一份60年前的报告揭秘美蒸汽弹射器 而今堪忧
根据已经解密的、由美国海军航空测试设施(NATF)在1966年3月提交的TC13 Mod1型蒸汽弹射器开发与评估报告(编号NATF-EN-1086),我们可以发现长期以来美国海军内部的若干科研、测试机构在蒸汽弹射器开发和部署过程中所扮演的不同角色。
报告文件提到的TC13 Mod1即C-13-1型弹射器测试型,是此前C-13-0型的弹射行程延长改型。C-13系列蒸汽弹射器的开发和迭代同样是由美国海军内部的相关机构完成。
支持美国蒸汽弹射器发展的复杂网络
根据这份报告,该型蒸汽弹射器的设计与开发主导机构是美国海军航空工程中心(NAEC)下属的海军航空工程实验室(NAEL)。该实验室负责所有开发性改装(如延长弹射行程),包括改装的实施决策、组件开发、快速原型制造/生产、调查故障原因、设计变更、向舰队发布维护通报等。
美国海军航空测试设施(NATF)则负责测试与评估,主导校准测试、舰载机适配性测试、执行日常测试操作、性能特性评估分析(如加速度、末端速度)、收集性能数据并编制技术报告(这也是该报告的来源),验证设计变更效果,管理测试场地(比如莱克赫斯特海军航空站)设备维护与改造等工作。
图中是20世纪60年代末,正在美国纽波特纽斯造船厂建造的尼米兹级核动力航母首舰,即CVN-68“尼米兹”号。飞行甲板上的4道长长的“凹槽”清晰可见,它们将安装完成测试后的C-13-1型蒸汽弹射器。
上述两个机构的上级主管单位是美国海军武器局(BUWEPS),它是由前文负责从英国引进蒸汽弹射器的美国海军航空局与负责海军武器的海军军械局(Bureau of Ordnance,BuOrd)在1959年合并而来。
在这份报告被提交后不久,即1966年8月,美国海军武器局被撤销,其主要职能被移交给了美国海军航空系统司令部(NAVAIR)和美国海军海上系统司令部(NAVSEA)这两大系统司令部;而航空相关的工作则全部被转入NAVAIR。
NAVAIR官网介绍称,其总部位于马里兰州帕图克森特河,人员驻扎在美国本土的8个地点和1个海外地点,即日本筑波市的西太平洋舰队战备中心;其机构使命是“提供一体化空中作战能力,使舰队能够在今晚、明天以及未来参与竞争、威慑对手并取得胜利”。
美国蒸汽弹射器技术发展史上的关键人物之一莫德斯托·扎哈尔琴科,他的职场生涯重要一站就是担任NAVAIR的发射和回收设备部门主管。1984年至1992年,扎哈尔琴科在NAVAIR领导舰艇适配性部门,从部门职责来说,他“恰巧”负责NAVAIR与NAVSEA这两大体系之间的“接口”管理。
另外,在这份报告中还明确指出了报告副本的分发接收单位,除了海军航空工程中心(NAEC)、海军航空测试中心(NATC,与NAEC、NATF是平级单位,其侧重于对舰载机的测试)之外,还有作为上级单位的BUWEPS,以及作为更上一级的海军作战部长办公室(CNO)。此外,该报告还有20份副本被留存在美国国防文献中心(DDC)。
美国海军航空工程中心(NAEC)的鸟瞰图。冷战时期,美军各军种在相当长的一段时期都在内部保有庞大的科研体系。
蒸汽弹射器的研发是美国海军自己完成的
过去半个多世纪里,美国海军这些机构虽然发生了一些变迁和重组,但蒸汽弹射器的核心工作主要是由美海军内部机构完成的。C-13-1型弹射器,从改进升级的设计变更、测试方案调整,再到故障排查、升级迭代等,完全由NAEC和NATF两大机构来具体落实——这说明蒸汽弹射器是一个非常典型的美国军方内部大型研发项目。
自引进英国的BSX蒸汽弹射器,并将英国设计重绘为美国标准,再到从C-11、C-7到C-13系列蒸汽弹射器的设计开发,全由美国海军主导。
冷战初期,像蒸汽弹射器这样的内部研发项目在美国海军,乃至三军中都颇多。比如图中的,美国海军的第一款潜射弹道导弹“北极星”(Polaris),它的研发就是海军内部设立的、海军作战部长直管的一个特别项目办公室来全权负责。
20世纪90年代初,根据美国国防部的基地关闭与重组法案(BRAC),NAVAIR将分散的15个实验室合并为两个作战中心,NAEC、NATF和NATC等一并在此次海军航空科研-试验机构大合并中成为了NAVAIR下属的海军航空作战中心飞机分部(NAWCAD)的一部分,即NAWCAD莱克赫斯特。这也是美国飞机起降设备(ALRE)和海军航空保障设备(SE)的工程支持机构。
其中,ALRE部门统揽了飞机起降设备系统(即ALRE系统)的开发、采购和维护,它对口服务于美国飞机起降设备项目办公室(PMA-251)。
NAVAIR下属的2大作战中心,作为武器研发中心的海军航空作战中心武器分部(NAWCWD)。
美空军内部蒸汽弹射器的“甲方”和“乙方”
隶属于NAVAIR总部项目执行办公室(PEO)的飞机起降设备项目办公室(PMA-251),负责着美国海军和海军陆战队用于现役及未来固定翼和旋翼机的起降系统和设备的全生命周期管理工作。
这里说的“起降系统和设备”,其实范围很广,包括弹射器、拦阻装置、直升机着陆系统、风速测量系统、航空信息系统、航空标志和照明设备、目视着陆辅助设备、飞机消防设备以及远征机场系统和相关产品。
