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  • 当前位置: 蜗牛文摘网 > 人生感悟 > 虽然科幻,并非完美

    虽然科幻,并非完美

    时间:2020-04-04 05:21:41 来源:千叶帆 本文已影响

    美国海军“朱姆沃尔特级”驱逐舰得失谈

    美国是当今世界第一强国,也是最热衷于研究、试验和应用先进技术的国家。美军是世界科技密集度最高的军队,这为其维持其霸权地位、连续赢得多场地区战争立下汗马功劳。

    朱姆沃尔特级驱逐舰的名字主要是为了纪念美国海军前作战部长朱姆沃尔特海军上将

    近年来,美国海军连续推出了多型先进装备。“独立”级和“自由”级濒海战斗舰,凸显了美国由海向陆的战略转型;而X-47B隐身无人舰载机在航空母舰上的成功起降,标志着未来海战向无人机空战模式的开端。除了这些令人赞叹的科技成就,2015年12月7号,美国新一代“朱姆沃尔特”级驱逐舰驶出了位于缅因州的巴斯钢铁造船厂,开赴大西洋进行海试,这一外形科幻的战舰成功吸引了世界的目光。很多评论认为,该舰性能已经拉开了与各国海军先进舰艇的代差,将像隐身战斗机改变空战模式一样改变未来的海战模式。

    美国海军“海影”号实验船的隐身技术非常先进

    客观而言,“朱姆沃尔特”级驱逐舰的确凝聚了世界最先进的造舰技术——它的自动化程度很高,人员编制仅为140人左右,比现在的驱逐舰和巡洋舰整整少了一半。而且该舰的完全隐身设计、集成上层建筑、综合电力系统、先进舰炮、全舰计算机环境、双波段雷达、综合水下探测系统、自动灭火系统等技术都处于世界“独孤求败”的顶尖水平。美国海军上将乔纳森在参观“朱姆沃尔特”号时曾指出,“超强的隐身性能、强大的声呐系统、猛烈的打击能力和较少的人员配置是未来我们打造战舰的努力方向。‘朱姆沃尔特’号是迄今美国海军制造的最大的驱逐舰,该舰的先进能力代表美国海军的未来。”

    但“朱姆沃尔特”级真的就能像“阿利·伯克”级驱逐舰一样成功,再次充当美国海军未来的主力舰艇吗?答案是不一定。因为该型舰在光鲜亮丽的先进技术背后,也存在一些明显短板。而这些短板已经引起美国国内的激烈辩论,这型“科幻战舰”能否在未来美国海军的舰艇序列中赢得和扩大自己的位置,尚需时间检验。

    美国“独立”级濒海战斗舰也采用了大面积内倾的舰体设计,但使用三体船型增强稳定性

    造价是最大的拦路石

    在未来的海战中,高科技舰船将拥有不对称的优势。军舰的技术密集度将会越来越高,但造价也会随之水涨船高,这直接导致先进武器装备数量的下降。以“朱姆沃尔特级”级驱逐舰为例,有报道称其单舰的造价已经飙升到43亿美元,基本相当于3艘最新型“阿利·伯克”级驱逐舰的造价,这使其经济性大打折扣,就是对财大气粗的美国海军而言,也绝对是一个沉重的负担。因此,该舰在建造过程中已经触动了美国《纳恩-麦克科迪军购法案》的红线,该法案规定采办项目超过预算的15%时,要报告国会;若超支25%则面临终止。这项法案看起来有些冷酷无情,但确实帮助美军砍掉了很多华丽而不实用的“吸金大户”。在这项法案的限制下,再加上美军对该舰战术需求的调整,“朱姆沃尔特”级驱逐舰的建造数量从最初的32艘,经过多次削减后降为3艘,和美海军同样被大量压缩生产数量的“海狼”级攻击型核潜艇成为“难兄难弟”。

