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世界上的排名第一全球最先进的驱逐舰——朱姆沃尔特级驱逐舰

发表时间: 2023-11-24 作者: 消声设备

  朱姆沃尔特级驱逐舰作为全球头号强权美国的新世代主力水面舰艇,从舰体设计、电机动力、指管通情、网路通信、侦测导航、武器系统等,里里外外无一不不是超越当代、全新研发的顶尖科技结晶,再度展现了美国海军无与伦比的科学技术实力、财力以及思想上的前瞻远见,全球头号海强的架势展现无遗。正由于本级舰的开发如此地具有前瞻性与挑战性,所以美国海军除了采用螺旋推进的开发策略外,并将DD(X)的各种主要技术难关列为十大关键技术,并分别指定承包商针对这十大技术通过工程发展模型(Engineer Development Model,EDM)的方式来进行实际的测试。

  诺格在2005年完成DD (X)的系统模块设计以及十大关键技术的EDM,而此一细部设计在同年9月通过美国海军的细部设计审查,国防部并在稍后的11月23日宣布DD(X)进入阶段IV。

  DDG-1000使用全舰计算环境(TSCE)作为舰船各系统(指控情报、平台控制、动力系统、武器系统等)的集成系统来进行信息整合,以发挥系统整体资源优势,最终形成一个统一的“网络中心战”节点。TSCE 基于开放式体系结构(OA),通过软、硬件模块化以及构件化和服务化,解决了各分系统独立运行、互操作困难、资源无法共享等问题,最终达到跨平台、跨领域的协同作战能力。

  同样,不同于现役大部分舰艇,本级舰将采用革命性的整合式全电力推进系统(Integrated Electric Propulsion,IEP)。除了DDG-1000外,英国新一代的45型驱逐舰与伊丽莎白女王级航空母舰也将采用整合式电力推进系统。

  与传统水喷射推进器不同,AWJ-21完全沉入水面以下,可减少噪音与航迹,并增进推进效率;此外,此型推进器外型紧致,吃水深度低,利于在浅水环境操作。AWJ-21本身兼具推进与转向功能,使船只得以省略船舵,不仅灵活度大幅度的提高,也简化了机械的复杂度。AESD的动力系统包括柴油发电机与蓄电池,以柴油发电机驱动时的航速可达16节,单纯使用蓄电池时则可达8节。

  朱姆沃尔特级驱逐舰使用先进而全面的隐身设计,使其拥有潜艇般的隐身性──在海上作业时被发现的机率远低于10%。朱姆沃尔特级驱逐舰的舰面上只会有一个单一的全封闭式船艛结构,即称为整合式复合材料船艛与孔径(Integrated Composite Deckhouse and Assembly,IDHA),整个结构与上面的天线设计都由雷神公司负责。IDHA是一个一体成型的模块化结构,采用重量轻、强度高、雷达反射性低且不会锈蚀的复合材料制造,整体造型由下往上向内收缩以降低雷达反射截面(RCS)。

  除了整合了舰桥、所有的电子装备天线之外,还容纳有主机烟囱的排烟道,尾部则含有直升机库。而为了验证IHAD整合复合材料上层结构组合,NGSS与雷神还建造一座缩尺寸的IDHA模型,放在美国海军中国湖实验场进行RCS测试;而为了测试红外线讯号,NGSS也建造了主机排气口与其他热点部位的实体模型进行热讯号测试,以验证DD(X)预定采用的空气冷却、水冷等降温手段的能耐。

  动力系统的废气先以海水和空气冷却,由整合式舰岛顶部的排气口排出,只能从上方才能观测到排烟口,减少了敌方的红外线观测方位。其他用来降低热讯号的装备还有海水喷雾冷却,吸取海水冲刷船身的热点。静音设计方面,本级舰的动力系统将装置于减震浮筏上,以降低被潜艇声纳发现的机率。由于WTM船体低阻力的穿浪特性,加上种种先进的降噪措施减振,本级舰称能将水面航行时的噪音降至110分贝左右,相当于后期型的洛杉矶级攻击核潜艇,成为全世界最安静的水面舰艇,彻底颠覆过去水面舰艇永远比潜艇吵杂、潜艇总是能在远距离先听到水面舰的情况。

