国外航母舰载机出动回收能力指标体系分析

刘相春 卢 晶 黄祥钊

1海军装备部舰船办公室，北京100071 2中国舰船研究设计中心，湖北 武汉430064

国外航母舰载机出动回收能力指标体系分析

刘相春1卢 晶2黄祥钊2

1海军装备部舰船办公室，北京100071 2中国舰船研究设计中心，湖北 武汉430064

航母舰载机出动回收能力是航母舰机适配性的重要表征指标之一。为研究舰载机出动回收能力指标体系及指标内涵，重点分析了航母舰载机出动回收能力的基本概念及影响航母舰载机出动回收能力的某些约束因素；针对国外衡量航母舰载机出动回收能力中常用指标，讨论其内涵及设定这些指标的意义。通过对美国、英国、法国和俄罗斯几个典型实例的分析结果表明：实战和演习是国外航母舰载机出动回收能力指标体系建立和相应指标值设定的主要依据。

航空母舰；舰载机出动回收；指标体系；舰机适配性

1 引言

航母舰载机出动回收能力是航母舰机适配性的重要表征指标之一，是衡量航母作战能力和综合保障能力的一项重要战术和技术指标，也是航母最重要的总体性能指标之一，涉及到航母的总体布置和相关系统、设备的设计，是航母设计的重点和难点。

本文首先阐述航母舰载机出动回收能力的基本概念及主要特征，重点解释在出动回收能力指标体系中至关重要的架次、架次率等名称的含义及对航母舰载机出动回收能力的约束因素，同时分析这些约束因素对航母舰载机出动回收能力指标体系的影响。然后，对国外衡量航母舰载机出动回收能力中常用指标进行分析，重点分析这些指标的内涵及设定这些指标的意义。对国外航母现有出动回收能力指标体系、主要指标值及其含义进行了详细分析，包括美国“尼米兹”级及“福特”核动力航母、英国CVF航母、法国的“戴高乐”号核动力航母及PA2航母、俄罗斯“库兹涅佐夫”号航母。

2 基本概念

2.1 航母舰载机出动回收能力的基本概念

航母舰载机出动回收能力是指合理配置并高效使用母舰资源，保障舰载机在一定条件下执行各种飞行任务的能力，一般用出动架次率来衡量［1］。

出动架次率指的是在一定约束条件下，给定时间内航母舰载机为完成特定任务而出动的架次数。其中，一定的约束条件是指舰载机的作业周期、数量、完好率，及飞行员数量、武器装载计划、平均挂弹时间、加油小组数、平均加油时间、维修能力等指标保持一定的情况；给定时间指的是一段时间，一般为一个飞行日。

此外，与航母舰载机出动回收能力相关的还有飞行日长度、特定任务、出动架次等相关概念。

对于飞行日长度，不同国家取值也不尽相同，一般取12 h或24 h。以美国海军为例，根据当日作战任务的情况，飞行日的12 h可分为昼间、夜间、昼夜交替3种：昼间为6～18时或9～21时，昼夜交替为0～12时，夜间为18时至次日6时。在美军的演习报告中也出现过一个飞行日按18 h统计的情况［2］。

对于单个飞行日，为有效管理飞行甲板，航母通常按照指定的时间周期进行作业，通常按1 h（1＋00周期）、1 h 15 min（1＋15周期）、1 h 30 min（1＋30周期）、1 h 45 min（1＋45周期）、2 h（2＋00周期）进行。在单周期作业中，飞机在空中停留一个周期后着舰；双周期作业的飞机在空中停留两个周期的时间后着舰。

图1 航母作业周期示意图Fig.1 Operation period of aircraft carrier

特定任务包括攻击任务、攻击支援任务和其它任务。其中，攻击任务包括空中封锁、近距空中支援、进攻性防空作战、压制敌方防空火力等；攻击支援任务，包括电子支援、空中加油、战术空中侦察等；其它任务，则包括空中早期预警、防御性防空、海面搜救与协调、海面武装侦察、功能检查试飞、后勤保障等［3］。

