航母航空弹药组成及需求分析

史文强，陈 练，蒋志勇

(1．江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 210013;2．中国船舶重工集团公司第七一四研究所，北京 100192)

航母航空弹药组成及需求分析

史文强1，陈 练2，蒋志勇1

(1．江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 210013;2．中国船舶重工集团公司第七一四研究所，北京 100192)

为了保证持续的打击能力，舰载机必须往返于航母和战场上空，通过飞行甲板上的挂弹作业完成弹药补给，因而挂弹架次以及弹药需求量对于航空作业的规划安排具有重要意义。针对美国现役“尼米兹”级航母及其舰载机F/A－1 8E/F“超级大黄蜂”，重点分析了航母航空弹药类型及舰载机挂弹配置;讨论了作战架次的基本组成并总结了挂弹架次计算的基本步骤。以“尼米兹”级和“福特”级航母为例，详细计算了挂弹架次以及航空弹药需求量，并对弹药库自持力进行分析。结果表明，舰载机挂弹架次和航空弹药需求之间存在互相制约的关系。弹药需求量的分析对于航母设计和作战使用具有一定参考价值。

舰载机;航空弹药;需求量;挂弹架次;航母

0 引言

航母是现代战争中重要的远程火力投送平台，主要依靠舰载机挂载的航空弹药，实施对敌打击任务。2001年阿富汗“持久自由”作战行动中，美国海军舰载机在4 900架次的攻击任务中共投射了约17 500枚弹药;2003年“伊拉克自由”作战行动中，美国海军舰载机则出动了5 568个作战架次，投射炸弹5 300枚［1－2］。为此，舰载机在实际作战中，需要挂载什么样的航空弹药，挂载多少航空弹药才能满足作战需要，就自然而然地成为一个重点问题。对这一问题的研究，不仅对飞行作业的规划安排，同时还对航母弹药处理系统的设计以及航母弹药的后勤补给都有着重要意义。

本文针对美国现役“尼米兹”级航母及其舰载机F/A－1 8E/F“超级大黄蜂”，重点分析了航母航空弹药类型及舰载机挂弹配置;讨论了作战架次的基本组成并总结了挂弹架次生成的基本步骤，以“尼米兹”级和“福特”级航母为例，详细计算了挂弹架次及航空弹药需求量，并对弹药库自持力作了分析。

1 航母航空弹药组成

1.1 航空弹药类型

航母上的航空弹药以空中发射型导弹/炸弹为主，根据作战任务的不同，舰载机挂载的航空弹药可基本分为空对面攻击武器、空中拦截导弹和其他类型武器3种。表1列举了美国航母常用航空弹药［3－4］。

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空对面攻击武器包括反舰型和对陆攻击型导弹或炸弹。根据二战之后的多次局部战争经验，对陆打击已成为美国航母的主要作战任务，因此对陆攻击弹药的需求量最大，而其中绝大部分都是制导武器。如在2003年“伊拉克自由”作战行动中，美国海军舰载机投射的5 300枚炸弹中，只有不到230枚是非制导武器，制导武器占到95%［1］。空中拦截导弹(AIM)主要是指舰载机在执行空中拦截、战斗巡航以及对陆攻击等任务时携带的自卫型空射导弹。此外，航母的航空弹药还包括部分使用频率相对较低的反潜鱼雷、舰载机航炮弹药等。

1.2 舰载机挂弹配置

F/A－1 8E/F“超级大黄蜂”是美国现役航母的主战舰载机，具有11个外挂挂架，其中翼端2个、翼下外侧2个、翼下内侧4个、机腹3个，最大外载重量达8 050 kg，可挂载油箱和各型导弹/炸弹(见图1)。根据不同的作战任务，舰载机的挂弹配置会相应调整，弹药类型和数量也会有不同的需求标准。下面以美国航母执行频次最高的对陆攻击任务为例，说明F/A－1 8E/F的挂弹情况。

图1 F/A－1 8E/F舰载机挂弹情况Fig.1 Basic ordnance configuration of F/A-1 8E/F“Super Hornet”onboard

在执行空对地攻击任务时，舰载机要同时肩负自卫和攻击使命，每架舰载机的常规挂弹配置包括4枚空中拦截导弹以及2～6枚对地攻击导弹/炸弹［5］，后者会根据弹药级别有所差异。4枚空中拦截导弹包括2枚AIM－9“响尾蛇”导弹和2枚AIM－120导弹。

对陆攻击导弹/炸弹配置方案为：500磅级别导弹/炸弹，通常配置6枚，如GBU－12雷达波制导炸弹;1 000磅级别导弹/炸弹，通常配置2枚，如AGM－88高速反辐射导弹;集束炸弹通常配置4枚，如CBU －87/89。

