前都還有不少工作要做。
一般來講,航母下水後還要經歷舾裝、繫泊試驗、繫泊模擬航行試驗、船廠海試、驗收海試、服役試航等,經過船廠(製造方)和軍方(用戶)的各類試驗和考核才能真正意義上交付。
山東艦首次出海試驗。
除了像印度這樣在航空母艦下水後才安裝艦島的國家之外,全球其他有能力建造航空母艦的國家在研發航空母艦時,普遍遵循相似的整體建造標準。航母是重要的軍事資產,基於對安全要求和經濟角度的需求,各國在研製流程和試驗節點上也保持了較高的一致性,遵循嚴格的安全標準和測試流程,以確保航母的可靠性和戰鬥力。
從各種公開資訊來看,福建艦接下來要進入海試階段。所謂「海試」即海上航行狀態的實船試驗,是航母建造過程中的重要階段,而非單一驗收科目。其目的是檢視艦船、系統和設備工作的協調性、穩定性、安全性,以及主要功能及性能指標等是否符合規定的使用要求,以便後續改善戰術性能。
根據遼寧艦和福建艦以及美國航空母艦的建造、試驗經驗,海試一般為期1~2年,分為多個階段逐步完成。海試標誌著一艘航空母艦即將完成建造週期,即將進入交付部隊的階段。交付後,根據國際經驗,航母形成戰鬥力大致需要2-5年的時間。但此類經驗一般是同一型號航母的普遍試驗週期,每當新型航母研發成功時,海試週期可能會有所延長。
以美軍新一代航空母艦「福特」級為例。該級航空母艦是21世紀美國海軍裝備重點發展計畫之一,它是美國繼「尼米茲」級航空母艦後,適應美軍新戰略和新任務需求,吸收先進技術,進行全新設計的航空母艦。 「福特號」航空母艦福特號於2017年5月底交付美國海軍,但直到2017年才正式服役,此後仍處於測試狀態。在2017年服役後,「福特號」航空母艦直到2021年仍在進行全艦抗衝擊試驗。 2021年8月8日,「福特號」才完成了第三次也是最後一次衝擊試驗,2022年10月才進行了首次短暫部署。
福特號航空母艦的海試畫面。
從開工建造到完成衝擊測試,「福特」號航空母艦的海試週期至少跨越了十多年,其中包括多次延遲和延期。具體海試週期的時長由於多次延期而難以精確計算,但足可以看出此類全新設計的航母,經歷了一個相當長的測試和改進過程。
海試有哪些亮點值得關注?
航母下水後,船體結構的實船試驗一般分為繫泊試驗及海試。透過實船試驗,檢驗船體結構的建造質量,驗證船體結構的性能指標是否達到設計要求。其中繫泊試驗又稱碼頭試驗,是指艦艇在建造過程中的碼頭或週邊指定海域狀態下進行試驗,主要是為了檢查艦艇的建造質量,以及系統和裝備是否安裝正確,主要功能是否達標,符合設計規定。
如果說繫泊試驗相當於航母製造方的"出廠測試",主要由設計和建造航母的單位來執行,那麼海上試驗,也就是我們通常所說的"海試",就是航母在正式交付給海軍之前,所要進行的最關鍵測試階段。在這個過程中,除了航空母艦的設計和製造團隊會參與之外,接裝部隊也會加入。
海試的過程十分複雜,通常包括以下幾個面向:動力系統測試、航行性能測試、艦載設備測試、艦載機運作測試、武器系統測試、艦員訓練和適應性測試、管損和消防系統試驗、綜合系統測試等方面。
試驗相關單位通常會依照客戶專門負責作戰試驗與鑑定部門設計的海上試驗大綱嚴格進行。安排多個航次,對航母上的各類設備進行多次的嚴格偵測。測試中,製造單位會示範航母的適航性,顯示相關係統和設備是否正常運轉,一般只需要進行一次。海試中,需要發現航母在真實航行狀態下可能存在的問題,並驗證航母是否能依照設計指標抵擋海上風浪等能力。試驗中的數據,將對航母的作戰能力與生存能力的提升有著很大的促進作用,是航母改進與提升的關鍵所在。
在航空母艦的海試過程中,最具畫面感的是最小半徑轉彎測試。如同字面意思,最小半徑轉彎測試的目的,是確定航母在進行180度轉向時所需的最小轉彎半徑。因為這項測試中,航空母艦的尾流會在海面上滑出了一個美麗的大圓圈,也被網友戲稱為「攤煎餅」。這項測試的目的是確定航母在進行180度轉向時所需的最小轉彎半徑,可以測試航母在緊急規避或需要快速改變航向時的性能,評估航母的機動性和在狹窄水域中的操控能力。
山東艦「攤煎餅」。
此外,海試中艦載機在航空母艦上的起降也是許多人關心的重點。航空母艦是「航空」與「母艦」的結合,航空母艦的強大戰力正是由豐富的艦載機所賦予的。當代航母上擁有數量龐大的多型艦載機,是航母編隊的"尖刀利刃",一旦作戰需要,即可直插海空。福建艦是中國首次配備彈射裝置的航母,是否有新型的艦載戰鬥機、反潛機?訓練磨合情況如何?這些問題直接影響航母何時服役,非常值得關注。
海軍首次組織航母編隊實際使用武器演練時殲-15起飛畫面。
需要指出的是,即使航母完成全部海試工作,也不意味著它已經具備戰鬥力,航母在正式交付部隊服役後,還需要與驅逐艦、護衛艦、潛艇和補給船等進行編隊聯合訓練,才能形成包括實施對陸攻擊、空中防禦、反潛作戰的作戰能力。
即使是美國海軍這樣有著百年航空母艦使用經驗的國家,一艘非新一代的航空母艦形成戰鬥力也需要2~3年時間,對於採用一系列新技術新裝備的中國海軍,新型航空母艦的戰鬥力形成無疑是一種挑戰。不過,基於中國海軍在航空母艦研發使用上展現出的穩健與高效,能夠讓國產新型航空母艦盡快融入海軍作戰體系,早日形成戰鬥力。
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