引子
隱身艦的先驅法國海軍「拉菲特級」護衛艦,1990年代中期服役,它的出現使得世界戰艦的設計開始往高度隱身化方向發展。
如果要以最簡潔的語言來概括冷戰結束後世界範圍內水面艦艇的發展趨勢,那麼「隱身」兩字或許最為妥帖無論是上層建築內傾、甲板設施整體內置等諸多表面文章,還是抑制廢棄排放、減少紅外特徵等一系列的內在提高,目標都只有一個:降低被敵方探測設備捕獲機率或減小其作為打擊目標的綜合信號特徵,進而提高自身執行作戰任務時的生存機會。
美國海軍「海影號」全隱身試驗艦,在測試過程中它的信號特徵遠遠低於「拉菲特級」護衛艦。
這一概念萌生之初較為各界關注和爭論的是「准隱身」和「全隱身」的得失與優劣。
在大多數國家都對隱身艦持觀望態度的1990年代初,與美、法等大國完全不能相提並論的瑞典卻憑藉一己之力,闖出了一條適合自身發展需要的道路,這就是瑞典方面標榜的整體「真隱身」的產物,「維斯比級」輕型護衛艦。它一經就成為世界造艦界關注的焦點之一,並且在首艦「維斯比號」建成後更引發了國內外關於小國可能搶先進入到隱身艦時代的熱議。
小國雄心
北歐和波羅的海地圖,瑞典被挪威整個「包進去了」,而波羅的海也是世界上著名的淺內海,平均水深55米,並且越是靠近周圍陸地水下越是暗礁眾多,根本不適應大型艦艇和潛艇活動。
北歐國家在1970年代之後不約而同的走上了精兵簡政、小艇當道的海軍發展道路,這其中除了對淺水海域的現實考慮外,防務預算持續的削減也是不容忽視的因素。以瑞典為例,體現二戰設計思想的巡洋艦和冷戰年代為了防範蘇聯海上入侵的快速驅逐艦,由於造價昂貴,效費比低,無法使用現實要求而在海軍當中的地位不斷下降;而輕捷機動、武裝精良,依託多島嶼、多海汊環境實現多密集部布防,用於穿插巡邏和海上據止作戰的飛彈艇成為了這一時期最為活躍的主角。
瑞典歷史上是有:戰列艦、巡洋艦和驅逐艦的,圖片上是瑞典二戰時期建造的「三冠王級」輕型巡洋艦,直到1960年代前瑞典海軍都是一支保有驅逐艦數量較多的艦隊,但1960年代之後隨著蘇聯反艦飛彈的完善,這些老舊的大艦都沒用了!逐步退役。
進入到冷戰末期,歐洲的政治版圖發生了劇變,針對瑞典本土的軍事威脅持續減弱,軍隊的關注重點不可避免的發生了轉變,因而能夠執行領海和全球範圍作戰和準軍事任務的多用途水面戰艦呼之欲出。
由瑞典海軍、皇家技術局、瑞典國防物質管理局、卡爾斯克魯納船廠、國防研究中心...等多個科技實體聯合發起的概念探索項目從1986年開始起步,很快進入實質性發展階段,最終演變為YS2000水面戰艦項目。該項目制訂了三個主要目標:一是水面艦艇不同信號降低模式的實際效果;二是測試武器和傳感器在隱身艦上的整合度;三是對水面效應艦艇技術進行分析驗證。
基於這一規劃的階段性成果於1991年開始跨出實質性的一步:作為隱身技術演示平台的「斯米格號」公開亮相(上圖)引來了全世界讚嘆的目光,也使得瑞典迅速躋身與世界高水平隱身艦艇理論研究的前沿國家行列,如果不搞這一平台,很可能在此後的數年間都要走一段事倍功半的彎路。
採用側壁氣墊結構的「斯米格號」全長30.4米、寬11.4米,最大排水量140噸,使用2台MTM 16V 396TB94柴油機提供推力,另兩台DSI 14柴油機提供氣墊所需的升力。全艇整體由平板直線構成,艇身和上層建築之間沒有清晰的界限,外觀酷似一個「大飯盒」,其基本原理和當時美軍的「海影」試驗艦一樣,利用多平面的反射角限定原理來減少電磁波信號特徵,增大敵方的探測難度。當然,「斯米格號」也不是純粹的試驗艇,它舯部安裝了一門40毫米近防炮系統、可升降式反艦飛彈系統以及專門為水下監聽設備和搜索系統開設的「月阱」,此外還有升降式多用途桅杆和可拆卸天線,使其表面顯得非常光潔。