出动架次指的是舰载机 （固定翼飞机和旋翼机）以完成任务为目的，从飞行甲板上起飞到着舰完成的一个循环过程［4］。一般情况下舰载机起飞后，无论在空中停留多长时间，只要是还没有着舰，就属于一架次，只有舰载机着舰后，该架次才视为结束。

2.2 航母舰载机出动回收能力指标的主要特征

航母舰载机出动回收的能力指标，具有下列特征：

1）指标来源于使用方的需求；

2）提出指标的目的是指导航母设计；

3）提出指标的基础是一定的母舰和舰载机平台及适当的技术水平；

4）完成指标的条件是尽量高效利用保障资源，最大限度地发挥各种保障设备的作用；

5）衡量指标的前提是在一定的时段内考察。

每一项航母舰载机出动回收能力指标的提出，总是在综合考虑使用方的需求、现有母舰和舰载机的技术水平及典型作战时间上形成的。在这三个方面中，使用方的需求是核心，每一项指标的含义、要达到的具体数值以及要发展的方向几乎都围绕着使用方的需求展开；而现有母舰和舰载机的技术水平则是每一项指标提出的基础，是主要制约因素，任何一项新指标的提出或是原有指标数值的增加都必须考虑到现有母舰和舰载机所能达到的技术水平。

高度有效地利用保障资源则是完成每一项指标的必要条件，是提出指标时所希望达到的状态。在一定的时段内考察指标则是衡量不同指标的前提，特别在进行相同指标的比较时，一定要放在同一时间段内比较。

3 影响舰载机出动回收能力的主要因素

影响舰载机出动回收能力的主要因素可以分为三部分，第一部分是设备因素，包括舰载机与舰载机出动回收作业相关的设备。第二部分是人为因素，包括飞行员和航母上与舰载机出动回收作业相关的工作人员。第三部分则是环境因素，包括舰载机出动回收时的气象条件及水文环境等。

3.1 设备因素

在这三方面因素中起主要作用的是设备因素和人为因素，其中设备因素又可细分为设备在设计时所确定的设计因素和设备在使用过程中出现的使用因素。

1）设备设计因素

设备设计因素是指设计环节所确定的母舰总体设计及布局、舰载机性能、站位设置、维护保障要求、保障设备配置等。这些因素的合理性、先进性、协调性决定了舰载机出动回收能力指标是否能够在满足使用方需求的前提下达到尽量高效地利用保障资源，最大限度发挥各种保障设备作用的理想状态。

对于航母设计者来说，需要在设计阶段就重点研究舰载机出动回收能力与平台承载能力的匹配性和协调性，提高母舰和舰载机的适配性技术水平，最终提高舰载机出动回收能力的设计指标。例如，为提高舰载机出动回收能力，需要缩短舰载机从机库到飞行甲板的转运时间，可以采取增加配置飞机升降机数量和加大装载量的措施，但这又可能导致飞行甲板停机区面积的减少或是甲板上其他设备布置的困难，反过来不利于舰载机出动回收能力的提高。

