福特級航空母艦:發展沿革,發展計畫,建造計畫,建造經歷,技術特點,設計特點,自動化

福特級航空母艦全名為傑拉爾德·R·福特級航空母艦（Gerald R. Ford-class aircraft carriers），在其第一艘“福特”號（USS Gerald R. Ford）正式定名之前，本級航空母艦原本被稱為CVN 21未來航母計畫（CVN 21 Future Aircraft Carrier Program，其中“21”意指這是進入21世紀之後的第一個航母設計）。

本級航空母艦的第一艘“福特”號於2005年8月11日開工建造，2013年11月9日正式下水，2017年7月22日服役，是美國乃至全世界最大的航空母艦。本級航母計畫在2058年之前建造10艘，取代尼米茲級成為美國海軍艦隊的新骨幹。

基本介紹

中文名稱：傑拉爾德·R·福特級航空母艦
英文名稱：Gerald R. Ford-class aircraft carriers
前型/級：尼米茲級航空母艦
次型/級：本級航空母艦為最新
研製時間：1996年
服役時間：2017年7月22日
國家：美國
安放龍骨：2009/11/13
造船公司：紐波特紐斯造船及船塢公司
類型：核動力航空母艦

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發展沿革

發展計畫

CVN-21福特級航空母艦起源自1975年尼米茲級航空母艦（CVN-68~70）訂購首批三艘時，美國海軍展開一系列關於尼米茲級之後未來航空母艦的概念方案，稱為CVNX，涵蓋小型、中型和大型航空母艦，總共研究15個艦體大小不同的方案的船模水線性能，而起降方式則涵蓋傳統使用彈射器/攔阻索的CTOL、使用滑躍短距起飛/攔阻索降落的STOL、使用滑躍起飛/垂直降落的S/VTOL等三種，每一種方向又包含傳統甲板布局與新設計之分，當時CVNX總共有約50種設計方案。

1996年美國海軍開始正式研究尼米茲航空母艦的後繼項目--也就是CVNX項目，在CVNX項目中，美國海軍考慮到了多種構型的航母，最後確定新一代航母仍是一種以核動力為推進系統的大甲板彈射航母，滿載排水量為10萬噸級，艦載機聯隊擴展到75架，具備更加強大的出動能力。美國海軍要求新型航母在飛行甲板、航空設施、電力供應及任務系統等方面能夠適應新世紀要求，能夠配合二到三代艦載機的使用，尤其是要求能使用無人作戰飛機，為了體現這些新技術，新變化，CVNX項目也被改稱為CVN-21項目。依照1970年代中期以來的研究基礎，CVN-21最初曾有不少十分前衛、超脫現今航空母艦設計的構型，不過考慮到成本、風險與實用性，最後還是返璞歸真，由小鷹級到尼米茲級一脈相傳的美國航空母艦構型進行改良。原本美國海軍打算將最後一艘尼米茲級──布希號航空母艦(USS George HW Bush CVN-77)作為CVNX的裝備驗證艦，不過考慮到開發時程以及經費、風險，最後CVN-77的裝備不會與里根號航空母艦(USS Ronald Reagan CVN-76)有太大的差異。

建造計畫

2008年9月10日，美國海軍與諾格集團簽署價值51.6億美元的後續契約，全面展開CVN-78“福特”號的建造工作。在2009年11月13日，新港紐波特紐斯造船及船塢公司（紐波特紐斯造船廠）安放了首艦“福特”號的龍骨。依照原訂計畫，“福特”號應於2015年9月交艦，接替服勤超過半個世紀的企業號（USS Enterprise CVN-65）。總計首艦“福特”號的研發與建造總經費共將耗資137億美元，其中研發經費為32億美元，建造費用（含所有先期的規劃、準備）則高達105億美元，其中有1/3的經費早在2001年就已編列作為前期武獲款項；總計前三艘CVN-21預計耗資360億美元，其中317億5000萬美元為建造經費，43億3000萬是研發經費，成為美國海軍有史以來造價最昂貴的艦艇。