儘管「斯米格號」的隱身設計非常成功,但瑞典海軍認為其雙體布局現代寬大太大,不適宜用於本國戰艦,而側壁式氣墊結構的整體也不利於隱身,因此要回歸到傳統的單艦體設計...由於有這樣或那樣的原因「斯米格號」也沒有進一步的發展和完善,但它的某些設計理念和一些新的應用技術用在了後來的「維比斯級」輕型護衛艦上了。
很低調的「維斯比」
鑒於「斯米格號」沒有達到瑞典海軍的使用要求,先前的那些參與設計單位又重新設計了更符合海軍要求的輕型護衛艦,由著名「考庫姆船廠」在1996年12月7日開工建造。
「維斯比」基於單體滑行艇設計,雙層碳纖維增強塑料(碳纖維:用粘膠絲、聚丙烯腈纖維和瀝青絲為原料在300~1000℃下碳化而成,其直徑非常細,只有7微米)夾層加固,即100%的碳纖維蒙皮通過真空輔助澆注方式包裹在泡沫芯層之上,這種材料能很好的吸收海浪衝擊,具備優異的放火和抗水雷效果(無磁性),在滿足同等屈服強度要求下,重量不到鋼材的20%。這對提高內部載荷?改善速度和航程有著極大益處,少數應力集中的位置(如齒輪箱罩殼)則採用鈦合金夾層予以加強。
碳纖維塑料不算啥神秘高級材料,這輛「寶馬概念車」外殼就是用碳纖維塑料,而「維斯比」護衛艦所用軍用級別的未必比它的好。
多年以來瑞典海軍一直信奉「小艇辦大事」的觀點,堅持認為噸位較小的的艦隻也可具備遠洋作戰能力,因此即便是「維斯比級」這樣一型隱身設計的輕型護衛艦,骨子裡依然透著一股濃濃的「快艇范兒」。其艦長72.7米、寬10.4米、吃水2.5米,滿載排水量650噸。
「維斯比級」整艦前後分成了四個主要艙段模塊:1~10為後段模塊、11~20為中段模塊、21~30為前段模塊、31~40為上層建築,相互之間通過考庫姆公司開發的真空輔助夾層灌注工藝緊固連接。水密和氣密艙總共10個,相鄰3艙進水不沉。上層建築較為低矮光滑,大角度傾斜外壁可在四個方向上最大限度的散射雷達能量,外觀呈「截頂金字塔」形狀,由於頂部需要布設貼壁天線,輻射信號產生的「熱點」較為集中,所以也是塗覆吸波材料最為普遍的區域。
根據瑞典的全隱身艦設計原則,要求消除所有可能暴露艦艇存在或者行蹤的因素,層層設置探測障礙,實現「儘量不被探測到,探測到儘量不被識別,被識別不被定位,被定位不被跟蹤,被跟蹤能成功擺脫」,哪怕是這種設計布局可能會帶來種種不便也在所不惜。
作為雷達和各類傳感器平台,依附於上層建築的多用途桅杆採用伸縮或者摺疊設計;甲板設施、錨鏈也都隱藏在艙蓋之下;剛性充氣艇和遙控載具則位於原先設想的下沉式機庫門之後,通過套筒式起重機實現收放;並且設計了一種彈出式托架,用於救生筏的拋投。
「維斯比」艦體的新版淺灰雙色海洋迷彩在視覺淡化效果上達到了極致,能夠讓它在安全距離之外「沒入」海天之間,給敵方探測造成困擾。為減小光反射,艦橋上開窗很少,航行燈玻璃也用吸波材料塗覆。瑞典海軍設定的雷達反射截面要求比同尺寸輕型護衛艦至少降低三分之二,即在惡劣海況下在13公里可被發現,平靜海況下為22公里,因此在雷達和紅外隱身方面花費了更多的心思。
除了表面的特殊塗層能夠吸熱外,碳纖維結構本身也具備良好的隔熱性能,加上燃氣輪機煙囪、通風設備及排氣管等所有紅外熱源也都採取覆蓋金屬網等隱藏措施或冷卻處理(上圖當中排煙系統被覆蓋了金屬格柵)。同時艦體表面還設有消洗設備,排氣管也通過噴淋海水的方式達到降溫效果,管口溫度在強力製冷作用下瞬間從600℃驟降到40℃,因而航行中遠望去艦體上空「煙霧蒸騰」。
「」維斯比」艦在高速航行時噴淋系統要打開,形成雨霧狀水汽覆蓋艦體,減少紅外信號特性。