可以说,对PMA-251来说,蒸汽弹射器也只是其采购的飞机起降设备产品之一。
NAWCAD莱克赫斯特是蒸汽弹射器研发和测试的核心基地,是主要的“承研承试”主题。图为NAWCAD莱克赫斯特的蒸汽弹射器试验场正在进行F-35C蒸汽弹射测试。
那么,PMA-251与NAWCAD莱克赫斯特的ALRE部门的关系,相当于管理端与技术端的关系。具体到在蒸汽弹射器等美国海军内部重大研发项目中,二者的关系又可以说是“甲方”与“乙方”。
“甲方”PMA-251的内部,也可以细分为许多个团队。比如,根据扎哈尔琴科的履历,他曾担任PMA-251的船舶集成综合产品团队的负责人。
进入21世纪后,PMA-251还设立了EMALS团队,旨在开发、测试和交付这项美国海军60年来的首个新型航母弹射技术。
PMA-251与NAWCAD的“甲乙方”关系,在细节上也有所体现:PMA-251项目经理是现役军人身份,而NAWCAD执行主任是“政府公务员”,是海军的文职人员。图中这位NAWCAD执行主任就是EMALS的关键人物。
装备成功,离不开技术力、组织力和管理力
上述一个又一个机构在半个多世纪的发展沿革中,虽历经改革调整,但始终未中断对蒸汽弹射器技术的研发和改进优化,也保证了美国蒸汽弹射器技术始终可堪大用。
针对目前“尼米兹”级航母上在役的C-13-1和C-13-2型蒸汽弹射器,美国海军航空系统司令部(NAVAIR)在过去半个世纪里,解决了一个又一个细微的技术问题,持续在细节之处做改进升级,从而让它能适配更新型号的舰载机,在可靠性、可维护性等方面持续提升——如是,才能令其“与时俱进”地服役至本世纪60年代。
这也让NAVAIR成为全球唯一负责蒸汽弹射器全寿命周期(研发、测试、定型、维修)的海军机构。
不论是因几年前的为适配X-47B上舰测试,还是为未来的无人舰载机上舰做准备,C-13-1/2型蒸汽弹射器必须与时俱进,在细节上做调整、优化。
根据2020年的报道,NAWCAD莱克赫斯特当时正在对弹射阀的一种新配方润滑脂进行测试。据报道,新配方不只是带来更优异的润滑性能,还将降低润滑脂的堆积和腐蚀情况,从而减少水刹等部件的维护工时。
这一个个机构,也在美国海军内部编织起了一张关系错综复杂、组织严整、规模庞大的机构网络。过去几十载里,美国海军"尼米兹"级航母打击群曾展现出的辉煌战斗力离不开这张机构网络的协力托举。
可以说,装备“战斗力”的真正来源,不单单是以蒸汽弹射器等为代表的武器装备所体现出的“科技力”,更在于这张机构网络的组织能力、管理能力,在于它的组织机制是科学的,对大批科研队伍、大型项目的管理是有效的。
电磁弹射+电磁拦阻的先进性已有目共睹。对舰载机的高度兼容性,不论是轻型无人机,还是重型战斗机皆宜,同样对水面舰艇平台的适配性也是出色。
所以说,对今天美国海军、美军的战斗力评估,不宜单单计算账面上的装备数量、装备性能指标,还要着眼于那张“机构网络”——这张网络,是否还如往昔那般具有出色的组织力和管理力?
航母飞行甲板作业就是“乱中有序”,这同样是组织力、管理力的直接体现。那么,像今年里美国海军航母上出了多起事故,这背后必然会有组织、管理层面上的因素。
航母弹射小滑车的经典场面。
如今,EMALSA的问题不只技术层面
根据如今已经解禁的这份评估报告,TC-13-1是对C-13-0型蒸汽弹射器的大幅改进升级,弹射行程加长,测试了新兴的湿式蒸汽蓄压器,实施了如环绕式控制台改进、管路优化、润滑系统升级等多项设计变更。
在1964年1月至1965年10月期间,TC-13-1在莱克赫斯特海军航空站测试与评估中,共进行了4913次弹射,其中1205次静载荷、398次飞机载荷、3310次无载荷。测试所得出的平均故障间隔时长(MTBF)数据是909次弹射,任务成功率95.5%(40次连续发射基准)。
报告称,测试中的TC-13-1还改进安装了环绕式控制台,以提升操作的人机工效。
即便该弹射测试中的75%是空载弹射,会让测试数据结果偏好,但这无疑已成为标杆,奠定了蒸汽弹射器可靠性等性能指标的“及格线”。
然而,时过境迁,根据2024财年美国国防部作战测试与评估主任办公室(DOT&E)报告中的披露,“福特”号航母上电磁弹射系统(EMALS)的平均作战任务故障间隔周期(MCBOMF)“未见显著改善”,依旧是2022财年报告中的614次。
2011年11月18日,F-35C测试机CF-3完成了首次电磁弹射。一个技术复杂度高的大型武器装备研制项目,其开发周期一再延误,成本超支,性能指标远不如预期的背后,一定是在组织管理上也出了问题。F-35战斗机项目如此,EMALS项目亦如此。
614次,这一成绩意味着“福特”号上的电磁弹射系统不仅没有达到60年前,其“前辈”的“及格线”,而且与EMALS项目的初期合同目标的4166次也相距甚远。
这种时隔60年的今昔对照,顺理成章地指向了这样的结论:今天美国电磁弹射器发展上出现的种种波折、进度远不如预期,其背后不单单是在技术层面上出了问题,也在于那个庞大的机构网络已在组织、管理层面出了一系列问题。