踏浪幽灵,瑞典“维斯比”级隐身护卫舰发展略记

引子


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隐身舰的先驱法国海军“拉菲特级”护卫舰,1990年代中期服役,它的出现使得世界战舰的设计开始往高度隐身化方向发展。

如果要以最简洁的语言来概括冷战结束后世界范围内水面舰艇的发展趋势,那么“隐身”两字或许最为妥帖无论是上层建筑内倾、甲板设施整体内置等诸多表面文章,还是抑制废弃排放、减少红外特征等一系列的内在提高,目标都只有一个:降低被敌方探测设备捕获概率或减小其作为打击目标的综合信号特征,进而提高自身执行作战任务时的生存机会。

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美国海军“海影号”全隐身试验舰,在测试过程中它的信号特征远远低于“拉菲特级”护卫舰。

这一概念萌生之初较为各界关注和争论的是“准隐身”和“全隐身”的得失与优劣。

在大多数国家都对隐身舰持观望态度的1990年代初,与美、法等大国完全不能相提并论的瑞典却凭借一己之力,闯出了一条适合自身发展需要的道路,这就是瑞典方面标榜的整体“真隐身”的产物,“维斯比级”轻型护卫舰。它一经就成为世界造舰界关注的焦点之一,并且在首舰“维斯比号”建成后更引发了国内外关于小国可能抢先进入到隐身舰时代的热议。

小国雄心


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北欧和波罗的海地图,瑞典被挪威整个“包进去了”,而波罗的海也是世界上著名的浅内海,平均水深55米,并且越是靠近周围陆地水下越是暗礁众多,根本不适应大型舰艇和潜艇活动。

北欧国家在1970年代之后不约而同的走上了精兵简政、小艇当道的海军发展道路,这其中除了对浅水海域的现实考虑外,防务预算持续的削减也是不容忽视的因素。以瑞典为例,体现二战设计思想的巡洋舰和冷战年代为了防范苏联海上入侵的快速驱逐舰,由于造价昂贵,效费比低,无法使用现实要求而在海军当中的地位不断下降;而轻捷机动、武装精良,依托多岛屿、多海汊环境实现多密集部布防,用于穿插巡逻和海上据止作战的导弹艇成为了这一时期最为活跃的主角。

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瑞典历史上是有:战列舰、巡洋舰和驱逐舰的,图片上是瑞典二战时期建造的“三冠王级”轻型巡洋舰,直到1960年代前瑞典海军都是一支保有驱逐舰数量较多的舰队,但1960年代之后随着苏联反舰导弹的完善,这些老旧的大舰都没用了!逐步退役。

进入到冷战末期,欧洲的政治版图发生了剧变,针对瑞典本土的军事威胁持续减弱,军队的关注重点不可避免的发生了转变,因而能够执行领海和全球范围作战和准军事任务的多用途水面战舰呼之欲出。

由瑞典海军、皇家技术局、瑞典国防物质管理局、卡尔斯克鲁纳船厂、国防研究中心...等多个科技实体联合发起的概念探索项目从1986年开始起步,很快进入实质性发展阶段,最终演变为YS2000水面战舰项目。该项目制订了三个主要目标:一是水面舰艇不同信号降低模式的实际效果;二是测试武器和传感器在隐身舰上的整合度;三是对水面效应舰艇技术进行分析验证。

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基于这一规划的阶段性成果于1991年开始跨出实质性的一步:作为隐身技术演示平台的“斯米格号”公开亮相(上图)引来了全世界赞叹的目光,也使得瑞典迅速跻身与世界高水平隐身舰艇理论研究的前沿国家行列,如果不搞这一平台,很可能在此后的数年间都要走一段事倍功半的弯路。

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采用侧壁气垫结构的“斯米格号”全长30.4米、宽11.4米,最大排水量140吨,使用2台MTM 16V 396TB94柴油机提供推力,另两台DSI 14柴油机提供气垫所需的升力。全艇整体由平板直线构成,艇身和上层建筑之间没有清晰的界限,外观酷似一个“大饭盒”,其基本原理和当时美军的“海影”试验舰一样,利用多平面的反射角限定原理来减少电磁波信号特征,增大敌方的探测难度。当然,“斯米格号”也不是纯粹的试验艇,它舯部安装了一门40毫米近防炮系统、可升降式反舰导弹系统以及专门为水下监听设备和搜索系统开设的“月阱”,此外还有升降式多用途桅杆和可拆卸天线,使其表面显得非常光洁。

