装备 | 福特级航母飞行甲板设计分析

这篇很长，1.5万字，原稿发在舰船知识

美国海军是世界海洋霸主，航母战斗群是美国海军的核心力量之一，从太平洋战争开始便主导着世界海战的发展。尼米兹级航空母舰是美国海军航母舰队的主力，福特级航空母舰是美国最新最强的航母平台，两者共同承载着美国海军的梦想与光荣。通过分析尼米兹和福特级航母飞行甲板设计，可以了解世界最高水平航母甲板设计细节，探寻隐藏在细节中的使用要求，为分析其他航母飞行甲板设计树立标杆。

美国海军任务特点与航母设计要求

在冷战时期，美国海军一直以苏联海军为主要作战对手，根本任务是以主动的进攻行动摧毁苏联在海上和港口部署的战略核潜艇，以夺取战略核力量优势，为实现己方占优势的和谈创造前提条件。为达成这一任务，美国海空军必须先在北大西洋和巴伦支海海域摧毁苏联海军红旗北方舰队，而后航母战斗群抵近北极圈附近，派出舰载攻击机对苏联海军基地进行突击，摧毁在港舰艇尤其是战略核潜艇，然后在巴伦支海和北冰洋搜索已经出海的战略核潜艇并将其击沉。苏联海军针对美军发展出了侦察卫星、岸基航空兵、水面舰艇编队、攻击核潜艇和巡航导弹核潜艇相配合，在北大西洋海域实施远程反舰导弹多波次向心突击的战术战法，对接近北极圈的美国航母战斗群构成巨大威胁。

美苏海军间的对抗态势对美国航母的设计要求造成巨大的影响，使其不断向着更大更强的方向发展。为了确保自身安全，美军航母群需要在苏联人侦察、攻击范围外就能放出攻击机群实施打击，因此需要配备尽可能大的舰载机，而且必须是常规起降飞机，而不是英国那种载荷航程较低的垂直降落飞机；为了在一个攻击波里投入更多飞机进行最大限度的攻击，减少敌人反应时间，需要能够一次性出动和回收最多飞机，因此需要更大的甲板面积；为了以最快速度为全部要出动的飞机满载油料弹药，需要设计多个弹药升降机和加油管道；为了在遭遇侦察机/轰炸机突袭时能够迅速反应进行拦截，需要具备同时起降能力等等。

1991年苏联解体冷战结束后，再没有一支海上力量可以与美国海军争夺制海权，作战对象和作战环境彻底改变，于是美国海军将战略重点从控制海洋向影响陆地转变，提出了“从海上出击”和“从海洋向陆地延伸”等概念，将制海、兵力投放、战略威慑、战略海上输送和前方存在作为同等重要的任务，并保留在有必要的情况下重组军队的能力。这些新时期的海上战略要求美国海军更加强调对近海陆地目标的打击，提高支援陆空军作战的能力，并在出现新的强大敌人时能够再度恢复成适应争夺制海权要求的远洋海军。这些要求具体到航母上，就是既要强调每日最大出动架次以执行对地打击任务，又要强调单个攻击波的出动数量和速度，以对付具备远海攻击能力的敌人。

在1997年7月20日，美国海军举行了目的为测试航母出动能力极限的高峰演习。尼米兹号航空母舰在持续98小时的演练中出动了固定翼飞机975架次，相当于日出动240架次；其中771架次为攻击架次，相当于日出动190架次；F/A-18战斗机日出击率达到4.2架次。高峰演习确定了尼米兹航母的出动极限，也为福特级航母的设计提供了依据。

从美国海军所赋予的任务判断，福特级航母和尼米兹级航母相比，在高强度、高烈度作战环境下所需的单一波次最大出动能力要求基本持平，在高强度、中低烈度作战环境下所需的日最大出动能力要求上大幅提高，从尼米兹级的日均120架次提高到200架次以上，这是导致福特级航母与尼米兹级航母在飞行甲板设计上有所区别的主要因素；同时这些改变也源自美国海军对尼米兹级航母操作使用经验的积累，舍弃了某些效费比较低的设计，以提高整体作战能力，同时降低航母制造和使用费用。

降落道设计

舰载机起飞后必须能够再次降落到航母甲板上，而降落过程是非常危险的，所以降落跑道是飞行甲板上最重要的区域，必须优先满足其设计要求。

航母舰载机的进场速度通常在240千米/小时以上，由于速度很高而且飞机进入方向与航母运动方向有夹角，很难精确降落到中心线上，所以降落道要比飞机翼展宽度更大才能确保飞机不超出降落道撞到两侧停放的飞机和人员上，这一预留宽度为每侧5米。尼米兹航母降落道上有多条线，最中间是跑道中心线，用于供飞行员降落时对准。中间的双白线是战斗机降落时的限制线，内侧宽度20米，外侧宽度25米；美国航母舰载战斗机中，F-18C翼展11.43米，F-18E翼展13.62米，F-35C翼展13.1米，白色降落道都足以满足5米安全距离的要求。舰载机中翼展较大的是F-14战斗机的19.54米和E-2C的24.56米，因此降落道最外侧的黄色虚线宽度是34米。

