水面艦艇革命

章明

2013年10月28日，美國海軍最新型隱身驅逐艦DDG-1000型朱姆沃爾特級首艦在推遲了近10天后，在巴斯鋼鐵公司船廠正式下水。船廠未舉行豪華的下水儀式，現場僅有十名目擊者觀看了全過程。該艦采用了全隱身設計的外形等先進技術，代表了世界水面艦艇當前的最高發展水平，被美國官員譽為“不亞于戰列艦對一戰、航空母艦對二戰的重要性”。

DDG-1000始于1994年開始的DD-21項目，其目的是研制、建造適應21世紀作戰需要的新型多功能驅逐艦，主要任務是為岸基部隊提供精確打擊與持續飽和火力支援，并對陸地目標實施獨立攻擊。DDG-1000驅逐艦被認為是美國海軍在新世紀保持全球技術領先地位的關鍵項目。美國還打算通過它開發新一代水面艦艇的關鍵技術。美國海軍現役艦艇使用的技術，如“宙斯盾”系統、垂直發射系統、“戰斧”巡航導彈等都是上世紀80年代研發的，少部分研發自70年代。進入新世紀后，隨著瑞典維斯比級隱身護衛艦等先進艦艇的出現，美國海軍逐漸感到其曾經擁有的強大技術優勢受到挑戰。而隨著訂單的不斷減少，美國國防工業力量也受到很大沖擊。因此，美國海軍希望通過研發新一代水面艦艇，開發海軍新一代裝備技術，重新占領世界裝備技術的制高點。

四大關鍵先進技術

DDG-1000采取的先進技術可以分為四大類。

@全面隱身

DDG-1000的滿載排水量14564噸，全長182.8米，全寬24.6米，吃水8.4米。如果按照以往的艦艇設計，如此巨大的戰艦在雷達屏幕上將會是一個巨大的目標。美國海軍考慮到未來強大對手的艦載、機載、岸基等對海打擊武器可能造成的威脅，不得不要求將電磁信號削減能力、也就是俗稱的隱身能力提到一個前所未有的高度。在1994年DD-21項目的《任務需求書》、《作戰使用需求書》等原始檔案中，美國海軍就要求新型驅逐艦必須采用新型船型、材料、共形天線等設計，以使該艦具有極小的雷達反射面，以及較低的磁、聲與紅外信號特征，降低被探測的可能性，并提高其生存性。

為了達到這個目的，DDG-1000采用了隱身性能極佳的仿古穿浪內傾單體船型。其實早在論證階段，美國海軍就曾評估過4種船型。傳統單體船盡管設計風險低，但在隱身能力方面有不可克服的巨大缺陷，即使船體采取隱身設計，仍然會在海浪中搖擺產生趨近垂直的雷達反射面，從而大大降低艦船的隱身效果。相關船廠對雙體船和三體船經驗不足，承建的風險過大。研究人員發現，穿浪內傾單體船型采取干舷和上層建筑內傾設計，從上到下的截面均是逐漸向內收縮的倒“V”字型，可將敵方水面艦艇或掠海飛行導彈的照射雷達波反射到空中，偏離原來的發射源。此外，這種船型的航行阻力遠低于傳統單體船，不容易因艦身搖擺而破壞整體隱身性能。

DDG-1000采用集成復合上層建筑和孔徑結構。這是當前各國海軍都在抓緊研究和驗證的一種上層建筑構建模式，即將雷達天線、通信天線等多個天線集成在由復合材料、復合結構構成的一體化上層建筑中。DDG-1000的整個集成復合上層建筑與其容納的天線都由雷聲公司負責設計，共分為7層，基底長約60.96米，寬約24.38米，是世界上最大的艦船復合結構。整體造型由下往上向內收縮以降低雷達反射截面積，除了容納傳統的艦橋以及所有的電子設備天線之外，還容納了主機煙囪的排煙道，尾部則是直升機庫。建筑上半部外壁面開有70個內置的天線孔，用來安裝艦上所有電子裝備的射頻天線，均以平面陣列天線的形式安裝于表面，只在頂端一個六面體角錐形結構內放置傳統的旋轉式雷達天線（如導航/直升機管制雷達）。該角錐結構的材料采用“頻率選擇材料”，只有符合該孔徑天線波段的電磁波能夠進入上層建筑，敵方雷達的電磁波都會被吸收，可大幅降低雷達反射截面積。采用集成復合上層建筑后，不僅內部的電子設備不再暴露于外界，免受風、水、煙、霧等環境侵蝕，電子系統的故障率與維修成本將大幅降低；而且由于沒有傳統的外部旋轉設備，減小了被敵方偵測的概率。

此外，美國海軍對紅外、音響信號等也進行了抑制處理。動力系統的廢氣先通過海水冷卻和空氣冷卻兩次降溫，再由頂部的排氣口排出，只有從頂部才能有效探測到。采用減震浮筏、低噪設備、機械裝置隔音罩等降噪措施，使得水面航行時的噪音降至110分貝，相當于后期型的洛杉磯級攻擊核潛艇，改變過去水面艦艇比潛艇嘈雜、導致潛艇總能在遠距離先探測到水面艦艇的現象。

