鑄木鏤冰——西班牙F100“宙斯盾”護衛艦的設計與技術特點(六)

雖然選擇了技術上相當成熟的“宙斯盾”系統,其核心的AN/SPY-1D(F)/AN/SPY-1 Block 709相控陣雷達又進行了性能優化和減重處理,SPG-62照射雷達的數量也減至2部(“提康德羅加”是4部,”阿利.伯克“是3部)。

但即便如此,要將原本為巡洋艦和大型防空驅逐艦設計的“宙斯盾”系統和一組48單元的MK41垂直直髮射系統塞入不到6000噸的艦體(按照TFC階段的設計,F100型艦長只有127.8m,艦寬15.75m,標準排水量4847噸,滿載排水量5330噸),美國和西班牙工程師們還是絞盡了腦汁,對F100型進行了重新設計。

鑄木鏤冰——西班牙F100“宙斯盾”護衛艦的設計與技術特點(六)

為了不對AN/SPY-1D(F)/AN/SPY-1 Block 709雷達的照射視界造成妨礙,但又要避免艦體重心過高,保證在6級海況下保有全額作能能力,在8級海況下保有部分作戰能力,F100型的AN/SPY-1D(F)/AN/SPY-1 Block 709雷達四面陣列天線與發射機,無法像“阿利.伯克”級那樣都裝在首艛結構的同一層甲板上。

畢竟按照原先的規劃,F100的最大寬度只有18.6米,而“阿利·伯克”級為20.4米,再加上如前文所述,AN/SPY-1D(F)/AN/SPY-1 Block 709與標準的AN/SPY-1 1D在安裝結構上有所變化。面對這種情況,巴贊船廠和美國的洛克希德·馬丁公司研究後,決定將AN/SPY-1D(F)/AN/SPY-1 Block 709的發射機、電子設備和波導設備安安裝於艦橋後方一個相當高大的塔狀結構物內,並分置於兩層甲板,發射機在下層,天線則在上層。

為此,兩國工程師們大幅度調整了F100的上層建築佈局,並將主桅杆安裝到了SPY- 1D(F)塔狀結構物的頂端,造型則與”阿利.伯克“級的主桅神似,都採用輕合金製造且向後傾斜,以降低迎風阻力和重心。同時為避免妨礙AN/SPY-1D(F)/AN/SPY-1 Block 709雷達的照射,上層建築後方的煙囪以及其他裝備、結構物的高度都要受到限制。另外為了容納AN/SPY-1D(F)/AN/SPY-1 Block 709雷達設備,對F100內部艙室的設計也進行了修改。這些為適配AN/SPY-1D(F)/AN/SPY-1 Block 709雷達而進行的修改,說起來似乎是輕描淡寫的,但背後付出的努力十分艱辛,工作量也相當驚人。

鑄木鏤冰——西班牙F100“宙斯盾”護衛艦的設計與技術特點(六)

事實上,此種設計最大工程挑戰在於要分裝於不同甲板的發射機與天線,其間須以垂直且彎折的導波管連結,不僅因為導波管較長且曲折而使能量損耗增加,如果上層結構因波浪衝擊等外力因素而搖晃震動,使內部的導波管發生些微形變,將使雷達的射頻能量不穩定,導波管故障受損的機率亦相對增加;此外,增長的導波管也導致電磁外洩大幅增加,需要相對應的處理措施。

美西兩國研發團隊經過長達兩年的努力,才攜手解決了垂直導波管的所有相關工程問題。不過,雖然付出了諸多辛苦努力,也增加了研發時間以及一定程度的研發成本,但這些付出是物有所值的。比如,AN/SPY-1D(F)/AN/SPY-1 Block 709雷達天線,在F100型護衛艦的安裝位置高度,甚至要稍高於AN/SPY-1 1D在”阿利.伯克“級上的安裝位置,由此獲得了更好的探測效能,特別是在追蹤低空掠海小型目標時,偵測距離與反應時間均要優於”阿利.伯克“級。

較普遍的低可探測性設計是F100型護衛艦結構上的另一個突出特徵。F100型護衛艦的低可探測性設計,包括雷達信號特徵、紅外信號特徵與聲信號特徵削減三大方面。首先是F100型護衛艦雷達信號特徵的低可探測性設計。雷達波隱身理論於20世紀60年代被蘇聯科學家彼得·烏菲莫切夫首先提出,最先被運用於空軍領域,到了20世紀70年代,美國科學家根據該理論,發明了飛機“隱身”的概念並將其運用在了F-117戰鬥機上。

直到20世紀80年代,各國才逐步開展艦艇雷達波隱身技術的研究和應用。經過幾十年的發展後,在F100設計凍結的1997年,水面艦艇依雷達信號特徵低可探測性設計程度的不同,已經可大至由低到高劃分為三級,即“次隱身艦”、“準隱身艦”和“隱身艦”。“次隱身艦”最大的技術標誌是開始注重隱身外形隱身技術的運用,將以往水面艦艇上層建築的外側壁由垂直面做成內傾面,並關注對平臺部分散射源的控制,消除角反射結構。

鑄木鏤冰——西班牙F100“宙斯盾”護衛艦的設計與技術特點(六)

有意思的是,“次隱身艦”的代表正是美國海軍的“阿利·伯克”級驅逐艦,所以在1995年-1997年,西美兩國對F100進行重新設計的過程中,F100吸收了大量“阿利.伯克”級驅逐艦設計上的經驗,同樣成為了所謂的“次隱身艦”,這主要表現為為減少雷達波反射,F100艦體水線以上的外型設計避免與鄰近各表面相互垂直,使平面法線方向偏離威脅方向;水線以上舷側大角度外飄或內傾。

上層建築各個側面的法線方向朝前、後、正橫方向,各主要側面內傾;上層建築外形設計採用平面組合形式,減少角反射體的產生;艦體和上層建築保持雷達波反射特性的連續,舷側開口設置有效的屏蔽裝置,避免產生空腔現象;桅杆採用大角度傾斜設計;在滿足設備使用要求的情況下減少平臺、橫桁等結構物;減少散射源的數量,儘可能減少暴露在甲板上的電子武備、甲板機械、舾裝件的數量,避免其相互間構成角反射體的可能性。

對露天設備的外形進行隱身改進,將強散 射源減弱為弱散射源,對於無法避免的強散射源,設法對其進行遮蔽;對於採用外形隱身技術難以解決的一些問題,如局部亮點、甲板面裸露的設備以及某些大 平板,採用雷達吸波材料等等。在紅外信號特徵的低可探測性設計方面,F100同樣吸收了“阿利.伯克”級驅逐艦設計上的大量成果,從內生和外生紅外輻射源兩方面加以著手。


分享到:


相關文章: