0 引 言

航母舰载机以完成任务为目的，一架舰载机从航母飞行甲板上起飞后，完成飞行、着舰的整个过程称为一个出动架次^[1]。

美国海军把舰载机的出动架次率（Sortie Generation Rate,SGR）定义为舰载机出动架次的平均数量，或每架飞机每天飞行的次数，在美国航母研制或实际使用中，通常使用前一个定义^[2]。

由此可见，航母舰载机出动架次率是指，在特定的威胁、任务和作战环境下，航空联队在实际飞行作业天数内，平均每天的舰载机出动架次。

舰载机出动架次率是衡量航母及其航空联队作战能力的基本标准，是航母重要的战技指标，是航母装备研制、作战能力和保障能力建设的核心问题。在国外航母设计中，一直把如何提高架次率作为最重要的目标。

舰载机出动架次率被美国国防部和美国海军广泛使用。例如，作战指挥官根据架次出动能力评估结果制定作战计划，海军作战部长与国防部长研讨预算时也会涉及出动架次率。

1 架次率的影响因素

舰载机在时隔数分钟的一个甲板作业周期内要完成回收、卸载弹药、归位、维修、与机库舰载机交换、保养、加油、挂弹、起飞等作业。航母舰载机架次率问题研究难度较大，数十架舰载机在航母上的出动回收作业涉及数以百计的人员及高级器械的统筹，是一项错综复杂的资源管理和分配工作。舰载机出动架次率与航母的作战使用模式、总体设计、母舰系统性能、舰载机配置和性能、后勤保障、维修能力、人员配备及状态等密切相关，这些因素相互影响、相互制约。

总体来说，舰载机出动架次与三大方面因素有关：舰载机的出动能力、飞行员和机组人员的出动能力、飞行甲板作业能力，提高这 3 个方面能力，可最终提高舰载机的出动架次。

1997 年 7 月美国“尼米兹”号航母与第 9 航空联队进行了为期 4 天的高强度演习，美国海军分析中心（CNA）对该次演习的数据进行了分析，认为：飞行甲板作业过程是限制出动架次率的首要因素，其次是飞行员可用性，最后是舰载机本身的可用性^[3]。因此，本文重点探讨影响航母飞行甲板作业能力的航母关键系统对架次率的影响。

2 航空保障系统

航空保障系统是保障舰载机在航母上安全起降和有序作业的核心，在航母各主要系统中发挥着特殊的重要作用^[4]。航空保障系统各个子系统和装置的能力制约了飞行甲板作业能力，是实现舰载机高效出动回收的基础和保证。下面主要以美国航母为例进行分析。

2.1 弹射装置

弹射装置位于飞行甲板起飞跑道区域，作用是使固定翼舰载机通过弹射在短距离内加速至起飞所需速度。弹射装置的能力限制了舰载机起飞的效率。

美国“尼米兹”级航母使用蒸汽弹射装置，可以 1 分钟弹射 1 架舰载机，4 部蒸汽弹射装置每 20 s 弹射 1 架舰载机。每部弹射装置在时间上的可用性为 74%。

表 1 分析了安装不同数量的蒸汽弹射装置情况下，弹射装置的可用性。若航母安装 4 部蒸汽弹射装置，绝大多数情况下能保证 2 部以上弹射装置可用（94.19%），可同时使用 3 部弹射装置的概率也较高（71.98%），有利于在短时间内出动较多数量的舰载机，或缩短弹射一批次舰载机的时间，从而提高舰载机出动架次率。

若安装 3 部蒸汽弹射装置，大部分情况下仍有 2 部以上弹射装置可用（83.22%），但同时有 3 部弹射装置可用的概率较低（40.52%）。

若安装 2 部蒸汽弹射装置，则弹射装置可用概率明显降低，2 部同时可用的概率仅为 54.76%，在高强度作战时对架次率有较大影响。

2.2 着舰引导系统

舰载机出动与回收是航母架次率的 2 个重要因素，与舰载机调运、加油、挂弹等，构成了完整的架次周期。如果舰载机着舰不成功，出现事故或需复飞，会延长回收该批次舰载机所占用的时间，导致架次周期延长，降低出动架次率。美国海军在航母上装备了改进型菲涅尔透镜和激光助降系统，极大地提高了舰载机着舰安全性与成功率，有利于舰载机出动架次率的提高。此外，美国海军正在研发的性能更先进的联合精确进近着舰系统，将进一步提升舰载机的着舰安全性与成功率。

2.2.1 改进型菲涅尔透镜光学助降系统

透镜光学助降系统是现代航母舰载机着舰的必备设备。在能见度好的条件下，飞行员可依靠透镜光学助降系统着舰。它能为返航着舰的舰载机提供一个稳定的光学下滑道，在飞行员对准航母甲板跑道中心线后，帮助飞行员及时纠正高低偏差，完成着舰动作直至钩住阻拦索。光学助降系统的不断改进，使飞行员能更好地进入正确的下滑航线，降低着舰事故率。