1997年美国“尼米兹”级航母的高峰演习，舰载机在执行对陆攻击任务时的基本挂弹配置为4枚空中拦截导弹和2枚1 000磅级别的对陆攻击导弹［6］。为此，本文在此假设F/A－1 8E/F“超级大黄蜂”在执行对陆攻击任务时的基本挂弹配置包括4枚“响尾蛇”导弹和2枚1 000磅级别的对陆攻击导弹。

舰载机执行任务时的挂弹配置，基本反映了舰载机航空弹药的消耗情况，以此为基础，可用于推算出航母单个飞行甲板作业周期，以及多个飞行日的弹药需求量，这对合理规划弹药库的储备能力，以及航母上的弹药处理能力都有着重要的作用。

2 航母飞行甲板作业挂弹需求

2.1 挂弹架次生成

根据作战任务的不同，舰载机的出动架次可划分为攻击架次、攻击支援架次及其他架次。不同的架次任务决定了舰载机挂载的弹药类型及数量。舰载机通常只在出动攻击架次时携带航空弹药，这其中又以固定翼的攻击/战斗机为主。一般攻击架次都会携带空对空武器，以增强自身防御能力;而在实施火力投送时，才会挂载对陆攻击武器。此外，攻击架次中还有部分架次无需挂载航空弹药，如电子战飞机在执行敌方防御火力压制等任务时，使用电子干扰等软杀伤手段对敌方雷达通讯实施破坏等。

根据美国航母演习中关于攻击架次的分析以及目前国内关于舰载机出动架次的研究，本文将舰载机在攻击架次中携带航空弹药起飞的架次定义为舰载机的挂弹架次。

参照美国1997年“尼米兹”号航母高峰演习的统计数据，本文对美国现役航母的作战架次以及挂弹架次生成作了分析和计算。在4天的演习中，攻击架次约占80%。727个挂弹架次中有683个架次成功袭击了目标，总投弹量达1 336枚，平均每架次投掷2枚对陆攻击弹药，图2列出了攻击架次明细［4，7］。

图2 攻击架次明细Fig.2 Breakdown of strike sorties in surge operations 1997

根据攻击架次的明细，本文对攻击架次、挂弹架次在作战架次中所占的比例进行了初步估算(见表2)。由于采用的是高峰演习数据，计算所得结果并不是惟一的基准比例，要高于航母正常部署时的架次比例分配，但接近于架次分配比例的上限，这对于实战使用很有参考价值。

高峰演习的作战架次分配中，攻击架次占到作战架次的79%，而在飞行甲板作业中需要进行弹药补给的挂弹架次则占到作战架次的75%。据此可得到航母作战部署时，挂弹架次计算的基本步骤如下：

1)确定航母每个飞行日作业时间、作业周期数以及作战架次的基本目标。

2)根据式(1)确定每个飞行日挂弹架次，挂弹比例可参考经验数据或者根据作战任务进行调整。

挂弹架次 =作战架次×挂弹比例。 (1)

本文中挂弹比例选取75%。

3)根据飞行日飞行甲板作业周期数量，平均算得每个作业周期的挂弹架次，合理安排作业以及具体的弹药需求数量。

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2.2 航空弹药需求量分析

美国在航母作战使用方面积累了丰富经验，舰载机在持续出动(30天中包含26个飞行日和4个停飞日，飞行日每天飞行作业12 h)和高峰出动(持续4天的24 h作业，其中每个飞行日的飞行作业时间为18 h)时都有明确的作战架次要求，详见表3和表4［2，8］。

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根据上节总结的挂弹架次生成基本计算步骤，可以得到持续出动和高峰出动状况下，“尼米兹”级航母基本目标和“福特”级航母初始及最终目标的作战架次明细，详见表3。需要说明的是，根据美国航母的作战使用经验，12 h的持续出动通常会安排8个飞行甲板作业周期，而24 h高峰出动的飞行甲板作业周期则为12个。

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从持续出动架次率计算结果来看，“尼米兹”级航母的攻击架次和挂弹架次分别达到了95和89个，平均每周期11个挂弹架次;而“福特”级航母的初始目标中，挂弹架次达到了119个，平均每周期挂弹15架次，相比“尼米兹”级提高了36%;而“福特”级航母的最终目标则是要实现每周期挂弹21架次，提高91%。从这组数据来看，随着新一代航母舰载机出动架次的大幅提升，飞行甲板作业每个周期内挂弹架次所需的弹药量也会相应增加，进而更加依赖航母弹药处理系统的弹药供应能力，这也对弹药库存的自持能力提出了挑战。

