美国朱姆沃尔特级驱逐舰退役(尖端科技的结晶)
▲ 照片中为“朱姆沃尔特”号,拍摄于2015年 1 2 月 首 次 海 试 期间。
“朱姆沃尔特”级上安装的装备系统有些为濒海作战而量身定做,有些采用了许多尖端技术(部分还将应用在未来战舰上)。这使其成为一个“稀有品种”。
隐身性与生存能力“朱姆沃尔特”级驱逐舰船型和上层建筑的设计独具特色,目的是为了减小舰艇的雷达散射截面。最初,设计师的目标是使DD(X)驱逐舰的雷达散射截面比“阿利·伯克”级小50倍。这主要是通过采用内倾船型和穿浪舰艏实现的。然而,与尺度和排水量相同但采用传统船型的舰艇相比,这一船型的内部空间要小。为了弥补因此而损失的内部空间(并预留未来新型系统和新任务所需的空间),舰艇的尺度和排水量显著增加。排水量约15800吨的“朱姆沃尔特”号是美国海军当前最大的水面作战舰。
▲ 从这张“朱姆沃尔特”号的航拍图中可以看出它总体的隐身设计,尤其是它的外形经过了精心的设计,以减小雷达散射截面。注意图中钢结构和复合材料甲板室之间的一条界线(刚好在舰桥上方)。与舰尾钢结构集成一体的机库也是采用复合材料建成。从图中还可以看到位于甲板室前方的两座155毫米AGS先进舰炮系统的围闭结构。Mk 57垂直发射系统的发射单元分布在甲板边缘,因而其导弹发射系统被称为舷侧垂直发射系统。
“朱姆沃尔特”级的甲板室的外形也经过专门设计,以减小雷达和红外特征。前两艘的甲板室将由复合材料建成,从而实现上述目的,并减轻重量。构成甲板室的板材和横梁由碳纤维、乙烯基酯树脂和轻木泡沫芯材制成。“朱姆沃尔特”级的直升机机库被集成到整个上层建筑内,也采用同样的复合材料建成。
“朱姆沃尔特”级通信系统和传感器的许多天线都安装在复合材料的甲板室内,天线面与甲板室外壁在一个平面上。然而,为了节省成本(2010年后,为了符合《纳恩-迈科迪条款》规定的成本要求,采取了一些节省成本的措施),美国海军决定在甲板室上增加一个桅杆,将甲板室内的部分天线移至该桅杆和甲板室上方的平台上。这一措施将增大舰艇的雷达散射截面,但仍能控制在总体要求内。
武器系统由于“朱姆沃尔特”级驱逐舰主要任务是对地火力支援,新型的155毫米AGS先进舰炮系统就成为其武器库的核心。在美国海军最后的战列舰于1990年代初退役后,只有127毫米54倍径舰炮可以向海军陆战队及其他地面作战部队提供火力支援。在发射非制导炮弹时,该舰炮系统最大射程仅为13海里(24公里),而战列舰的16英寸舰炮最大射程可达23海里(43公里)。在如此近距离进行射击,实施炮火支援的战舰必然会暴露在岸基反舰导弹、火箭和火炮的攻击范围内。在进行射击时,只有装备远射程武器的舰艇才能处在敌方大部分传感器和武器的防御区域外,才能在复杂的濒海作战环境下拥有较强的生存能力。
▲ 图为2005年试射的一枚155毫米远程对地攻击射弹的测试弹。这种射弹采用火箭助飞,GPS和惯性复合制导,以提高“朱姆沃尔特”级AGS先进舰炮系统的射程和射击精度。
对“朱姆沃尔特”级驱逐舰而言,这一答案就是155毫米Mk 51 AGS先进舰炮系统。它是由舰炮和弹药舱组成的综合武器系统,最高射速每分钟10发,最大射程63海里(117公里)。“朱姆沃尔特”级的AGS先进舰炮系统安装在舰首的两座炮塔内。每座炮塔都配有弹药自动装填系统。舰炮身管经过耐高温和抗腐蚀技术处理,从而延长了其寿命并降低红外特征。甲板下的无人弹药舱可存放600枚射弹。AGS先进舰炮系统的控制系统由舰炮控制系统和火控系统组成,它们通过“全舰计算环境”网络实现联动。
Mk 51舰炮发射的炮弹的性能直接关乎AGS先进舰炮系统的作战效能。155毫米火箭助飞远程对地攻击炮弹装有一个弹头,其电子系统经过了强化,能够承受在炮弹发射出去时所产生的力。其电子系统包括用于制导的一个微型GPS接收机和惯性测量单元。除射程较远外,这种炮弹的另一个重要特点是在弹道末段几乎可以垂直落下。据炮弹子合同商洛克希德·马丁公司称,在城市或其他人群密集的环境下使用时,这有助于减小附带损伤。
