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开路先锋-美国海军朱姆.沃尔特级导弹驱逐舰  

2013-10-15 21:11:46|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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   开路先锋-美国海军朱姆.沃尔特级导弹驱逐舰 - 小飞猪 - 小飞猪的博客

  建造完毕,等待下水的"朱姆.沃尔特"号


   根据相关新闻报道,美国海军DDG-100”朱姆.沃尔特”级导弹驱逐舰原定在10月9日在通用公司巴斯钢铁造船厂下水,因为受美国政府关门的影响,它的水下日期已经被推迟,实际上这个插曲可以看作朱姆.沃尔特级发展的一直缩影。

它是美国海军新一代导弹驱逐舰,采用了诸多的新技术,代表了大中型水面舰艇发展的一个趋势,可以说是一艘”划时代’的舰艇。不过也高新技术大量运用,导致了成本的上升,它的建造数量也在一路下降,给人虎头蛇尾之感,不过一系列技术的运用,也让美国海军和舰船工业掌握了研制新一代舰艇所需要的技术,为未来水面舰艇的发展打好了基础。

上世纪90年代,美国海军开始探索后继型舰艇的发展,这个时候国际安全环境发生了根本的变化,前苏联的解体,让美国得以掌握全球的制海权,因此美国海军的作战战略和任务也由在深海向对主近海,甚至近岸发展,要求通过持续不断的对地面进行打击,削弱对方的作战能力,保障己方作战行动的进行,这就是美国海军所谓的由海上陆的战略转型。

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 美国海军认为即使伯克级这样的舰艇也难以支持海军转型


美国海军认为,由于前苏联的解体,让先进反舰导弹、常规潜艇、水雷开始在全球扩散,这些都对近海作战的舰艇构成了威胁,过去以深海远洋为作战环境的舰艇无法适应这样的作战环境,如伯克级虽然可以使用战斧巡航导弹攻击对方地面目标,但是它却无法用火炮支援登陆部队。这样就美国就需要新一代水面舰艇来支持美国海军的战略转型,这就是DDG-1000”朱姆.沃尔特”级.

与以前的大中型舰艇不同,朱姆.沃尔特级要求能够在近海甚至近岸作战,并且给予登陆部队以直接的火力支援,这样意味着它需要有更强的隐身能力,能够在避开对方岸基雷达网的探测,同时还要有更好的静音性能,能够对抗现代化的常规潜艇,同时还应该有一定的水雷战能力,可以进行扫/猎雷作业,以避免对水雷舰艇的依赖,为此美国海军在朱姆.沃尔特级采用了一系列新技术来降低舰艇的信号特征、提高舰艇的打击能力。

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 朱姆.沃尔特级的模型,可以看到该舰的线条非常简洁,隐身性能好


隐身能力是朱姆.沃尔特级最明显的特点,这是因为不论是现代化的反导弹,还是岸炮都需要雷达来探测、指示目标,所以隐身性能好,可以明显降低对方岸防系统的效能,提高舰艇在近岸条件下的生存能力,因此隐身能力是该舰首要的要求,所以它的外形与现代舰艇迥然不同,它采用了穿浪型逆船舷船体,这种船体的航舷是向内倾斜而不是传统的船体的向外倾斜,隐身性能较好,在恶劣气候下不容易产生垂直发发射面,同时船艏还有长长的”撞角”,因此阻力小,特别是它是穿浪而不是破浪,因此在恶劣气候条件下有较好的稳定性,不过它的缺点就是甲板可以面积较小,影响舰载武器的布置,另外甲板容易上浪,维护性能较差。不过这此缺点也它的优点相比,还是可以接受的。

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 朱姆.沃尔特级的复古造型令人印象深刻,图为它尖锐的撞角船艏


