剪水鸌：航母俱樂部的門檻有多高
【隨着中國國產航母下水的臨近，關於中國航母后續發展路線的討論也是越來越激烈，同時中國海軍未來航母數量的規模能發展到什麼程度，也是人們所關心的話題。而這其中最關鍵的問題，就是航母的造價，以及對國家產生的使用負擔，本文對此進行了深入探討。】
【文/ 觀察者網專欄作者 剪水鸌】
二戰時期建造的CV-9埃塞克斯級艦隊航母單價約8000萬美元，大致是當時美國年度GDP的萬分之4。開闢超級航母時代的CV-59福萊斯特號1955年交付，造價2.17億美元。當年美國年度GDP為4417億美元，福萊斯特號的成本是GDP的萬分之5.2。
1943年5月，埃塞克斯號航向夏威夷，準備參與太平洋戰爭（本文所有圖片均為大圖，可點擊右鍵放大）
CV-63小鷹級是福萊斯特級的改進型，其二號艦CV-64星座號是最後1艘由國有海軍造船廠完成的美軍航母。星座號造價2.65億美元，是交艦當年美國GDP的萬分之4.7。
緊隨星座號交付的CVN-65企業號黑科技傍身，裝有8台核反應堆與全球首套艦載雙波段二維電掃描陣列雷達，造價高達4.51億美元，約為1961年美國GDP的萬分之8。以建造週期內的年均GDP為衡量基準時，CVN-68尼米茲級與CVN-78福特號的相對成本大致維持在企業號的水平。但目前美國製造業佔GDP的比重已不足企業號下水時的1/2，福特號相對於製造業產值的建造成本相應達到企業號的2倍以上。
地球最速航母，CVN-65“企業號”，因為創下航母最高航速記錄，獲得了“八心八箭”的外號
艦載機價格的爬升速度要明顯高於航母平台。過去70年間，艦載戰鬥機名義單價年均增長達12%。太平洋戰爭時，F6F單價3.5萬美元，艦載航空聯隊的總價值相當於航母平台的4%。如今F-35C單價高達1.2億美元，滿編艦載航空聯隊的總價值與航母本身相差無幾。滿編狀態下，福特號航母-艦載機系統的總成本相當於航母建造週期內美國年均GDP的萬分之14。以GDP為衡量基準時，美軍航母-艦載機系統的相對成本已膨脹至太平洋戰爭時期的3.5倍。如果以製造業產值為衡量基準，今日美軍航母-艦載級系統的相對成本幾乎比太平洋戰爭年代高出了一個數量級。
建造中的最後一艘尼米茲級航母，CVN-77“喬治·布什”號
工業生產增長乏力是航母-艦載機系統相對成本大幅度攀升的罪魁禍首。過去70年間，航母-艦載機系統名義單價年均增長約8%，擠掉通脹水分的實際增長率為每年4.5%，似乎不算很高。但同時期內美國GDP年均實際增長率只有3.2%，GDP構成也逐漸虛擬化。1950-1970年美國工業產值年均增長超過5%，1970-1990年下降到大約2.5%，1990年至今的年均增長率不到2%。與逐步滑落的工業產值增長速度相對應，美國海軍作戰艦隊的規模自朝鮮戰爭以來呈三級階梯狀萎縮，從一千餘艘降至目前的274艘，艦隊航母總數從1953年的28艘下滑到現在的11艘。
運用了諸多新技術的CVN-78“福特”號在進度上已經比預定計劃延遲了至少1-2年
不包括1970年在內，1950-1970年美國海軍共簽署10艘大甲板艦隊航母的建造合同，接艦9艘。儘管里根政府大力強化軍備，1970-1990年簽約的艦隊航母數量還是減少到7艘，接艦數量下滑至5艘。1990-2010年美國海軍列裝5艘尼米茲級核動力航母，接艦數量與上一個20年持平，但其中3艘的建造合同簽署於里根總統任期之內。1990-2010年簽約建造的航母只有CVN-76里根號，CVN-77布什號，以及尚未正式服役的CVN-78福特號這3艘。
1990-2016年，中國GDP年均增長9.8%，工業產值年均增長超過12%。持續的高速增長使中國成為全球名義GDP總量第二，工業產值第一的大型經濟體，水到渠成地跨過了航母俱樂部高聳的門檻。每艘中國海軍第一代航母及其載機的總價值大約等於中國2016年GDP總量的萬分之5。無論以GDP總量還是製造業產值為衡量基準，我軍航母-艦載機組合的相對成本都與國力全盛時期的美軍航母-艦載機組合類似，在可負擔性方面具有極大的優勢。
