尼米兹级核动力航空母舰尼米兹级航空母舰(Nimitz-class aircraft carrier)是美国海军隶下的一型现役核动力多用途航空母舰,由位于弗吉尼亚州纽波特的纽波特纽斯造船及船坞公司建造。尼米兹级航空母舰以首舰尼米兹号命名,得名于第二次世界大战太平洋舰队司令切斯特·威廉·尼米兹。尼米兹级航空母舰是美国海军现役唯一一级航空母舰,也是现役世界上吨位最大和综合作战能力最强的军用舰只,共十艘。尼米兹级航空母舰作为美国海军远洋战斗群的核心力量,搭载多种不同用途的舰载机对敌方飞机、船只、潜艇和陆地目标发动攻击,并保护美国海上舰队和海洋利益。

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外文名 Nimitz-class aircraft carrier 次 型 福特级航空母舰 中文名 尼米兹级航空母舰

舰名出处 海军上将切斯特·W·尼米兹 服役时间 1975年5月3日 首舰服役 1975年5月3日

数 量 10艘 前 型 小鹰级航空母舰、企业级航空母舰 服 役 1975年5月3日

排水量 100,020公吨 母 港 埃弗里特海军站

研制背景

1961年美国海军第一艘核动力航空母舰企业号(USS Enterprise CVN-65)服役后,由于其造价实在太过惊人,是前一型传统动力的福莱斯特级航空母舰(Forrestal class)的2.5倍,一度使美国停止继续建造核动力航空母舰;因此,之后美国海军建造了三艘传统动力的小鹰级航空母舰(Kitty Hawk class),以及原本美国海军希望采用核动力、但被国防部长罗伯特·麦克纳马拉(Robert McNamara)拒绝而改用传统动力的约翰肯尼迪号(USS John F. Kennedy CVA-67)。

在1963年底否决CVA-67采用核动力的计划之后,罗伯特·麦克纳马拉进一步质疑美国海军维持15艘航空母舰的必要性,打算放慢美国海军订购新航空母舰的速度(原本从1952财年开始,每财年订购一艘),使美国海军攻击型航空母舰总数随着第二次世界大战时代设计的埃塞克斯级(Essex class)的逐步替换而降至9艘。

在1965年越南战争爆发初期,罗伯特·麦克纳马拉决定在上世纪70年代初将美国海军现役航空母舰从15艘减至13艘,其中只打算让美国海军再建造一艘传统动力航空母舰(CVA-68)。

计划定型

1965年越战爆发以后,美国国防部与国会才又意识到核动力航空母舰无与伦比的持续作战能力以及寿命周期成本效益;罗伯特·麦克纳马拉并公开承认基于战争经验,美国国防部发现取得、维持并保护一个地面航空基地所需的成本,与使用航空母舰相当,而航空母舰还有地面基地所无的机动优势,停留在公海上也相对安全。因此,罗伯特·麦克纳马拉在1966年修改一年前的决定,准许美国海军保有15艘航空母舰,并从1967财年开始让美国海军建造三艘新的核动力航空母舰。至此,美国海军终于可以建造企业号之后的首艘第二代的核动力航空母舰,成为尼米兹级的首舰尼米兹号(USS Nimitz CVN-68) 。

前两艘尼米兹级(CVAN-68、69)编列预算时归类于“攻击型航空母”,这是依照当时美国海军的攻击型航空母舰(CVA)、反潜型(CVS)双轨制;上个世纪七十年代初期,担任CVS的二战时代埃塞克斯级老舰陆续除役,美国海军遂在1975年6月30日原本CVS的航空反潜单位(含固定翼反潜机与反潜直升机)转移到CVA上,并统称为多用途航空母舰(CV)。因此,头两艘尼米兹级就改为CVN,后续各舰在编列预算时就已经是CVN。尼米兹级服役后,取代企业号成为全世界现役排水量最大的军舰。

基本数据

舰长 332.8米

舷宽 40,8米

飞行甲板宽 76.4米

吃水 11.3米

标准排水量 87300吨

满载排水量 91487吨(CVN-68-70)

97000吨(CVN-71)

104200吨(CVN-72-77)

动力系统 2×西屋A4W压水反应堆/260000马力

4×蒸汽涡轮

四轴双主舵

航速 30节

舰员 3200+2480人

船电系统

雷达 1×AN/SPS-48C/E 3D对空搜索雷达

—— 1×AN/SPS-43A 2D对空搜索雷达(80年代初期换装)

—— 1×AN/SPS-49(V)5 2D对空搜索雷达(80年代中期换装)

