用科技堆砌,用金錢鋪路,科幻有餘而實用不足的朱姆沃爾特級


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自從冷戰結束以後,美國不再擁有體量接近的對手,其海軍的軍事戰略由大洋決戰轉向“由海向陸”(From the Sea),對軍事裝備發展的影響也是直接和深刻的。為了達成近海作戰的軍事戰略,美國先後提出並建造了部分近海作戰艦型,比如多功能護衛艦瀕海戰鬥艦,又比如著重對陸攻擊的朱姆沃爾特級驅逐艦。


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2號艦“麥可·蒙蘇爾”號


朱姆沃爾特級驅逐艦計劃(SC-21/DD-21),源於上世紀90年代初,但是從概念提出到最終立項經歷了一個漫長的拉鋸階段,直到1998年才最終立項。當時,本級艦的項目招標面向兩個競標團隊,一個是諾斯羅普格魯曼領銜的金隊(Gold Team),另一個是由通用電船領銜的藍隊(Blue Team),最終金隊以技術細節取勝,贏得了研發合同,但是藍隊也能以DD(X)次承包商的身份參與後續的建造合約,這延續了美海軍招投標的一貫傳統,雨露均霑、分工合作,使得主要船廠都能夠接單運轉。


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朱姆沃爾特級在巴斯鋼鐵造船廠的建造場景


朱姆沃爾特級首艦“朱姆沃爾特”號於2009年2月11日開工,製造商是通用電船旗下的巴斯鋼鐵造船廠(Bath Iron Works,BIW),也就是投標落敗的藍隊企業。在經歷了7年的建造後,“朱姆沃爾特”號終於在2016年10月15日入役美國海軍,由於應用了大量的新技術,入役之後的“朱姆沃爾特”號還一直處於調試改進當中,直到2020年初才傳來即將投入使用的消息。本級艦的艦長、舷寬、吃水分別為182.8米、24.1 米、8.1米,滿載排水量達到14564噸,是全世界有史以來建造服役的噸位最大的驅逐艦。


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作為美國海軍最新一級驅逐艦,朱姆沃爾特級一開始就被設定了很高的技術標準,為此,將本級艦各種主要技術難關列為十大關鍵技術[1],並分別指定承包商針對這十大技術通過工程發展模型(Engineer Development Model,EDM)的方式進行實際的測試。由於凝聚了大量的最新科技,朱姆沃爾特級的多項性能指標領先世界,並在一些方面取得了顛覆性的成果。


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“麥可·蒙蘇爾”號服役儀式


動力系統方面,朱姆沃爾特級採用整合電力推進系統(Integrated Electric Propulsion,IEP),這在美國海軍歷史上尚屬首次。該艦配備2臺Rolls Royce MT-30主燃氣渦輪機發電機組(合計功率72MW,97959馬力)[2]、2臺Rolls Royce 4500輔助燃氣渦輪發電機組(合計功率8MW,10884馬力),2臺永磁電進電機(合計78MW,約106122軸馬力),使用雙軸推進,航速30節。


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採用整合電力推進系統之後,該艦可以裝備功率較大的新型雷達,為其他武器裝備的運行提供充足的電力,也為尚在研發當中的電磁軌道炮、激光武器提供了前提條件。另一方面,裝備了整合電力推進系統之後,把原來的內燃機組和發電機組簡化為單一的發電機組,能夠節省艦內空間,還能提高艦載能源的使用效率。隨著整合電力推進技術的不斷成熟,其高效率、低噪音的優點正在吸引各國海軍研究並採用,英國的45級驅逐艦已經趕在朱姆沃爾特級之前成為這一技術的先行者。


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武器系統方面,朱姆沃爾特級計劃裝備戰斧巡航導彈、戰術型戰斧巡航導彈(TACTOM)、對地型標準導彈(Land Attack Standard Missle,LASM)以及先進對地導彈( ALAM),擁有多種射程和彈種可供選擇。目前,除了戰斧巡航導彈,其他對地攻擊武器尚在研發當中。為了搭載上述武器,本級艦裝備了由聯合防衛公司(United Defense,2005年被英國BAE收購)與雷神公司聯合研發的先進垂直髮射系統(Advanced Vertical Launch System ,AVLS)MK-57,該系統被安裝在艦體兩側,配備20座4聯裝發射管。