尽管“斯米格号”的隐身设计非常成功,但瑞典海军认为其双体布局现代宽大太大,不适宜用于本国战舰,而侧壁式气垫结构的整体也不利于隐身,因此要回归到传统的单舰体设计...由于有这样或那样的原因“斯米格号”也没有进一步的发展和完善,但它的某些设计理念和一些新的应用技术用在了后来的“维比斯级”轻型护卫舰上了。

很低调的“维斯比”


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鉴于“斯米格号”没有达到瑞典海军的使用要求,先前的那些参与设计单位又重新设计了更符合海军要求的轻型护卫舰,由著名“考库姆船厂”在1996年12月7日开工建造。

“维斯比”基于单体滑行艇设计,双层碳纤维增强塑料(碳纤维:用粘胶丝、聚丙烯腈纤维和沥青丝为原料在300~1000℃下碳化而成,其直径非常细,只有7微米)夹层加固,即100%的碳纤维蒙皮通过真空辅助浇注方式包裹在泡沫芯层之上,这种材料能很好的吸收海浪冲击,具备优异的放火和抗水雷效果(无磁性),在满足同等屈服强度要求下,重量不到钢材的20%。这对提高内部载荷?改善速度和航程有着极大益处,少数应力集中的位置(如齿轮箱罩壳)则采用钛合金夹层予以加强。

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碳纤维塑料不算啥神秘高级材料,这辆“宝马概念车”外壳就是用碳纤维塑料,而“维斯比”护卫舰所用军用级别的未必比它的好。

多年以来瑞典海军一直信奉“小艇办大事”的观点,坚持认为吨位较小的的舰只也可具备远洋作战能力,因此即便是“维斯比级”这样一型隐身设计的轻型护卫舰,骨子里依然透着一股浓浓的“快艇范儿”。其舰长72.7米、宽10.4米、吃水2.5米,满载排水量650吨。

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“维斯比级”整舰前后分成了四个主要舱段模块:1~10为后段模块、11~20为中段模块、21~30为前段模块、31~40为上层建筑,相互之间通过考库姆公司开发的真空辅助夹层灌注工艺紧固连接。水密和气密舱总共10个,相邻3舱进水不沉。上层建筑较为低矮光滑,大角度倾斜外壁可在四个方向上最大限度的散射雷达能量,外观呈“截顶金字塔”形状,由于顶部需要布设贴壁天线,辐射信号产生的“热点”较为集中,所以也是涂覆吸波材料最为普遍的区域。

根据瑞典的全隐身舰设计原则,要求消除所有可能暴露舰艇存在或者行踪的因素,层层设置探测障碍,实现“尽量不被探测到,探测到尽量不被识别,被识别不被定位,被定位不被跟踪,被跟踪能成功摆脱”,哪怕是这种设计布局可能会带来种种不便也在所不惜。

作为雷达和各类传感器平台,依附于上层建筑的多用途桅杆采用伸缩或者折叠设计;甲板设施、锚链也都隐藏在舱盖之下;刚性充气艇和遥控载具则位于原先设想的下沉式机库门之后,通过套筒式起重机实现收放;并且设计了一种弹出式托架,用于救生筏的抛投。

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“维斯比”舰体的新版浅灰双色海洋迷彩在视觉淡化效果上达到了极致,能够让它在安全距离之外“没入”海天之间,给敌方探测造成困扰。为减小光反射,舰桥上开窗很少,航行灯玻璃也用吸波材料涂覆。瑞典海军设定的雷达反射截面要求比同尺寸轻型护卫舰至少降低三分之二,即在恶劣海况下在13公里可被发现,平静海况下为22公里,因此在雷达和红外隐身方面花费了更多的心思。

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除了表面的特殊涂层能够吸热外,碳纤维结构本身也具备良好的隔热性能,加上燃气轮机烟囱、通风设备及排气管等所有红外热源也都采取覆盖金属网等隐藏措施或冷却处理(上图当中排烟系统被覆盖了金属格栅)。同时舰体表面还设有消洗设备,排气管也通过喷淋海水的方式达到降温效果,管口温度在强力制冷作用下瞬间从600℃骤降到40℃,因而航行中远望去舰体上空“烟雾蒸腾”。

