管窥美国航母海上试验之路

2018-06-23 07:42:44 航空世界 2018年1期

杨双宁

对于航母而言,海上试航是交付部队前非常重要的一个环节,其运行可靠性关乎海军战斗力高低。航母海上试验试航工作一般都需要数月时间,周期较长,承担试验地区存在试验任务多且交叉进行、天气异常、气象条件复杂多变、配合兵力需求多、难协调等众多不利因素,这些都给顺利完成试验试航任务带来严峻挑战。

试航必要性

航空母舰是一个复杂的作战系统和管理系统,涉及方面非常广、系统非常多,其论证、研制、建造和试验试航是一个极其复杂的系统工程。在某种程度,航母试航就像新车试车一样,不仅要试整车,而且跑过1000公里之后还要在高速试驾:其后的历次维修保养,更换部件之后还都要再试试,以便及时修理、调整。车是如此,部件更多、系统更为复杂的航空母舰亦是如此。在航母试航过程中,数个检测小组应对不同的系统进行检验,涵盖跑道、动力系统、升降机系统、武器系统、导航设备、指控系统以及官兵居住的舱室等,特别是要在试验试航中检验新装备技术的可靠性。例如,美国最新一代“福特”级航母进行了全新的设计,要在试验试航中检验论证至少要运用19项关键技术:隐身设计:上层建筑则集成化设计:飞行甲板和机库的重新设计与调整:升降机数量由4台减为3台,右舷2台升降机安置在舰桥前方,左舷1台升降机安置在后方;舰载新概念武器的配置:隐身涂料和材料的涂覆和使用等。

航母试航的最基本目的就是:发现问题,解决问题,最终要把一艘航母完美无缺地交付接舰部队。如果没有试航阶段的“吹毛求疵”挑毛病、找问题,及时可靠修正磨合,极有可能就会将一些严重隐患随舰带到部队,乃至在将来的作战行动或海上执勤中暴露出来,从而酿成大祸。当验收各方意见不一致时,要本着对部队负责的态度,不论问题大小,都要对图纸资料、试验记录、检验记录等进行重新核查,确保不放过任何疑点。当试验数据不符合要求或需要再次试验验证时,及时在下步试验计划中给予安排,直到问题得到圆满解决。所以,航母试航各阶段既不可或缺,也不能跨跃。

例如,法国“戴高乐”号核动力航母的多次试航中,在准备试飞由美国引进的E-2C“鹰眼”预警机时,竟然发现了一项重大的工程缺陷:原先设计建造好的斜角性飞行甲板,居然短了4.4米,不能满足降落的需要,舰载机极易飞出跑道掉入海中。这样重大工程设计事故如果不在试航阶段加以解决,其严重后果极其可怕。苏联海军第一艘直升机航母“莫斯科”号,也是在首次试航中,发现了许多致命的问题:试航发现该航母最多只能承受5级海况,且抗横摇能力很差;无论是舰上人员,还是航空人员,原先编制设定的人员总数(370人)与实际需求差距太远。后经过严格计算,人数增加至500人,才能满足海上行动要求。总之,经过军内外、厂内外几道关卡的“层层把守”,建成的航母是不会随随便便出手的。图2

航母的測试时间依据建造经验,技术难度的跨度不同及使用经验的差异而定。由于航母结构复杂,所以测试项目十分烦琐众多,通常要进行长时间的测试,有的测试还要反复进行。航母交付科研、试验、训练使用后,不仅舰上航行系统、航空系统、电子系统、武器系统、动力系统等需要调试,军舰内部各个系统之间也都需要磨合,与编队中其他属舰的协同配合更需要训练:舰载机飞行员训练、舰机适配性试验、舰面保障人员的训练等等,都需要较长时间训练方可完成。从停泊测试到军方测试,一艘航母的海试要经历很长的时间,这个过程可以用漫长来形容。如果在设备更成熟,测试的时间会短一些。法国的“戴高乐”号核动力航母的海试时间是4年。美国的航母一般的海试时间也要1到2年,这还不包括航母编队的测试和其他磨合时间。难怪有人说,航母试航是一直伴随航母全寿命过程的,即使航母服役之后,还会定期返厂进行维修、保养,加装各种设备,更换燃料等。有的航母返厂后会在工厂里维修3-4年,换设备、加装备、添燃料等之后都需要试航。

试航内容

航母试航是航母在加装了各种设备和武器之后所进行的一系列试验,这些试验过程是科学的、严格的,也是极其复杂。美国航母从建造完成到交付海军的测试活动主要分系留航行、厂家测试和海军验收测试等内容,重点从试验条件、保障需求、船舶操纵等方面,与参试部队、总体设计单位、参与验收各方深入交换意见,进一步细化实施方案,然后根据实施方案,制定试验操作程序。