    Mk57舷侧垂直发射系统非常独特

    事实上,以质取胜是未来战争的发展趋势,但只有质量没有足够的数量同样无法赢得战争。就如同特种部队战斗力很强,但数量太少,综合战斗力和军旅级单位,甚至团级单位都无法类比,很难根本性决定一场战争的胜负。特别是对美国这样的全球性国家,需要全球部署、全球存在、全球打击,如果舰船数量不够,难以有效向目标地区调拨舰艇,而舰艇数量不足又会降低威慑和作战行动的效果。尽管后期通过量产的方式可以进一步降低“朱姆沃尔特”级驱逐舰的成本,但也不可能像“阿利·伯克”级驱逐舰那样物美价廉。所以,高昂的造价是“朱姆沃尔特”级驱逐舰的硬伤,这个问题解决不了,它在美军的前途不会顺利。

    AGS先进舰炮是DDG1000驱逐舰的主要对陆打击火力

    科幻船型的隐忧

    最令观者感到震撼的,恐怕就是“朱姆沃尔特级”级科幻的造型,它如同一个浮在水面上的移动堡垒,黑黝黝的样子着实科技感十足。事实上,这种造型早在蒸汽战舰刚刚出现时就有过,和美国内战期间南方联军装备的“弗吉尼亚”号蒸汽铁甲舰有些类似。不过,时过境迁,现在美军再次掉头,选择“复古”船型,也有其强烈的目的性——隐身。

    目前,隐身设计已经成为现代海军舰艇的标配。隐身技术主要有三种:雷达隐身、红外隐身和声隐身。其中,雷达隐身主要通过对舰体修型来实现。在“朱姆沃尔特”级之前,美国曾研发制造了“海影”号隐身试验船。“朱姆沃尔特级”驱逐舰应该继承了很多其技术成果,把雷达隐身做到了极致。其他国家海军舰艇一般选择从水线以上先外倾,再内倾的舰体隐身设计。但“朱姆沃尔特”级驱逐舰则从水线就开始内倾,前部舰艏也选择大倾角内倾,舰体表面非常光滑,很少有突出物,上层建筑也大量使用复合材料并喷涂吸波涂料。为了保证足够面积的飞行甲板空间,其舰尾设计为方形。以上措施使这艘万吨舰的雷达反射面积仅相当于百吨级的渔船,相当于“伯克”级驱逐舰雷达反射面积的1/57,也令其他国家的隐身战舰相形逊色。

    不过,有得必有失。“朱姆沃尔特”级驱逐舰的舰体设计在突出隐身性能的同时,也存在三个缺陷。

    一是牺牲了适航性,特别是抗风浪能力。现在主流舰艇之所以选择外飘的舰型,主要是因为其有良好的抗风浪能力,左右稳定性比较好,可以保证在恶劣海况下舰艇行驶的安全。而“朱姆沃尔特”级驱逐舰的内倾穿浪单体船设计的适航性相对较差,左右稳性不好,尽管经过精心修形,但其前甲板在航行时上浪肯定会比外飘船型严重。有报道称,如果在恶劣海况下,大浪从后方打到舰体上,有可能会造成沉船。客观地说,这个舰型美国进行了大量计算和试验,出现翻船的可能性不大。但这种舰型在大风浪气象中的适航性和稳定性没有外飘船型好,却是确凿的事实。不然,同样突出隐身的美海军“自由”级濒海战斗舰也不会选择先外飘再内倾的舰体设计,而“独立”级尽管采用了类似的水线以上大面积内倾的整体设计,但同时也采用了3体船的舰体以增强稳定性。

    二是“朱姆沃尔特”级在重视侧面隐身性能的同时,对来自空中的探测很难兼顾,其雷达反射面积明显增加。因此,装备了空中预警机和太空侦查卫星的国家,对该舰的发现概率更高。此外,该舰运行中会发射大量的电磁辐射,这本身也是被敌方探测的重要信号源。如果对手装备长波雷达的话,该型舰的隐身性能也会大打折扣。

    三是损失了舰体内的利用空间。内倾船体相对使用垂直结构的传统舰体会大量损失舰内可用空间,导致如果放置与传统舰体相同的武器和其他装备时,需要放大舰体才能实现。这就是为什么“朱姆沃尔特”级只装备了2门主炮、搭载了2架舰载直升机、80个垂直发射装置,与“提康德罗加”级巡洋舰基本相当的情况下,却需要1.5万吨排水量的主要原因。