“朱姆沃尔特”级驱逐舰装备的导弹也是重要的进攻和防御武器。它安装了Mk 57垂直发射系统,共有20组,每组含4个发射单元,能够发射BGM-109“战斧”巡航导弹,“标准-2”、“标准-3”、“标准-6”防空导弹和RIM-162改进型“海麻雀”自我防御导弹。最初将装备“战斧”巡航导弹和改进型“海麻雀”导弹。该系统还能发射可垂直发射的“阿斯洛克”反潜火箭。此外,美国海军其他作战舰上安装的Mk 41垂直发射系统的发射管要求导弹最大直径为21英寸(533毫米),而Mk 57垂直发射系统的发射管要比它大,可以容纳将来可能研制成功的直径25英寸(653毫米)的导弹。Mk 57系统采用开源软件架构,便于以低成本快速完成新武器的加装或系统的改进。
与美国海军其他水面作战舰不同,“朱姆沃尔特”级垂直发射系统的安装位置独特,被称为舷侧垂直发射系统。它的导弹发射单元前后排列,安装在主甲板左右两侧。其内壁经过特别强化,发生的任何弹药爆炸都能导出发射管外。舰艇艏艛位置共有12组舷侧垂直发射系统模块(每侧6组),舰尾飞行甲板上共有8组模块(每侧4组)。
▲ 两图分别为Mk 57垂直发射系统的实体模型及其在“朱姆沃尔特”级驱逐舰上的安装位置示意图。Mk 57系统共安装了20组,每组含4个发射单元。艏艛左右两侧各6组,直升机甲板前部左右两侧各4组。它能够发射美国海军武器库中已列装和在研的大多数可垂直发射导弹。
除上述主要武器系统外,“朱姆沃尔特”级还装有两座Mk 46 GWS舰炮武器系统。它是在30毫米“巨蝮”链炮(射速每分钟200发,最大射程4000米)基础上发展而来,用于应对濒海水域中向“朱姆沃尔特”级发动袭击的小艇集群。这一新型驱逐舰原计划安装57毫米Mk 110舰炮系统,但美国海军最终决定使用Mk46 GWS舰炮武器系统替代。对此,美国海军解释称,这是由于30毫米GWS舰炮武器系统的成本效益更高。
雷达系统为了不违反《纳恩-迈科迪条款》,美国国防部决定取消原计划安装的S波段立体监视雷达。这使得“朱姆沃尔特”级失去了远程监视和弹道导弹防御能力。在这一方面,“朱姆沃尔特”级驱逐舰还不如“阿利·伯克”级驱逐舰和“提康德罗加”级巡洋舰。后者装备的宙斯盾武器系统中含AN/SPY-1雷达。在建中的Flight III型“阿利·伯克”级驱逐舰将装备AN/SPY-6防空反导雷达,与之相比,差距甚至更大。不过,“朱姆沃尔特”级驱逐舰上保留了远程立体搜索雷达的安装空间。
虽然没有安装S波段立体监视雷达,但是它装备的现代化AN/SPY-3多功能有源相控阵雷达却具备十分强大的能力,尤其是在濒海环境中。SPY-3雷达工作在X波段,其波束窄,频带宽,尤其适用于探测和跟踪低空和低可观测目标。X波段雷达还可为舰射改进型“海麻雀”导弹(及其他可能装备的防空导弹)提供目标照射,无需像现役的巡洋舰和其他驱逐舰一样单独装备照射雷达。SPY-3雷达共有三个由发射和接收单元组成的阵面天线,探测范围能够实现360°全覆盖。它的安装位置可以减小“朱姆沃尔特”级雷达散射截面。
▲ 从2016年3月拍摄的这张“朱姆沃尔特”号照片中,可以看到AN/SPY-3雷达的阵面天线及其他安装在甲板室外壁上的传感器。另外还可看到舰艉一座外形不规则的门,它是大型飞行甲板下方的艇舱的出入口。竖起的安全护栏安装位置与其他水面作战舰防护网的安装位置相同。护栏上涂有雷达波吸收涂层,能够降低雷达特征。它的收回与竖起都是自动完成。同样值得注意的是上层建筑上的两部导航雷达,在位圣迭戈完成舾装后,它们将被两座30毫米Mk 46舰炮取代。
为了弥补未安装S波段雷达的缺失,SPY-3雷达的软件进行了升级,使其具备一定的立体搜索能力。经过这一改进,SPY-3雷达既能进行立体搜索,又能进行水平搜索,可由操作者自由选择,但选择一种搜索模式后,另一种搜索模式就会受到影响。
声呐“朱姆沃尔特”级装备的AN/SQQ-90综合水下作战系统包括美国海军首款双频段舰壳声呐系统。AN/SQQ-90系统主要由三部分组成:AN/SQQ-60中频舰壳声呐、AN/SQQ-61高频舰壳声呐和AN/SQR-20多功能拖曳阵列声呐。加上舰载MH-60R“海鹰”直升机、具备潜望镜探测能力的SPY-3雷达以及运转时十分安静的电力推进系统,这一新型驱逐舰具备强大的反潜作战能力。