航母在飞机降落过程中要高速行驶以减小与飞机的相对速度差，以便于飞行员降落，但是空气流过飞行甲板后会在垂直方向上产生一种类似雄鸡尾形状的气流，其风向随着与航母尾部的距离增加而逐渐从向下变为向上，会对飞机降落轨迹产生巨大的干扰；再加上海浪还会造成航母纵向俯仰运动，导致甲板尾部上下活动，因此舰载机降落飞过航母尾部时必须保持一定的安全高度，避免飞机高度过低撞上航母。目前美国海军舰载机操作要求保留4-5米的安全高度，着舰时的下滑角约为3.5度，因此飞机着舰的理想位置在甲板后缘前方70米处。

考虑到舰体俯仰、舰尾气流和飞机下滑角误差等因素的干扰，舰载机不可能精确降落到指定位置，而是纵向分布在一段几十米长的区域内，要保证大多数降落能够成功，拦阻索的位置设计就要能满足其降落时钩挂要求。目前美国海军尼米兹级航母上有四道拦阻索，最后一道拦阻索距离甲板尾部约为56米，每道拦阻索之间间隔12.5米，总跨度38米。舰载机正常降落时的着舰点位于第2、3道拦阻索之间，可以保证降落点纵向分布时有最大概率可以挂住拦阻索。

福特级航母的拦阻索减少到三道，相互之间的跨度保持不变，总跨度比尼米兹级航母更小。这样做可能是在尼米兹级航母运作过程中发现最前方的拦阻索实际被勾住的概率较低，即使不存在也不会对舰载机着舰成功率产生较大影响，所以将其取消以节省造价和空间。从取消最前方拦阻索看，飞行员降落时更倾向于在甲板上空增大下滑角以快速着舰，或者是因为雄鸡尾气流导致飞机降落轨迹末端加速下降。

航母上的拦阻索长度比降落道宽度更大，尤其是右舷区域远远超出降落道，形成一个突出部。这是因为舰载机拦阻勾勾住拦阻索时，如果不能勾住拦阻索中间40%宽度的区域，拦阻索两侧受力相差太大，可能导致拦阻索过度疲劳提前断裂，或者飞机被拦阻索拉偏而冲出降落道。舰载机降落点控制并非十分精确，因此拦阻索必须有一定的宽度以增大中间区域的宽度，适应舰载机降落特点。左右不对称的原因是航母左舷后方有一台飞机升降机，正好与拦阻索区域重合，而拦阻索无法安装到升降机上，为了维持长度，就只能向右舷突出。拦阻索不对称于降落道中线，导致飞机拦阻挂钩实际可用宽度低于拦阻索的40%长度，又要进一步加大拦阻索宽度。

从美国航母降落道宽度要求看，舰载机降落左右偏差可能达到3-5米，这样拦阻索中心40%区域的宽度就不能低于6-10米，整体长度不能低于15-25米。尼米兹级航母降落道中心线两侧的拦阻索长度比约为8:11，较短的左侧拦阻索要满足拦阻区域限制要求，拦阻索长度就不能低于22.8-38米。根据实际测量，尼米兹的拦阻索长度为38.5米，因此可以判断拦阻索设计满足舰载机降落时偏离跑道中心线5米时安全的要求。

拦阻索被飞机钩住后会向前急剧被拉出，形成一个锐角形状。为了提示甲板上人员避开拦阻索活动区域，在内侧降落道和外侧降落道之间的区域画有八条提示线，标示出拦阻索危险区。内侧降落道区域不允许人员活动，因此没有提示线。

舰载机拦阻着陆后还要向前滑跑一段以逐步减速，为了方便飞机牵引规划，不管勾住的是哪一条拦阻索，都会停到同一个位置，这段缓冲距离大约有100米长。从福特级航母飞行甲板尾部到最前方一道拦阻索约为80米，飞机降落后自身长度约15米，再加上为了转向而留出的约40米长的空间，整个降落道长度为240米。尼米兹级航母从飞行甲板尾部到最前方一道拦阻索约为100米，飞机停稳后距离降落道前端还有25米距离。

在最大回收状态时，航母飞行甲板上除了降落道和左舷停机区外的其他区域都停满了飞机，由于主要停机区位于降落道前方的右舷中前部，因此降落道位置越靠后，甲板停机区面积越大，能回收更多的飞机，从而允许攻击波出动的飞机数量更多，增强航母的攻击力。要在确定的甲板尺寸范围内移动长宽都确定的降落道，只能采用增大降落道与航母中线夹角的方法。上图是尼米兹级航母上230米长、3５米宽的降落道与中线的夹角为别为9度和11度时的情况，可以看出夹角越大前部停机区的面积就越大。但是为了避开左舷升降机，同时避免降落区前端探出水线太远，降落道需要整体向右舷移动，这在很大程度上抵消了大夹角增大停机区的优点，而且还会导致飞行员降落更加困难。目前尼米兹和福特级航母降落道都选择9.3度夹角，在前方确保35米宽跑道范围避开舰艏左侧飞机导流板，避免干扰飞机起飞；在后方确保拦阻索避开左舷飞机升降机，保证拦阻索有足够的有效宽度。福特级航母的降落道整体向左后方略微移动，以避开舰艏的左侧导流板。

降落道前端在航母左舷形成的凸出部分因为距离航母中心线较远，会形成较大的扭转力矩，因此在尖端进行了切角处理，25米跑道之外的区域被切除，以缩小航母飞行甲板宽度并减轻重量。但是沿航母中心线水平切割的处理方法使得有一部分35米宽跑道也探出了飞行甲板，这样做的目的可能有两个，一是为降落失败复飞的飞机提供更宽的跑道，以避免其冲出飞行甲板左舷；二是为左侧外舷弹射器上起飞的飞机在弹射末端速度最大时提供更长的大甲板面积，从而配合其机翼产生翼地效应增大升力。