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“”维斯比”舰在高速航行时喷淋系统要打开,形成雨雾状水汽覆盖舰体,减少红外信号特性。

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莱康明TF–50A燃气轮机,世界上舰用燃气轮机不只是英国的MT30、WR21或者美国的LM2500这些名牌产品,莱康明在中小型燃气轮机方面建树颇深,毕竟是制造航空发动机起家的,美军LACA气垫登陆艇上用的燃气轮机就是莱康明公司的TF–40/50系列,而“维斯比级”也用了四台TF–50A作为加速动力装置,同时还使用了两台MTU 16V 2000 N99柴油机作为巡航动力,“维斯比舰”的最大航速是35节,巡航速度为15节。动力系统总功率21500马力,根据航行要求可与2台辛辛那提MA–107SBS齿轮箱联动或者断开,并通过2部可调整左右方向的125 SⅡ罗·罗卡梅瓦戽(hu第四声)斗式喷水推进器驱动舰艇航行,舰艏还装有荷兰罗尔公司125千瓦HRP 200–65型侧推器。

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“维斯比号”正在倒车,舰体很小显得机动灵活,而且喷水推进器形成的浪花也很小,也是低噪音的机械装置,不但机械结构简单也非常有利于隐蔽。

根据这些年在地中海和波罗的海的演习和训练情况,“维斯比舰”具备很好的绕轴转向能力,其机动灵活甚至比长度不到其一半的快艇也毫不逊色。值得注意的是,在扫雷作业时,柴油机可通过GPS精确定位功能推动舰艇慢速沿着预设航道行进,必要时,喷水推进器和侧推进器可以共同作用,使舰艇固定不动。

“维斯比舰”共有6名军官、20名士官和17名水兵。舰内生活区符合安全、私密和低噪声标准,住宿方面军官和高级士官配有双人舱,低级士官和水兵共用4铺位的模块舱,备用床位10个,集中布置在前加班下层。军官和士兵的会议室和餐厅共用,水兵配置有自己的食堂。总体来说“维斯比舰”的由于自动化程度高,有很多舱室是无人值守的由闭路电视进行监控,这样就大大的减少了载员,人员减少后个人会得到更大的生活空间,这对于身心健康非常有利,茫茫大海上只有休息好,体力充沛才能更好了执行战斗任务。

硬手段也不显山漏水


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“维斯比号”(K32)舰舯部的反舰导弹发射器舱盖打开的情景。

力求达到“甲板光洁平整”的全隐身方案在武器布局上也颇费一番苦心,尽最大可能内置是基本原则,确实需要“抛头露面”的也要对其外轮廓线条和表面信号进行特别处理。“维斯比级”装有2座四联装RBS–15MK2反舰导弹发射器,传统八字外撇布局,但航行时隐藏于后甲板下方,接到指令后能快速打开舱盖迅速调整到待发状态。

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正在给“哥德堡级”轻型护卫舰安装RBS–15MK2型反舰导弹发射器,“维斯比级”目前升级为MK3型。

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RBS–15反舰导弹是一种惯性制导主动雷达寻的武器,具备“发射后不管”能力,预制破片高爆战斗部重200公斤,飞行速度0.85马赫,射程超过110公里,在世界中型反舰导弹家族当中属于上游水平,目前有舰–舰型、岸舰型和空射型,平台适应性很高。

“维斯比舰”设计计划书中防空作战被列在第五位,重要性次于水雷战,瑞典海军目前尚未选定该级舰的防空导弹系统,但预留了甲板空间,一旦资金到位,最有希望被选中的是南非“矛枪”–IR系统。

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舰用“矛枪”采用8单元垂直发射器,理论上可以同时对抗8个不同方向来袭的目标,导弹全长3.32米,发射重量135公斤,战斗部重23公斤,最大速度2马赫,仅需18秒就能达到8000米的最大射高,导弹最大射程12公里,为惯性跟踪+雷达制导方式,全程飞行过程中可以连续接收即时更新的目标数据。

为“矛枪”导弹预留的位置是原先准备布置机库的那片“黄金地段”,建造管理方(瑞典国防物质管理局,实际上是一家民营的咨询机构)也是权衡再三才决定改做此用,不过总算保留了停机坪,而且面积十分宽敞。瑞典海军早在2006年10月就搞过舰载直升机操作试验,11月初从丹麦海军借来一架“超山猫”MK 90B在“维斯比号”上进行起降,证明技术上完全可行,“维斯比号”服役之后,首先搭载的是“阿古斯塔”AW–209LUH直升机,但目前该机还未配属瑞典海军航空兵部队,原因是载重量偏小,机上带有深海扫描激光器,其功能侧重于海上搜索、物质运输、机动侦察、水雷探测,暂时没赋予反潜作战功能,未来该机会被更先进的NH90直升机取代。