    除此之外,由于隐身对外形设计的严格要求,日后该型舰如果要加装其他附属装备存在很大困难。并且需要附加的装备也要进行隐身设计,会进一步增加成本。所以,我们在为“朱姆沃尔特”级科幻的造型、突出的隐身性能赞叹的时候,也不能忘记其在适航性、稳定性、舰内空间利用以及对空隐身性能方面存在的隐患。这种舰型设计好不好,还要让实践来检验。

    “朱姆沃尔特”级驱逐舰可以遂行对陆、对海和对空等多种任务

    有利有弊的舷侧垂直发射系统

    与其他美军驱逐舰和巡洋舰上广泛装备的Mk41垂直发射系统不同,美军为“朱姆沃尔特”级驱逐舰配备了雷声公司与联合防务公司联合研发的新型Mk57垂直发射系统。该系统采用热发射方式,改善了废气导流设施,使用寿命更长;使用了开放式的结构,发射新型导弹时无需修改发射系统本身的控制软件和硬件,只需要更换新导弹的控制与软件界面即可。而且,该系统的发射筒内径比Mk41垂发系统更大,兼容性好,可以发射“标准”系列的多型防空导弹,还可以发射“阿斯洛克”反潜导弹、“战术战斧”巡航导弹、改进型“海麻雀”舰空导弹等,后期也可以兼容体积更大的未来导弹。该系统最大的创新在于,它没有采用集中部署的方式,而是把80个发射单元分别布置在舰体两舷(在舰艏是从前甲板第一座舰炮后到舰桥前的舷侧,每侧各6组;舰尾是从直升机机库到飞行甲板中心位置的舷侧,每侧各4组),称为舷侧发射系统。

    该系统的设计初衷是为了避免集中布置垂直发射系统在战时的安全隐患。因为一旦垂直发射系统中弹爆炸,引发连环爆炸后,那么这艘船基本就会断成两截,生存下来的可能性很低。但集中布置的垂直发射系统可以得到加强的装甲保护,相比布置在舷侧的发射装置,装甲防护能力有一定优势。与之相反的是,舷侧发射装置尽管分散了弹药大规模殉爆的危险,但也放大了发射装置的中弹面积。打个形象的比喻,设计师是想以舰体上更多的小规模爆炸为代价,来防止弹药一次集中爆炸的沉船危险。这个设想不是没有道理,但一旦舰体中弹,一次爆炸尽管不会沉船,但绝对会破坏舰体结构,其隐身性能和机动性能必然会大打折扣。而失去了隐身这个关键“保护伞”,对手还会让这条受伤的“大鱼”溜走吗?从这个角度讲,舷侧垂直发射系统对舰体生存力的提升作用是相对的。

    DDG1000进行海试

    先进舰炮,真的实用吗?

    与现代主流的驱逐舰、护卫舰和巡洋舰多安装1门主炮不同,“朱姆沃尔特级”级驱逐舰在舰艏安装了2门62倍口径155毫米先进舰炮(AGS),远大于西方主流舰炮的127毫米口径,可以提供更大的膛压和炮口初速。该炮配备了普通炮弹、火箭增程弹和LRLAP远程对陆攻击弹药,最大射程达180千米左右,可以取代一部分战术导弹的功能。该炮最大射速约10~12发/分,最佳打击精度达到米级,打击效果相当于18门M198榴弹炮,可以有效毁灭对方岸上目标,为登陆部队提供有效的火力支援。该炮的另一大亮点是隐身设计,其炮管平时可以收拢在隐身炮罩内,以降低雷达反射面积,隐身效果比其他国家只采用多面体炮罩的设计要提升不少。