弹射器和导流板布置

美国航母除了直升机以外，固定翼飞机全部采用弹射起飞方式，弹射器的布置方案决定了航母起飞区、飞机待机区的位置，也决定了弹药升降机的位置，是飞行甲板上仅次于降落道的重要区域。

为了弹射更重的舰载机，美国尼米兹级航母上开始搭载C-13-1型蒸汽弹射器，该弹射器轨道长度99.13米，前方还要留出5米的空间安装水力缓冲设施，因此安装在舰艏的弹射器要占据104米长的甲板。舰载战斗机机长在15-19米之间，去掉机头到前起落架的3-5米长度，导流板需要与弹射器末端保持至少14米的间距。弹射器和导流板一一配对，构成航母飞行甲板上的起飞区。舰艏两部弹射器中，右侧弹射器紧靠舷侧安装，以在出动飞机时占用较少的甲板面积，为右侧甲板部分停放飞机留出更大的空间。左侧弹射器要满足待起飞飞机和导流板不干扰降落道的要求，因此不能沿左舷侧安装，而是向右舷倾斜一定角度。同时两部弹射器之间的间隔保证满足任一部弹射飞机时，不会影响另一侧停放的飞机。

尼米兹级航母在舰艏安装有两台弹射器，右侧弹射器与导流板的间距为14米，导流板前移以避开前方飞机升降机。左侧弹射器与导流板的间距为16米，两者间距增大可更好地偏转发动机喷出的气流，避免飞机被导流板反射的气流和噪音所破坏，但这样导致右侧导流板与降落道宽跑道部分重合，对飞机降落作业尤其是飞行员心理上造成一定干扰。

福特级航母舰艏安装两台电磁弹射器，其轨道长度与尼米兹航母上的C-13-1弹射器相当。但是福特级航母上的两部导流板后移，与弹射器末端保持18米的间距，比尼米兹级航母的14和16米间距更大，利于保护未来可能采用的更长更大的飞机。同时福特级航母将左舷弹射器向后移动，降落道的位置向左移动，使降落道完全避开左侧导流板。斜角甲板上的两部导流板与弹射器的距离也同样拉大。

 

中部右侧弹射器顶端距离飞行甲板边缘5米左右，以安装水力缓冲设备。如果弹射器和降落道一样采用9.3度安装角，会导致弹射器过于靠近航母中线，在最大出动状态时影响飞行甲板中部停放飞机的数量，所以要减小安装角。但是要满足两部弹射器同时挂上飞机时右侧弹射器上的飞机不会影响左侧弹射器上的飞机出动，这个安装角又不能太小；以尼米兹航母设计时F-4舰载战斗机接近12米的翼展，两者中心线间距应大于12米就能满足需要。测量可知实际间距约为12.5米，以弹射器99米长的轨道，2.5米的安装间距，5.7度的安装角正好满足需要。F-18E战斗机的翼展增加到13.62米，无法满足两架飞机互不影响的要求，为了优先保证中部甲板停机数量，同时考虑到两部弹射器轮流出动存在的时间间隔，要求左侧飞机起飞时右侧飞机机翼折叠，以让出起飞通道。

中部左侧弹射器安装位置在右侧弹射器后方18米处，这一方面是为了满足左侧弹射器前端水力缓冲设备不和右侧弹射器安装支撑结构冲突，另一方面也是为了拉开两者起飞位置上停放的飞机的距离，方便飞机进入左侧弹射器起飞位置，加快出动速度。如果不拉开较大距离，从右侧后方进入的飞机很容易被右侧弹射器导流板阻挡，需要更大的转弯空间。既然都需要增加空间来满足飞机进入起飞位置的条件，能同时降低飞行员控制难度的当然更好。

受飞行甲板宽度限制，尼米兹航母斜角甲板左侧弹射器配套的导流板宽度较小，福特级航母飞行甲板特意为这个导流板设计了一个突出部，使其与其他导流板保持同样的宽度。这样做的原因很可能是美军在实际操作中发现较窄的导流板无法完全掩护后方停放的飞机，导致左舷升降机上停放的战斗机受损，因此在福特级上进行了修改。但这一问题也不会十分严重，否则尼米兹级后续舰上就会进行修改。

升降机和舰岛布置

升降机是连接飞行甲板和机库的重要通道，它的作用是在两者之间快速运送飞机，控制飞行甲板上飞机的数量，配合不同停机方案形成所需的作战能力。由于人在危险时会不由自主的向左侧躲避，因此绝大多数航空母舰都将舰岛安排在右舷，降落跑道从右后方向左前方延伸。为了避免升降机运作时破坏降落道的完整性，导致飞机无法降落，尼米兹级和福特级航母都将多数飞机升降机安排在右舷，左舷仅在尾部保留一台升降机。

尼米兹级航母一共有四部飞机升降机，其中右舷舰岛前方两台，舰岛后方一台，左舷尾部一台。福特级航母只有三部飞机升降机，其中右舷舰岛前方两台，左舷尾部一台。除了数量差异外，福特级右舷的两台飞机升降机位置也比尼米兹级更加靠后，两者间距更大，舰岛的位置更是到了舰尾飞机升降机的对面，比尼米兹级大为靠后。