  本级舰采用名为整合式防卫系统(Integrated Ship Defense System,ISDS)的分散式高整合度舰载战斗系统,以其为核心,连结整合式宽频主被动声纳、主动相控阵雷达与电子战系统。与过去的作战系统将不同感测器与不同武器所需要的输出/输入系统分别配置的作法不同,ISDS将整合控制所有的舰上装备,一如人体大脑对肢体的控制,概念与第五代战斗机类似。

  2006年11月,雷神公司选定早已参与DDG-1000计划的L-3通信公司海事系统分部,作为DDG-1000的整合舰桥系统(CINB)的承包商,合约价值1800万美元。CIBS采用开放式架构,符合民间业界标准,整合有电子海图制图显示器与资讯系统(ECDIS-N)、航海规划,整合导航态势图、避碰与水雷规避、舰艇机动控制等功能,可实施自动化航行作业,包括航路规划/执行、操纵以及通信等,并符合美国海运署海军舰艇的相关规划。CINB的整合与自动化程度极高,只需一名人员就能在整合显控台进行操作。

  依照雷神的说法,本级舰的战斗系统还是整合了SM-2与SM-6防空导弹的射控能力(但现阶段不具备反弹道导弹功能)。由于ISDS的高度自动化以及整合化,使的DDG-1000的人力需求可以大幅度降低至150人以内,远低于以往驱逐舰动辄三、四百人,甚至比佩里级护卫舰还低。

  DG-1000最主要的雷达系统为双波段雷达系统(Dual Band Radar,DBR),主承包商为雷神公司,分为两个部分,第一是由洛马研发的长程广域搜索雷达(Volume Search Radar,VSR),其次则是由雷神开发的多功能雷达(Multi Fuction Radar,MFR),两者相辅相成,满足舰上需要的所有雷达机能,包括对空/平面搜索、早期预警、防空自卫及对海对地作战所需的追踪/标定/射控。由于DBR雷达系统原本就是DD-21计划底下的一环,因此在2001年DD-21暂时遭到搁置时,DBR的研发也一度受一定的影响,直到后来DD(X)计划步入轨道时才逐渐恢复。

  不同于SPY-1,VSR与MFR都只采用三面相控阵天线;由于平板阵列电子扫瞄天线的波束偏离轴心之后,等效孔径(天线孔径在波前方向的投影量)就会降低,当波束偏离轴心某些特定的程度之后就会明显变宽,侦测距离、解析度、增益全部明显降低,故理论上单面天线的波束扫瞄极限被限制在偏离中心轴正负60度的范围,也就是涵盖120度的方位角,理论上三面天线度的方位角。而为了确认和保证目标通过两面天线波束交界时仍能有效持续追踪,一般相控阵雷达多半将单面天线度,并以四面天线度的涵盖。

  VSR与MFR大胆采用三面天线的构型,单面天线的波束涵盖范围几乎达到电子扫瞄天线的极限,这似乎意味美国厂商在信号控制与处理技术上又获得了飞跃的进步,所以能让扫瞄方位提升到天线实体能力的理论上限;而减少一面天线%的体积重量,系统成本亦可降低。2010年6月2日,美国国防部决定删除DDG-1000的VSR雷达系统,只保留MFR雷达。取消VSR的最立即原因是为了节约成本(每艘DDG-1000可节省1000至2000万美元),以因应美国海军沉重的预算压力。

  反潜侦测方面,DDG-1000配备AN/SQQ-90整合式水下作战系统(Intergrated Undersea Warfare,IUSW),整合的各次系统包括AN/SQR-20多功能拖曳阵列声纳系统、拥有主/被动模式的轻量化宽频可变深度声纳、整合式双频(高频/中频)主被动舰首声纳、直升机载吊放声纳、投送式探温仪、拖曳鱼雷对抗系统、水下声学对抗系统(可对敌方鱼雷声纳进行杂讯干扰或制造假目标)、相关的数据传感装置以及软硬体等,所有声纳系统构成一套双基(Bistatic)接收机,并采用未来作为美国海军通用标准的开放式系统架构。