—— 1×AN/SPS-67平面搜索雷达

—— 3×MK-91海麻雀导弹火控雷达

—— 2×AN/SPQ-9A追踪雷达

对抗 1×AN/SLQ-32(V)4电子战系统

—— 1×AN/WLR-1H 电子战系统

—— 10×MK-36 干扰弹发射器(SRBOC)

作战系统 ACDS先进战斗指挥系统(90年代加装)

—— MK-23 TAS目标搜获系统

—— SSDS MK-2船舰自卫作战系统

舰载武装

导弹 3×MK-25/29海麻雀短程防空导弹发射装置

—— 3×MK-15密集阵近程防御武器系统

—— 2×MK-31拉姆短程防空导弹系统

舰载机

战斗机 F-14A/B/D战斗机×20~40(退役)

—— F/A-18A/B/C/D战斗机×24~36(现役)

攻击机 A-6E攻击机×16 (退役)

反潜机 S-3A/B反潜机×8(退役)

预警机 E-2C空中预警机×5

直升机 SH-3G/H或SH-60F直升机×6

舰名 弦号 开工时间 下水时间 服役时间

尼米兹号航空母舰 CVN-68 1968年6月22日 1972年5月13日 1975年5月3日

德怀特·D·艾森豪威尔号航空母舰 CVN-69 1970年8月15日 1975年10月11日 1977年10月18日 卡尔文森号航空母舰 CVN-70 1975年10月11日 1980年3月15日 1982年3月13日 西奥多·罗斯福号航空母舰 CVN-71 1981年10月31日 1984年10月27日 1986年10月25日 亚伯拉罕·林肯号航空母舰 CVN-72 1984年11月3日 1988年2月13日 1989年11月11日 乔治·华盛顿号航空母舰 CVN-73 1986年8月25日 1990年7月21日 1992年7月4日 约翰·C·斯坦尼斯号航空母舰 CVN-74 1991年3月13日 1993年11月11日 1995年12月9日 哈瑞·S·杜鲁门号航空母舰 CVN-75 1993年11月29日 1996年9月7日 1998年7月25日 隆纳·里根号航空母舰 CVN-76 1998年2月12日 2001年3月4日 2003年7月12日 乔治·H·W·布什号航空母舰 CVN-77 2003年9月6日 2006年10月9日 2009年1月10日

动力设计

在尼米兹级的设计阶段,原本打算规划使用四座功率各45000至50000马力的A3W反应堆,如进一步提升,就能达到8具A2W的总输出(每具A2W达35000马力,八具总出力260000马力);依照1967年初美国原子能委员会(AEC)致国防部长罗伯特·麦克纳马拉的备忘录,企业号八具A2W反应堆初次装填燃料所需的成本为6400万美元,而四具A3W则只有一半(3200万美元);而A3W每次装填后的炉心寿命也比A2W增加至少两倍,理论上可将服役生涯重新装填燃料的次数减半。

基于战术性能上的考虑,当时主管美国海军反应堆办公室(Naval Reactor,NR)的海曼·黎高弗(Hyman Rickover)认为采用四具反应堆是较为安全的设计,万一一具反应堆发生故障,仍有三具反应堆可用,维持75%的输出;如果只有两具反应堆,一但一具反应堆失效,航空母舰的总功率就只剩50%。虽然如此,在罗伯特·麦克纳马拉的坚持下,仍确定尼米兹级使用双反应堆构型;如此,每具反应堆必须输出高达130000马力的功率,才能接近八具A2W的总出力,这对海军反应堆办公室以及相关实验室、厂商而言是巨大的挑战。

最后,尼米兹级使用两具功率各130000马力的A-4W反应堆,总功率260000马力,低于企业号和小鹰级的280000马力,加上尼米兹级的船型比企业号稍宽,导致阻力增加,使得尼米兹级的最高航速降至30到31节,低于先前的企业号(35节)或采用传统动力的小鹰级、福莱斯特级(约33节),是二次大战以后美国海军最慢的航空母舰;然而,由于C-13-1弹射器功率强劲,尼米兹级对于利用全速航行制造甲板风的需要也降低不少,因此最大航速的降低并不影响起飞性能。此外,A4W更换铀燃料棒的频率比A2W更低,达到13年,意味着尼米兹级具有更好的寿期成本效益(更换燃料棒是件费时费钱的大工程)。

由于反应堆数量大幅减少,尼米兹级腾出了更多舰内空间来搭载航空燃油与弹药,例如JP-5喷气式发动机用燃料的搭载量从企业号的250万加仑增为270万加仑,航空弹药携带量从企业号的1800吨大增至2970吨;整体而言,尼米兹级的整体航空相关容量为1.5万吨,比企业号增加将近50%,比小鹰级增加将近80%。因此,尼米兹级的设计虽然稍微牺牲了航速,但整个航空作业能量提高不少,堪称十分成功的设计。为了预防核推进系统失效,尼米兹级四个大轴各配备一个功率8000KW的柴油机当作应急主机。