F/A－1 8E/F“超级大黄蜂”舰载机在实施对陆攻击任务的标准挂弹配置是2枚对陆攻击导弹和4枚空对空导弹，每架舰载机每个挂弹架次至少需要6枚航空弹药。“尼米兹”级航母舰载机持续出动作业时，每个飞行甲板作业周期出动的11架“超级大黄蜂”总共将挂载对陆攻击炸弹22枚、空空导弹44枚，飞行甲板的弹药需求量达到66枚。经过一天的鏖战，航母上繁忙的弹药处理系统则至少要将528枚航空弹药从底层弹药库运至飞行甲板，并最终挂载到舰载机上，完成有效打击，弹药总重达到了128 t。

再来对比“福特”级航母持续出动的最终目标，平均每个飞行甲板周期需完成21架次的挂弹，共需42枚对陆攻击炸弹和84枚空空导弹，总计126枚，同比增长91%。“福特”级航母的弹药处理系统要具备更强的负荷作业能力，每天至少要完成1 008枚航空弹药的处理，弹药总重达到了350 t，弹药消耗量巨大，这同时也体现了航母强大的作战能力。

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表5和表6同时计算了“尼米兹”和“福特”级航母高峰出动状态下每周期及每天挂弹作业所需的航空弹药数量，这对于航空弹药消耗量的峰值以及舰上弹药处理的能力上限的分析提供了参考依据，同时也可以使航母设计和作战人员对弹药需求以及弹药处理能力有更清晰的认识，在总体设计和作战计划制定时充分考虑舰上弹药的储备和处理能力。

挂弹架次决定了航空弹药的具体需求量，而弹药需求量作为一个具体的参数值，同样也是弹药处理系统能力评估的一个硬性指标。挂弹架次要求高，弹药需求量就大，对弹药处理能力的要求就高，需要储备一定的系统能力冗余;挂弹架次要求少，弹药需求量也会减少，则需适时的调整弹药处理系统的作业计划。

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但是，随着作战架次对航空弹药依赖程度的增加，挂弹架次反而还会受到与弹药需求量相匹配的弹药处理能力的制约。弹药处理系统若能满足挂弹架次需求，则不会影响正常的挂弹起飞;可是一旦舰上的弹药处理系统无法满足挂弹架次需要的弹药数量，就会有一定架次的飞机无法正常起飞，进而影响到对陆火力的投送作战。因此，航母的弹药处理系统又必须以挂弹架次的弹药需求量为基准展开作业，使得弹药需求量与挂弹架次之间完美匹配。

总之，挂弹架次与弹药需求量之间存在相互制约的关系，挂弹架次的生成决定了航母弹药的正常需求量，而与弹药需求量相匹配的弹药处理能力却决定了可以挂弹起飞的舰载机的数目，制约挂弹架次的生成。

2.3 弹药库存自持力

航母的弹药库存从几百吨到几千吨不等，美国现役“尼米兹”级航母的弹药库存多达3 000 t，可以存放各类航空弹药及其配件。航母上舰载机持续出动是指在30天的作业期间，保持26个飞行日和4个停飞日，每个飞行日飞行作业12 h的节奏。在该出动状态下，可以估算正常部署航母的弹药库存能自持的天数，同时也为航母的弹药后勤补给计划提供参考。

根据舰载机对陆攻击时的基本挂弹配置以及航空弹药的使用频率，在计算弹药库存时选取300磅(136.08 kg)级别的空空导弹和1 000磅(453.6 kg)级别的对陆攻击导弹。同时，依据前两节计算得到的航母在持续出动时每天最大的弹药消耗数量，计算得到航母每天消耗的航空弹药最大重量。航母的弹药库库存能力在3 000 t左右，除以每天消耗的弹药重量，得到航空弹药最大自持天数，计算结果见表7。

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在持续出动时，“尼米兹”级航母每天最多消耗127.7 t航空弹药，弹药库库存能力可以至少维持23天，在个别天数航空弹药消耗减少的情况下，基本可以满足持续出动26个飞行日的弹药需求。

“福特”级航母初始目标下每天最多消耗250.4 t的航空弹药，以目前“尼米兹”级航母弹药库存能力，弹药库存只能维持11天;而对于最终目标的架次要求，航母每天的航空弹药消耗量将达到350.5 t，相比“尼米兹”级航母增长174%，自持力仅能维持8天，这离持续出动要求的26天飞行作业有很大差距。