因此，需要航母设计人员综合考虑各方面因素，在权衡利弊的基础上提出舰载机出动回收能力的设计指标。

2）设备使用因素

设备使用因素是指使用过程中所确定的舰载机使用频率特性、故障生成特性、母舰保障设施性能指标实际值与设计值的差异，及母舰保障设施使用中的局限性等。这些因素决定了航母使用过程中舰载机出动回收能力指标的设计值与实际值的匹配性。对于航母使用者来说，需要在使用阶段重点分析舰载机和母舰各保障设备的使用特点、故障特性，采取有针对性的预防和使用措施，将设备使用因素对舰载机出动回收能力指标的影响降到最低程度。例如，为提高舰载机出动回收能力，需要缩短舰载机再次出动准备时间，可以采取利用飞机升降机向飞行甲板一次运送大量弹药、氮气瓶等保障设备，减少物资转运时间的措施。但飞机升降机的使用需要严格按照使用步骤进行，当出现升降机平台上的飞机没有系留好、停放在升降机上的飞机方向不正或操作升降机的军士长人员不足等情况时，会停止使用升降机，必然又会对舰载机出动回收能力的提高产生影响。因此，要求航母使用人员必须重视舰载机和各种保障设施的使用规则，摸清它们的使用规律，编制合理的使用步骤与注意事项。

3.2 人为因素

人为因素是指在既定设计背景下（舰载机、母舰主要航空设施、关键设备等均已确定），基于作业流程规划运用层次方面的任务规划、转运线路、作业工况、人员战位设置、指挥管理等因素。这些因素的合理性、协调性、可行性也会对舰载机出动回收能力指标的完成产生重大影响。例如，舰载机在执行出动回收作业时，飞行员的使用率（配备次数／天数／飞行员数量）必须处于一定的范围内，合适的飞行员使用率上限取决于飞行员执行任务时所承受的压力、工作量以及担任非飞行任务的情况。在实际设定舰载机出动回收能力指标值时，必须要考虑到飞行员的使用率对这些指标值的影响，并综合考虑挂弹组、加油组等其他甲板工作人员因素。

3.3 环境因素

环境因素属次要因素，对舰载机出动回收能力指标影响较小，但在某些情况下也会造成较大影响，应该引起重视。例如，当海上风浪较大时，为防止海水冲到下降的升降机平台上，升降机会停止使用，必然会对舰载机出动回收能力指标的完成产生影响。对于此类因素，在设定舰载机出动回收能力指标值时也要充分地予以考虑。

4 国外航母舰载机出动回收能力常用指标体系分析

从国外舰载机出动能力指标描述来看，通常包含两个层次，一种为核心指标，一种为衍生指标。

4.1 核心指标

核心指标包括紧急架次率、持续出动架次率、高强度出动架次率，是衡量航母舰载机出动回收能力的关键指标，为第一层次指标。核心指标的提出与航母的作战需求和任务使命密切相关，如美国航母常常以打赢一场中等敌对国家的局部战争出发，提出对这三个核心指标的要求，用于指导航母设计和改装，以挖掘航母作战潜力。

1）紧急架次率

紧急架次率指的是按一定的战备警戒等级，在几分钟到十几分钟的时间内，航母以最快速度能够起飞的舰载机数量。与架次率不同，此时每架舰载机只有一次机会，不存在一架舰载机起飞多次的情况。紧急架次率是衡量航母在自身面临外来危险时的反应能力的重要指标之一，是国外航母设计和使用中的重要因素之一，单位为架／min。它与单波最大出动架次的区别在于：后者关注的是航母在甲板上同时进行多架舰载机出动回收作业的极限能力，而前者关注的是航母在甲板上短时间所能出动舰载机的极限能力，不用考虑舰载机的回收作业。

2）高峰出动架次率

高强度出动架次率用于表示航母舰载机在短时期内高强度出动时（一般按1～4天计），平均一个飞行日内舰载机的出动架次。高强度出动架次率是衡量航母面临高威胁或担负重要使命时作战能力的重要指标之一，是国外航母设计和使用中的重要因素之一，单位为架／天。

3）持续出动架次率

持续出动架次率用于表示航母舰载机在持续出动作战时间段内（一般不少于4天），平均一个飞行日舰载机的出动架次。持续出动架次率是衡量航母面临中等威胁时持续作战能力的重要指标之一，是国外航母设计和使用中的重要因素之一，单位为架／天。