(一)系留航行

系留航行是在即将开始首次海上测试之前,由美国海军人员组织、对航母舰员进行的码头适应训练,其目的是尽可能真实地模拟海上作业的实际情况,使船员熟悉各种设备并检查机械运转情况,从人员角度具备开始海上试验的能力。

美国海军系留航行试验内容繁杂,既有常规项目,如锚与锚机试验、救生设备试验,系缆装置试验、舷梯试验,门窗舱口盖试验、信号设备试验、灭火试验、排水试验,通风试验、燃油锅炉试验、主推进系统试验、发电机及配电系统试验等,也有特殊项目,如航空设备试验、电磁兼容试验、舰载武器试验、舰载机兼容试验等。美军航母系留航行试验通常需要5天。首先让航母和舰员进行连续2天不间断的舰艇运行和操作,尔后1天时间用于船厂人员修正发现的问题,最后再进行连续2天不间断舰艇运行和操作。系留航行的主要项目大致可分为对操船和值班的训练、物资状况检查、突发情况处理和设备使用训练等内容。在系留航行期间,由舰员操作航母,并尽可能地模拟海上工作条件,所有设备和系统都要尽可能投入使用。作为一项重大试验活动,美国海军将系留航行计划发给所有有关部门,并获得工业部-门同意。系留航行允许少量工业部门人员上舰继续进行必要的系统调试和建造工作,允许车间人员和技术人员作为工业部门监督员、故障检修人员和质量保证代表上舰工作,但不安排测试和检验活动。尚未完工的设备不得在系留航行时使用。由于在系留航行完成后1-3天之内就要立即开始海上测试,因此系留航行开始前必须完成规定的系统运行试航和操作演习,确保舰艇已经做好出海准备。对人员在海上安全操纵舰艇所必须的各种培训工作,也应在此之前完成,所有必须的仓储物资和备件均应装舰。

(二)厂家海上测试

厂家海上测试是航母在接受美国海军验收测试前,为使航母的硬件和机械等达到要求而进行的测试,是为美国海军验收测试进行的准备工作。厂家海上测试是航母的首次海上航行,整个测试过程可能持续2-5天,一些在航母停靠码头期间无法进行的测试,也必须在海上测试期间全部完成。测试由厂家组织实施,美国海军人员参与和监督,目的是验证舰艇的全部舱室、机械、设备和系统做好了接受海军验收测试的准备。在“布什”号航母的厂家海试中,舰上的总人数达到了2500人,其中大部分来自海军,其余900人是承包商代表、政府或船厂聘用的工人。图4

验收测试开始必须满足以下6个前提条件:第一,航母已经成功完成了厂家海上测试,通过了测试和验收主管部门的认可,重大建造问题已经解决。第二,所有的设施、配件、通信系统、指控系统、导弹、火炮、鱼雷乃至升降装置等均已正确安装、调试过,并且能满足性能参数的要求,飞行甲板、舷侧壁和舱壁喷漆、管线外壳、标签标识等必须完成。第三,必须已经完成了对电子干扰、照明、辐射噪声、空传噪声、热应力、振动和自噪声等方面的检查。第四,已经完成所有要求进行的安装、检查和测试工作。第五,完成对声纳及其他声学处理设备、战斗控制系统、航空设备、导航灯光以及排污、干空气、饮用水等的认证。第六,整理好上述测试的记录、报告和认证材料,以备检查。这些工作主要在厂家海上测试阶段完成。

(三)海上验收测试

海上验收测试用于确定舰艇是否可以作为完全可用的舰艇交付舰队,是航母交付前的最后一轮测试。这项测试由美国海军调查局的代表单独组织实施,其内容是对航母的系统和性能进行测试和评估。整个过程需要有详细的记录,并由经验丰富的检查员对测试情况进行评分和认证。在海军验收测试的过程中,舰上人员包括海军官兵、承包商负责人和船厂工人等,一旦发现问题立即予以纠正,无法现场纠正的问题将等到航母返回港口或船厂后处理。图5

根据美国的航母试航经验,通常航母首次试航海域选在近海,按照一定的航行距离进行测试。在近海完成测试后,再进行更长距离的测试。这样的好处是航母动力系统首次试车,一旦出现一些难以预料的问题,可以及时返回母港维修。主要的试验项目包括:航母的机械性能和指挥通信、侦察探测、火力武器、航空系统、舰面系统、航行设备、系统测试、动力装置测试和满功率航行转向及倒车测试、航行设备和系统测试、动力装置测试和满功率航行及倒车测试、损管和消防及救生系统的试验、弹射器无载荷使用试验、直升机起降测试、航行补给试验以及空调等辅助系统检查等。对于测试中发现的重大问题,将详细记录,并认真归类并在航母返回后交由相应的部门逐个落实处理。