福特級的二號艦（CVN-79）原訂於2012年開始建造，不過在2008年9月爆發的全球金融海嘯之後，2009年初新上任的歐巴馬政府決議將CVN-79的建造工作延至2013年才展開，同時縮減在2010年度的先期投資。在2009年1月15日，美國國防部與紐波特紐斯造船廠簽署CVN-21二號艦（CVN-79）的先期籌備工作，包括設計、規劃、採買等，總值3.74億美元；在同年5月初，美國海軍與紐波特紐斯造船廠簽署先期備料的修正契約，總值7726萬美元，這項先期契約於2010年10月執行完成，並緊接著在11月11日簽署一個後續的設計與工程發展價值1.892億美元契約。CVN-79在2011年2月26日於新港紐斯廠切割第一塊鋼板，於2013年正式開始安放龍骨，計畫2018年服役，接替CVN-68尼米茲號（Nimitz）核動力航空母艦。命名方面，美國眾議員Harry Mitchell在2007年12月7日珍珠港事件66周年紀念日時提議將CVN-79命名為亞利桑納號；在2009年，眾議員John Shadegg提議將已故的亞利桑納州參議員Barry Goldwater用來命名CVN-79或CVN-80；此外，網路也有人發起請願，希望CVN-79能延續企業號（Enetrprise）這個名字。在2011年5月29日，美國國防部正式宣布，CVN-79命名為小約翰·甘迺迪（John F. Kennedy），接替2007年從美國海軍除役（2009年除籍）的同名航空母艦 CV-67。在2012年12月1日CVN-65企業號航空母艦停役當天，美國海軍正式宣布，將第三艘福特級航空母艦CVN-80命名為企業號（Enterprise）。

2019年2月2日，美媒披露稱，美國海軍與亨廷頓·英格爾斯工業的紐波特紐斯造船及船塢公司簽訂了建造兩艘航母的契約，這將是美國海軍的第三艘和第四艘福特級航母。美國海軍的聲明說，新建造的兩艘航母在設計上有更新，可供F-35C閃電II戰鬥機起降，安裝MK 38艦炮系統，並可配備艦載MQ-25“魟魚式”(Stingray)無人駕駛空中加油機，加強了攻擊能力。聲明還說，這些設計更新相當於又節省了大約1億美元。

建造經歷

2005年8月11日，福特級航母首艦CVN-78切割了第一塊重達15噸的鋼板；

2007年1月16日，美國官方將CVN-78正式命名為“傑拉爾德·R·福特”號；

2009年11月14日，“福特”號鋪設龍骨；

2011年2月26日，福特級航母的第二艘-CVN-79切割第一塊鋼板；

2011年5月29日，美國官方將CVN-79正式命名為“小約翰·甘迺迪”號；

2011年8月18日，“福特”號結構完工50%；

2012年4月16日，“福特”號結構完工75%；

2012年5月24日，“福特”號最後一塊艦首分段安裝完畢；

2013年，“甘迺迪”號正式開始安放龍骨；

2013年1月26日，“福特”號安裝艦島；

2013年4月15日，“福特”號艦首上部安裝完畢；

2013年5月8日，“福特”號結構完工100%；

2013年8月15日，“福特”號最後一台飛機升降機完成安裝；

2013年10月3日，“福特”號安裝30噸的螺旋槳；

2013年10月11日，“福特”號乾船塢注水；

2013年11月9日，“福特”號正式下水。

2017年7月22日，“福特”號正式加入美國海軍服役。

技術特點

設計特點

福特級是美國第一種利用計算機輔助工具（CAD）設計的航空母艦，套用了虛擬影像技術，在設計過程就能精確模擬每一個設計細節，並且預先解決相關的布局問題，對各部件實際製造的掌握精確度也大幅提高，此外也容許多組團隊在同一時間分別進行設計開發，節約時間。乍看之下，福特級的布局似乎與尼米茲級大致相似，不過實際上仍做了相當多的改良。飛行甲板布局方面，如同前述，CVN-21在規劃之初曾出現全新的構型，例如一個將降落區、起飛區分於艦身兩側的大膽構想；不過考量成本與風險後，福特級仍以現役美國航空母艦的配置為基礎進行改良。

自動化

福特級航空母艦與艦載機隊的相關運作大幅改進，加上艦內的設備全面網路化與電腦化，因此它的整體自動化程度較尼米茲級大為增加，有效降低人力需求，航空母艦操作人員將從尼米茲級的3190人減至2000人左右；減少的約1200名人力中，維持航空母艦本身運作的人員占了800名，其餘400名是支援艦載機隊的相關人員。此外，美國航空母艦新一代艦載機隊機型種類也比以往降低許多，故艦載機聯隊的人員編制也可能獲得相當程度的縮減。由於人員減少，福特級的平均起居水平也有所增加，不僅每個人的空間更有隱私性，每一間住艙都有廁所。