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“维斯比级”虽然排水量不大,但麻雀虽小五脏俱全,在舰的后部两型下方各安装两座400毫米TP45型反舰/反潜两用鱼雷,瑞典的鱼雷制造能力很强大,在水面舰艇上所使用的鱼雷也很独特,既不是欧美国家的324毫米轻型鱼雷,也不是苏/俄粗暴的延续“雷击舰”的533毫米鱼雷发射管,400毫米雷径界于两座之间,即可以节省甲板空间又能使鱼雷的射程和威力增加。

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目前“维斯比级”的鱼雷已经升级为TP47型,口径仍为400毫米,长2850毫米,重340公斤,电子直流推进动力装置由原来的“银锌电池”推进改为更先进的“磷酸铁锂电池”,该电池可以充放电100次以上,鱼雷采用喷射推进系统,取消了螺旋桨使鱼雷在航行时更加的安静,鱼雷的战斗部装有45公斤成型高能炸药,可以击穿俄罗斯双层核潜艇的壳体。

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苏联潜艇一直都是瑞典的心腹大患,图片是1981年10月27日苏联海军波罗的海舰队的一艘老式W级S363号潜艇潜入瑞典海域执行侦察任务,谁料想搁浅了...瑞典海军发现该艇后迅速包围,并且要登艇检查但受到了苏联潜艇兵的强力阻止,并且透过美国警告瑞典,363号艇上装有数枚核鱼雷,如果瑞典逼人太甚苏联潜艇将引爆这些核武器...最后瑞典在苏联的威胁和美国的劝说下,允许苏联拖船将潜艇拖走,苏联方面向瑞典赔偿了69.3万美元危机才算结束,但这也给瑞典很大的刺激,要大力发展反潜兵力苏联潜艇的再次入侵。

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最新型的TP47型鱼雷线导+主动声呐寻的,其最大特点是可以攻击海床深度的潜艇。

原先的设计当中“维斯比级”还计划装备2套萨伯公司的6管127毫米多任务作战发射器,这也是瑞典传统的反潜火箭发射器,但最终取消了。

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由于主炮的体积太大,无法收入舰艏甲板下方,但围绕着70倍口径的SAK57 MK3舰炮的隐身问题也是煞费苦心,其正面大斜角玻璃钢炮塔可有效反射雷达入射波,炮管采用三角截面,收折状态下和炮塔外轮廓完全贴合。该炮既能反舰,又能防空甚至拦截现役掠海反舰导弹也有较高概率。

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SAK57舰炮最大射速220发/分钟,射程为17公里,发射57毫米“预制破片可编程近炸引信炮弹”,具备全目标智能化水平,弹重2.4公斤,内装2400颗碳化钨球,引爆后呈扇面状击毁来袭目标。火炮带有全数字界面和用于性能监控、预测和弹道计算的附属计算机,通过与火控计算机和距离传感器相连的电子编程器,实现发射瞬间独立编程。

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火炮的6个功能模块各自应对不同的作战对象,分别针对导弹、攻击机和直升机防空作战的近炸功能;对付大型飞机和直升机的带有优先碰炸功能;打击空中目标的预设式连续近炸功能;用于软目标上方,隐藏目标的定时功能;摧毁卡车、轻型装甲车辆的碰炸功能;击毁装甲车辆的穿甲碰炸功能。

由于“博福斯公司”百年的造炮历史的工艺沉淀,SAK57 MK3舰炮性能非常优越,除瑞典海军使用外,美国海军的“独立级”濒海舰和“朱姆沃尔特级”驱逐舰均安装了该炮。

雷达和光电系统几乎匿迹


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“”维斯比级”舰载支援系统的核心是ITT公司的ES–3701战术雷达支援和警戒系统,覆盖雷达全频谱,尤其适合轻型水面战舰。此外还有通讯电子支援系统以及红外搜索跟踪设备,这些也都能起到辅助警戒作用,这三种系统通过被动方式工作,没有信号辐射,最大限度的实现了电磁静默。同时,指挥官可以根据周边环境的变化决定本舰显示出的电子信号,以迷惑那些能隐隐发现“维斯比”的光学装备和雷达。