從2005年4月26日被拖進大連造船廠0號幹船塢開始計算，到2012年9月25日正式入列中國海軍序列，“遼寧”號從開始改裝到服役花費了7年，相比之下俄羅斯為印度改造的噸位更小的“超日王”號已經花去了10多年的時間，還沒有弄利索
以20系列漸次服役為標誌，中國的國防現代化事業已基本渡過主戰平台成本高速躍升的階段，與經濟發展類似地進入新常態。可預見的時間尺度內，中國GDP與製造業規模擴張的速度將至少等於，並有可能高於主戰平台成本膨脹的速度。我軍航母-艦載機組合的相對成本有希望長期維持在GDP總量萬分之5的水平。中國的國力足以支撐航母兵力的爆發式增長。
俄羅斯為了更好的支援在敍利亞的作戰，出動了“庫茲涅佐夫”號航母，結果褲子一路冒着黑煙到了敍利亞，炸彈沒扔上多少，飛機倒是掉了2架，返回俄羅斯後更是馬上開始大修，俄羅斯航母部隊的窘境體現的淋漓盡致
英國，法國，俄羅斯，意大利，西班牙，印度等中量級海軍國家的製造業產值通常與中美兩國相差一個數量級。其所能支持的航母兵力因此也與中美兩國相差一個數量級。2001年以來法國海軍只有戴高樂號這一艘航母，俄羅斯的庫茲涅佐夫號更是從1996年起就唱起了獨角戲。英國的伊麗莎白女皇級在金融危機爆發前簽約開始建造，英國政府為了避免向承包商支付鉅額違約金，被迫以削減水面戰艦，攻擊型核潛艇，艦載戰鬥機等的採購數量為代價咬牙堅持，以至於堂堂皇家海軍的驅逐艦兵力只相當於中國海軍的一個驅逐艦支隊。隨着維蘭特號的退役，印度海軍在短暫的興奮後又回到了單航母國家的陣營，幾乎沒有國產部件的國產航母IAC-1維克蘭特號在船塢與海水間幾度穿梭，超支已達40億美元，完工服役仍遙遙無期。
“維克蘭特”號：“我不是在下水就是在下水的路上”
法國與印度的航母都是滿載排水量4萬餘噸的小傢伙，咋看之下似乎應該比較便宜才對。但規模效益的缺失與漫長的建造週期都極大地推高了造價。航母的價格與噸位之間也不存在線性增長的比例關係。
1961年交付時，CVN-65企業號前所未有的龐大體型與高昂造價不可避免地引起了國會山上鐵公雞們的反彈。然而美國海軍的分析顯示，排水量為企業號3/4，戰鬥力鋭減的經濟版核動力航母，成本將只比企業號下降7.3%。
經歷了數次改裝後的CV-41“中途島”號已經與最初的模樣相去甚遠，當然改裝費用也是很可觀的
美國海軍上世紀60年代後期對6萬噸級的CV-41中途島號進行大規模現代化改裝時原擬投入8430萬美元，到1970年1月31日該艦攜2具C-13型蒸汽彈射器重新服役時實際上卻已花費2億多美元，相當於全新建造1艘配備4具彈射器，滿載排水量8萬餘噸的常規動力超級航母所需開支的2/3。
卡特政府時期曾設想以CVV中型航空母艦取代二戰末期建造的CV-41中途島級。CVV滿載排水量 6.3 萬噸級，預期造價15億美元。由於艦載航空聯隊規模僅為大型艦隊航母的 2/3，CVV在攜帶2箇中隊24架F-14，1箇中隊10架S-3反潛巡邏機，為F-14提供空中加油支持的KA-6E，以及美軍航母典型的空中預警與電子干擾機編制之後，基本已無力搭載其它固定翼機型。炸彈貓直到雄貓家族日落黃昏時才披掛上陣，CVV即使建成也將長期缺乏對陸打擊能力，只能依靠配備捕鯨叉空艦導彈的S-3北歐海盜實施規模有限的反艦攻擊。
CVV-中型航母設計圖，僅裝備有2個機庫升降機
與CVV同時期建造的8.4萬噸級CV-67肯尼迪號復刻版預期造價16億美元，只比CVV高出不到7%。其艦載航空聯隊規模是CVV的1.5倍，彈射器和飛機升降機數量是CVV的2倍。與CVV同時期建造的CVN-68尼米茲級大型核動力艦隊航母單價約22億美元，相當於肯尼迪號復刻版的137.5%，成本增量主要來自核動力系統。CVN-65企業的造價幾乎達到同時期常規動力超級航母的兩倍。但這歸咎於離譜的8具原子能茶壺動力系統與超越時代的雙波段電掃描陣列雷達，代表不了普遍規律。