4.2 衍生指标

衍生指标包括平均起飞间隔时间、平均回收间隔时间、单机日出动架次率，为第二层次的指标。它们和核心指标密切相关，一般可以通过核心指标的分解递推出来。例如，从持续出动架次率可以推出单机日出动架次率，而从紧急架次率可以推出平均起飞间隔时间、平均回收间隔时间。这些指标的含义和计算方法如下：

1）平均起飞间隔时间——相邻两架舰载机起飞时间间隔的平均值，是舰载机起飞能力的主要表征，单位为min。

2）平均回收间隔时间——相邻两架舰载机回收时间间隔的平均值，是舰载机回收能力的主要表征，单位为min。

这两个指标的计算方法为：

平均起飞（回收）间隔＝一波次起飞（回收）舰载机所耗费的时间／一波次舰载机总数

3）单机日出动架次率——单架舰载机在一个飞行日内出动的平均架次数，单位为架次，计算方法为：

单机日出动架次率＝飞行日总时长／（飞行时间＋地面保障时间）

其中，

飞行时间＝两倍的舰载机至目标飞行距离／舰载机飞行速度地面保障时间＝舰载机降落后完成再次出动准备

的时间＋修理或替换舰载机故障系统时间

对于只在昼间或夜间出动的舰载机，一个飞行日按12 h计算，而对于在昼间和夜间都出动的舰载机，一个飞行日按24 h计算。

5 国外航母舰载机出动回收能力常用指标体系实例分析

5.1 美国航母

5.1.1“尼米兹”级和“福特”级航母有关出动回收能力要求分析

在“尼米兹”级航母和“福特”级航母的研制中，美国确定了出动架次率的两个关键性能参数，即持续出动架次率和高峰出动架次率［5－7］，如表1所示。

表1 尼米兹”级和“福特”级航母持续出动架次率要求对比Tab.1 Comparision of sortie generation betwecn Nimitz and Ford classes

1）持续出动架次率——30天（26个飞行日，4个停飞日）内，每天飞行作业12 h，舰载机的平均日出动作战相当架次。

2）高峰出动架次率——连续4天时间内，每天飞行作业24 h，舰载机的平均日出动作战相当架次。

这些指标的制定有如下特点：

（1）利用设计参考任务来确定航母将面对的威胁、任务和作战环境。在一艘新研制航母设计前，美军方会根据设计参考任务来确定该航母所面临的威胁、任务和作战环境，并据此提出该航母的高峰出动架次率和持续出动架次要求。

（2）利用作战相当架次来衡量航母的出动回收能力。“作战相当架次”指任何从航母甲板出动并着舰的攻击、攻击支援和／或占据战场优势的任务架次，包括固定翼飞机和旋翼机。由此可看出，衡量航母舰载机出动回收能力的架次不只包括攻击架次，还包括攻击支援和／或占据战场优势的任务架次。这也可看出，不只是包括固定翼飞机，还包括占据战场优势的旋翼机架次。

（3）分别提出了门限值和目标值要求。在提出高峰出动架次率和持续出动架次要求时，提出了门限值和目标值的概念。门限值是指该航母设计时必须达到的值，目标值是设计期望值，但不作为考核指标。

5.1.2“尼米兹”级航母97高潮演习有关出动回收能力数据分析

1997年7月，作为联合军演（JTFEX97－2）的一部分，“尼米兹”级“卡尔文森”号航母搭载第9航空联队进行了一场高峰出动攻击演练。演习持续了4天，总共出动了975架次，全部由固定翼飞机完成，直升机架次没有包括在内，见表2和表3所示。演习后，美海军分析中心根据演练的情况，完成了“美‘尼米兹’航母及第9航空联队高峰出动分析报告”。

1）高峰出动架次率分析

根据对作战相当架次的定义，确定这次演习中作战相当架次包括771次攻击架次、104次攻击支援架次、28次空中早期预警架次、5次防御性防空架次、2次地面搜索与协调架次、4次武装地面侦察架次，以及42次攻击任务未完成架次，总共956架次。可以看出，在飞行员超配的情况下（表4），这4天的演习达到的高峰出动架次率为239作战相当架次／天，超过了美国海军对“尼米兹”级航母要求的230作战相当架次／天。

