0 引　言

美军现役大型航母飞行甲板面积均在18000 m²以上，一般停放约50架左右舰载机，机库则停放约20架舰载机^[1]。其中，“尼米兹”级航母出动回收能力可高达每12小时120架次，或每天24小时240架次；在1997年“尼米兹”航母高峰出动演习中，出动架次率高达24小时279架次^[2]；而最新“福特”级航母据称最高可持续30天每天12小时出动回收220架次，或持续4天每天24小时连续作业出动回收310架次。美军航母为什么能实现如此规模的出动回收能力？定性的研究认为，美军舰载机维护性能好，航母飞行甲板大，采用了更先进的航空保障装置，且保障资源充分^[3]；尤其是“福特”级还引入了一站式保障的概念、优化了保障资源配置^[4]。国内学者围绕美军航母舰载机出动架次率，采用数学仿真和优化的方法开展了大量的研究^[5-7]，但研究重点在验证数学方法，所得结论对航母航空保障能力发展指导价值较弱。美军航母出动回收能力不仅是航母舰机适配性研究中重要环节^[8]，其背后隐藏的甲板控制策略也是航空保障能力发展的重要借鉴，这方面目前还缺乏系统地探索。本文将依托调度模型台进行舰载机出动回收作业推演，进而探讨其舰载机出动回收能力和飞行甲板控制策略。

1 航母舰载机出动回收推演 1.1 调度模型台与调度推演

调度模型台是航母开展舰载机航空保障的调度指挥、状态标记和展示的辅助工具^[10]，主要由航母飞行甲板模型板（Ouija Board）和舰载机模型组成。美军“尼米兹”级航母飞行甲板如图1所示。舰首自“胯部”和“交点”向前可停放2～3列舰载机；岛前飞机升降机、“围栏”、“交点”等右舷边可停放1列舰载机；岛前Sixpack区域可停放1列4～6架舰载机，“大街”则是岛前舰载机、车辆和人员等移动通道；这些区域都可以作为阻拦回收舰载机临时停机区。舰岛左侧和后方“垃圾场”用于停放旋翼直升飞机、车辆和杂物；舰岛右侧用于储备待发机载弹药；3号飞机升降机、“天井”、舰尾、“指尖”、4号飞机升降机等位置可停放一圈待出动舰载机。

基于调度模型台对舰载机出动回收进行推演，形式简单，结果直观，是分析研究美军航母运作经验的重要方式。

1.2 推演条件

取美舰载机联队编制为：4个战斗攻击机中队，20架F-35C、24架FA-18E/F；1个电子战中队，5架EA-18G。此外，还有11架MH-60直升飞机，6架X-47B无人战斗机，5架E-2D预警机。在航母上设6个飞行甲板转运小组、8个加油小组、4个战斗机中队挂弹大组、1个电子吊舱/挂弹小组、1个反潜弹药保障小组，其中，每个加油小组可同时服务2架舰载机，每个挂弹大组可拆分成2个挂弹小组^[11]。

参考1997年“尼米兹”号高峰出动演习，采用1+15即75 min甲板作业周期组织飞行保障，舰载机按单周期双循环模式出动^[2]，但1架预警机和2架FA-18进行双周期飞行任务。单周期双循环出动回收模式如图2所示^[10]。

飞行甲板作业周期是指相邻波次弹射起始时间的间隔，第i个甲板作业周期包括弹射起飞时间t_il、起降部署转换时间t_is、回收时间t_ir、回收滑行时间t_ih、弹药处理或待机时间t_iw、舰载机调运时间t_im、可用机务和勤务保障时间t_ia、舰载机开车滑行时间t_ip，即甲板作业周期T可表示为：

$T = {t_{il}} + {t_{is}} + {t_{ir}} + {t_{iw}} + {t_{im}} + {t_{ia}} + {t_{ip}}\text{，}$

(1)

其中 $i=1,2,\cdots,n $ 。一般取t_is为5 min，取t_iw+t_ip为10 min，另外，每波次弹射起飞时间为：

${t_{il}} \geqslant \max \left( {\frac{{{P_{iM}}}}{{{N_{iM}}}},\frac{{{P_{iF}}}}{{{N_{iF}}}}} \right) \times {t_{shoot}}\text{。}$

(2)

其中，t_shoot为弹射间隔时间；P_iM为波次内使用中部弹射器的次数；N_iM为使用的中部弹射器数量；P_iF为波次内使用首部弹射器的次数；N_iF为使用的首部弹射器数量。由于阻拦装置最快1 min阻拦1架舰载机，因此每波次P_ir架舰载机回收时间为：

${t_{ir}} \geqslant {P_{ir}}\text{，}$

(3)

调运作业时间为：

${t_{im}} \geqslant \frac{{{l_m}}}{{50}} + {t_c}\text{。}$

(4)

其中：l_m为转运距离；t_c为转运相关作业的时间，一般可取舰载机就近调整位置用时t_im为2 min，绕岛长距离转运用时7 min。回收滑行时间t_ih按式（4）计算，取短距滑行时间2 min。