濒海水域水下环境十分复杂。浅水区的声混响现象严重影响声呐探测效果和探测距离。这是安装SQQ-61舰壳声呐的主要原因。该型声呐还能帮助“朱姆沃尔特”级驱逐舰“泰然自若”地通过雷区。与之前研制的拖曳阵列声呐相比,AN/SQR-20多功能拖曳阵列声呐(主被动复合声呐)拥有更广的探测范围和更远的探测距离,且更少发生“趴窝”。
▲ 图为“朱姆沃尔特”级驱逐舰AN/SQQ-90声呐系统中舰壳声呐的外部视图。其舰壳声呐是一种自动化的声呐系统,声呐罩内装有AN/SQQ-60中频声呐和AN/SQQ-61高频声呐。除舰首声呐外,AN/SQQ-90声呐系统还包括一个AN/SQR-2 0 拖 曳 阵 列 声 呐 。
SQQ-90系统采用了商用现货技术、自动化技术和更先进的信息处理技术。与列装的其他声呐系统相比,这使其能减少三分之一的操作人员。SQQ-90系统的声呐电子元件都集中安装在一个电子模块机柜中。经过测试,电子模块机柜能够提供冷却、防冲击、抗震和防电磁干扰保护。
“全舰计算环境”网络声呐的电子模块机柜仅是“朱姆沃尔特”级上安装的多个模块化部件之一,目的是方便船厂的安装,并减轻其占地空间和重量对舰体造成的压力。“朱姆沃尔特”级驱逐舰上共有16个电子模块机柜,每个抗震机柜都是一个数据中心,内部装有各主要系统的关键电子元件。这些机柜分布在全舰各处,组成了“全舰计算环境”网络。它是一个基于Linux系统的开源架构信息网络,将作战管理系统、机控系统、舰桥、导航系统和损管系统联成一体。因而,“全舰计算环境”网络实际上就是全舰的内部互联网。
▲ 图为“朱姆沃尔特”级舰艇任务中心内通用显示系统工作站。通用显示系统每个操控台就是一个工作站,各站完全相同,都拥有三个显示屏。这些工作站可以快速重置,能够承担各类不同的任务,确保“朱姆沃尔特”级作战能力得到有效发挥。
这一布局使“朱姆沃尔特”级各大系统都能通过同样的操控台进行控制。通用显示系统每个操控台就是一个工作站,各站完全相同,都拥有三个显示屏。它们可以快速重置,以完成所需的任何操作。在“朱姆沃尔特”级舰艇任务中心(其职能与老式战舰的作战信息中心相同)装备了这些新型操控台后,老式战舰作战信息中心内安装的那些功能单一的笨重操控台就可以被淘汰了。必要时,“朱姆沃尔特”级舰艇任务中心的空间格局可以快速重置。通用显示系统操控台的信息还可以投射到舰艇任务中心前部的大型平板显示器上。
小艇与舰载机“朱姆沃尔特”级巨大的吨位使其拥有充足的空间搭载舰外系统,如舰载机和小艇。“朱姆沃尔特”级能够搭载两架MH-60多任务直升机,或者一架MH-60直升机和三架MQ-8“火力侦察兵”无人机,后者也可以垂直起降。宽大的飞行甲板(几乎是“阿利·伯克”级的两倍,且位于水线以上20英尺即6米处)也增加了飞行作业的安全性。
“朱姆沃尔特”级内部还有一个艇舱,位于飞行甲板下方。它能够容纳两艘7米或11米刚性充气艇。如果艇舱没有再使用,它的水密滑动门就会关闭以起到保护作用。
这些小艇和舰载直升机对支援美国海军陆战队及其他军种的特种作战小队将起到十分重要的作用(这也反映出设计“朱姆沃尔特”级驱逐舰的初衷是为了濒海作战)。此外,每艘“朱姆沃尔特”级驱逐舰都为特种部队专门设置了住宿和作战筹划场所。
电力推进系统“朱姆沃尔特”级驱逐舰最突出的一个特点在于其超强的发电能力,比美国海军在役的任何一艘水面战舰都强出很多。两个罗罗MT30发电机组能够提供70.8兆瓦的电力,两个RR4500辅助燃气轮机发电机组(核心部件为MT5S涡轮机)能够提供7.8兆瓦的电力。因而,主发电机组和辅助发电机组总共可为全舰提供78兆瓦的电力。这些发电机与全舰电力网络及控制系统共同构成了“朱姆沃尔特”级的综合电力系统。
▲ 两图为“朱姆沃尔特”号在不同天气条件下离港进行海试的画面。该舰的综合电力系统可以为动力系统、“日常用电”系统,在未来还可为轨道炮和激光炮等武器系统提供电能。
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