飞机升降机的布置主要考虑回收飞机的便利性，航母在结束最大攻击波回收后，中前部甲板上堆满了飞机，无法放出战斗机执行任务，需要将部分飞机收回机库进行检修，同时也为飞行甲板调度空出足够的空间，因此这时候对升降机的回收速度要求很高。拦阻降落飞机在降落道上停止滑行后位于图中所示红色区域，也就是航母右舷第一部飞机升降机的前侧面，然后飞机自动折叠机翼滑向中前部甲板上的停机位。两台飞机升降机位于右舷舰岛前方，可以很方便的回收降落的飞机和堆积在中前部甲板上的飞机。此时舰尾部飞机升降机无法发挥作用，数量多少都不影响机库回收速度。

在最大规模出动的时候，飞机升降机需要将机库内的飞机运送到飞行甲板上，此时对运送速度也有很高要求。但是尼米兹级航母舰载机大规模出动时同时使用舰艏和中部弹射器，因此用前后方飞机升降机提升飞机可以很方便的将飞机牵引到所需位置上，不需要专门从后部飞机升降机运送飞机，所以航母尾部不需要特意布置多台飞机升降机。从尼米兹级航母分波出动示意图上可以看出，30架待命出动的固定翼飞机在飞机升降机之前有13架，右舷舰岛前方两部升降机正面有5架，舰岛后方甲板上12架，分布的很均匀。福特级航母舰岛前方停放着28架飞机，舰岛侧面和后方停放着13架飞机，基本成2:1的比例，少一台右舷舰尾弹射器并不会妨碍航母提升飞机的速度，因此砍掉一台以节省建造和使用经费。

从侧面看，尼米兹级和福特级航母最大的区别就是舰岛的位置。尼米兹级航母的舰岛位于舰艏210米处，福特级航母的舰岛比尼米兹级后移了约46米，给前部停机区增加了大约1300平米的面积，按照每架F-18E战斗机占地面积250平米计算，可以多停放6架战斗机，航母回收能力决定出动能力上限，攻击波也就因此可以增加6架战斗机，从而增强了航母的攻击能力。

舰岛后移还同时提高了舰载机出动效率。在尼米兹级航母上，飞机尽可能沿飞行甲板舷侧停放，以便可以随时启动发动机进行检查，而不会妨碍甲板作业。在灵活甲板状态下，待命飞机主要停放在航母右舷中部区域，福特级舰岛后移使这一区域加长了46米，形成一个巨大的飞机整备区。按照F-18E战斗机8.5米的折叠后翼展，可以多停放4架，总数从尼米兹级航母的6架增加到10架。在分波出动状态下，由于增加了舰尾部飞行甲板的面积，福特级后甲板可以停放10架待命战斗机，最大攻击波出动时还能增加10架左右，比尼米兹级航母略低。从美国人在福特级上的选择看，他们还是优先保障最大回收状态时停机数量和飞机起飞整备作业。

弹药升降机的设计

为了提高航母安全性，尤其是减少机载导弹和火箭弹发动机意外点火造成的火灾损失，航母舰载机的挂弹和加油作业都是在飞行甲板上完成的。弹药升降机负责将各种武器从弹药库运送至飞行甲板，供地勤人员挂到飞机上，其位置对飞机出动前的整备作业效率有很大影响，也是福特级航母相对尼米兹级航母改动很大的地方。

尼米兹级航母第一台弹药升降机位于舰艏弹射器中央，在最大规模出动、分波作业和灵活甲板状态下都不会被舰载机遮挡，而且靠近舰艏停机区，对保障前部飞机挂弹作业十分有利。福特级航母将这台弹药升降机移动到弹射器末端的舷侧位置，通过调整飞机停放位置保证其恰好位于两架飞机之间，不会被飞机遮挡阻碍牵引作业。尼米兹航母设计时很可能是出于方便牵引和挂弹作业的考虑，将升降机放在最有利的位置上，但设计师毕竟不是甲板地勤人员，他们在设计航母时对飞行甲板上的噪音、甲板风、飞机发动机启动时的吸力和高温高速燃气缺乏切身感受，而这个最利于牵引作业的位置在这几方面都十分糟糕，因此福特级在地勤人员的抗议下才将其挪动到远离弹射器和待命升空飞机的舷侧。

同时也要考虑到另一个因素，美军已经研制成功专用于航母飞机和弹药牵引作业的全向行驶特种车辆，改善了以往完全依靠人力牵引弹药车的情况，长距离牵引重型弹药的难度和体力消耗大为下降，因此可以承受牵引路线变长的结果。

尼米兹级的另外两部弹药升降机分别位于右舷前两部飞机升降机之间和舰岛正面，分别便于为中后部停放的飞机提供弹药。在警戒状态和出动状态下，甲板中部弹药升降机都位于飞行甲板“走廊”区域，不会被飞机遮挡。舰岛正面的弹药升降机占据了一个直升机停机位，但是它与飞行甲板末端停放的飞机还有较大距离，不便于弹药运输。这是因为尼米兹级航母弹药库位于舰艇底舱中部，舰岛后方区域由于舰体尾部收缩，已经无法布置弹药库，因此从弹药库垂直运送上来就到了这个位置，无法再靠后。

福特级在舰艏导流板后方到右舷中部飞机升降机前方布置了三台弹药升降机，而且其位置比尼米兹级更靠近舷侧，与飞机升降机内边缘线齐平。在警戒状态和出动状态下，右舷甲板中部停满了飞机，需要通过设计、调整停放位置来保证弹药升降机不会被飞机遮挡，这点上不如尼米兹级的弹药升降机方便。