1.3 “尼米兹”级航母舰载机出动回收推演

舰载机在“尼米兹”级航母上初始布列及起飞滑行路线如图3所示，一共有16架F-35C、18架FA-18E/F、4架EA-18G、3架E-2D、3架X-47B和4架MH-60。单周期双循环出动在第1波次和第2波次的出动准备上时间充足，图3中编号1为第1波次起飞，编号2为第2波次起飞，编号M为需要在1，2波次间进行调运。可根据需要设定波次规模，并按图示路线使舰载机滑入弹射位，其中Sixpack区舰载机可使用中部弹射器，也可使用首部弹射器。

推演中，奇数k波次放飞预警机和护航战斗机，在k+2波次放飞后，回收k+1波次时，需回收k波次的预警机和护航战斗机，从而回收时间t_（k+2）r至少增加3 min，k+3波次可用机务和勤务保障时间t_（k+2）a缩小，使保障压力骤增。以弹射第3波次后回收第2波次为例，一共回收21架固定翼舰载机。回收第2波次后舰载机布列如图4示，可以考虑2种回收布列方案：图4（a）方案，拟再次出动的舰载机滑行至岛前“大街”和“交点”区，其余舰载机滑入舰首；图4（b）方案，最大化使用岛停机区，减少首部停机。对尼米兹级航母而言，岛前停放舰载机过于密集会导致资源冲突，不便调运，降低再次出动准备效率，因此采用图4（a）方案。

图4舰载机旁数字是根据式（1）计算的t_ia+t_ip，由于图4（a）方案首部和中部相对独立，可在交点区滑入最后一架舰载机后开展再次出动准备，根据文献[2]和文献[11]，4个加油小组、8个挂弹小组可在36 min内完成岛前中部区域3架F-35C、4架FA-18E/F、2架EA-18G再次出动准备（每机2枚导弹或4枚MK80系列炸弹）。

由于临时停机位置干扰再次出动的滑行路线，需要对舰载机进行调运，“尼米兹”级航母第3甲板作业周期舰载机调运作业示意图如图5示，转运作业分2个批次进行，其中，“大街”上1架FA-18E/F转运至舰尾，其余就近调整至1号飞机升降机和“交点”区；首部右舷或左舷5架舰载机转运至舰尾，剩余5架在有空闲保障小组时开展再次出动准备。由于是分区作业，这些转运作业和移动线路不会对其他保障作业造成干扰。此外，在完成第2波次舰载机回收后从机库转运2架X-47B出库，其可用保障时间约35 min。这样第4波次就可以至少出动6架F-35C、6架FA-18E/F、2架EA-18G和2架X-47B。

推演“尼米兹”级航母固定翼舰载机出动架次统计如表1所示，一共推演8个波次，每个波次2架EA-18G电子战飞机执行电子对抗任务，每2个波次由1架E-2D执行预警任务，并由2架FA-18E/F护航。推演10个小时累计固定翼舰载机出动达136架次，以此估算“尼米兹”级航母12小时可出动163架次，18小时可出动244架次，与文献[2]引述数据基本相符。

1.4 “福特”级航母舰载机出动回收推演

按照同样的思路推演“福特”级航母舰载机出动回收，不失一般性仅推演4个波次。推演“福特”级航母固定翼舰载机出动架次统计如表2所示。

因舰岛后移，岛前区域更大，直接效果是第1波次和第2波次可放飞25架（或更多）固定翼舰载机。但第3波次放飞后同样要回收预警机，因此第3个甲板作业周期是再次出动准备的瓶颈周期。“福特”级航母第3甲板作业周期舰载机调运作业示意图如图6所示。图6岛前区域密集停放回收舰载机，即采用图4（b）的类似方案，这是因为该航母集中在岛前舯部区域设置了众多一站式保障战位，舰载机停止后可就地完成再次出动准备，再滑向起飞位弹射起飞。图中岛前右舷编号为2的是F-35C临时停机位，调运小组可在机务勤务保障间歇就近调整至右舷边。首部编号为M的舰载调运至舰尾，且转运作业与岛前其他保障作业无干涉。根据式（1），岛前右舷边10架F-35C可用保障时间大于44 min，岛前Sixpack和“大街”上8架FA-18E/F可用保障时间大于34 min，2架EA-18G可用保障时间大于32 min，编号1的2架X-47B可用保障时间大于29 min。根据“福特”级航母飞行甲板保障资源^[4]，再次出动准备的瓶颈在于挂弹。

若22架舰载机总共挂44枚导弹，每枚10 min，4个战斗机中队8个挂弹小组可按图7所示挂弹小组挂弹作业调度开展作业，电子战飞机和无人机各由1个挂弹小组负责。图7中1，2号F-35C均由2个小组同时保障。若挂弹时间增加，则8个小组难以完成全部挂弹任务，这样可以考虑缩减第4波次出动规模，或者电子战飞机和无人机中队2个挂弹小组配合作业，再或者增加4个战斗机中队弹药保障小组。“福特”级航母在机载弹药保障中使用了挂弹机器人，理论上可以将挂弹时间进一步缩小。

