【智庫聲音】美海軍最新「下一代驅逐艦(DDGX)」概念細節披露!放棄幻想,更加務實!

2022-01-19     國防科技要聞

原標題:【智庫聲音】美海軍最新「下一代驅逐艦(DDGX)」概念細節披露!放棄幻想,更加務實!

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任何一個大型項目的設立都要面對性能、成本和項目進度之間的矛盾糾結,耗費巨大的美國海軍尤其如此。在經歷了海狼級攻擊型核潛艇、瀕海戰鬥艦、朱姆沃爾特級大型驅逐艦,直到最新的福特級航母首艦福特號等一系列嚴重挫折之後,美國海軍終於不再「亂堆黑科技」,轉向務實路線了。

2022年1月12日,美國海軍DDG(X)項目經理大衛·哈特在水面海軍協會(SNA)全國研討會上披露了該級艦的最新概念圖以及大量設計細節,本文梳理了該級艦的相關技術信息,探究美國海軍在上述造艦路線上的重要變化。

圖:渾身都是黑科技的朱姆沃爾特級驅逐艦最終只建造了可憐的3艘。

美國海軍終於學乖了,最新發布的下一代驅逐艦(DDGX)概念不再科幻,但更有針對性

作者:學術plus觀察員 Walker(專研外軍動態與國際時事)

本文主要內容及關鍵詞

1.技術概況,使用經驗證的技術:戰鬥系統(沿用了阿利·伯克Flight Ⅲ型驅逐艦);動力系統(參考朱姆沃爾特級進化為全電推進);艦型設計回歸傳統;概念設計(為新型高超聲速武器發射做準備)

2.更新原因:擴展平台升級空間;增加航程與氣候適應性滿足印太與北極作戰需求;提升軍艦生存能力(綜合電力系統)

3.設計管理模式轉型:美海軍艦艇項目無奈轉型;艦艇設計管理流程優化改革(每個艦級設一名高級技術主管,關鍵系統必通過陸上模擬測試才能上艦);DDG(X)項目的「套裝」模式;DDG(X)項目最新進展情況

4.結語:昂貴的海軍!當前重大項目均在前期概念論證階段(海軍版下一代戰鬥機NGAD、下一代驅逐艦DDG(X)以及下一代攻擊型核潛艇SSN(X))

目前美國的家底兒也經不起他們再像以前那麼可勁兒折騰了——地主家也沒有餘糧啊。

2020年4月30日,美國海軍宣布由義大利芬坎蒂尼集團中標 星座級護衛艦(FFGX)項目,其設計以法國和義大利聯合研發的 歐洲多用途護衛艦(FREMM)為基礎,而該型艦早在2012年就已經開始服役,各方面技術均已成熟。

以星座級護衛艦項目為標誌, 美國海軍開始轉向更加務實的造艦路線,大量採用經過驗證的成熟技術以降低風險並嚴格落實項目進度規劃。用於接替已經服役30年的阿利·伯克級驅逐艦的下一代驅逐艦(DDGX)項目,同樣採用了這一路線。

2022年1月12日,美國海軍DDG(X)項目經理大衛·哈特在水面海軍協會(SNA)全國研討會上披露了該級艦的最新概念圖以及大量設計細節,從中可以很明顯地看到美國海軍在上述造艦路線上的重要變化。

圖:美國海軍星座級護衛艦FFG(X)的渲染圖。

1.技術概況

使用經過驗證的技術

在看過DDG(X)的資料之後,那些習慣於美軍不斷從口袋裡掏出「科幻」武器的人們恐怕要失望了。這一次,所謂的「下一代驅逐艦」可以說是相當的「平淡無奇」。

圖:DDG(X)設計概念圖(非最終確定稿,僅供概念說明使用)。

它既沒有朱姆沃爾特級驅逐艦那前衛怪異的造型,也沒有福特號航母上那高大上的電磁彈射。簡單來說,從美國海軍最新披露的情況來看,DDG(X)基本上就相當於一艘裝在新船殼裡的阿利·伯克Flight Ⅲ型驅逐艦。

(1) 戰鬥系統 :DDG(X)沿用了 阿利·伯克Flight Ⅲ型驅逐艦的戰鬥系統,包括AN/SPY-6主動相控陣空中監視雷達和基線10宙斯盾作戰系統,未來雷達陣面尺寸可以從14英尺(4.27米)擴大到18英尺(5.49米),以提高雷達的探測距離和精確度。

圖:在阿利·伯克級驅逐艦Flight Ⅲ批次上所使用的AN/SPY-6空中監視雷達和基線10宙斯盾系統說明圖。

(2)動力系統:將參考朱姆沃爾特級進化為全電推進——由綜合電力系統將燃氣輪機的動力經由渦輪發電機轉化為全艦電力網中流動的電力,以此推進軍艦並驅動全艦的各種裝備。

(3)艦型設計:從目前放出的並非最終設計稿的概念圖來看,艦型設計回歸傳統,雖然也明顯 強調了隱身要求,但並沒有朱姆沃爾特級那麼誇張,而是更容易讓人們想起阿利·伯克級。