这一调整首先是因为福特级舰岛后移，飞行甲板中部停放了更多飞机，导致尼米兹级航母上的“走廊”区域后方开口被堵变小，如果后方弹药升降机继续放在原来位置，会堵住这一出口，导致其他弹药升降机上送出的弹药牵引车难以通过。其次与航母内部结构调整有关，尼米兹级航母的这两部弹药升降机的通道位于机库范围内，也就是在尼米兹航母机库图上就可看到的三个白色方块区域，因此影响了机库停机面积和安全性；福特级航母为了改善机库作业能力将其分离，因此必须调整弹药升降机位置。调整后弹药输送路线也做了改变，弹药安装弹翼和导引头有了专用区域，不再在餐厅内进行，对舰员生活福利是个好消息，起码不会打扰大家吃饭了。

福特级增加一部弹药升降机是为了提高弹药运输速度，以便在更短的时间内为准备出动的飞机完成挂弹作业，从而缩短飞机作业周期，提高整体出动架次，这与高峰演习后航母出动架次指标调整是一致的。福特级最后方的弹药升降机位置与尼米兹级基本相同，证明舰尾是因为缺乏安装弹药库的空间才没有弹药升降机。

在高强度战斗中，航母完成舰载机回收后应迅速完成飞机整备，将其牵引到起飞待命位置，为发动下一个攻击波做好准备，从飞机着陆到再次出动的时间里，舰载机要进行多项工作，这被称为一个飞行甲板作业流程。在这个阶段内，武器和消耗品被送至甲板上，运载武器的弹匣被送回到弹药库，加油人员为舰载机加油，挂弹人员完成挂弹，维修人员进行维护，同时发生故障的舰载机在甲板上被维修或与机库中完好的舰载机交换。根据1997 年美国尼米兹号航母高峰演习的数据，对于单架舰载机而言，完成一个飞行甲板作业流程需要22分钟，但多架飞机同时进行飞行甲板周转各项作业时可能会有排队现象，这将增加总的时间，甚至导致攻击波出动延误。

美国尼米兹级航母上有14个加油泵和24个加油管，为单独一架飞机加油需要14分钟。从加油泵和加油管的数量看，这不会构成飞机周转作业的延误，航母设计师只要将加油管在飞机停机区内均匀布设就可以满足需求，而加油人员也不会过度劳累。

延误舰载机准备的主要是挂弹作业。航母每个弹药装载小组有15人，按照规定，他们可以在25分钟内为3架舰载机挂载总计6枚MK82炸弹，看起来这个速度似乎可以，但实际上远远不能满足需要。MK82是500磅炸弹，F-18E舰载机正常出击时要挂载4枚1000磅炸弹或更多的500磅炸弹，同时还要携带2枚空空导弹和2个制导吊舱，因此挂弹作业时间必然远远超过标准的25分钟。

尼米兹航母的挂弹作业效率之所以如此低下，是因为其甲板密度太高导致自动化程度太低，挂弹作业无法使用空军普遍装备的大型挂弹车，仍然依赖人力作业和手摇葫芦这类落后工具。本世纪初，美军和我军先后装备了特种全向移动车辆，我国发明人臧克茂教授获得公开表彰。使用这类可以直接向平面任意方向移动的车辆，能够在密布飞机的飞行甲板上自由移动，于小范围内精确调整位置对准飞机挂架，从而实现挂弹、卸载作业的自动化，从而减少人力需求加快装弹速度。

为减少飞行甲板上的障碍物，这类车辆平时应停放在舰体内的弹药库和弹药装配区，在运送时随弹药一起从弹药升降机升上飞行甲板开始挂弹作业，任务完成后再从弹药升降机返回舰体内。由于运载物体增加，因此弹药升降机需要有更大的运载重量和面积，或安装更多的弹药升降机，以保证运送速度。从另一方面来说，可以将弹药装配区放在靠近飞行甲板的区域，以缩短弹药升降机往返作业时间，提高运输效率。

分波作业中的甲板调度

尼米兹级航空母舰在出动最大攻击波时，甲板上一共可以排列41架待命出动的飞机，这是由其最大回收能力所决定的，因此即使甲板上还有空白区域可停放飞机也不能增加出动量。根据其停放位置和飞机可能的运动方向判断，飞行甲板中前部停放的19架飞机从舰艏右舷一号弹射器起飞，其顺序依次是弹射器上停放的预警机、飞行甲板中部6架战斗机、右舷4架战斗机、舰艏左侧8架战斗机；飞行甲板后部停放的22架飞机从舰体中部三、四号弹射器上起飞。

尼米兹级航母上安装的C-13-2型蒸汽弹射器的弹射周期从C-13型的60秒缩短到45秒，再弹射间隔从80秒缩短到60秒。但这并不是航母的持续最大出动速度，出动速度记录是小鹰号航母17分钟出动31架飞机，这一出动数量超过分波作业时的最大攻击波规模，可以判断是在分波作业中发出的一个较小的攻击波。按照尼米兹级航母的飞行甲板停放布局，就是去掉舰艏左舷停放的8架飞机后的机群，其中从舰艏一号弹射器起飞的有10-11架，从中部三、四号弹射器出动的有20-21架，单个弹射器的平均出动时间间隔为1.7分钟。