因而现役“尼米兹”级航母的弹药库存能力，已经无法满足“福特”级航母的作战指标需求，必须提升弹药自持能力，“福特”级航母的弹药库航空弹药存储数量和重量都会有大幅增加。在“福特”级航母的总体设计中，可能会增加弹药库总面积、调整弹药区域布局，或采用更加合理的库存计划，从而提高现有弹药库的弹药存储水平，增强弹药自持力。从目前的资料显示，“福特”级航母已经对舰上弹药处理系统进行了大刀阔斧的改进，提升了弹药处理能力，从而满足飞行甲板弹药需求。

3 结语

航空弹药在现代航母作战使用中需求量较大，本文对航母航空弹药类型进行了总结，通过舰载机标准挂弹配置的分析，为弹药需求量的计算奠定了基础;重点讨论了作战架次的基本组成，总结了挂弹架次生成的基本计算步骤;同时以“尼米兹”级和“福特”级航母为例，详细计算了挂弹架次及航空弹药需求量，并对弹药库自持力进行了分析，得到以下结论：

1)航母舰载机作战架次中，存在一定的架次分配比例，挂弹架次占据的比例通常会因作战任务的不同而有所差异，但所占份额一般都较大。

2)挂弹架次与弹药需求量之间存在相互制约的关系，挂弹架次的生成决定了航母弹药的正常需求量，而与弹药需求量相匹配的弹药处理能力却决定了可以挂弹起飞的舰载机的数目，制约挂弹架次的生成。

3)航母在弹药库设计及库存管理时需要参考航空弹药的需求量，从而保证弹药库一定的自持能力，维持舰载机火力投送能力。

此外，航空弹药的需求分析，还可以为航母航空弹药处理系统、弹药库设计以及后勤补给等方面的研究、评估提供一个实用的衡量标准。下一步研究中将根据本文分析得到的航空弹药需求量，对航母弹药处理系统能力进行针对性的分析，从而得到弹药处理系统的相关瓶颈以及优化条件。

［1］陈练．美国海军提高舰载机出动架次率的新招数［J］．现代舰船，2008，(10)：24 －26．

［2］TAYLER L．Future Aircraft carriers［R］．CVN21 MS ＆ A overview to NDIA M ＆ S Committee，2002．

［3］Aviation Ordnanceman［R］．NAVEDTRA 14313．VSA：Naval education and training professional development and technology center，2001．

［4］LEOPOLD R．Sea-Based Aviation and the Next US Aircraft Carrier Design：The CVX［R］．USA：MIT Security Studies Program Occasional Paper，1998．

［5］Commander，Naval Strike and Air Warfare Center［S］．3053SER N5，Surge Analysis Criteria，Unclassified，20 June 1997．

［6］Capt．I．E．RICHARDSON Ⅲ，Commanding Officer USS Nimitz and Capt．T．N．Vaughn，Commanding Officer Carrier Airwing Nine．USS Nimitz/CVW-9Revolution in Strike Warfare Demonstration 20 － 24July 1997［R］．Unclassified，September 1997．

［7］ANGELYN Jewell，Maureen A．Wigge．USS Nimitz and Carrier AIRWING nine Surge Demonstration［R］．USA：Center for Naval Analyses，1998．

［8］陈练．未来航母总体发展趋势［J］．现代舰船，2010，(9)：39．

The composition and requirement analysis of aviation ammunition in aircraft carrier

SHI Wen-qiang1，CHEN Lian2，JIANG Zhi-yong1
(1．School of Naval Architecture and Ocean Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 210013，China;2．The 714 Research Institute of CSIC，Beijing 100192，China)

In order to ensure the sustained strike ability，embarked aircrafts should fly between the aircraft carrier and the midair of battlefield，completing the ammunition supplies by ordnance handling on the flight deck．Therefore，arming sortie of embarked aircrafts and requirement for ammunition have an important significance for planning arrangement of aviation operation．Based on the operation experience of USS Nimitz and F/A-1 8E/F Super Hornet onboard，analysis was firstly focused on the main types of aviation ammunition and the basic ordnance configuration for embarked aircraft．Then following by the discussion about breakdown of strike sorties and basic calculation steps of arming sortie，attention was drawn to the detailed calculation of arming sortie and ammunition requirement for USS Nimitz and Ford class aircraft carrier(CVN78)．In the end，analysis was also performed on the self-supplying capacity of magazine stock in aircraft carrier．The conclusion is that it is interdependent between the arming sortie and requirement for ammunition．Paper's research production is valuable to the design and operation for aircraft carrier．

embarked aircraft;aviation ammunition;requirement;arming sortie;aircraft carrier

E925．671;E926．392

A

1672－7649(2012)05－0139－05

10.3404/j.issn.1672－7649.2012.05.034

2011－12－23;

2012－01－04

史文强(1986－)，男，硕士研究生，研究方向为舰船情报研究以及船舶先进制造技术。