最终，推演4个周期5个小时累计出动回收95架次，估算“福特”级航母12小时可出动228架次，18小时可出动342架次，与文献[12]数据基本相符。如果第4波次缩小出动规模至13架，则可估算12小时可出动206架次，略低于“福特”级航母最高指标。

2 美军航母出动回收能力成因

综合上述甲板控制策略和出动回收推演，除了飞行甲板大、保障资源丰富、舰载机保障性能好之外，美军航母舰载机出动架次率主要形成原因，还有以下几点：

1）保障作业多区协同并行。飞行甲板划分不同的工作区域，各区域相对独立，不同类型的保障作业不会相互冲突。舰载机可直接滑行进入岛中部或首部，并直接在该区保障，一般不需跨区调运，减少了调运环节，增加了可用保障时间。

2）凸显岛前区域作用，重点开展一站式保障。对于“尼米兹”级航母，虽然总体上看岛前集中保障容量较小，但推演中发现岛前保障十分“方便”。“尼米兹”级岛前区域可容纳16架左右的舰载机同时开展保障作业，“福特”级航母岛前区域可容纳22架左右的舰载机同时开展保障作业，这就是循环出动能力的关键支撑。

3）加油与挂弹同时进行。一个甲板作业周期中，舰载机起飞和降落占用了太多时间，尤其是回收阶段只能依次回收，耗费了大量的作业时间。推演中发现，大部分情况下，都面临必须在30 min内完成期望架次舰载机的加油、挂弹以及其他保障任务，这样加油和挂弹必须并行进行。美军在实际保障作业中，常常根据需要拔出油管中断加油，待条件满足（如撤除导弹电连接或数据线等）再重新插油管加油，而单纯的加挂与加油则同时进行。

3 美军航母飞行甲板控制策略

根据美军公开的文献资料^{[2, 11]}，以及论文推演，可以总结美军航母飞行甲板控制策略，比如能力成因中已经总结的分区使用、多组并行、岛前区域集中保障、尽量减少调运作业、加油与挂弹作业协同并行等。此外，在推演仿真中发现：

1）必须控制波次规模。放飞的越多，回收时耗越多，而压缩回收间隔时间会引入很大的风险（还要考虑回收时种种特情）。因此从循环出动的角度看，如果要确保甲板上至少留下30 min的保障时间，对应地，“尼米兹”级平均波次规模必须控制在20架以下，“福特”级则必须在25架以下。

2）弹射器组合使用策略

由于弹射器存在故障可能，首部和中部各2部弹射器，提供了冗余备份^[4]。在使用策略上，最常见的是首部1部+中部1部的方案，也可以首部和中部按3部组合使用，此时一般是中部2部弹射器全部开启。

集中使用岛前保障战位，对中部弹射器的使用需求最高，可以估计美军重点加强了3，4号弹射器的维护力量。另外，基于分区并行的考虑，首部应预留1条弹射轨道。一方面可以提高舰载机出动效率，另一方面，一旦这1部弹射器故障，还可以将另一边的舰载机顶推至故障弹射器的轨道舷边，清空另外1条弹射跑道。

3）调运策略和飞机升降机使用

由于舰载机调运作业涉及环节多，且在空间上易与其他作业冲突，因此美军航母尽量减少调运作业，或者尽可能就近调整。减少调运作业还包括降低飞机升降机使用次数。高峰出动演习中，“尼米兹”号航母的飞机升降机平均每75 min运行1次^[2]，主要任务是将故障舰载机从飞行甲板运至机库甲板维修。一般1号和4号在开展弹射作业时必须停靠在飞行甲板，3号和4号也常常停靠在飞行甲板；舰载机进出库则主要使用1号和2号飞机升降机，由于岛前保障资源集中，1、2号飞机升降机常常用于转运弹药，提高弹药周转效率。

4）关注岛前集中保障区安全控制

开展航空保障时，只要资源许可，一般都是多组并行，或不同环节并行，如围栏区舰载机使用首部1号弹射器时，Sixpack区可继续开展保障作业。根据公开图片分析，美军航母飞行甲板作业在着舰跑道和弹射跑道以外“氛围轻松”，但发展到“福特”级航母岛前大容量、高密度、一站式保障的作业环境，舰载机、人员、设备协同作业难度增大，必须关注岛前区域安全控制，否则将会因多发安全事故而降低循环出动能力。

4 结　语

依托调度模型台，采用舰载机出动回收作业推演的方法，对美军“尼米兹”级和福特级航母舰载机单周期双循环出动回收进行了研究，对推演中发现的航空保障瓶颈因素进行了探讨，归纳出构成美军航母出动架次率的主要原因，进而总结了美军航母飞行甲板控制策略。研究认为，除了飞行甲板大、保障资源丰富、舰载机保障性能好之外，保障作业多区协同并行、凸显岛前区域作用、加油与挂弹同时进行等，是构成美军航母强大舰载机出动回收能力的关键因素，在未来航母论证中应充分考虑。最后，从波次规模、弹射器组合使用策略、调运策略和升降机使用、岛前区域安全控制等4个方面总结了甲板控制策略，也能对航母航空保障能力建设提供借鉴。