美国海军从 2001 年开始在所有航母上改装了改进型菲涅耳光学助降系统。通过该系统，飞行员离触舰点 1 海里之外就能获得舰载机下滑航线信息，能及早地做出修正动作，提高着舰成功率。另外，改进型菲涅耳透镜采用数字化控制，提高了稳定能力、可控性和可靠性，昼夜使用效果均很好，在高温下具有良好的可维护性。

综上所述，改进型菲涅耳透镜提升了舰载机着舰安全性和成功率，提高了着舰节奏，有利于提高出动架次率。

2.2.2 激光远程对中系统

改进型菲涅耳透镜有效作用距离比菲涅耳透镜相比虽有增加，但仍只有 2.3 km，得到系统指示时，飞行员可调整舰载机的时间较短，约 18 s，在夜晚和能见度差的白天，容易产生较大的下滑角偏差。

激光远程对中系统利用飞行员看到的不同颜色的激光表示飞行员相对于正确下滑航线的偏移量，为飞行员提供远程精确目视进近引导。可在距航母 18.5 km处、最远甚至可达 22.2 km处开始为舰载机飞行员提供光学对中和下滑信息，大幅提高着舰安全性和成功率。此外，该系统已在美国海军航母上使用 10 多年，在不依靠无线电或雷达时可用性达 99%。

图 3 为美国进行激光下滑航线指示器试验时，舰载机在激光下滑航线指示器关闭和打开情况下偏离最佳下滑航线的大小。从图中可以看出，使用激光下滑航线指示器后，舰载机能从离舰 6 n mile 处开始向最佳下滑航线靠拢，到 4 海里处时已基本调整到最佳下滑航线；在指示器关闭的情况下，由于偏离下滑航线过大而需要重新进近着舰的次数明显增多（上下偏离最佳下滑航线 20 ft 以上就需要禁降复飞）。

激光远程对中系统的着舰安全性与可靠性，可提高舰载机着舰的成功率和效率，从而提高出动架次率。

2.2.3 联合精确进近着舰系统

美国海军正在研制中的联合精确进近着舰系统（JPALS）采用差分 GPS 和捷联惯导技术，与精确进近着舰系统相比，可有效减少误差，提高着舰稳定性、精确性、可靠性和安全性^[5]。

联合精确进近着舰系统还可大幅提高舰载机自动化程度，能自动调整飞行姿态，确保舰机时刻保持同步；另外，在着舰最后 500 m 左右，舰载机能向航母下传大量详实有用的信息，帮助舰载系统和着舰信号官更准确的确定舰载机飞行姿态数据。

总体说来，联合精确进近着舰系统能大幅提升舰载机着舰的稳定性与安全性，增强舰载机着舰过程的可控性，提高着舰成功率，有利于提高出动架次率。

2.3 飞机升降机

飞机升降机是连接飞行甲板与机库的纽带，担负着在飞行甲板和机库之间调运舰载机、舰面保障车辆、设备和人员的重任。美国航母排水量大，飞行甲板面积较大，着舰后的舰载机通常不回机库，而是经过检修、补充燃油弹药后再次出动；飞机升降机主要任务是将有故障的舰载机从飞行甲板运至机库甲板维修，并将修好的舰载机运至飞行甲板。

美国“尼米兹”级航母有 4 部飞机升降机，均为舷侧升降机，如图 5 所示。在 1997 年 7 月进行的高强度演习中，“尼米兹”号航母的飞机升降机平均每 75 min 运行 1 次，升降机往返 1 次通常需要 3 ~ 5 min^[3]，其中大部分时间用于装卸其要运输的东西。其中，2 号升降机的使用最为频繁，这是由于使用 2 号升降机不会影响飞行甲板上的其他作业：4 号飞机升降机的使用会影响弹射作业，3 号飞机升降机上经常停放舰载机，1 号升降机的使用会影响飞行甲板弹药卸载区的工作。

此外，在“尼米兹”级航母上，2 号飞机升降机是向飞行甲板运送航空弹药的主要手段之一，该升降机的可靠性、速度对弹药搬运效率影响较大，从而影响舰载机出动架次率。

相比于大型航母，中小型航母由于飞行甲板空间狭小，停放舰载机数量有限，会有相当数量的舰载机停放在机库中，因此舰载机的调运工作量会比较大，飞机升降机对舰载机作业有较大影响。

2.4 航空弹药贮运系统

航母上的航空弹药贮运作业可划分为弹药库内的贮存、弹药的取出、在指定区域的装配、弹药的转运以及弹药的挂载。整个弹药贮运作业要在舰上多层甲板、多个舱室、区域并行作业，需要使用起吊设备、升降机、弹药推车等设备。

