先進武器升降機問題拖累「福特」號航母進度

摘 要

作為美海軍「福特」號航母關鍵新技術之一的先進武器升降機仍存在軟體設計導致的可靠性問題，目前艦上僅有兩部先進武器升降機交付海軍。儘管美海軍正通過建設陸上試驗場和數字孿生技術等查找問題和促進技術成熟，但徹底解決問題仍需較長時間，將影響「福特」號航母訓練及首次投入部署的進度。

一、先進武器升降機研製背景

1975年首次服役的「尼米茲」級航母，在服役過程中不斷升級改造，到20世紀末，其排水量及電力儲備的使用已臨近極限，新技術植入日益困難；另外美國認為該級航母的作戰能力，特別是艦載機出動架次率仍不能滿足要求。因此，美國從1993年開始啟動「福特」級航母項目。

美國海軍認為「尼米茲」級航母艦上物流（尤其是彈藥保障）系統的設計和技術是限制該型航母能力的一個重要因素。為此，在新一代航母的研製中，美國對物流系統進行了重新布局設計，並引入新的技術提升物流速度。先進武器升降機作為「福特」級航母的關鍵新技術之一，可大幅提升彈藥在艦內垂直方向上的出入庫速度，同時減少彈藥保障系統的運行維護需求。

二、先進武器升降機的技術原理與特點

「尼米茲」級航母上的武器升降機通過電動鋼絲繩或電動液壓裝置產生的動力移動，這類型的升降機起降速度慢、維修複雜、運力有限。先進武器升降機不需要繩索，而利用電磁力移動，具有顯著的技術優勢。

先進武器升降機的關鍵部件為永磁同步直線電機。該直線電機的初級沿著升降機井道內壁布置，每個初級的兩側都有鋼軌，用途是引導升降機平台的導向輪和支持機械制動裝置的工作；次級永磁陣列固定在升降機平台上，永磁體依靠來自初級的吸引力使懸置的導向輪緊貼在鋼軌上。當由微處理器控制的變換器向初級供電時，初級線圈產生一個可以沿初級移動的電磁場，且磁場產生的位置與永磁體的運動位置保持一致。先進武器升降機的控制系統可實時獲取永磁體的精確位置，產生可控的推力和速度。當電力失效時，升降機可以利用緊急機械制動裝置進行制動。下圖為先進武器升降機的模型和全尺寸樣機。

與「尼米茲」級航母的武器升降機相比，「福特」級航母的先進武器升降機具有如下優點：

1、平檯面積大，載重能力強。先進武器升降機的平台長約5.9米，寬約2.4米，載重能力約10.9噸，單部載重和速度均為「尼米茲」級的2倍以上；

2、採用電磁力驅動，能夠實現快速升降，並提高設備的可靠性；

3、不需要纜索或電纜連接到升降機平台上，可以在垂直升降通道上安裝橫向隔離門，更有利於保證彈藥庫和各層甲板的安全。

表1 「尼米茲」和「福特」武器升降機對比

三、先進武器升降機問題仍將持續較長時間，影響「福特」號航母訓練部署進度

2005年10月，美國諾斯羅普·格魯曼公司選擇聯邦設備公司和電磁移動公司為「福特」級航母設計和製造先進武器升降機。同年，諾斯羅普·格魯曼公司完成了先進武器升降機樣機的功能驗證，該樣機是一個全尺寸、四分之一載重能力的武器升降機。2011年，聯邦設備公司和電磁移動公司完成「福特」號航母11部先進武器升降機的生產。

2017年7月航母交付海軍後，艦上所有11台武器升級機雖然已經安裝，但船廠並未向海軍交付這些升降機，在為期的一年試驗期間，它們都未投入使用。2018年7月，「福特」號進入試航後維修階段。由於武器升降機和推進系統的嚴重問題，原計劃為期一年的試航後維修被延長到15個月。據美國海軍研究院新聞網（USNI）報道，先進武器升降機主要面臨的是軟體設計帶來的可靠性問題。

美國海軍部長在2019年1月曾向美國總統特朗普承諾「先進武器升降機可在今年夏季末之前解決，否則可以開除我」。但截至目前，海軍僅接收了兩部先進武器升降機。據2019年5月29日美國海軍研究院新聞網的最新報道，「福特」號在今年10月中旬離開紐波特紐斯船廠時仍將僅有部分武器升降機可用。美海軍後續仍需開展持續的工作來完全解決先進武器升降機的問題。

不同於電磁彈射裝置和先進阻攔裝置等新技術，先進武器升降機在研製階段並未搭建陸上試驗平台。美國海軍亡羊補牢，目前正在費城海軍水面戰中心建設先進武器升降機的陸上試驗場，已簽訂合同於2020年完成建造、測試和交付。同時，在紐波特紐斯船廠搭建了數字化孿生系統。兩者都可用於輔助查找先進武器升降機的問題並促進技術成熟。

「福特」號航母原計劃在2019年夏季完成試航後維修，2019年剩下的時間及2020年開展試驗訓練，使艦員達到可部署狀態。先進武器升降機對於艦上的彈藥保障至關重要，如果其問題未得到徹底解決，航母將無法進入實彈部署狀態。先進武器升降機的問題顯然將影響「福特」號航母訓練部署的進度。

（藍海星）

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