萊康明TF–50A燃氣輪機,世界上艦用燃氣輪機不只是英國的MT30、WR21或者美國的LM2500這些名牌產品,萊康明在中小型燃氣輪機方面建樹頗深,畢竟是製造航空發動機起家的,美軍LACA氣墊登陸艇上用的燃氣輪機就是萊康明公司的TF–40/50系列,而「維斯比級」也用了四台TF–50A作為加速動力裝置,同時還使用了兩台MTU 16V 2000 N99柴油機作為巡航動力,「維斯比艦」的最大航速是35節,巡航速度為15節。動力系統總功率21500馬力,根據航行要求可與2台辛辛那提MA–107SBS齒輪箱聯動或者斷開,並通過2部可調整左右方向的125 SⅡ羅·羅卡梅瓦戽(hu第四聲)斗式噴水推進器驅動艦艇航行,艦艏還裝有荷蘭羅爾公司125千瓦HRP 200–65型側推器。
「維斯比號」正在倒車,艦體很小顯得機動靈活,而且噴水推進器形成的浪花也很小,也是低噪音的機械裝置,不但機械結構簡單也非常有利於隱蔽。
根據這些年在地中海和波羅的海的演習和訓練情況,「維斯比艦」具備很好的繞軸轉向能力,其機動靈活甚至比長度不到其一半的快艇也毫不遜色。值得注意的是,在掃雷作業時,柴油機可通過GPS精確定位功能推動艦艇慢速沿著預設航道行進,必要時,噴水推進器和側推進器可以共同作用,使艦艇固定不動。
「維斯比艦」共有6名軍官、20名士官和17名水兵。艦內生活區符合安全、私密和低噪聲標準,住宿方面軍官和高級士官配有雙人艙,低級士官和水兵共用4鋪位的模塊艙,備用床位10個,集中布置在前加班下層。軍官和士兵的會議室和餐廳共用,水兵配置有自己的食堂。總體來說「維斯比艦」的由於自動化程度高,有很多艙室是無人值守的由閉路電視進行監控,這樣就大大的減少了載員,人員減少後個人會得到更大的生活空間,這對於身心健康非常有利,茫茫大海上只有休息好,體力充沛才能更好了執行戰鬥任務。
硬手段也不顯山漏水
「維斯比號」(K32)艦舯部的反艦飛彈發射器艙蓋打開的情景。
力求達到「甲板光潔平整」的全隱身方案在武器布局上也頗費一番苦心,盡最大可能內置是基本原則,確實需要「拋頭露面」的也要對其外輪廓線條和表面信號進行特別處理。「維斯比級」裝有2座四聯裝RBS–15MK2反艦飛彈發射器,傳統八字外撇布局,但航行時隱藏於後甲板下方,接到指令後能快速打開艙蓋迅速調整到待髮狀態。
正在給「哥德堡級」輕型護衛艦安裝RBS–15MK2型反艦飛彈發射器,「維斯比級」目前升級為MK3型。
RBS–15反艦飛彈是一種慣性制導主動雷達尋的武器,具備「發射後不管」能力,預製破片高爆戰鬥部重200公斤,飛行速度0.85馬赫,射程超過110公里,在世界中型反艦飛彈家族當中屬於上游水平,目前有艦–艦型、岸艦型和空射型,平台適應性很高。
「維斯比艦」設計計劃書中防空作戰被列在第五位,重要性次於水雷戰,瑞典海軍目前尚未選定該級艦的防空飛彈系統,但預留了甲板空間,一旦資金到位,最有希望被選中的是南非「矛槍」–IR系統。
艦用「矛槍」採用8單元垂直發射器,理論上可以同時對抗8個不同方向來襲的目標,飛彈全長3.32米,發射重量135公斤,戰鬥部重23公斤,最大速度2馬赫,僅需18秒就能達到8000米的最大射高,飛彈最大射程12公里,為慣性跟蹤+雷達制導方式,全程飛行過程中可以連續接收即時更新的目標數據。
為「矛槍」飛彈預留的位置是原先準備布置機庫的那片「黃金地段」,建造管理方(瑞典國防物質管理局,實際上是一家民營的諮詢機構)也是權衡再三才決定改做此用,不過總算保留了停機坪,而且面積十分寬敞。瑞典海軍早在2006年10月就搞過艦載直升機操作試驗,11月初從丹麥海軍借來一架「超山貓」MK 90B在「維斯比號」上進行起降,證明技術上完全可行,「維斯比號」服役之後,首先搭載的是「阿古斯塔」AW–209LUH直升機,但目前該機還未配屬瑞典海軍航空兵部隊,原因是載重量偏小,機上帶有深海掃描雷射器,其功能側重於海上搜索、物質運輸、機動偵察、水雷探測,暫時沒賦予反潛作戰功能,未來該機會被更先進的NH90直升機取代。