按照这一速度计算，最大攻击波41架飞机出动时前部弹射器要弹射19架飞机，出动时间为32分钟，中部两台弹射器弹射22架飞机，出动时间为19分钟。如果在飞行甲板上出动至只剩舰艏左舷飞机尚未起飞时，将这里的8架飞机分别导向前部和中部弹射器，从两处同时起飞，则整个攻击波的出动时间可能缩短到26分钟。

20世纪90年代以来美国海军推行减机增效政策，航母只搭载44架战斗机，按照85%的飞机完好率，最多可以出动38架战斗机，再加上2架电子干扰机和2架预警机，整个集群的规模为42架。可以看出，美军减机增效后搭载的战斗机数量就是按照最大出动能力上限而确定的，搭载更多的飞机也无助于提高航母攻击能力。

从增加后部停放待命飞机提高出动速度的角度考虑，将停放在舰艏左舷的4-6架飞机移至舰岛附近效果最好，此时飞行甲板上停放着38架战斗机和3架待出动的预警机，航母全部舰载机中只有6架战斗机、2架预警机和6架直升机不参与攻击波，完全可以全部停放在机库内。但这样做需要在攻击波出动前将舰岛附近停放的预警机和直升机送入机库，机群回收后再将需出动的飞机送上飞行甲板，增加了舰面人员的工作量。仅这一个理由似乎还不足，可能还有其他原因导致美军没有这样做。

拦阻降落的航母回收飞机的最短时间间隔为45秒，但在大多数实际操作中，这一时间被拉长到1分到夜间的1分30秒，以确保降落安全。飞机在飞行甲板上停稳后，其位置在最前方飞机升降机对面，此时舰载机收起拦阻勾脱离拦阻索，自动折叠机翼缩小翼展，然后依靠自身动力右转驶离降落道进入停机区。之后根据前甲板停机情况和调度安排，分别继续向右转进入中部停机区或右舷停机区，或者右转后被牵引车倒推着进入舰艏停机区。最大波次回收时，飞机先停放在航母舰艏到舰岛前的右舷停机区，然后以此停放于舰艏中部、舰艏左舷和飞行甲板中部。

从图上可以看出，前17架飞机停放时甲板很空旷，因此容易转向移动，不存在剐蹭其他飞机的问题。停放在舰艏中部的4架飞机移动时碰到其他飞机的可能较小，注意停放位置和角度正确，避免阻碍后续飞机即可。之后是停放在舰艏左舷的7架飞机，此时舰艏留下的推行通道较窄，需注意剐蹭事故发生。接下来是中部的3架飞机，它们可以直接滑行到位，不要碰撞到对面飞机即可。之后是停放在这3架飞机后方的2架，然后是飞行甲板中部的5架，依次由后向前停放，最后是飞机转入降落区位置的2架。

从航母飞机停放的角度可以判断，绝大多数飞机不可能自行滑入停机位，必须由牵引车推行，所以牵引车不足会导致飞机停放速度缓慢。根据航母期望达到的降落速度，以及舰载机从离开降落道开始牵引到停放在停机位上的时间，可以判断出所需牵引车的数量。在甲板上以油漆画出停机参考线和飞机牵引路线参考线，可以有效帮助牵引车操作员提高工作效率，当然最好的方式还是以卫星定位和电子地图相结合的方式实时计算显示应走路线和当前实际路线，这不仅可以及时发现问题，还可大大缩短地勤新兵训练时间。

航母完成最大攻击波的回收和整备后，需要将飞机从回收位置移动到起飞位置，从而为下一个大型攻击波的出动做好准备。除了舰艏左舷的8架和右舷中部的4架无需移动外，需要将22架战斗机移动到飞行甲板尾部，6架战斗机移动到飞行甲板中部，这是主要的牵引工作量。从这一状态转换的牵引工作看，在飞机回收时停放在舰艏左舷的8架飞机最好保持和起飞准备时同样的位置与姿态，以减少转换时的牵引工作量，舰艏飞行甲板设计宽度也应满足这8架飞机位置不变时停放另外两排飞机的需要。

回收时最后降落，因此停放在飞行甲板中部的飞机位于整个回收机群的最外侧，因此状态转换牵引时也会从它们开始。所以在整备作业过程中，一旦整个降落作业完成，地勤人员应优先为这些飞机进行整备作业，以便可以尽早将这些飞机牵引到起飞位置。这些飞机及早到位还有一个好处，就是可以开始担负防空值班任务，拦截突然出现的敌方飞机。

连续波作业中的甲板调度

在连续波作业时，尼米兹级航母可分两波出动两个攻击群约30架飞机，这一数量是由舰载机出动周期决定的，如果飞机数量太多，可能导致飞机无法及时回收。第一攻击波中有7架飞机从舰艏二号弹射器起飞，8架飞机从中部三号或四号弹射器起飞，整个起飞过程需要大约15分钟。第一攻击波打击200海里外的目标时，往返飞行和作战需要大约1小时，降落回收需要约20分钟，整个周期约1小时35分，第二攻击波必须在第一攻击波开始降落之前完成出动。