  整套AN/SQQ-90的电子设备都整合在一个电子模组外壳(EME)之中,在交付造船厂之前就能完成整合与测试工作,不仅节省许多安装与测试时间,还可减低整套设备的体积与重量,同时也获得最佳的电力供应和冷却效率。AN/SQQ-90所需的操作人力只有宙斯盾舰使用的AN/SQQ-89的1/3。美国海军宣称DD-21的先进整合声纳系统将达到可跨层(cross layer)运作的目标,是1990年代以来最重要的反潜科技突破。在2007年8月,DDG-1000的AN/SQQ-90 IUSW正式通过审核检查。在2011年4月11日,雷神公司将用于DDG-1000首舰朱姆沃尔特号的AN/SQS-60声纳交付美国海军。在2012年4月,雷神交付第一套完整的AN/SQQ-90反潜作战系统,准备安装于朱姆沃尔特号上。

  关于这两种武器,见词条:先进舰炮系统和MK-57垂直发射系统本级舰将配备数种垂直发射的对地攻击导弹,包括战斧巡航导弹、战术型战斧巡航导弹(TACTOM)、对地型标准导弹(Land Attack Standard Missle,LASM)以及先进对地导弹( ALAM),涵盖不一样的等级的射程范围并满足多种的需求。其中除了战斧巡航导弹是现役装备外,后三种都仍在研发阶段。

  由于本级舰以对地攻击为主要任务,且不需要担任区域防空任务,因此仅配置短程武器以供自卫。防空部分,DDG-1000以垂直发射的海麻雀ESSM近程防空导弹作为主要的点防御自卫装备。海麻雀ESSM乃以现役海麻雀导弹为基础大幅改良而来,采用向量推力控制技术与新的射控软体,射程、机动性能较现役海麻雀导弹大幅度的提高,可有效应付超音速掠海反舰导弹。海麻雀ESSM整合于AVLS中,不需要配备另一种规格的垂直发射系统,而其折叠弹翼的设计使AVLS的每个发射管可装入四枚此型导弹。

  由于本级舰将在敌国沿海作业,可能与敌方小型武装水面船舰相遇,而笨重且不灵活的AGS舰炮系统并不适合执行此类任务;而在1999年柯尔号遭自杀快艇攻击事件后,美国海军开始重视如何击毁近距离高速迫近的小型水面目标;虽然美国改良了密集阵近程防御武器系统攻击水面船舶的能力,成为Block 1B,但面对神风式的自杀攻击时,20mm穿甲弹毕竟没有在安全距离外彻底摧毁水面目标的十全把握。为此, 由诺·格集团领军的金队便建议DDG-1000另外加装一种新型中口径快速舰炮,兼具防空与射击水面目标的功能。

  为了节省成本,负责此项工作的美国雷神(Raytheon)公司与联合防卫(United Defense)直接在市场上挑选发展成熟的现货;经过详尽的研究后,雷神与联合防卫认为瑞典博福斯防卫公司(Bofors Defence,已被联合防卫购并)的博福斯57mm舰炮隐身型(Mark.110型)最符合DDG-1000的需求,此炮不仅拥有周详的隐身设计,更配备3P (Pre-fragmented Programmable Proximity fuzed)可程式化破片近发引信弹药,无论对付空中、水面或陆地目标都有极佳的威力与效能。而在2003年9月,MK-110 Mod 0已经被美国海岸警卫队的整合深水计划(Deepwater Program)相中,成为海岸警卫队新一代巡逻舰的制式舰炮。