除了舰体需要进行隐身处理以外,上层建筑、、桅杆、甲板设备也要进行处理,否则的话,就会让降低舰艇隐身的效果,新世纪隐身舰艇一个重要的发展方向就是实现舰面设备的全遮盖,包括采用整体桅杆、甲板设备进行封闭等,以减少RCS,但是有一个问题难以解决,那就是桅杆和电子设备的天线,现代水面舰艇配备有大量的电子设备,如雷达、通信系统、导航、数据链、敌我识别等,它们都需要天线来发射信号,这样就造成现代舰艇天线林立的局面,举一个例子,美国海军伯克级上面的天线超过100个!这些林立的天线不但需要大量的空间,并且还影响舰艇的隐身性能,电磁兼容性能也非常突出。

进入新世纪以后,随着技术的进步,开始出现整体式桅杆,就是把电子设备与桅杆一体化,但是朱姆.沃尔特级则更加先进,它实现了电子设备与上层建筑的一体化,也就是所谓的综合射频系统,它主要是利用一套综合射频系统将雷达、电子战、通信的功能综合在一起,系统采用高、低频段多功率发射/接收系统天线阵,采用多功能相控阵天线,可以适应各种需求。系统能根据舰载设备的战术操作需求,调整设备的功能。不仅可在指定的时间将工作中的射频功能进行特定的组合,而且能根据需要对这些射频功能的参数进行配置,并且平面相控阵天线还可以与甲板和上层建筑有机的融为一体,从而避免了过去舰艇天线林立的局面,大大提高了舰艇的隐身能力。

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 电子系统和上层建筑一体化是朱姆.沃尔特级一个技术突破


系统的高度综合合化还提高了舰艇的电磁兼容能力。为了满足战 术需求,有时需要多个系统同时工作,同一时间将产 生多个发射波束和多个接收波束。而射频集成在一起的系统,可以采用一种或多种技术手段,如收发阵面分离、频分或时分复用技术等,形成多个波束,保证系统间不会因相互干扰造成性能下降,这在电子设备日益复杂的今天显然是非常宝贵的。

武器是另外一个处理的重点,朱姆.沃尔特级导弹实现了垂直发射化,避免了在甲板上布置导弹发射架,从而增加舰艇的RCS,火炮是现代舰艇隐身设计一个难点,因为炮塔可以采用隐身外壳,但是炮管难以进行相应的处理,所以朱姆.沃尔特级的舰炮不但采用了隐身外壳,炮管也覆盖有隐身外套,并且在不用的时候,可以改到炮塔里面,以避免影响舰艇的RCS,从而提高舰艇的隐身能力.因此从整体上来看,朱姆.沃尔特级只有一个舰体加一个上层建筑组成,甲板只有两个隐身炮塔,因此整舰的线条流畅、连续,整体由少量平滑的平面组成,并且倾斜布置以控制反射波方向,加上隐身涂料的使用,全舰的隐身能力明显要高于过去的舰艇,大大提高舰艇在现代岸防御武器系统面前的生存能力。

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 朱姆.沃尔特级的武器


 在自动化作战系统方面,朱姆.沃尔特级采用了被称为舰上总体运算环境,它以光纤为骨干组成快速传输交换的局域网,采用核心加交换的架构,将全舰的探测、作战、机电等系统有机的联接在一起,可以实现信息的综合处理和显示,并且系统采用了开放式、冗余结构,形成了一个开放、通用、标准的工作环境,可以方便的进行系统的升级和功能的扩展,同时在某一个系统损坏之后,另外的系统还可以进行接替。在数据链方面,朱姆.沃尔特级采用了美国新一代通用数据链-CDL,它是美国为了传递大容量信息如图片、视频而研制的通用大容量数据链,与LINK-16相比,传输速率更高,可以传递更大容量的数据信息。

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 朱姆.沃尔特级采用了新一代自动化作战系统


朱姆.沃尔特级垂直发射系统也不是美国海军现在广泛使用的MK41,而是配备了更加先进的MK57垂直发射系统,它采用了可编程控制系统,可以十分方便的容纳新的舰载导弹,另外它的长度也有所增加,可以使用更大、更长的导弹,如各种反导拦截系统,朱姆.沃尔特级不但使用新的垂直发射系统,并且布置也非常特别,它布置在两舷,而不是传统舰的甲板的中轴线,这主要是给主炮让出空间,全舰拥有80个垂直发射系统单元,最多可以配备80枚战斧巡航导弹,主炮为两门155毫米舰炮,使用普通炮弹的时候,射程为40公里,如果发射增程滑翔制导炮弹,那么它的射程可以达到180公里以上,可以在对方岸舰导弹射程外发起攻击。此外,朱姆.沃尔特级还有两门57毫米副炮,用于打击对方小型水面舰艇和来袭空中目标.