@綜合動力技術和全電推進

目前世界大多現役軍艦的動力系統和其它系統都是分離的，主發動機產生的能量主要用于推進系統，而艦用傳感器、武器系統等均靠專用發電機組提供能量。DDG-1000采用綜合動力系統和全電推進方式，主要由渦輪發電機組、配電系統和推進電機三部分組成。渦輪發電機組包括主渦輪發電機和輔助渦輪發電機，分別由2臺MT-30燃氣輪機和2臺4500型燃氣輪機驅動。其中MT-30燃氣輪機由波音-777客機用的“瑞達800”航空發動機改進而來，在氣溫26℃時的單機功率為36兆瓦，15℃時可達40兆瓦。它采用全權數字發動機控制技術，熱效率達到40%，主要部件的大修間隔為24000小時，艦上可維護的平均故障間隔約為2000小時。正是因為該燃氣輪機具有較高的單機功率，優異的可靠性和可維護性，讓美國海軍最終放棄WR-21和LM-2500+G4這樣強大的動力系統而選擇了MT-30。

DDG-1000的綜合動力系統中，主機的動力將全部用于發電，然后由電力驅動船上所有分系統，既可提供交流電，也可提供直流電，以便用于推進、生活設施和作戰系統。全艦動力來源一致，因此可由計算機進行控制，效率與便利性大增。在全功率情況下，航速將超過30節。如果一臺主燃氣輪機故障，則該發電機組可以被隔離，航速還可以達到27節。

另一方面，綜合動力系統和全電推進方式不需要減速齒輪箱及大量復雜機械裝置，發動機組直接與推進電機相連接，機械噪聲和振動大幅下降，同時整個動力系統的維修成本、故障率、系統復雜度等皆可大幅降低。endprint

@雙波段雷達系統

這套系統包括X波段的SPY-3多功能雷達和S波段的SPY-4體搜索雷達，由洛克希德馬丁公司和雷聲公司共同研制。

SPY-3是一種固體有源相控陣雷達，天線尺寸2.72×2.08米，重約2.5噸。最大特點是低空搜索性能優異，特別是對高超音速、掠海飛行的隱身反艦導彈具備很強的早期探測能力，可為各種艦載導彈提供目標指示，包括“改進型海麻雀”導彈、“標準”-2/3導彈以及未來的反巡航導彈導彈。

SPY-4則是一種S波段有源相控陣警戒雷達，天線尺寸4.06×3.86米，重約10噸。最大特點是具備三維搜索能力，范圍從低空到高空，作用距離超過500千米，主要任務是進行廣域搜索、跟蹤，并負責海上的氣象觀測。

兩部雷達的天線孔徑以共坐標的形式工作，最大限度地利用了雷達資源。兩個波段均能與艦載導彈系統進行無縫連接，實現數據的上行傳輸和下行傳輸，尤其是在進行多通道引導作戰時，當一個波段工作量過大，另一個波段能夠分擔其任務。兩種波段雷達搭配使用可實現在廣闊海域從海面到天頂半球內的精確探測，早期捕捉來襲的威脅目標，采取恰當的作戰行動。該系統標志著美海軍首次實現由1部資源管理器對2個雷達波段進行控制的能力，代表了當前雷達體制發展的方向。這種雷達系統將是美國海軍新一代艦艇的標準配置，新一代航母上也將裝備。

此外，與目前各國海軍相控陣雷達普遍使用的四陣面結構不同，DDG-1000雙波段雷達采用三陣面相控陣天線構型，單面天線的波束覆蓋范圍幾乎達到電子掃瞄天線的極限，這意味著美國在信號控制與處理技術上獲得了飛躍的進步，可以提升到理論上限。減少一面天線就意味著減少25%的體積重量，系統成本亦可降低。該雙波段雷達系統能夠同時支持防空作戰、態勢感知、對岸攻擊、海上火力支援、海上搜索、艦艇導航、空中交通管制等多項任務，可減少艦艇上雷達的數量。但由于研制費用一漲再漲，五角大樓不得不于2010年5月決定DDG-1000只裝備SPY-3。目前有消息稱，美國正在努力研制一種更先進的空中導彈防御雷達（AMDR），用來應對彈道導彈防御，用以取代SPY-4雷達的空缺。

@先進垂直發射系統

DDG-1000采用了80具聯合防衛公司與雷聲公司聯合研制的MK-57“先進垂直發射系統”。這是美國海軍首部采用開放式結構設計的導彈發射系統，采用了通用的軟件和硬件結構，實現了與“全艦計算環境”的互連，降低了新式導彈上艦的費用。當需裝備一種新型導彈時，MK-57無須修改發射系統本身的控制軟件和硬件，只需要更換新的導彈控制與軟件接口即可。這是目前的MK-41、48發射系統所不具備的。此外，MK-57的發射筒內徑比MK-41大很多，能裝填MK-41容納不下的武器。根據設計要求，MK-57能在不對發射裝置做重大改進的前提下發射現有的垂直發射導彈外，還能夠發射體積、重量更大的未來新型導彈，必要時還能夠發射彈道導彈。為了避免敵人導彈命中戰艦造成彈藥庫爆炸，DDG-1000將MK-57系統設于船體兩側的內外層艦體之間，遠離船體重要區域。即使中彈發生爆炸，爆炸力量也會被導向船外，從而有效提高戰艦的生存能力。