飞行甲板

尼米兹级的飞行甲板与后期型小鹰级航空母舰肯尼迪号(USS J.F.Kennedy CV-67)相同。斜角飞行甲板长238m,斜角甲板与舰体中心线夹角9.5度 ,比先前几型美国航空母舰稍低,理论上能让舰首进行起飞作业的同时,由斜角甲板区进行降落回收(不过并不实用);全舰配置四具C-13-1蒸汽弹射器 以及由四组拦阻索构成的MK-7飞机降落拦截系统(为了节省预算,尼米兹级没有使用企业号的最新型MK-7-3拦阻索系统),以及四个长21.3m、宽15.8m、表面积374平方米、自重105吨、载重47吨的大型侧舷升降机 ,其表面材料是钢板覆盖铝合金,采用焊接成形。

相较于先前肯尼迪号航空母舰采用三具标准型C-13与一具加长型的C-13-1,尼米兹级则在武器局(BuWeps)的坚持下,四个弹射器都使用低蒸汽压力并附带蒸汽回收器的加长型C-13-1弹射器 ,蒸汽压力大幅降至520psi(前两艘小鹰级与企业号的标准型C-13蒸汽压力为900至1000psi),这是由于采用两具A4W反应堆的尼米兹级总输出功率逊于先前的企业号和小鹰级,降低弹射器的蒸汽压力较能匹配;由于轨道行程增长,尼米兹级的低压版C-13-1的弹射性能仍优于先前几型航空母舰的高压版标准型C-13,仅略逊于CV-66、67的高压版C-13-1,而降低蒸汽压则能使系统寿命和可靠度增加。

尼米兹级的C-13-1的轨道总长度为99.01m,最大弹射行程为94.49m(309尺8英寸),往复行程为95.97m,能让34吨重的大型飞机加速至185节的升空速度,足以让F-14战斗机与E-2空中预警机起飞。 四具蒸汽弹射器使每次弹射能让四架飞机整备就位,并在30秒内将四架飞机轮流弹射升空;在作战条件下,理论上四具弹射器能以平均每分钟2架的速率将所有舰载机弹射升空,不过由于蒸汽弹射器会消耗推进系统产生的蒸汽,当尼米兹级以30节速率开始弹射,连续高速弹射8架飞机之后航速会降至22节,必须暂停弹射作业等待锅炉蒸汽压力恢复再继续弹射。

船电武装

前两艘尼米兹级配备三套BPDMS系统 ,每套由一个MK-25八联装防空导弹发射器以及一个由人工操作的MK-71雷达/光学瞄准平台控制构成;后续舰则改用三套改良型点防御导弹系统(IPDMS),包含MK-91火控雷达与MK-29轻量化八联装发射器,此外并加装四门MK-15 CIWS。前两艘尼米兹级在翻修时也换装了IPDMS、MK-15与MK-91,但MK-15只装三具。尼米兹级都装设完整的海军战术资料系统(Naval Tactical Data System,NTDS)以及反潜目标鉴定分析中心(Anti-Submarine Classification and Analysis Center, ASCAC)。

反潜目标鉴定分析中心可迅速让航空母舰本身、反潜护航空母舰艇与护航空母舰队快速分享统整彼此获得的资料。 侦测方面,尼米兹级舰桥顶部设有一座AN/SPS-48E三维对空搜索雷达,舰岛后方设有一座独立桅杆,顶部装置一座AN/SPS-49长程对空搜索雷达(之前企业号将AN/SPS-48与AN/SPS-49都设置在舰岛上,SPS-48在前,SPS-49在后),主桅杆顶部设有一座AN/SPQ-9A追踪雷达。

出击效率

尼米兹级能在开战首日上半天出动120架次,在开战前四天保持每日230架次的出勤率;以上数字系以两波机队间隔90分钟、作战半径为200海里以内为准;然而如果进行远距离攻击或战斗巡逻,由于装弹量与加油量增加,作业时间延长,因此实际出动架次将低于这个数字。在1997年,尼米兹号曾在一次演习中达成四天内出动771架次、平均每日出动193架次的成绩。在后冷战时代的实际任务中,尼米兹级平均每日能出动100至140架次的空中兵力,相当于许多中小型国家空军每日能出动的架次。在2002年阿富汗战争中,参战的尼米兹级平均出动率约为每日90~100架次,2003年攻打伊拉克战争则是平均每日120~130架次。