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先進垂直髮射系統(AVLS)MK-57


防空反導方面,該艦與阿利伯克級等宙斯盾驅逐艦不同,朱姆沃爾特級雖然也對搭載標準-3、標準-6進行了系統開發,但是還未能實現搭載。由於定位不同,本級艦隻搭載了有限的近程防空武器ESSM“海麻雀”,可4枚1組裝進先進垂直髮射系統的發射單元裡。


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艦炮方面,本級艦設計採用英國宇航公司(BAE)與洛克希德馬丁公司聯合研發的先進艦炮系統(Advanced Gun System,AGS),並專門為其研製了“遠程對陸攻擊炮彈”(LRLAP),射程可達185千米(100海里),但是該炮彈單枚造價高達80萬美元,美海軍決定另行選擇。據推測,很可能會裝備雷神公司正在試驗的“神劍S”155毫米艦載GPS制導+半主動激光制導炮彈。近防武器方面,先期選擇了瑞典博福斯防衛公司(Bofors Defence,已被聯合防衛收購)的博福斯57mm隱身艦炮(MK110),後又被美國通用動力30毫米的MK46艦炮所取代。


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先進艦炮系統(AGS)發射炮彈模擬圖


在作戰系統方面,本級艦採用名為整合式防衛系統(Integrated Ship Defense System,ISDS)的分散式高整合度艦載戰鬥系統,以其為核心,可以連結整合式寬頻主被動聲納、主動相控陣雷達與電子戰系統。過去的作戰系統將不同探測器與不同武器所需要的輸出/輸入系統分別配置,ISDS則是整合控制所有的艦載設備,作為神經中樞發揮統一指揮控制的作用。


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雷達系統方面,朱姆沃爾特級原計劃採用雙波段雷達系統(Dual Band Radar,DBR),包括由洛馬研發的長程廣域搜索雷達(Volume Search Radar,VSR)和由雷神研發的多功能雷達(Multi Fuction Radar,MFR),後由於成本問題,只搭載了MFR。

和美軍傳統宙斯盾驅逐艦不同的是,本級艦採用了三面陣相控陣雷達,理論上單面天線的波束掃描極限被限制在偏離中心軸正負60度的範圍,涵蓋120度的方位角,這已經達到了雷達電子掃描覆蓋寬度的極限,這表明美國廠商可能在雷達信號控制與處理技術上又獲得了巨大的進步,具體表現如何尚待觀察。


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反潛系統方面,本級艦單獨研發了AN/SQQ-90整合式水下作戰系統(Intergrated UnderSea Warfare,IUSW),整合的次系統包括AN/SQR-20多功能拖曳陣列聲納系統、擁有主/被動模式的輕量化寬頻可變深度聲納、整合式雙頻(高頻/中頻)主被動艦首聲納、直升機吊放聲納、投送式測溫儀、拖曳魚雷對抗系統、水下聲學對抗系統(可對敵方魚雷聲納進行信號干擾或製造假目標)、相關的數據傳感設備以及相應軟硬件等,所有聲納系統構成一套雙基(Bistatic)接收機,並採用未來作為美國海軍通用標準的開放式系統架構。

AN/SQQ-90的整套電子設備被整合在一個電子模組外殼(EME)之中,在交付造船廠之前就能完成整合與測試工作,不僅節省安裝與測試時間,還可降低整套設備的體積與重量,同時也能獲得最佳的電力供應和冷卻效率。AN/SQQ-90所需的操作人員只有宙斯盾艦配備的AN/SQQ-89的1/3。據美軍宣稱,該整合式水下作戰系統可跨層(cross layer)運作,是上世紀90年代以來最重要的反潛技術突破。