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位于前舰桥的CEROS 2001 MK3指挥仪

舰船改造过程中对于共形天线的运用非常普遍,因此传统舰体上天线林立那种景象在“维斯比级”上一扫而空,显眼的只是舰桥前面的CEROS 2001MK3多功能指挥仪。该系统工作在I/J波段,属于9LV系列模块化指挥控制系统的一部分,主要功能是舰炮火控,将来可能用于防空导弹跟踪制导,由于“维斯比级”使用了涂有吸波材料的金属倾斜平面,天线具有频率选择穿透功能,雷达横截面很小,通讯天线都贴嵌在上层建筑表面。

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三坐标“海长颈鹿”AMB水面搜索雷达主天线包覆在锥台型隐身雷达罩内,正常警戒状态下每分钟30转,防空作战60转/分钟,最大仰角70°,可实现全方位探测跟踪。除了精确跟踪海面目标、提供坐标方位和距离数据并用于射击落点火力校正外,还设计了针对掠海目标的特别防空模式,雷达截获概率很低,带有多个植入式电子对抗天线,以应对敌方的干扰。

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维斯比级的还装有舰艏球鼻声呐,型号为CHMS90型,具有极强的搜潜功能,使用频率为86千赫,内置1152个声波收发器可对180°范围内的目标进行扫描。球鼻内的收发器可以在上下2米、方位角190°范围内来回移动扫描,声波收发扇面为标准30°和68°,还可以声波(射幅1.5×7°)进行修正,是一型非常先进的主动声呐。

前程并不很灿烂


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毫无疑问,独树一帜的“维斯比级”轻型护卫舰的服役,在瑞典海军史上具有划时代意义,较小的尺寸并不妨碍它进行灵活的海外部署,即便和美军濒海战斗舰这样的全功能平台相比也不遑多让,至少可并称为紧凑型网络中心战水面舰艇。仰仗平台设计的优越和舰载设备的完善,从常规的近海巡逻警戒、远洋保交护航,转向封锁拦截和航道禁运,或是中等烈度的海上冲突,对它而言均可转瞬间完成。

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“维斯比”轻护与丹麦海军“伊万·休特菲尔德”宙斯盾舰进行海上巡逻演习,瑞典海军目前没有宙斯盾舰,并不是建造不起,而是地理位置的原因不需要,并且波罗的海本身来说是内海,在这样的海域内大舰根本施展不开,还因为目标太大更容易受到敌方航空兵和岸舰导弹的攻击,使用效果远不如“维斯比级”这样的小型隐身舰,更主要的是苏联解体之后俄罗斯“波罗的海舰队”实力萎缩了很多,对瑞典的威胁也大为降低,在这样的相对和平环境下瑞典海军的舰队规模和质量应以精干为主,即便是有较高的紧张形势瑞典作为“北欧盟主”也会得到北欧其他国家海军的支援,甚至是北约海军的支援,虽然瑞典已经保持了100多年的中立地位,但他毕竟还是资本主义世界的一员。

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瑞典皇家海军2017年规模,其中“维斯比级”到2019年增加了一艘,其他型号潜艇和战舰没有增加,也就是说目前瑞典海军有6艘“维斯比级”轻型护卫舰,数量太少确实有些“捉襟见肘”,

原先但采购的数量是20艘,由于苏联的消失威胁骤降修定为14艘,但14艘的计划也没坚持多久,...减过来减过去变成现在的这个数量,2001年时的计划6艘“维斯比级”的总造价为7.5亿欧元,实在是过于昂贵了,在当前整体经济不景气的条件下维持这个数量已经很吃力了。

目前考库姆船厂已经设计出改良版的“维斯比+”总体设计方案已经完成,“维斯比+”可以由不同的模块组合,可执行反潜、反舰、防空、巡逻...等任务,建造成本进一步降低,并且推出56米缩小版、68米常规版和104米的加长版本,面向国际市场,如果瑞典海军资金允许也将购买。不过到目前为止“维斯比+”并没有出现,看来瑞典海军在资金紧张的情况下暂时无力购买。

但,不管怎么说“维斯比级”确实是开启了全隐身水面舰艇的先河,其设计理念也给其他国家提供了借鉴。


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