美國第一艘核動力航母“企業”號和最後一艘常規動力航母“肯尼迪”號編隊航行
預研福特級時，美國海軍估計10萬噸級航母可支持80架F/A-18E/F超級大黃蜂或F-35C閃電II級別的艦載機，8萬噸與6萬噸級航母的艦載機容量分別為60架和40架中型艦載機。三類航母的全壽命花銷之比為100:89:80。
蘭德公司的成本模型顯示，美國海軍大型核動力航空母艦造價的35%來自艦載設備，51%來自人力花銷，14%來自材料費用。建造工時的相當比例用於安裝調試艦載設備，上述成本模型因此可近似轉換為：1) 包括材料費用與建造工時在內的基本平台30%；2) 包括安裝調試費用在內的傳感器，指揮控制，網絡通訊，自衞武器，電子對抗，彈射器，攔阻回收裝置，核動力系統等價值與平台噸位無關的艦載設備54%；3) 包括安裝調試費用在內的航空燃油與航空彈藥存儲分配系統，飛機升降機，艦載機維護保障設施等價值與艦載機聯隊規模相關的艦載設備16%。
“尼米茲”級的艦員多達5000多名，人力資源開銷佔去航母日常費用的近一半
假設 1) 與平台噸位成正比，3) 與艦載機聯隊規模成正比，10萬噸大甲板核動力艦隊航母單價100億美元 (30 + 54 +16)，則同節奏建造時，8萬噸與6萬噸型號的單價將分別是90億美元 (24 + 54 + 12) 和80億美元 (18 + 54 + 8)。相同的艦載設備意味着相同的運作與升級開支。艦體維護費用與排水量成正比，艦載機服務設施的運作成本與艦載機容量成正比。全壽命開支與建造費用的比值因此基本固定。上述三類航母的全壽命花銷之比按照噸位降序為100:90:80，與美軍福特級預研結論高度吻合。顯而易見，噸位比成本下降得要快，而艦載機數量比噸位收縮得更快。
由於動力系統價格相對低廉，常規動力航母的成本對噸位更加敏感，但大量複雜艦載設備繼續存在，效費比隨噸位減少而急劇下降的基本規律仍然適用。假設取消與核動力系統相關的防護結構節省平台成本2億美元，10萬噸級常規動力航母的價格構成為28 + 36 + 16 = 80 億美元，則8萬與6萬噸型號的單價分別將是22.4 + 36 + 12 = 70.4億和16.8 + 36 + 8 = 60.8億美元，三者按照噸位降序的成本之比為100:88:76，與核動力版的 100:90:80 並沒有實質性差異。
電磁彈射版“伊麗莎白女王”級設想圖，最終英國還是選擇了滑躍起飛的方案
以相同批量和節奏在美國船廠建造時，電磁彈射版伊麗莎白女皇級的單價據估計約為CVN-78福特級的70%，兩者的賣肉零售價大體相當。然而這並不能證明航母的價格與噸位成正比。女皇級的柴燃聯合動力系統實在比福特級的兩台新型大功率艦用反應堆便宜太多，基本平台的抗戰損能力，推進功率，電氣功率等指標也遠不及福特級。歷史數據與相關分析顯示大型航母採用核動力導致的成本增量在25%左右，核動力電磁彈射版女皇級的造價將達到福特級的7/8，載機數量則不超過福特級的5/8。根據30-54-16 成本模型，按照噸位7/10，艦載機數量5/8計算，核電彈女皇級的單價將達到福特級的85%。
正在進塢的“戴高樂”號
法國海軍戴高樂號的造價與美國海軍CVN-68尼米茲級相差無幾，戰鬥力卻天差地遠。假如能實現批量生產從而壓低成本，戴高樂級的單價據美國智庫估計仍將達到尼米茲級的3/4，而兩者的滿載排水量之比約為2/5，航空燃油與航空彈藥儲量之比不到1/3。根據30-54-16成本模型，按照噸位2/5，艦載機數量1/2計算，量產版戴高樂級的單價應是尼米茲級的74%。
航空母艦的戰鬥力並不與艦載機數量成正比。負責執行空中預警，夥伴加油，反潛巡邏，搜索救援，急件快遞等任務的支援飛機的最小數量，並不隨艦載航空聯隊整體規模的下降而減少。假定維持全時覆蓋需要預警機，加油機，搜救直升機各4架，則載機總數40，60，80架的航母，攜帶的艦載戰鬥機分別為28架，48架，68架，比例為1:1.7:2.4而非載機總數顯示的1:1.5:2。