海戰的革命

與目前世界上最強大的阿利·伯克級導彈驅逐艦相比，DDG-1000的水面火力、反導能力提高了3倍，雷達輻射面減少到1/50，防空能力提高了10倍，近海作戰能力提高了10倍。雖然長度和重量都超過了現有驅逐艦，但人員卻只是伯克級的一半。

軍事專家普遍認為，戰艦靠火力保護自己的時代已經過去，必須先發制人，甚至要在沒被敵發現之前就采取行動。DDG-1000就秉承這樣的設計思想。各種試驗表明，經過全隱身設計后，這種1.5萬噸戰艦的雷達反射截面僅與一艘小漁船相似，為現役驅逐艦的1/64。現有工作體制的對海搜索雷達對其探測距離將會相應縮短近80%-90%。現役的反艦導彈，如“魚叉”、“飛魚”，大多采用主動雷達末制導方式。為了避免捕捉一些太小的低價值目標，在其制導系統中設定了所要求目標的最小RCS門限值。從目前美國海軍的宣傳報道數據推測，DDG-1000的RCS值會低于大多數導彈的門限值，可根據需要將其航行特征偽裝成小型漁船或商船，或混雜在漁、商船中，使對方不能通過雷達識別出目標的性質。這就導致即使對手難以發現DDG-1000，即使發現并對其發射了反艦導彈，也會因導彈的末制導受限而無法發現和鎖定目標。

目前海上作戰，作戰雙方往往為了尋求較強的海上打擊力與防護力，通常以編隊的形式活動，有時為了提高作戰能力，編隊比較龐大。而DDG-1000全隱身艦艇的出現將改變這種狀況，海上編隊將趨向小型化甚至單艦發展，一方面為了使自身的隱身優勢得到充分發揮，隱身艦艇組成編隊不宜龐大；另一方面隱身艦艇的生存能力已得到提高，因此編隊的戰艦組成數量不需要過多。

DDG-1000綜合動力技術和全電推進方式的項目負責人吉姆·唐尼上校說：“DDG-1000驅逐艦先進的綜合動力系統能夠產生78兆瓦的電力，在經濟航速下僅有25%的能量用于戰艦航行，其余約75%可用于其它各系統。與現今的戰斗艦艇相比，該艦有3-6倍的富裕能量。”有如此強大的電力系統，諸如電磁軌道炮、高能激光器等先進武器才能得以裝備和使用。如果裝備電磁軌道炮，每分鐘可發射12發炮彈，其初速為2.5千米/秒，打擊目標時速度為1.5千米/秒，1枚9.1千克重的彈丸就能擊穿數十英尺厚的加厚混凝土防御工事。而激光武器更是在防御對抗反艦巡航導彈方面獨具優勢。作為未來至少10年中唯一可用的定向能武器平臺，DDG-1000將幫助海軍把這些新裝備逐一投向海洋，最終作用于海上作戰樣式、戰術、戰略等各個層面，從而產生革命性的質變。

雙波段雷達集成了當前海軍戰艦上5部以上獨立雷達所提供的功能，使得雷達操作人員大大減少。世界其他海軍也大力發展雙波段雷達，并且不斷探索雷達電子設備和上層建筑的融合設計，如英國的45型、法國的地平線級等，都局部進行了融合。絕大多數在研戰艦均在一定程度上效仿DDG-1000，但是均沒有達到它的技術水平。

有人認為DDG-1000采用了許多過分先進的技術，建造成本太高。因此在美國海軍預算不斷吃緊的情況下，DDG-1000建造數量只有區區3艘，而且沒有合適的作戰區域，最后只能作為新型武器系統的試驗平臺，重現海狼級核潛艇的一幕。但筆者認為，DDG-1000是美國海軍30年來首次推出的新型驅逐艦，是其21世紀多任務水面戰艦的首級，雖然初始建造的數量并不多，但是根據美國海軍30年發展規劃和戰略調整計劃，未來亞太地區將是關注的重點，隨著東亞強國海上力量的不斷增強，先進的戰艦不斷服役，特別是宙斯盾戰艦增多、區域拒止能力初步形成，美國海軍將不得不遠離亞洲大陸海岸線，原有的瀕海作戰艦艇和理念肯定會隨著形勢的變化而改變。而DDG-1000將依靠自身強大的隱身能力和彈藥攜帶能力，憑借先進的雷達電子設備和網絡中心戰平臺，伴隨航空母艦成為海軍作戰或海上聯合作戰的主要力量，提供強大的對陸、對海、對空攻擊能力，確保取得戰場絕對優勢，從而成為像F-22戰斗機那樣的劃時代武器。endprint