(4)概念設計:在概念設計中,DDG(X)在上層建筑前方配備了一個32單元的Mk-41飛彈垂直發射系統,後續可以換成12個更大的單元, 用于海軍的新型高超聲速武器發射。目前的阿利·伯克級驅逐艦擁有96個垂髮單元,據披露未來的DDG(X)在飛彈方面至少不會低於這個數量。

另外,概念設計中還包含了2座各21單元的 拉姆(RAM)點防禦對空飛彈發射裝置,用於在防空圈內層攔截來襲的反艦飛彈。未來可以更換為2座功率各600kW的雷射武器,同時在概念設計的上層建筑前部還裝有一座功率為150kW的雷射武器。

(5)概念圖中還有一個奇怪的所謂「驅逐艦有效載荷模塊化選項」,有猜測認為它可能類似瀕海戰鬥艦那種模塊化戰鬥系統概念,可以在出港執行任務之前進行靈活搭配。不過由於瀕海戰鬥艦的概念已經失敗,預計它很可能沒那麼複雜,只是一個可以提供有限變化的功能模組而已。

就這?嗯,就這。從最新披露的內容來看,DDG(X)的主要武器裝備基本上就是這些了。

圖:2020年3月19日,美國海軍一枚高超聲速飛彈從夏威夷考艾島的太平洋飛彈發射設施發射。

2.原因

為什麼要更新換代?

那麼問題來了:既然DDG(X)只是一艘裝在新船殼裡的阿利·伯克,為什麼還要提出這麼個更新換代的計劃呢?

2.1 擴展平台升級空間

要知道,阿利·伯克級驅逐艦可以算是美國海軍最成功的一型水面艦艇。自1985年開始生產以來,最新的Flight Ⅲ批次將要一直生產到2027年以後,而且這些驅逐艦將會一直在美國海軍的艦隊里 服役到2060年代。

圖:美國海軍阿利·伯克級驅逐艦Flight Ⅲ批次示意圖。

正是由於這型軍艦的優秀,才使得美國海軍十多年來的後續替代計劃啟啟停停,始終沒有落實。直到如今,升級到Flight Ⅲ批次的阿利·伯克級驅逐艦雖然仍然能夠提供可靠的綜合防空和飛彈防禦能力,但艦體潛力已經被挖掘殆盡,再也沒有能力繼續前進了。

美國海軍DDG(X)項目副經理凱薩琳·康納利在研討會上說:「當我們升級阿利·伯克級Flight Ⅲ批次時……我們占用了該平台上的所有服務冗餘量。所有的空間、重量和電力都已經分配完畢。在那級艦上已經沒有足夠的空間用來容納一個需要更多電力或更大占地面積的新系統了。」

這就是美國海軍終於在2021年6月4日下定決心成立DDG(X)項目辦公室的最重要原因。

2.2 增加航程與氣候適應性,以滿足印太與北極作戰需求

除此之外,隨著 全球海上戰略形勢的演變,美國海軍對於印太區域的重視程度逐年提升,與以往相比,軍艦的作戰區域和作戰環境都在發生著變化。

由於提康德羅加級巡洋艦的後續計劃尚不明朗,隨著這些老舊的巡洋艦陸續退出現役,美國海軍在一段時間內很可能就只能靠驅逐艦來包打天下了。而之前的阿利·伯克級驅逐艦與巡洋艦相比, 最大的短板就在於「腿短」——航程不足,海上自持力也比較有限,這就對其使用形成了很多限制。特別是放眼水域遼闊的印太區域,這個「短板」就更加被放大了。

因此,美國海軍對於新一代驅逐艦項目在這方面提出了詳細要求:與上一代阿利·伯克級驅逐艦相比, 航程提升50%以上、前方部署時間延長120%以上,為此要求DDG(X)的燃料消耗降低25%以上,並減少對於海軍作戰後勤補給資源的依賴。

隨著全球變暖趨勢的愈發明顯,美國海軍還特別提出要求改善DDG(X)在北極地區的操作表現。而此前阿利·伯克級驅逐艦則被設計為主要在熱帶地區作戰。

圖:正在北極圈內的挪威特羅姆瑟碼頭邊停泊加油的美國海軍阿利·伯克級驅逐艦格里德利號(DDG 101)。

2.3 提升軍艦生存能力

另外,美國海軍當然不會忽略他們一直都非常重視的軍艦生存能力,要求DDG(X) 在受損後仍然能夠保持比阿利·伯克Flight Ⅲ批次更好的機動能力以及綜合防空和飛彈防禦能力。同時在 隱身方面要求在聲學、紅外和水下電磁信號等方面都要比目前的阿利·伯克級驅逐艦降低50%以上。

提升海上續航能力和容納未來技術發展兩方面的需求,都使 綜合電力系統在DDG(X)上的應用成為必然。

(1)綜合電力系統(全電推進)可有效 提升能源利用效率,降低燃料消耗;