以CV-75“杜魯門”號搭載的第七艦載機聯隊為例，該艦隊下轄5個戰鬥機中隊，1個預警機中隊，2個直升機中隊和1個運輸機中隊，艦載機包括48架F-18，4架E-2，4架EA-18G，11架MH-60R，9架MH-60S，2架C-2a
如果進一步假設完成基本的艦隊防空任務需要24架艦載戰鬥機，則上述三類艦載航空聯隊可用於執行打擊任務的艦載戰術飛機數量分別是4架，24架，44架，比例為1:6:11。小型化航母的低效性顯而易見。美國海軍之所以在放棄重型遠程艦載核打擊飛機後仍堅持建造所謂超級航母，很重要的一個因素就是為了支持能夠同時完成多樣化任務的大型艦載航空聯隊。
歷史數據顯示空戰交換比服從蘭開斯特平方律，即戰鬥力與作戰單位數量的平方成正比。如果艦載戰鬥機全部用於對空作戰，上述6萬噸航母的戰鬥力只有10萬噸航母的17%，效費比僅為10萬噸航母的21%，8萬噸航母的戰鬥力與效費比分別達到10萬噸航母的50%和55%。
若以單波次戰鬥力為衡量標準，假定每個波次固定出動4架支援飛機，最大單波次放飛數量為載機總數的1/2，那麼10萬噸航母每次可派出36架艦載戰鬥機，8 萬噸級26架，6萬噸級16架。6萬噸航母的戰鬥力和效費比分別為10萬噸航母的20%與25%，8萬噸航母的戰鬥力和效費比分別為10萬噸航母的52%與58%。
彈射器的無故障週期和彈射效率是大型航母戰鬥力的基本保障
信息化時代集中兵力的價值較機械化時代進一步提高。美國空軍認為，網絡化作戰編隊的整體戰鬥力可與其組成單位數量的三次方成正比。大型化航母的戰鬥力和效費比優勢在數字化時代到來後不僅沒有遭到削弱，反而隨着武器平台信息化水平的提升而持續增強。
但航空母艦也不是越大越好。航母平台體型的增大將導致加速性能下降，回轉半徑增加。航母平台尺度越大，其碼頭，船塢等相關基礎設施的尺度也需要相應增大，從而帶來更高的基建成本。此外，艦隊航母的噸位達到企業/尼米茲/福特級的水平後，繼續大型化帶來的性能收益開始顯著下降。
由於起飛前需要進行發動機試車，排隊等待的艦載機並不能充分利用甲板空間地密密麻麻擠作一團，否則高温排氣相互春風拂面，分分鐘可能開始瘋狂大燒烤。
正在進行艦載機放飛作業的CVN-72“林肯”號
正確的列隊方式是發動機噴管向外。這就意味着實施放飛作業時，大型/超大型航母飛行甲板上的艦載機停放數量由甲板長度而非甲板面積驅動。航母平台滿載排水量增加50%只能換來甲板停機數量上升大約1/7。
“福特”級相比“尼米茲”級最大的改變來自飛行甲板佈局的變化，從4個升降機縮減為3個，艦島從右側中部挪到後部，這一系列改動大大提升了“福特”級的飛行甲板運作效率，未來中國海軍在建造大型核動力航母時，必然將從“福特”身上進行一定的參考
前面已經估算過福特級的單價約為核電彈版女皇級的8/7。以此為基準，15萬噸級超大型航母的單價應當比福特級高出大約1/7，以單波次極限放飛數量為衡量標準時，二者的效費比旗鼓相當。在此情況下，絕對成本更低，對基礎設施不造成額外壓力的福特級毫無懸念地勝出。福特級的理論架次生成率已超過持續作戰條件下飛行員與地勤人員生理承受能力的極限，繼續加大航母尺寸以改善艦載機週轉速度缺乏實際意義。
除非美國自願放棄全球霸權，否則其海空軍第六代超音速戰鬥機必將謀求凌駕於J-20之上的綜合作戰能力。我軍J-20的後續型號相應地需要進一步強化低可觀測，超音速機動，長距離超音速巡航這些後猛禽時代制空戰鬥機的核心性能要素，以求在西太平洋打造不可撼動的反介入/區域拒止體系。若無天頂星技術加持，這樣的機型只會比J-20更大更重。
“遼寧”號目前裝備的J-15與空軍大量裝備的J-11實際上同屬於蘇27系列家族