试航模式

(一)注重试验试航顶层策划

美军航母的试验试航策划贯穿于设计、建造的各个阶段,从概念设计直至详细设计每一个阶段都有与试验验证相关的设计工作,根据美国海军《舰船试验总纲》相关要求,最终形成针对航母的“全舰测试项目指南”,由美国海军部签署发布,明确不同阶段综合试验包,并作为合同的一部分,在航母建造的初始阶段就对各阶段的试验内容、项目、要求作详细规定,为后续各部门在各阶段开展试验试航上作提供了充分依据和具体明确的要求

(二)合理划分阶段

美国海军航母在交舰前需完成“船厂建造试验和试航”,这一阶段适当简化了试验内容,突出效用性和安装正确性、完整性,降低了船厂对试验保障条件需求的难度,便于在较短时间完成,实现提高效率、缩短周期、降低费用的目的。交船后的“运行准备阶段”最重要的是“试运转期”,在这一时期,将结合部队训练,开展大量、充分、大深度的试验试航工作。由于交船后航母所有权移交给海军,航母结合训练,安排消磁工作武器射击精度试验、战备状态精度检查试验等保障条件要求高的工作和深化试验项目,统调动资源,减少了造船方与军方的协调环节,达到提高试验效率的目的。在“试运转期”后的“试运转后修理期”,船厂可集中对航母较高强度试验后暴露、发现的问题进行修理,使航母平稳渡过装备“早期失效”阶段并得到修复。

(三)配置充分的保障资源

提供足够的试验试航时间,采用“航母建造试验与试航”加“航母交船后的试验与试航”模式,有效利用了“试运转期”这一时期开展相关试验试航工作,客观上延长了试验试航时间,为开展各项试验,特别是些实施难度较大的试验提供了充分的时间资源,也避免由于试验试航时间短或因季节性因素而造成的气温、海况、水文条件等因素不符合试验条件而造成对试验的影响。有强大的试验基地保障支撑,美国海军分别利用大西洋海区和太平洋海区的试验基地,为航母试验试航提供相对专业的保障,这些试验基地和设施除完成其应有的工作外,也提供给海军开展交船后的试验,这一做法,一方面使此资源得到了充分利用,也为航母的试验工作提供了充分、专业的保障条件。配试兵力和设施充分有效落实,由于交船后的试验由海军负责组织,以及各试验基地保障条件共享,使配试兵力和设施,如人员、试验场、舰船、飞机、靶标、测量设备和消耗性军用品等统一调配使用成为可能。

(四)试验试航工作多方参与

在航母试验试航的各个阶段,均有多方参与,在船厂建造阶段由船厂组织,参与的主要有海军代表与检验委员会。在交船后的试验和试航过程中,美国海军强调这是海军装备部门及各舰队都要负责过渡期,海军装备部门、舰队司令部、航母方、检验委员会等部门和人员密切配合,不同试验项目,由不同部门组织开展。这种方式的优点:一是兼顾到各方意见在试验中,造船方、监督方使用方以及专门试验机构人员均参与,确保试验结果相对客观、公正,各方均能接受:二是使相关方及时了解掌握情况,如航母使用方更能了解和掌握航母性能和特性:三是通过任务细化、职责细分,各相关部门各司其职,提高试验试航效率:四是更便于沟通协调,对于一些操作实施难度较大的试验项目,由于各有关方面人员均参与其中,在试验准备阶段能得到及时现场协调和沟通。

(五)降低成本節省经费

随着航母装备的日益复杂,试验试航项目数量和难度不断增加,试验试航经费在舰船采力、总费用中的比例不断加大,为确保编制出既合理又充足的预算,对相关经费作了详尽的规定,一是通过在建造阶段适当简化船厂建造阶段试验试航项目降低试验试航保障条件要求,减少等待时间,缩短试航周期,以降低成本费用:在交船后的试验与试航阶段,将试验内容打包成一个个相对独立的项目,每个项目周期很短,又控制参试人数,并主要交由专门的机构组织实施,以充分利用现有设施和资源,实现降低成本的目标:二是通过试训合一,节省部分消耗性物资,如弹药、靶标、油料等的费用。通过采用这种试验试航模式,即实现了试得多、试得深的目的,又控制或相对降低了总的舰船采办经费,提高了经费使用效益。

编辑:戴嘉琦