  2004年10月底,美国海军正式决定以美国版的MK-3舰炮──由联合防卫生产的MK-110,作为DDG-1000的最后一道防线,美军称此系统为近迫火炮系统(Close In Gun System),将以往CIWS狭隘的反导弹定义拓展为“对付任何自空中/水面迫近的威胁”。MK-110慢慢的变成了美国海军下一代的自卫用中口径火炮,除了DDG-1000外,亦配备于LCS自由级濒海战斗舰上。

  2014年8月4日,美国海军海上系统司令部(NAVSEA)表示,为对付大量小型快速水面舰艇的攻击,将原计划安装在朱姆沃尔特级驱逐舰的两座口径为57毫米的MK110舰炮更改为为两座口径为30毫米的MK46舰炮。MK110舰炮由英国BAE系统公司生产,而MK46舰炮由通用动力公司生产。自2005年起,通用动力公司已向海军交付了38门Mk 46舰炮系统。该炮是LPD 17的主炮,也是LCS和DDG-1000的副炮。最新的Mk 46 Mod2采用了新的开放式架构、故障隔离软件和嵌入式训练系统。

  这方面,本级舰将装备由洛克希德/马丁公司研发的AN/WLD-1遥控侦雷/猎雷载具(Remote Minehunting System,RMS),使其能自力解决水雷问题;除了猎雷之外,WLD-1还具有反潜功能。而美国海军下一代的Nulka主动式消耗性诱饵(AED)也会是本级舰的装备。海麻雀ESSM导弹与MK-110舰炮为DDG-1000服役初期之配备,日后随着科学技术进步,DDG-1000也将在服役生涯中换装几种仍在研究阶段、更具前瞻性的崭新武器,例如能胜任近迫反导弹/反鱼雷系统的电磁炮,电磁推进炮弹的速度预计高达水中音速(1500m/s)的5倍 。

  由于将反鱼雷列为需求之一,此种电磁炮炮弹的开发势必牵涉到超空泡化(supercavitation)流体力学领域,才能在水中高速且稳定地前进。而其他更具科幻味道的强力涡流反鱼雷系统、激光武器等,也有几率会成为未来美国海军主战舰艇的武装。别的可能被DDG-1000采用的积极/消极自卫装备还包括导弹与鱼雷近接警告系统、减声气泡系统等等。

  DDG-1000拥有两个直升机库,可配备两架MH-60R近海作战直升机,或者由一架MH-60R直升机搭配3架诺格公司的RQ-8A/B型垂直起降战术空中载具(UTUAV )的组合。MH-60R可携带由洛克希德·马丁公司研发的空载水雷压制系统(AMNS),担任水雷对抗任务。

  除了航空器之外,DDG-1000位于直升机起降甲板下方的舰体还设有小艇收容船坞(Boat Bay),收放舱门位于舰尾,其空间可容纳2艘长度11m的硬壳膨胀快艇(RHIB),暂时预定配置2艘长7m的RHIB。

  朱姆沃尔特级驱逐舰一直面临伊拉克庞大战费排挤预算、国际油价与钢铁等原物料价格飞涨等极端不利的背景因素,加上由于集各种高科技于一身而导致成本持续飙涨,付出天价换来的实质作战效益却没那么显著。耗费巨资开发大量崭新技术,不仅与作战相关的项目(战斗系统、侦测射控、指管通情、武器装备等)几乎都是全新开发,连与作战任务本身没有直接相关的舰体载台设计、推进机电也有许多开美国海军先河的开发;革新技术的比例过高,往往使国防军备计划走向膨胀与失控。

  美苏冷战结束后,美国的主要对手科技层次都十分低落,这让许多先进高科技军事技术重要性陡降,昂贵的成本在国防预算逐渐删减的年代却尽显弊病,尤其是导致军方财力能负荷的装备数量减少;而冷战结束后真正冲击作战面貌的往往是资讯化的革新,通过情资传输共享使敌方动态获得最大的掌握,并让自身的武力单位能在正确的时间在正确的位置出现。这种趋势下,投资过多资源强化单一武器载台本身性能,往往不能明显地展现效益。

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