彈射器

福特級與現役美軍航空母艦相同，擁有四具彈射器，兩具位於艦艏，另外兩具位於斜角甲板；只不過一向被美國航空母艦採用的蒸汽彈射器，在福特級上將被新研發的電磁彈射器 EMALS（Electromagnetic Aircraft Launch System）取代。傳統蒸汽彈射器是將由反應爐製造的大量高壓蒸汽儲存於汽缸中，使用時用蒸汽推動牽引飛機的彈射梭，以270km的時速將飛機彈射升空；可想而知，蒸汽輸送時將產生多少損耗，儲存高壓蒸汽的汽缸或者輸送蒸汽的管線亦需頗大的空間，高壓彈射系統中的活塞、管路與筏門等零件承受的損耗也十分驚人。現有C-13-2彈射器最常出現故障的部位是調節蒸汽壓力的活門以及儲存蒸汽的汽缸（兩者都需要定期的預防性保養），此外彈射軌與牽引飛機鼻輪的梭車因高溫摩擦而失火的情況也時有所聞。

美國海軍為福特級研發彈射器時，便不再走蒸汽彈射器的道路，而改發展革命性的EMALS。電磁彈射器的原理則是載流導線在磁場中受力，利用磁通量巨大的瞬間變化而產生的感應電磁斥力，將飛機彈射升空。電動馬達的基本原理是在定子（stator）上通以方向不斷改變的電流，利用電流改變造成的磁通量變化而產生磁場，進而使帶有磁性的“轉子”受力而產生運動。傳統馬達的定子採用環狀排列，使得轉子產生原地旋轉運動；而電磁彈射器則採用兩側式線性感應馬達（Double Sided Linear Induction Motor），定子分為兩側直線排列，充當彈射器的軌道，而轉子則在兩排定子之間進行直線運動，轉子上頭便連線了用於牽引飛機鼻輪的梭車（shuttle）。

著艦回收

福特級用先進飛機回收系統AARS（Advanced Aircraft Recovery System）來取代傳統式的攔阻索。傳統式攔阻索由攔截鋼纜與液壓緩衝機構成，以尼米茲級的MK-7 Mod3為例，能把一架降落速度130節（240km/hr）、重25噸的飛機在兩秒之內於100m之內截停，共吸收64.4MJ的能量；不過這也接近這類系統的性能極限。在以往，美國海軍艦載機的武裝以廉價無導引武器為主，如果在任務中沒有用完，降落前大可將其拋海以減少降落時的重量與風險；然而，現美國艦載機主要都配備精密昂貴的導引武器，如果沒有用完就必須攜回。因此，美國航空母艦上的攔截回收系統的能耐必須強化，才能有效攔住返航重量日益提高的艦載機。

甲板布局

福特級與尼米茲級相較，在飛行甲板布局方面最主要的改良是油料與彈藥補給的動線。後期型尼米茲級擁有三具甲板彈藥升降機，分別位於前方彈射器中央、右舷兩座靠前方的飛機升降機之間，以及艦島旁邊；進行彈藥補給作業時，艦上人員必須先透過彈艙升降機，將武器從水線以下的彈藥庫（分置於數層艦底甲板）往上送至03甲板（即下甲板機庫的再下一層），然後借用位於03甲板的艦上餐廳餐廳空間，在餐桌上完成武器的組裝設定，接著透過輸送車將彈藥運至甲板彈藥升降機部位，才能送上飛行甲板。

尼米茲級將甲板彈藥升降機設在飛行甲板中間是因為配合彈藥庫的位置，這使得在透過彈藥升降機將武器送上甲板時，所有的飛行起降作業都必須暫停。此外，武器送上甲板後，還需透過甲板運輸車個別地送到每一架需要掛彈的飛機位置；相似地，飛機的加油作業也是透過穿梭在甲板各處的加油車直接開到需要補給的飛機旁進行。總而言之，每次尼米茲級的機隊進行加油掛彈作業，總共需耗費2小時左右。

動力系統

福特級引進整合電力系統（IPS）的概念，因為電力系統在分配管理上十分便利，因此儘可能地用其取代原先航空母艦上的蒸汽次系統。然而不僅電磁彈射器、回收系統、升降機、烹飪、熱水供應、洗衣及暖氣等需要使用電力，各式偵測、作戰和指管通情設施也是用電力驅動，因此福特級的動力系統必須提供遠高於現役航空母艦的電力，並需配備更全面而完善的電力供應設施。

在核反應堆選用上，長年為美國海軍核動力航空母艦提供反應堆的西屋（Westhouse）公司提出新的A5W反應堆方案，然而在1999年的競標中，西屋公司敗給了位於賓夕法尼亞州的屬於美國政府的貝蒂斯核子動力實驗室（Bettis Atomic Power Laboratory），因此福特級的反應堆便稱為A1B（B代表貝蒂斯）。福特級將配備兩具A1B反應堆，功率較尼米茲級增加25%以上，同時配備13500V輸配電系統，供電能力則高達20萬千瓦，幾乎是尼米茲級（6萬4000千瓦）的三倍，能充分供給EMALS所需的電力；由於有充裕的電力，福特級成為第一種所有機房都設有冷氣空調的艦艇，增加了操作人員的舒適性，並降低了機房內設備的維修保養需求。此外A1B反應堆的堆芯使用壽命長達50年，可以使福特級在服役期間的大部分時間都保持正常的動力功率，不需要回到船塢更換堆芯，從而增加了壽命周期內的執勤時間。

