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美國最新福特號航母再曝漏洞:AAG先進攔阻系統質量不過關

AAG先進攔阻系統:低故障率「臣妾做不到」

彈射戰機起飛只是航空母艦操作的一部分,解決噴氣式戰機著艦也是一個非常大的挑戰性難題。艦載機不可能像陸基戰鬥機那樣先著陸、然後慢慢在常規跑道上減速再停下來,而是必須在高度控制的狀態下對準航母下降滑行,依靠航空母艦的攔阻索來掛住艦載機的尾鉤,使飛機在有限長度的甲板上停下來。

一個多世紀以來,世界各國海軍一直都在使用著陸攔阻系統來解決艦載機著艦問題。美國海軍的攔阻系統最早要追溯到1911年,當時海軍在「賓夕法尼亞」號航母上安裝了第一套攔阻系統,主要由沙袋和電纜組成。經過100多年的摸索,成就了美國海軍現役「尼米茲」級航母Mk7型攔阻系統,於1961年開發啟用。

從運行原理看,Mk7型攔阻系統可以稱之為液壓齒輪制動系統:設在艦體內部的攔阻機是一個充滿液壓油的汽缸,汽缸內有上下活動的柱塞,連接著甲板上的4道攔阻索,整個系統相當於一個超大號的汽車減震器。當艦載機尾鉤勾住甲板上的任何一根攔阻索時,飛機向前的沖跑力通過滑輪鋼索傳遞到阻攔機中連接主油缸柱塞上的動滑輪組鋼索上,動滑輪組便向阻攔機中固定滑輪組的方向運動,同時柱塞推動油缸中乙烯基乙二醇油液通過定長沖跑控制閥流向蓄能器。定長沖跑控制閥是一個流量可調整的節流閥,液體通過該閥時會產生壓力損失,對液壓油缸中的流動液體產生阻尼,對飛機產生阻攔力。在動滑輪組運動的過程中,與其相連的滑輪通過鋼索系統使得定長沖跑控制閥的凸輪旋轉,控制閥槓桿系統的支點位置發生改變。控制閥的開度會越來越小,在沖跑的末端,開口完全封閉,柱塞和其相連的運動滑輪組停止下來,進而控制飛機前沖,使飛機在航母甲板上停下來。

50多年來,Mk7液壓齒輪制動攔阻系統經過了多次改進,已經發展成為一套比較成熟的航母子系統。但同美軍新航母的高科技水平先比,Mk7的科技含量和格調顯得檔次不夠高。海軍有意選擇啟用全新的、未經驗證的電驅動先進攔阻裝置來取代成熟的液壓裝置,即使這意味「福特」號航母項目將付出更多的資金。

2005年,美國海軍宣布通用原子公司獲得AAG先進攔阻系統研發訂單,初始預算為1.72億美元。與電磁彈射器一樣,通用原子公司以前並沒有建造航母攔阻系統的任何經驗。直接後果是項目成本坐上過山車一般節節攀升,2009年調整為3.64億美元。截止目前,這一數字已經飆升為13億美元,成本上漲比例達到驚人的656%!

AAG先進攔阻系統的運行原理主要基於「吸能裝置水旋轉體」,主要由阻攔機和軟體控制系統組成。阻攔機是用來吸收艦載機著艦瞬間產生的衝擊的,它的構成很簡潔,包括水力渦輪、帶有一定慣量的錐形鼓輪、機械制動裝置、感應電機以及一根連接以上構件的旋轉軸;當尾鉤與阻攔索接觸時,滑輪索從錐形鼓輪中牽出,使旋轉軸轉動,旋轉軸連接的水力渦輪吸收了70%的艦載機動能;電力調節系統通過感測器控制感應電機的轉速,從而控制作用在旋轉軸上的扭矩,使錐狀鼓輪上的纜索以充分恆定的張力釋放,阻攔機的摩擦制動器作為備用的吸能部件,在感應電機或水力渦輪失效時使用,確保整個阻攔系統的可靠性。最終實現艦載機的安全降落。

然而,同電磁彈射器一樣,海軍決定在「福特」號上啟用未經驗證的電磁攔阻系統技術,這一挑戰的風險性後來遠遠超過了海軍的最初預期。看上去「高端大氣上檔次」的AAG先進攔阻系統,在研發過程就磕磕絆絆。在2012年開發試驗中,測試人員發現水力渦輪減速器划水板存在強度不夠的問題,很容易造成損壞,經過了兩年的「重大設計」才搞定這一問題。除了減速器故障外,早期的失敗測試顯示,AAG系統設計過於複雜,電磁減震器極易發生損壞,據稱這一問題後來得到了解決。修改後的攔阻器於2014年通過陸上無負荷試驗。2016年,該系統完成第一架飛機陸上攔阻測試。

然而,這只是少有的好消息。據最新的可靠性測試結果顯示,AAG先進攔阻系統的無故障攔阻次數僅為25次,而海軍的設計要求是16500次,兩者相差660倍,這意味它根本不可能滿足「福特」號航母艦載機的高頻出動率。而且,AAG系統也有和電磁彈射器相似的大問題,一旦發生故障就必須全部全面斷電,一斷電就要全部停飛,通用原子公司的技術人員無法在保持飛行作業的狀態下維修他們「先進」的AAG系統。這意味著在耗費13億美元巨額投入後,能否糾正AAG的高故障率依然是個未知數。

AAG先進攔阻系統的不可靠性已經驚動了五角大樓。2016年7月,美國國防部總監察長在一份報告中指出,整個AAG計劃管理不善,「在『福特』號進入工程建造階段十年後,海軍仍然無法提供新航母全系統測試的能力或安全保證。」2016年8月,主管後勤的國防部副部長弗蘭克·肯德爾也在「福特」號航母項目備忘錄中指出,「事後看來,過早使用這麼多未經驗證的技術是很不成熟的決定。」

AAG的問題是如此糟糕,以致五角大樓一度督促海軍展開研究,是否需要完全擱置這一不靠譜的項目,續建航母重新使用現役航母使用的Mk7液壓攔阻系統改進型。美國海軍最終決定咬牙堅持下去,並提出了為第二艘「福特」級航母「約翰·肯尼迪」安裝AAG系統的計劃。但這一決定是有風險的,AAG的預算計劃一旦超過2009年3.64億調整預算的50%,勢必突破納恩-邁克柯迪法案的成本費用計划上限,觸發政府項目成本管理自動審查。到時候,除非美國國防部長為AAG項目親自背書,證明該項目對國防至關重要。否則,海軍的計劃將被取消。

當然,按照美國軍方的習慣,通過納恩-邁克柯迪法案取消一個軍方認定項目也是非常罕見的。AAG可能還會繼續下去,就像國防採辦中的菲茨傑拉德第一定律所講的那樣:「過程只有兩個階段。首先是「現在說得太早了」。最終是「停下來太晚了。」

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