2.4.1 美国“尼米兹”级航母的弹药贮运系统

以美国海军“尼米兹”级航母为例，弹药贮存在底层甲板不同的弹药舱内，航母的弹药库、弹药装配区和武器升降机都布置在船体中央^[6]。

如图 6 所示，“尼米兹”级航母上航空弹药贮运的作业流程可分为 6 个基本环节：

1）管理人员向各弹药库下达任务清单；

2）弹药库作业人员根据任务清单，利用电动叉车等设备取出弹药库内以托盘或集装箱形式贮存的弹药，之后转运至下层武器升降机平台；

3）下层武器升降机将弹药库内取出的弹药运至弹药装配区，由装配区作业人员将弹药分配给各装配台；

4）弹药装配人员装配取出的弹药组件，完成装配的弹药置于弹药推车上，由武器部门人员通过上层武器升降机运至机库甲板；

5）弹药在机库甲板中转区等待调运指令，成批次利用飞机升降机统一运抵飞行甲板，存储在“临时炸弹区”；

6）航空联队的弹药人员将存放在“临时炸弹区”的弹药运至相应舰载机，进行挂载。

航空弹药装配、转运的速率要与期望消耗速率相匹配。如果弹药装配、转运速率过慢，将影响舰载机的起飞，或是舰载机未挂弹起飞失去攻击敌军目标的能力；如果弹药装配、转运速率过快，将造成弹药堆积而使活动区变得拥挤，影响其他作业工作的开展，不利于舰载机的出动。由此可见，航空弹药处理能力要与舰载机的出动能力相匹配。

2.4.2 美国“福特”级航母对弹药贮运系统的改进

美国海军在“福特”级航母的设计中，吸取了“尼米兹”级航母弹药处理流程设计和使用上的经验和教训，从总布置和设备能力角度，对弹药贮运系统进行了全新设计，进一步优化了该系统。

“福特”级航母将弹药装配区从 2 号甲板向上提升 3 层甲板，布置在面积更大的 02 号甲板，如图 7 所示。这是一个专用的弹药处理区，不需要像“尼米兹”级航母上的弹药装配区，还要兼职舰员食堂的职能；它的空间面积更大，同时使得武器升降机可以靠近舷侧布置；装配好的弹药仅通过 2 层甲板就可以直接“速递”到飞行甲板，可明显提高作业效率。

此外，“福特”级航母采用了先进武器升降机，其平台长约 5.9 m，宽约 2.4 m，目标载重能力约 10.9 t，与“尼米兹”级航母武器升降机 2.5 t 的载重能力相比有显著提高；在载重 6 t 的情况下，先进武器升降机上行速度约为 0.762 m/s，下行速度约为 0.5 m/s^[7]。综合考虑载重量、速度和武器搬运路径，相比于现役航母武器升降机，单部先进武器升降机搬运能力提高 4 倍以上。

先进武器升降机较强的武器搬运能力，将保障“福特”级航母充足的航空弹药运输能力，并能解决“尼米兹”级航母 2 号飞机升降机要兼顾转运弹药的作业冲突，从而有效地提升舰载机出动架次率。

3 动力装置

航母动力装置对架次率的影响主要体现在舰载机起飞和着舰对甲板风的要求上。如果没有足够的自然风，就要利用航母的航速产生符合要求的甲板风。在某些情况下，即使有 10 kn 以上的自然风，也需要航母全速航行。下面以美国常规动力航母和核动力航母为例进行分析。

美国“小鹰”级常规蒸汽动力航母共有 8 台锅炉，当有 4 台锅炉同时工作时，航速从 10 kn 加速到 20 kn 需 2.5 ~ 5 min；仅开启 4 台锅炉时无法达到 30 kn 航速，达到该航速需 8 台锅炉同时开启；若 8 台锅炉同时工作，航速从 10 kn 加速到 30 kn 需要至少 12.5 min。通常情况下，航母 8 台锅炉并不全开，而锅炉从备用到运行状态需 1.5～2 h。

美国“尼米兹”级核动力航母从 10 kn 加速到 20 kn 仅需约 1.5 min，从 10 kn 加速到 30 kn 仅需约 3 min，加速性能明显优于“小鹰”级常规动力航母。

当航母遭遇不利风向和天气突变，或当舰载机遇到机械故障时，舰载机着舰就需要航母自身产生足够的甲板风。从上述分析中可以看出，与常规动力航母相比，核动力航母加速性能优越，可以更快地获得舰载机安全着舰所需的甲板风，有利于提升舰载机出动架次率。

4 结 语

舰载机出动架次率是衡量航母及其航空联队作战能力的基本标准，是航母重要的战技指标。航母舰载机架次率问题是一项错综复杂的资源管理和分配工作，与诸多因素密切相关。本文着重从两大航母关键系统入手，讨论了其对航母架次率的影响：

1）航空保障系统是保障舰载机在航母上安全起降和有序作业的核心，弹射装置、着舰引导系统、飞机升降机、航空弹药贮运系统等系统的有序、高效运转对提高架次率至关重要；

2）航母动力装置对架次率的影响主要体现在舰载机对甲板风的要求上，优越的加速性能有助于更快的获得舰载机安全着舰所需的甲板风，有利于提升舰载机出动架次率。