朱姆.沃尔特级的动力系统也具备划时代的进步,它采用了综合电力系统-IPS,它的主机为两部的MT-30燃气轮机,功率为30MW,丙部4500型辅助燃气轮机,功率为3MW,。MT-30与4500型主机分成两个燃气涡轮主发电机组(MTGS),每个机组可以推动一个马达来驱动螺旋桨,功率可以达到36MW。我们知道传统的舰艇采用机械传动,它的缺点就是其机舱空间都被体积庞大的发动机、机械传动装置、减速器和轴系等占据,舱室空间利用率大大降低,有效载荷减小。工作环境差,系统复杂,增加维护难度,加重维护工作量,特别是发动机振动大,噪声大,往往需要较大和较复杂的浮筏振设备来降低噪声,从而增加舰艇成本.而电力推进系统的优点就是无主、辅机之分,可以实现模块化,并且机舱布置灵活,特别是原动机可以布置在上层建筑之中,从而大大降低水下噪声辐射,是一种非常安静的推进方式。效率、可靠性、机动性能比机械传动要高的多。

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 朱姆.沃尔特级的推进电机


需要指出的IPS并不仅仅是电力推进系统那么简单,它把据推进能源及舰艇电力供应系统一为一个整体,能效的对全舰能量供应进行管理,统一分配,不但可以为舰艇推进提高强大的动力,还可以为舰载高性能探测系统提供充足的电力供应,也为未来的高能武器如激光炮上舰打下了坚实的基础,所以IPS是新世纪舰艇的一个革命性的突破,被称为“海上革命”。

大量高新技术的运用,让朱姆.沃尔特级的建造成本水涨船高,在最初的计划之中,美国海军对它的要求是平均每艘建造费用为7.5亿美元,比伯克级还要低1亿美元左右,但是现在看来,这个数字已经成为不可能的目标,到本世纪初美国海军宣布建行第一批2艘朱姆.沃尔特级的时候,它的单舰建造费用已经超达到30亿美元之多,全部7艘战舰所需要的总费用达到以200亿美元,由于通货膨胀、原材料上涨等因素,有消息说,朱姆.沃尔特级的首舰建造成本已经突破50亿美元大关,直追尼米兹级核动力航空母舰。

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 朱姆.沃尔特级使用的新技术,让它的成本水涨船高


     由于美国在9.11之后深陷反恐战争,国内受到金融危机冲击,元气大伤,加上日益庞大的国债,美国政府财力大为缩水,在国防预算裁减的巨大压力下,为了力保福特级核动力航空母舰、弗吉尼亚级核动力潜艇等关键武器装备,朱姆.沃尔特级的建造数量直线下降,从最初的32艘下降到24艘,然后又削减到7艘,从目前来看,可能美国海军只会建造3艘该级舰。

     不过从长远来看,美国海军通过朱姆.沃尔特级驱逐舰的研制,验证并且掌握了水面舰艇一系列新的技术,包括新型船体、电子与上层建一体化技术、综合电力系统技术、舰艇总体运算环境等,这些都为美国海军未来新一代水面舰艇提供了有力的技术支持,可以说朱姆.沃尔特级打下了本世纪内美国海军水面舰艇的技术基础,从这一点来说,它在美国海军舰用发展之中,起到了“开路先锋”的作用。

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 朱姆.沃尔特级打下了本世纪美国海军水面舰艇的技术基础
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