第一攻击波全部起飞后，第二攻击波的飞机包括停放在舰艏右舷的11架和舰尾右舷的3架，如果直接开始起飞，会由于大部分飞机滑行距离太长而导致起飞过程缓慢，因此需要将飞机牵引到起飞位置。将4架飞机牵引到后甲板，7架飞机牵引到中部甲板后，前后甲板各有7架待命飞机，可以在12分钟内完成起飞作业。牵引作业的确切时间缺乏资料证实，猜测不会超过15分钟。如果两个攻击波出动间隔为55分钟，那么开始回收的时间间隔也同样是55分钟，去掉回收所需的20分钟，还有35分钟可用于飞机整备和牵引作业，可以完成大部分整备作业。

在回收时，右舷中部停放的6架飞机位置不动，降落的前8架飞机优先停放在舰艏左舷，接下来的11架停放在航母右舷，后面5架停在飞行甲板中部，最后7架停放在舰艏和前部弹射器导流板之间的区域。从回收状态转换到起飞状态时，需要将舰艏左舷和飞行甲板中部的19架牵引到飞行甲板后方和中部。由于连续波作业状态下两个攻击波的回收存在一定的时间差，因此可以先为第一攻击波的飞机完成整备作业，第二攻击波降落完成后再整备这些停放在外侧的飞机。

状态转换过程中牵引飞机时，先从舰艏左舷和右舷前部的第一波飞机开始，将它们牵引到飞行甲板尾部的起飞位置上，此时第二波飞机继续进行整备作业，完成后再牵引到空出来的右舷和飞行甲板中部停机位，完成整艘航母的出动准备。这样可以缩短全甲板的整备时间，具体时间限制取决于第二波飞机的整备速度，时间越久越值得这样做。

从转换状态的牵引工作过程看，舰艏右舷停机位停放的飞机应有两种位置和姿态设置，一种用于分波作业中的大机群回收，此时舰艏飞行甲板要停放3排飞机；另一种用于连续波作业中的机群回收，此时舰艏飞行甲板只停放2排飞机，空间较大，只要飞机不干扰舰艏左舷二号弹射器出动飞机即可。针对不同状态停放于不同的位置和姿态，可以节省飞机牵引工作量，缩短状态转换时间。两种停机位和姿态对应的飞机牵引方式应有明显的区别，将其在牵引车上实现电子化最好。

福特级航母的舰岛后移使飞行甲板中部停机区面积大幅增加，降落时可以容纳45架飞机，比尼米兹级航母的41架增加10%；相应的攻击波也可以增加到45架，舰载战斗机总数也需要从44架增加到48-50架以满足出动需求。但这也造成福特级航母前后弹射器出动数量不均的问题更加严重，在最大攻击波出动时，需要将更多的飞机从中前部停机区移动到后部起飞区，连续波作业时这一条问题同样严重。由此判断，福特级需要比尼米兹级航母更多的甲板牵引车辆和调度人员，否则更大载机量带来的出动能力增加会因为出动时间延长而大打折扣。

飞行甲板总体形状设计

尼米兹级航母飞行甲板形状和各部分尺寸主要取决于甲板调度需求。舰艏部飞行甲板的宽度取决于两部弹射器之间所需的间隔和飞机停放所需宽度，并考虑到不同状态下的停放需求，长度取决于弹射器长度及导流板与弹射器末端的距离，并受航母整体长度和降落道长度之差的制约；同时必须考虑到航母舰艏水下区域为了减阻需要，形状尖锐浮力较小，因此不可能将宽度做的太大，以免造成重量超标。左舷外飘甲板的尺寸取决于降落道的夹角角度和长宽数据，并受航母舰体结构、重量、舰艇重心、稳心、适应海区与海况、舰艇稳定性等要求制约，外飘越大对以上因素的考验就越大，设计难度越高。

飞行甲板左舷中后部首先要满足左舷飞机升降机的安装要求，将飞机升降机保持在降落道之外，避免两者冲突，同时为了减轻重量还要尽可能的缩小外飘甲板大小；因此尼米兹航母左舷飞行甲板形成了两个明显的外飘突出结构，飞行甲板整体外飘较小，降落道末端区域外飘较大。左舷尾部有一个明显的缺口，这首先是为了缩小飞行甲板面积，以减轻舰尾部重量，适应舰尾逐步收缩浮力较小的情况，减小舰尾结构强度设计难度。其次是因为即使将这里填平，在最大出动状态下也无法多带几架飞机，因此而付出的重量代价不值得；最大回收状态时舰尾左舷区域禁止停放飞机，以免因飞机偏航造成撞机事故，即使面积增大也用不上，所以更不值得填平。

与尼米兹级航母相比，福特级航母飞行甲板形状上的变化集中在尾部。福特级航母飞行甲板尾部右舷区域与中部保持等宽度，而非尼米兹级逐渐收缩的形状；左舷飞行甲板将左舷升降机后方的一小块区域填平，形成可以停放两架战斗机的小型区域。右舷飞行甲板面积扩大主要是为了配合后移的舰岛形成一个独立的小型停机区，用于预警机和直升机停放和整备作业，这两种机型集中停放便于甲板调度和管理，减少了指挥和舰面人员的工作量，对提高出动架次有所帮助。左舷飞行甲板面积增加能够缓和因为舰岛后移而造成的尾部出动飞机停机区面积缩小，保持出动作也时前后部弹射器工作量平衡，维持整体出动速度。

CVNX项目中的其他方案

上图第二个方案与尼米兹级航母飞行甲板设计较为类似，但右舷第2部飞机升降机大幅向后挪动，第3部飞机升降机向前移动，左舷飞机升降机略向后移动；舰岛向前移动到第一部飞机升降机后方，并大幅向飞行甲板中线靠拢；舰尾部左舷飞行甲板面积大幅扩大。