在高强度演习时，第9航空联队固定翼飞机总数为68架。飞行员标准数量107名，为执行本次高强度演习增加了23名，总数为130名。

2）单机日出动架次率分析

在美海军分析中心的报告中，还将不同类型舰载机单机日出动架次率与1995年舰载机高峰出动演习情况进行了比较，如表5所示。

表2 4天中高峰出动架次的分布情况Tab.2 Surge sortie generation in 4 days

表4 “尼米兹”级航母强度演习中飞行员与飞机的数量Tab.4 Number of pilots and aircrafts embarked in Nimitz during the surge exercise

表5 美军航母历年演习单机高峰日出动架次率对比表Tab.5 Sortie generation rate per day in suge demonstration of USS carriers

图2和图3分别是F－14和F／A－18飞机4天实际出动次数分布和仿真分布的对比。图2显示了在演习中有2架F－14飞机在4天内出动17架次，有1架飞了18架次。图3显示在演习中有1架F／A－18在4天内出动30架次。虽然都不是典型数据，但这些数据确实显示F／A－18相对F－14具备优异的多次连续出动的潜力。由此可看出不同飞机，其单机日出动架次率差异较大。

图2 F－14舰载机的飞行情况Fig.2 F－14 airframe utilization

图3 F／A－18舰载机的飞行情况Fig.3 F／A－18 airframe utilization

3）平均出动间隔时间分析

美航母弹射一架舰载机需要30～60 s（4部弹射器航母），如图4所示。

4）平均回收间隔时间分析

在高峰演习中，美国海军分析中心利用舰载机回收间隔时间对回收能力进行分析和评估得出，航母回收间隔目标值为1 min；回收间隔平均为76 s。在日常演习中，其变化范围大约在67～ 81 s之间。在1995年高峰演习中，“罗斯福”号上的第八航空联队飞机回收时间间隔为73 s，如图5所示。

图4 平均起飞间隔时间Fig.4 Average interval time of launch

图5 平均回收间隔时间Fig.5 Average interval time of recovery

5.2 英国航母

根据英国公布的资料，英国CVF航母的排水量为65 000 t，选用垂直／短距起降方式，还可在改装时加装弹射器和阻拦装置。搭载的舰载机数量为40架。英国海军对CVF型航母的出动架次率要求为：在作战开始的24 h内要出动108架次，接下来的10天要达到72架次／天，以后的20天为36架次／天。而英国现役的“卓越”号航母目前仅能达到每天26架次的水平［8］。

英国海军对CVF型航母的出动架次率要求并没有像美军一样严格的区分出持续出动架次率和高峰出动架次率，他们对航母出动回收能力指标体系的建立更像是从持续1个月的战役时间出发，对战役开始阶段（持续时间为24 h）舰载机出动架次率提出了很高的要求 （24 h要达到108架次），对应于美军的高峰出动架次率，而对战役进行阶段（持续时间为11～30天）舰载机出动架次率要求则较低（36架次／天），对应于美军的持续出动架次率。

5.3 法国航母

法国“戴高乐”号航母标准排水量为36 600 t，满载排水量为42 000 t，搭载的固定翼舰载机为34架，飞行甲板可以连续7天每天保证100架次起降；每30 s起飞一架飞机，每12 min回收20架飞机。

根据最新版法国海军年鉴介绍，法国PA2航母满载排水量为65 000 t，采用弹射起飞阻拦着舰方式，搭载的舰载机数量为40架。法国海军对PA2型航母的出动架次率要求为：在作战开始的头7天，“阵风M”战斗机在满负荷挂载的情况下，每天可出动75架次。接下来的10天要达到72架次／天，以后的20天为36架次／天。