随着美军制导武器日益精进普及,海军航空队每架攻击机的攻击效率都大幅增加。在1989年时,一艘美国航空母舰的舰载机联队一天能攻击162个瞄准点,当时A-7攻击机每次能攻击一个瞄准点;在2001年时,一个美国航空母舰战斗攻击机联队每日能攻击683个瞄准点,2002年阿富汗战争时,美国海军航空队F/A-18C战斗攻击机平均每次出击能攻击2个瞄准点。在2010年时,每个航空母舰舰载机连队每日能攻击1080~1200个瞄准点,每架F/A-18C/E每次出击能攻击四个瞄准点。

损管防护

尼米兹级非常重视防护与损管能力,甲板与舰体采用高强度高张力钢板以提升存活率,从舰底到飞行甲板都采用双层舰壳,内、外层舰壳之间以X型构造连结,外层舰壳与舰壳间的X型构造能吸收敌方武器命中时造成的冲击能量,降低对舰体内部的破坏。内层舰壳在重要舱室部位设有76~127mm不等的钢质装甲,并构成一个完整的箱型结构,舰体划分了两千多个水密舱区,舰内总共设有23道横向水密隔舱壁与10道防火隔舱壁,水线以下有4道纵向防雷舱壁,并大量装备先进灭火系统。尼米兹级维持与过去美国航空母舰相同的两个主弹药库设计,不过两个弹药库都远离主机舱区。

此外,过去美国在二次大战后建造的航空母舰的机库以一道位于中央的防火舱壁分隔为前、后两区,而尼米兹级则恢复二次大战时代美国航空母舰使用两道防火舱壁将机库分为三个隔间的设计,如此不仅能提供更好的抗损性能,而且也能强化对飞行甲板的支撑。综观以上,尼米兹级的防护设计相当优越,抵抗战损的能力比二次大战的美国主力航空母舰埃塞克斯级(Essex class)高出三倍以上。

发展沿革

1978年,主管美国海军核动力系统的海曼·黎高弗以及海军航空派运作其国会支持者运作之下,美国国会提出在1979财年订购第四艘尼米兹级(CVN-71),最后由于无法跨越国会席次2/3的门槛而遭到卡特总统否决。到了1979年,由于伊朗人质危机爆发,核动力航空母舰能长时间维持在海外部署、发挥强大战力的优势展现无疑,因此美国国会再度于1980财年的国防预算中提出建造CVN-71时,卡特总统已经无法运用总统否决权推翻,只好照国会要求编列,成为罗斯福号(USS Theodore Roosevelt CVN-71),也是第二批尼米兹级之首。1980年亟欲重振军威的里根上台后,为了达成其提出的“海军舰艇600艘”之目标,在其任内大举建造尼米兹级航空母舰,在1982年一举订购二艘(CVN-72、73)。

设计改良

第二批尼米兹级在设计上做了不少改良,包括采用模块化建造以降低成本、在侧舷增加了63.5m米厚功凯夫勒装甲、加装箱型掩体来保护弹药库与机舱、炉心寿命由原本13年提高为15年、取消飞行甲板前方的钢缆回收器(因为老一代的大型舰载机F-14已经除役)等,满载排水量增至97000吨;日后第一批尼米兹级在回厂翻修时也追加了上述改良工程,并陆续拆除钢缆回收器。在1986年,老罗斯福号加装了ACDSBlock 0战斗系统,这是NTDS海军战术资料系统的全面升级重建版本。

后续建造的尼米兹级的防护能力不断加码,从五号舰林肯号(CVN-72,1989年服役)之后的本级舰进一步强化舰面飞行甲板下一层的甲板,满载排水量增至102000吨,成为全世界第一艘排水量突破10万吨大关的航空母舰,从六号舰华盛顿号(USS Washington CVN-73)起又在舰岛追加破片防护装甲。不同于前四艘尼米兹级是单独订购,第五、第六艘尼米兹级是在1982年12月27日一起订购,这是因为同时间的大量采购能压低单位成本,较长时间个别采购相同数量更为划算。

随后里根总统在1988年6月30日一起第七、第八艘尼米兹级(CVN-74、75),这是美国海军在冷战结束前订购的最后两艘尼米兹级。这两艘尼米兹级改用更新型的燃料棒,每次更换的持续运作时间高达23年,能缩减服役寿期更换燃料棒的次数约一半。而为了降低施工程本,从七号舰约翰·斯坦尼斯号(JohnC.StennisCVN-74)起,美国海军开始在舰上采用新开发的高强度、低合金(High Strength Low Alloy,HSLA)钢板的HSLA-100钢材,此种钢材被要求强度与韧性和过去HY-100高张力钢板(屈服强度约100ksi,约690MPa)相当,但施工复杂度与成本都可以降低,省略原本HY-100需要的预热程序。