    先进舰炮系统确实达到了目前传统舰炮的极致,但是该炮体积巨大,备弹量高达600多发,每门炮重达300吨,2门炮就基本占据了舰艏甲板的绝大部分空间,对舰体其他系统的布置造成了很大影响。特别是舰炮后和舰桥前传统安装垂直发射系统的空间更是所剩无几,导致这艘排水量达1.5万吨的巨舰却只能携带80个垂直发射装置,相对美军现在的主力驱护舰,在数量上出现了少见的倒退。同时,这门炮的高度自动化是优点,也存在隐患。因为自动化程度越高,其系统越脆弱,出现故障的可能性就越大,一旦一个环节运行不畅,很可能就是火炮临阵罢工。并且控制火炮的人员数量只需要1人,在战时也难说备份安全。与此同时,该炮的最大打击距离在100海里左右,与巡航导弹1500千米以上的打击距离相比,还不在一个层次上,无法完全取代巡航导弹的位置。最为关键的是,该型舰需要抵近敌方海岸发动攻击,才能扩大对陆打击范围,这显然降低了自身的安全性。一旦遇到敌方岸上埋伏的反舰火力,或者面对敌方战机的空袭,要想全身而退也不容易。不过,美军正在加速推进电磁炮和激光武器的研发,一旦完成了两型武器的小型化和实用化之后,将取代现行舰炮,成为该舰的又一大杀器。而这两型武器的革命性意义,远比现在的隐身舰炮更为彻底。

    除此之外,在该舰机库上方还设置了2门隐身型博福斯Mk110型57毫米近程速射炮,配备了3P(预制破片可编程近炸引信)弹药,主要用于近程防空、对海防御和海岸反水雷。这型火炮的隐身设计思路与主炮相同。不过其最大射速只有220发/分,在末端防御方面,作战效能应该逊于现役的“密集阵”系统。

    集成上层建筑的难言之隐

    除内倾复古船体设计外,“朱姆沃尔特”级驱逐舰造型的另一大亮点是集成上层建筑。它把美军研究多年的综合桅杆和多功能封闭烟囱技术完美融合,在集成上层建筑表面大量内嵌平面阵天线,消除了传统舰艇表面各种天线林立的现象,显著降低了雷达反射面积。采用了应用射频孔径集成技术和开放式结构,一部天线可以完成多种功能,大量减少了天线数量,新增功能也不必新增天线。特别是双波段雷达系统(X波段和S波段)可以实现传统多部雷达才能实现的搜索、跟踪、目标照射、火控引导等十多种功能,为集成上层建筑做出突出贡献。

    “朱姆沃尔特”级驱逐舰的集成上层建筑大量使用高强度复合材料,明显降低了上层建筑的重量,同时通过在材料夹层中内置频率选择层(FFS),发射和接受指定频率的射频信号,滤除敌方雷达信号,强化了该舰的隐身效果。不过,大规模使用复合材料有一个世界性的技术难点是复合材料与金属材料的连接问题。特别是巨大的上层建筑与金属舰体之间的连接,金属材料间常用的焊接技术无能为力,很有可能使用早期造船工业中常用的铆接的方式。这种连接方式的强度和抗疲劳性显然没有金属焊接牢靠。同时,该舰的上层建筑十分巨大,重达数千吨,不太可能一次成型,需要大量的复合材料构件拼接。这些构件的连接预计也需要借助铆接,其整体结构强度也会进一步降低。强度不够的舰体将在大风浪航行和海战中弹时给本舰的生存带来一定威胁。

    据报道,除1号舰和2号舰采用复合材料的上层建筑外,“朱姆沃尔特”级驱逐舰的3号舰“林顿·约翰逊”号将使用金属材料的上层建筑。美国海军这样的举动也从侧面证实大规模应用复合材料的集成上层建筑的确存在需要修正的隐患。尽管复合材料是未来造舰的重要发展方向,但怎样应用复合材料,特别是协调复合材料与金属材料之间的关系,还是一个需要各国海军不断探索的问题。

    现实的尴尬

    “朱姆沃尔特”级的诞生,主要是顺应美国海军的战略转型的结果。冷战结束后,美国海军判定未来发生海上大规模海战的概率不大,而对付局部冲突以及外国恐怖分子的由海向陆的攻击成为主要的作战样式。因此,美国海军需要发展具有强大对陆打击能力的先进舰艇,从而实现“海上基地、海上防御、海上打击”的战略构想。为此,美国海军先后提出了武库舰、DD-21驱逐舰和DDX驱逐舰的设想,最终才发展为“朱姆沃尔特”级。该级舰在突出对陆攻击能力的同时,也兼顾了防空、反潜和反舰作战,功能比武库舰和DD-21驱逐舰更加多元。