法国海军航母出动回收能力指标体系的建立同英国海军很相似，他们主要也是从持续一段时间的战役时间出发来规定舰载机出动架次率在战役的初始期、中期及后期分别要达到指标值，和英国海军唯一的不同点在于，他们对战役初始期定义的持续时间为作战开始的头7天，显著不同于英军的24 h。

5.4 俄罗斯航母

根据资料，俄罗斯“库兹涅佐夫”号航母设计飞机出动能力为：飞行甲板可保障单波最大起飞舰载机的数量为15架苏－33舰载机；设计回收保障能力为：飞行甲板可保障每组8架苏－33舰载机以间隔1 min着舰。第2组舰载机降落的间隔时间要依照艏部飞机调运至停机区和机库里的时间而定。

“库兹涅佐夫”号航母舰载机出动回收能力指标的要求主要是从实战出发，重点关注航母在甲板上同时进行多架舰载机出动回收作业的极限能力。由于该舰是诞生在冷战背景下，是前苏联为了实现与美国展开政治与军事的全面对抗为战略目标的产物，因此在以美军为假想敌的前提下，该舰在提出设计指标时考虑的是与美军大机群作战，必须要以极限能力一次尽可能多地出动和回收舰载机，并发挥苏－33滞空时间长的优势，以保持空中力量的相对势均力敌。

6 结论

本文对航母舰载机出动回收能力指标体系及指标内涵进行了分析，首先重点介绍了航母舰载机出动回收能力的基本概念以及在出动回收能力指标体系中至关重要的架次、架次率等名称的含义及对航母舰载机出动回收能力的约束因素，分析这些约束因素对航母舰载机出动回收能力指标体系的影响，然后结合国外衡量航母舰载机出动回收能力中常用的一些指标，讨论了这些指标的内涵及设定这些指标的意义，最后列举出国外航母舰载机出动回收能力指标体系的几个典型实例，得到以下结论：

1）从国外舰载机出动能力指标描述来看，舰载机出动回收能力主要包括时间和架次两个基本因素，常用一定时间内所能出动回收的舰载机架次来衡量。

2）分析国外航母舰载机出动回收能力指标体系的几个典型实例可以看出：国外航母大都是从实战出发建立舰载机出动回收能力指标体系及相应指标值。

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［8］舰船知识编辑部.世界现役航空母舰［M］.北京：解放军出版社，2007.

Analysis on the Index System of Sortie Generation Capacity of Embarked Aircrafts

Liu Xiang－chun1Lu Jing2Huang Xiang-zhao2
1 Ship Division，Naval Armament Department of PLAN，Beijing 100071，China 2 China Ship Development and Design Center，Wuhan 430064，China

Sortie generation is one of the critical indices which are used to characterize carrier and air wing capablity.In order to research the index system of sortie generation capacity and their effects on the embarked airwings，attention was drawn to the analysis on the basic concept of sortie generation rate（SGR）and a range of constraints for lanuch and recovery，following by a review of definition of SGR index system that commonly applied in the assessment of various types of aircraft carriers commissioned in the foreign navies（e.g.the USN，the RN，the French Navy and the Russian Navy）.As study examples，analyses were also performed on the SGR index system used for these typical carriers.The conclusion is that the estabilishment of effective index system and setting for the relevant indices must be accomplished by actual operations and combat exercises.

aircraft carrier；aircraft sortie generation；index system；carrier suitability

U674.771

：A

：1673－3185（2011）04－01－07

2011-01-25

海军装备预先研究项目（1010104××××01）

刘相春（1969－），男，高级工程师。研究方向：舰船总体设计。

卢 晶（1981－），男，博士，工程师。研究方向：舰船总体设计。E-mail：lujing0806＠sina.com

黄祥钊（1979－），男，博士，工程师。研究方向：舰船总体设计。E-mail：prodigy99＠126.com

10.3969/j.issn.1673-3185.2011.04.001