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“朱姆沃爾特”號與獨立級瀕海戰鬥艦編隊航行


隱身方面,朱姆沃爾特級採用了多種隱身技術,以求達到全方位隱身的效果。本級艦的採用了單一的全封閉式艦橋結構,即稱為整合式複合材料艦橋與組合體(Integrated Composite Deckhouse and Assembly,IDHA),IDHA是一體成型的模塊化結構,採用重量輕、強度高、雷達反射性低且不會鏽蝕的複合材料製造,整體造型由下往上向內收縮以降低雷達反射截面(RCS)。除了整合了艦橋和電子設備天線,還容納有主機煙囪的排煙道、直升機庫。


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為了減小紅外特徵,動力系統的廢氣首先用海水和空氣進行冷卻,再由整合式艦島頂部的排氣口排出,只能從上方才能觀測到排煙口,增加了紅外探測難度。此外,本級艦還有裝備了海水噴霧冷卻系統,吸取海水沖刷艦體的熱源。由於採用了電力驅動加泵噴推進,並給動力系安裝了浮筏減震基座,朱姆沃爾特級的噪音降到了110分貝,達到了俄亥俄級戰略核潛艇的水平,成為全球最安靜的水面艦艇。整體而言,朱姆沃爾特級的隱身性能,已經達到了世界水面戰艦的一個全新高度。


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艦橋頂部特寫(無遮擋處為排煙口)


艦體設計方面,朱姆沃爾特級採用了獨特的穿浪逆船舷艦體(Wave Piercing Tumble Home),有利於減小航行的阻力和噪音,也有利於降低艦體的雷達反射截面,這是本級艦的又一個創新設計,成為該艦顯著的外形特徵之一。


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總體而言,朱姆沃爾特級是一個開創性的驅逐艦項目,在造艦技術方面做了多方面的研究探索。本級艦在隱身設計、整合式水下作戰系統、整合式防衛系統等方面取得了跨越式的發展,在整合電力推進技術、泵噴推進技術等方面進行了大膽的嘗試,對遠程制導艦炮技術進行了領先的探索,這些都將引領世界造艦技術的發展。

與此同時,提出於冷戰結束初期、成型於本世紀初的朱姆沃爾特級,並非傳統意義上的宙斯盾驅逐艦,而是一型主打對地攻擊的近海作戰驅逐艦,它幾乎放棄了防空能力,清一色地裝備對地攻擊武器,這符合美海軍90年代乃至21世紀頭幾年面對的情況,但是已經不適應當今世界的力量格局。所以,朱姆沃爾特級會是一個還算成功的試驗艦,但不會成為一型優秀的實戰軍艦。


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現如今,為了應對當前世界力量格局的轉變,美海軍不僅需要繼續挖潛阿利伯克級驅逐艦,更迫切的需求是發展下一代宙斯盾驅逐艦。朱姆沃爾特級已經研發成行並得到驗證的技術不會白費,將會為研發下一代盾艦提供先進的基礎技術。如此看來,我們可以改稱本級驅逐艦為先進技術試驗驅逐艦。




注:

[1]朱姆沃爾特級驅逐艦計劃最終項目名稱由DD21改為DD(X)


[2]這十大關鍵技術包括:

(1)穿浪逆船舷艦體(Wave Piercing Tumble Home)

(2)MK-57垂直髮射系統(艦體周邊垂直髮射系統,Peripheral Vertical Lauhcn System,PVLS,後更名為先進垂直髮射系統Advanced Vertical Launch System ,AVLS)

(3)整合複合材料艦島與孔徑(Integrated Composite Deekhouse and Apertures,IDHA)

(4)紅外線模型(IR Mockups)

(5)整合式電力推進(Integrated Power System,IPS)

(6)雙波段雷達(Dual Band Radar,DBR)

(7)整合水下作戰系統(Integrated UnderSea Warfare,IUSW)

(8)先進艦炮系統(Advanced Gun System,AGS)

(9)艦上共通運算環境(Total Ship Computing Enviroment,TSCE)

(10)自動火災抑制系統(Automatic Fire Suppression System,AFSS)


[3]本文所述為公制馬力,即米制馬力,1馬力=0.735千瓦


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