中國海軍艦隊航空兵的規模與政治能量都無法與美軍海航相比，單獨研製艦載戰鬥機的可能性微乎其微，只能選擇與空軍聯合研製或使用空軍衍生型號。儘管中國的軍種競爭沒有美國的血腥慘烈，但指望作為主要客户的空軍遷就持股比例較低的海軍仍極不現實。這就意味着新機型的艦載優化程度不可能太高。歷史數據顯示，對於依靠攔阻系統回收固定翼艦載機的常規起降大甲板艦隊航母而言，航母滿載排水量/超音速艦載戰鬥機滿載起飛重量之比不得低於1800/1，最好高於2000/1。考慮到空海通用的J-20後續型號艦載優化程度預期將較為有限，突破2000/1律顯然極不明智。
歷史上試圖抵抗技術規律，人為設定戰術飛機重量上限的努力無不以斑斑血淚收場。美國海軍依據福萊斯特與小鷹兩級8艘常規動力航母的支持能力，將A-12復仇者II的滿載起飛重量劃界於8萬磅/36288千克級以內，令研發團隊窮極心力也未能實現預期性能指標。美國空軍原本要求F-22的正常起飛重量不得超過 55000磅/24948千克。猛禽的體重實際上膨脹到了64840磅/29411千克，同時作戰半徑明顯縮水。
雖然只是單發戰鬥機，實際上艦載型F-35C的最大起飛重量已經超過雙發的F-18EF（分別為31752kg和29937kg），已經是不折不扣的重型戰機
陸基重四/五的滿載起飛重量已達8萬磅/36288千克級，性能指標更為嚴苛的陸基重六勢將進一步增肥。艦載戰鬥機需要對抗高鹽高濕的惡劣環境並承受艦載起降的巨大結構負荷，還必須增設陸基型沒有的機翼摺疊系統以節省停放面積，性能指標相同時總是比陸基型號更重。這就意味着艦載六代機的滿載起飛重量最低限度需要達到40噸級，遠遠超過6-7萬噸級中型航母安全支持能力的極限。我軍國產航母二代艦如果將滿載排水量侷限於7萬噸以內，很可能服役僅10餘年就將面臨性能過時的尷尬局面。
中型艦載機不僅在性能方面完敗於重型機，而且是對國家資源的巨大浪費。按照美國的消費水平計算，6萬噸航母與10萬噸航母的單價差值約為20億美元，中型艦載機的研發成本則不低於200億美元。鑑於全新研製的中型機需要獨立於重六的後勤支持體系，又無法依靠海空軍聯合採購形成的生產批量壓低製造成本，即使不考慮研發開支，全壽命費用仍很難低於海軍版重六。中國海軍第二代航母的滿載排水量因此至少需要向CV-59福萊斯特與CV-63小鷹級看齊，站上8萬噸大關。
很顯然，本文作者剪水鸌是非常支持J-20上艦的，圖為著名CG畫師高山所作的J20艦載型號想象圖
中等海軍國家面臨的鬥爭環境遠不及中國海軍嚴酷，選擇艦載戰鬥機時可以接受相對寬鬆的性能指標。但能夠獨立研製艦載戰鬥機的國家屈指可數，多數中等國家海軍的艦載戰鬥機需要外購。現役常規起降型艦載戰鬥機中，J-15與Su-33滿載起飛重量33000千克，F/A-18E/F超級大黃蜂滿載起飛重量29937千克，F-35C閃電II滿載起飛重量31752千克，陣風M滿載起飛重量22200千克，F/A-18C/D滿載起飛重量23542千克，MiG-29K滿載起飛重量24500千克。
已經確定將於今年下水的中國首艘國產航母，中國在建造這艘航母上體現出來的能力完全不像是一個第一次自主建造航母的國家，這其中既有改造“ 遼寧”號所獲得的經驗幫助，同樣還是中國造船業整體實力的提現
顯然，即使不考慮兼容J-15，Su-33，F/A-18E/F，F-35C這樣級別較高的機型，大甲板艦隊航母的滿載排水量仍須達到4-5萬噸以滿足2000/1律。2艘這樣的航母才能保證其裝備國隨時有1艘航母處於戰備值班狀態。以本國製造業產值為衡量基準時，2艘4-5萬噸級航母對中等海軍國家造成的負擔，已超過10艘10萬噸級航母對美國造成的負擔。航母俱樂部的門檻高不高，歸根到底取決於觀察者的視角。對於工業強國而言，那只是一道門檻。在工業弱國眼中，那卻是用盡全力也無法翻越的高牆。
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