(2)未來高性能雷達等各種傳感器的不斷增強、艦上計算能力的不斷提升以及直接使用能量作為彈藥的定向能武器逐漸實用化,都對 艦上電力提出了更高要求。在這種情況下,只有綜合電力系統才能滿足來自各方面的需求。

(3) 可為軍艦提供應用上的靈活性:現在指揮官可以決定在動力和火力兩方面對能源進行靈活分配——既可以暫時降低機動性以換取更高的作戰能力,也可以暫時降低作戰能力以換取更快的速度。

圖:朱姆沃爾特級驅逐艦上所使用的綜合電力系統示意圖。

3.設計管理模式

設計管理模式轉型

3.1 美海軍艦艇項目無奈轉型

這次DDG(X)採取這種先將成熟技術過渡到一個新的、具備較高冗餘度的船體中,然後再根據各方面發展不斷升級改造以具備更多更強大作戰能力的方式,實在是國會議員們受夠了美國海軍在前面提到的一系列項目上的「盲目冒進」和「揮霍無度」。

福特級航母首艦福特號的長期拖延和嚴重超支,成為壓垮駱駝的最後一根稻草。

圖:福特號航母直到2021年底才交付艦上的最後一台先進武器升降機,而此時距離它在2017年7月服役已經過去了差不多四年半的時間。

3.2 艦艇設計管理流程優化改革

2020財年國防授權法案,命令美國海軍必須為每個艦級都設立一名高級技術主管。這個崗位將負責監督艦艇設計過程,在新艦開發早期就能更好地了解關鍵系統,並制定計劃,通過大量測試和數字建模工作降低開發風險。

同時,艦上的關鍵系統都必須先通過陸上模擬測試之後才能上艦,這一要求明顯是受到福特號航母上那些未經陸地測試就上艦安裝,結果遲遲無法交付使用的先進武器升降機的打擊之後所提出的。

圖:正在美國新澤西州莫里斯敦的陸上戰鬥系統工程開發基地安裝測試的AN/SPY-6(V)1防空和飛彈防禦雷達系統。

3.3 DDG(X)項目的「套裝」模式

DDG(X)項目「有幸」成為首批將在高級技術部門領導下通過這一新程序的主要項目之一。

由於DDG(X)項目啟動之初,並無可參考的成熟先例,因此這回美國海軍採取了一種被稱為「套裝」的方法,也就是通過對廣泛的原型設計不斷進行測試和觀察,以了解各種不同的設計屬性,最終縮小到一種單一的設計方案。

目前它的各種設計方案模型以及綜合電力系統都在美國海軍水面戰中心位於馬里蘭州卡德洛克和賓夕法尼亞州費城的陸上試驗場進行組件水平原型設計、系統集成測試和全尺寸演示,目標是在下一個里程碑節點被批准之前,完成關鍵的系統測試,以充分暴露風險。

圖:位於馬里蘭州卡德洛克的美國海軍水面戰中心測試場館。

3.4 DDG(X)項目最新進展情況

相關造船廠方面的人員於2021年3月被納入項目團隊,以便在早期就能為項目提供建造可行性方面的建議,並儘早發現未來可能節約成本並提高建造效率的方法。

DDG(X)項目目前還處於概念制定階段,隨著項目概念信息向公眾披露,意味著這個階段很可能已經完成,接下來將進入初步設計階段。美國海軍在2021年5月末發布的2022財年預算請求中為概念開發工作申請了約7970萬美元的資金。後續計劃到2026財年進入詳細設計階段,2028財年開始施工建造。

由於此時阿利·伯克級驅逐艦Flight Ⅲ批次還在建造中,因此可能需要一個考慮完善的過渡計劃,以幫助管理這些大型水面戰鬥艦船的建造工作安排。

結 語

昂貴的海軍

當前擺在美國海軍案頭的重大項目還包括:用於替換F/A-18E/F「超級大黃蜂」的 海軍版下一代戰鬥機NGAD、下一代驅逐艦DDG(X)以及下一代攻擊型核潛艇SSN(X),據了解這三個項目現在都處於前期概念論證階段。相對而言下一代驅逐艦DDG(X)正在進入初步設計階段,進度可能算其中最快的一個項目。

美國海軍真的有能力同時推動空中、水面和水下這三大項目麼?

恐怕,很難。

【參考連結】

https://news.usni.org/2022/01/12/navy-unveils-next-generation-ddgx-warship-concept-with-hypersonic-missiles-lasers

https://news.usni.org/2022/01/12/navy-unveils-next-generation-ddgx-warship-concept-with-hypersonic-missiles-lasers

https://news.usni.org/2021/06/04/navy-stands-up-next-generation-destroyer-program-office-construction-start-planned-for-fy-28

https://news.usni.org/2021/06/02/navy-wants-110m-in-fy-22-rd-funds-to-develop-next-generation-destroyer-submarine

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/6217d4b46587f4ead22e3cf19526f7db.html