除了新反應堆外，福特級使用了全新的整體輪機系統以及配電系統，因此電力的整合、分配架構也重新規劃，例如在全艦各處設定分區供電系統，並設定一個電腦控制配電系統，使電力的分配合理化。最初福特級甚至打算連推進系統也採用電力推進，即以反應堆發出的電力驅動由電動馬達帶動的推進器（例如可轉式囊莢推進器），然而由於供10萬噸級艦艇使用的電力推進系統尚未發展成熟，因此前三艘福特級仍將以蒸汽渦輪直接驅動四軸螺旋槳推進，推進功率將達到104MW（約280000 馬力），略高於尼米茲級。

船電武裝

福特級大量採用先進的偵測、電子戰系統以及C4I設備（包括CEC協同接戰能力），以符合美國海軍未來IT-21聯網作戰的要求，艦上的指揮管制中樞將是CommonC2System共同作戰指揮系統，能整合艦上一切指管通情與武器射控功能。艦上各型相控陣雷達、衛星通訊、資料傳輸鏈、電子戰系統與聯合精確進場暨降落系統的天線整合於艦橋結構內，或置於艦橋頂部的輕量化桅桿上。艦上的作戰與指管通情系統將採用開放式的架構，大量使用民間商規組建，以利於服役生涯中的維護與升級作業；而艦上的整合通信系統則由Avaya公司提供。福特級的輕量化桅桿由複合材料製造，強度與鋼鐵相仿，但重量便顯著地降低。在規劃階段，福特級最主要的偵測系統，是與朱姆沃爾特級驅逐艦相同的雙頻雷達系統(Dual Band Radar，DBR)，包括AN/SPY-3 I/J頻帶多功能雷達(Multi Fuction Radar，MFR)，以及AN/SPY-4 S長程廣域搜尋雷達（Volume Search Radar，VSR），兩者都是最先進的數位波形控制主動相控陣雷達。

不過在2010年6月，美國海軍宣布DDG-1000取消VSR雷達，未來可能以更晚開發、增加反彈道飛彈能力的AMDR相控陣雷達來取代，因此福特級也可能會以AMDR來取代DBR系統。以往美國航空母艦的艦島都擁有兩層艦橋，分別供艦長以及航空母艦戰鬥群指揮官使用；而福特級的艦島僅設定一層寬廣的主艦橋，並在主艦橋靠近艦島左側的上方與下方，各設定一層小型艦橋，上方應為艦載機管制室，下方則用於監視飛行甲板運作。這種較為緊緻的空間配置，似乎是基於美國海軍長年累積的操作經驗，或者是降低雷達截面積等。自衛武裝方面，根據模型的照片，第一批福特級的防衛武器包括MK-15 Block 1B密集陣近程防禦武器系統、RAM公羊短程防空飛彈發射器、MK-29海麻雀防空飛彈發射器（照明射控工作由SPY-3相控陣雷達負責）等，安裝於兩舷和艦尾外側的平台上；此外根據想像圖，福特級還打算艦尾左側的舷外平台上安裝MK-41垂直發射系統，裝填海麻雀ESSM短程防空飛彈，不過實際情況仍有待最後確認。未來福特級的武器系統可能會朝向電磁炮甚至直接能量的雷射炮的方向發展，而福特級艦上極高的“電力化”程度將為這類高能武器的發展提供良好的先決條件。

性能數據

艦體參數
長度	337米
寬度	41米（船體） 77米（飛行甲板）
吃水	12米
滿載排水量	112000噸
乘員	船艦組員1,150人飛行大隊600人
動力系統	2 ×A1B核反應堆
續航力	食物可儲存60天份
航速	>30節

艦電武裝
艦載機	標準75架各型飛機，333×78米的飛行甲板
飛彈	2×RIM-162 ESSM 2×RIM-116 RAM
其他	2×密集陣近程防禦武器系統

本級艦

舷號	艦名	英文艦名	建造廠家	開工日期	下水日期	服役日期
CVN-78	傑拉爾德·R·福特	Gerald R Ford	紐波特紐斯造船廠	2005.8.11	2013.11.9	2017.7.22
CVN-79	小約翰·甘迺迪	John F. Kennedy	紐波特紐斯造船廠	2011.2.26	/	/
CVN-80	企業	Enterprise	預計紐波特紐斯造船廠	/	/	/

福特級航空母艦