    不过,经过多次方案修改后,这型多功能的巨舰未来到底能执行什么任务呢?看起来它好像能够执行的任务很多,但在效费比上却有些尴尬。如果对中小濒海国家发动攻击,濒海战斗舰显然更加合适,它们的排水量更小,隐身效果也不错,可以在浅水地区作战。此外,美国现在装备的巡航导弹核潜艇和“阿利·伯克”级驱逐舰也可以遂行任务。让如此先进的“朱姆沃尔特”级冒险执行这样的低烈度任务,实在有些“杀鸡用牛刀”。而如果是执行对大国的高强度作战,只有3艘的“朱姆沃尔特”级显然数量不够,同时很可能会编入航母编队统一行动。但如果在编队作战中,它的功能和“阿利·伯克”级驱逐舰、“提康德罗加”级巡洋舰相比优势并不突出,这和它高昂的身价有些不匹配。并且因为其他舰艇没有采用彻底的隐身技术,它自己的隐身效果也就失去了意义。此外,如果让该级舰单打独斗,面对强国强大的空间和空中侦察能力、反隐身雷达以及陆海空立体打击体系,其生存力也值得怀疑。尤为突出的是,在美国海军高度重视反弹道导弹能力建设的今天,该型舰却暂时并不具备相关能力,而“阿利·伯克”级早已成为海上反弹道导弹的核心,这不能不让美国海军感到不满。

    综上所述,在隐身航母、隐身飞机、隐身补给舰还没有完全服役的情况下,一型隐身驱逐舰对整个海上作战体系的影响还比较有限。如果有一天,美国完成了水面作战力量的整体隐身化,那么海战的真正革命才将开始。但在没有完成彻底的隐身革命前,“朱姆沃尔特”级驱逐舰有些施展不开手脚,这不是因为它自身不够先进,而是因为体系还没有那样先进。

    “阿利·伯克”逆袭的背后

    理想很丰满,现实很骨感。很显然,“朱姆沃尔特”级驱逐舰尽管勉强生产了3艘,也让美国海军十分青睐,但并没有赢得国会的支持。依靠3艘战舰想颠覆未来海战模式不太可能。因此,该型舰最大的意义在于探索了未来海军舰艇的先进技术,一定程度上充当了技术“试验舰”的角色,也会为探索未来海军战术提供帮助。

    当“朱姆沃尔特级”级驱逐舰被压缩数量后,为其补位的是“阿利·伯克”级的Fight3型驱逐舰。一型相对落后的舰艇能够成功逆袭未来舰艇,更能彰显其设计的优越性。事实上,尽管“阿利·伯克”级驱逐舰看起来不是那么科幻,却功能丰富,性能可靠,可以执行区域防空、反导拦截、反舰、反潜、对陆攻击、特战队员输送等几乎所有的任务。并且由于生产数量巨大,“阿利·伯克”级的成本控制也非常成熟,是物美价廉的杰出代表,目前依然是世界最先进的驱逐舰。

    两型驱逐舰不同的命运告诉我们,技术最先进的武器未必就是最好的武器,而贴近本国战略需求,性能够用的武器才是最好的武器。不然,美国也不会放弃性能优越的“十字军战士”自行榴弹炮,也不会放弃隐身性能优秀的“科曼奇”武装/侦查直升机,不会只生产3艘“海狼”级攻击型核潜艇,更不会放弃综合性能比F-22“猛禽”隐身战机还要先进的YF-23隐身战斗机。

    不过,我们更要对美国海军在技术创新上付出的巨大努力和取得的巨大成绩予以肯定,毕竟世界上目前也就只有美军具备制造“朱姆沃尔特”级驱逐舰的实力。我们不能因为美国削减该型舰的采购数量就片面贬低该型舰的价值,或者只盯住该型舰存在的相对缺陷,而是应该更加积极地研究与之相关的技术,填补或完善自身的技术空白,尽快赶超。或者针对该型舰的弱点,摸索与之对抗的有效战术。只有这样,才能在未来有可能爆发的海上冲突中为自己赢得主动。

    (编辑/弓鸣)

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