这一飞行甲板设计方案最大的特点是舰载机拦阻着陆右转进入停机区后，既可以左转停放到飞行甲板中前部，也可以通过舰岛和右舷第一部飞机升降机之间的通道进入中后部飞行甲板停机区，从而扩大了总停机区面积。在出动攻击波时，大量飞机直接停放在后甲板，可以很方便的从中部弹射器出动，减少了前因需求，能够缩短甲板操作周期加快出动速度。增大的左舷尾部飞行甲板可以停放更多的飞机，对提高飞行甲板操作灵活性和连续波作业能力有帮助。舰岛移动到舰体区域内，减少了对支撑结构的需求，可以减轻舰体结构重量，但是会妨碍机库设计，影响机库面积。

其最大的缺陷是甲板操作方案与原有尼米兹级航母区别很大，人员操作规范和习惯要重新调整。在尼米兹级航母上，如果将预警机和直升机的操作区从舰岛侧面移动到右舷尾部，也可以将中前部甲板上的飞机牵引到舰岛后方停机区停放，但美军并没有这样做，可能涉及到调度速度和安全性方面的问题。此外在大规模回收飞机时可能需要清空舰岛侧面右舷停机位上的飞机，腾出飞机转运通道，具体是否这样做看甲板剩余宽度和飞机翼展。

第三个方案是搭载F-35B短距起飞/垂直降落飞机的航母或者说两栖攻击舰方案，采用滑跃起飞方式，共有3条滑跃起飞道和4个起飞点。左右舷各有两台飞机升降机，相互交错排列，很方便机库飞机的调度牵引。左舷设有5个飞机降落区，其中2个降落点在飞机升降机上，不是任何时刻都可以使用。

这一方案的好处是甲板调度效率大大提高，垂直降落使得飞行甲板一下解放出来，可以成倍的扩大停机区面积；但搭载F-35B会导致航母远程攻击能力下降，对考虑未来与强敌作战的美国海军而言不可接受，因此必然被否决。与同样搭载F-35B飞机的英国CVF航母相比，这一方案的出动能力更强，可以实现更多的日均出动架次，但飞行甲板的操作难度也更大。

后记

航母的舰载机选择对飞行甲板设计有重大影响，对弹射起飞/拦阻着陆的航母而言，最主要的影响就是降落道的宽度，翼展越大的飞机越需要宽大的降落道，这就导致停机区的面积缩小。美国在上世纪80-90年代研究的宝石眼盒式翼雷达天线共形预警机的翼展从E-2C的24.56米减小到18.9米，允许降落道宽度从35米缩小到29米，右舷停机区面积可以增加1440平米，这相当于尼米兹级航母飞行甲板右舷停机区总面积的15%，并可以彻底解决降落区和舰艏二号弹射器导流板冲突的问题。

提高舰载机降落控制精度也可以起到同样的效果，现在降落道的预留宽度是5米，如果能将这一尺寸缩小到3米，哪怕仅仅是针对进场速度最低的预警机缩小到3米，也可以将降落道整体宽度缩小4米；结合盒式翼、连接翼构型预警机，可以将降落道宽度缩小到25米，和战斗机所需降落道宽度想同。右舷停机区面积可以增加2400平米，占现有面积的27%。实现舰载预警机的垂直降落也可以达到同样的目的，例如采用V-22飞机这类倾转旋翼飞机。

最大攻击波出动时，40架飞机起飞需要花费20分钟左右，最早起飞的飞机就要在空中等待这么长的时间；回收时需要花费50分钟左右，最后降落的飞机也要等待；再加上为了预备降落失败后再次降落，舰载机还要保留很多燃油，EA-6B飞机标准降落燃油是3.2吨，最低降落燃油2.1吨。这三项会导致飞机编队将大量的燃油白白浪费掉，作战航程因此大为减小，为了保证对远程目标的打击能力，航母需要具备为舰载机空中加油的能力，要么搭载专用加油机，要么发展伙伴加油吊舱。如果缺乏这两者，舰载机的远程打击能力将大打折扣。

要缩短攻击波降落时间，最直接的办法是减少攻击机群的数量，因此航母应搭载尽可能大而少的重型飞机。要减少复飞预备燃油，就要提高降落成功率，看美国航母舰载机降落视频，降落失败往往是因为着舰点与拦阻索距离太远，拦阻勾撞在甲板上反弹，导致无法勾住拦阻索。如果可以自动调整拦阻勾与甲板的高度，将其始终保持在一定高度以下，就可以提高拦阻成功率。

纵观尼米兹航母和CVNX航母设计中的诸多方案，以及最终的福特级航母，能够强烈地感觉到美国航母飞行甲板设计中精密、严谨、保守的设计风格，在追求高效率运转的前提下，航母设计师尽可能的减少飞机牵引路线，以确保操作安全。要操作这种飞行甲板，需要有一支经过严格训练的高素质甲板勤务人员队伍，而且人员疲劳对操作速度和安全的影响很大，因此需要较多的勤务人员进行轮换，美国航母人员较多也许与此有关。

我国海军刚刚开始使用航空母舰，在甲板调度和操作方面缺乏经验，需要很多年才能接近美国海军的水平。为了在短时间内提高我军航母的战斗力，降低甲板操作难度，开发一些美军没有采用的分系统，通过其他方面的提高来降低对甲板调度的要求是很有必要的。