「維斯比級」雖然排水量不大,但麻雀雖小五臟俱全,在艦的後部兩型下方各安裝兩座400毫米TP45型反艦/反潛兩用魚雷,瑞典的魚雷製造能力很強大,在水面艦艇上所使用的魚雷也很獨特,既不是歐美國家的324毫米輕型魚雷,也不是蘇/俄粗暴的延續「雷擊艦」的533毫米魚雷發射管,400毫米雷徑界於兩座之間,即可以節省甲板空間又能使魚雷的射程和威力增加。
目前「維斯比級」的魚雷已經升級為TP47型,口徑仍為400毫米,長2850毫米,重340公斤,電子直流推進動力裝置由原來的「銀鋅電池」推進改為更先進的「磷酸鐵鋰電池」,該電池可以充放電100次以上,魚雷採用噴射推進系統,取消了螺旋槳使魚雷在航行時更加的安靜,魚雷的戰鬥部裝有45公斤成型高能炸藥,可以擊穿俄羅斯雙層核潛艇的殼體。
蘇聯潛艇一直都是瑞典的心腹大患,圖片是1981年10月27日蘇聯海軍波羅的海艦隊的一艘老式W級S363號潛艇潛入瑞典海域執行偵察任務,誰料想擱淺了...瑞典海軍發現該艇後迅速包圍,並且要登艇檢查但受到了蘇聯潛艇兵的強力阻止,並且透過美國警告瑞典,363號艇上裝有數枚核魚雷,如果瑞典逼人太甚蘇聯潛艇將引爆這些核武器...最後瑞典在蘇聯的威脅和美國的勸說下,允許蘇聯拖船將潛艇拖走,蘇聯方面向瑞典賠償了69.3萬美元危機才算結束,但這也給瑞典很大的刺激,要大力發展反潛兵力蘇聯潛艇的再次入侵。
最新型的TP47型魚雷線導+主動聲吶尋的,其最大特點是可以攻擊海床深度的潛艇。
原先的設計當中「維斯比級」還計劃裝備2套薩伯公司的6管127毫米多任務作戰發射器,這也是瑞典傳統的反潛火箭發射器,但最終取消了。
由於主炮的體積太大,無法收入艦艏甲板下方,但圍繞著70倍口徑的SAK57 MK3艦炮的隱身問題也是煞費苦心,其正面大斜角玻璃鋼炮塔可有效反射雷達入射波,炮管採用三角截面,收折狀態下和炮塔外輪廓完全貼合。該炮既能反艦,又能防空甚至攔截現役掠海反艦飛彈也有較高機率。
SAK57艦炮最大射速220發/分鐘,射程為17公里,發射57毫米「預製破片可編程近炸引信炮彈」,具備全目標智能化水平,彈重2.4公斤,內裝2400顆碳化鎢球,引爆後呈扇面狀擊毀來襲目標。火炮帶有全數字介面和用於性能監控、預測和彈道計算的附屬計算機,通過與火控計算機和距離傳感器相連的電子編程器,實現發射瞬間獨立編程。
火炮的6個功能模塊各自應對不同的作戰對象,分別針對飛彈、攻擊機和直升機防空作戰的近炸功能;對付大型飛機和直升機的帶有優先碰炸功能;打擊空中目標的預設式連續近炸功能;用於軟目標上方,隱藏目標的定時功能;摧毀卡車、輕型裝甲車輛的碰炸功能;擊毀裝甲車輛的穿甲碰炸功能。
由於「博福斯公司」百年的造炮歷史的工藝沉澱,SAK57 MK3艦炮性能非常優越,除瑞典海軍使用外,美國海軍的「獨立級」瀕海艦和「朱姆沃爾特級」驅逐艦均安裝了該炮。
雷達和光電系統幾乎匿跡
「」維斯比級」艦載支援系統的核心是ITT公司的ES–3701戰術雷達支援和警戒系統,覆蓋雷達全頻譜,尤其適合輕型水面戰艦。此外還有通訊電子支援系統以及紅外搜索跟蹤設備,這些也都能起到輔助警戒作用,這三種系統通過被動方式工作,沒有信號輻射,最大限度的實現了電磁靜默。同時,指揮官可以根據周邊環境的變化決定本艦顯示出的電子信號,以迷惑那些能隱隱發現「維斯比」的光學裝備和雷達。
位於前艦橋的CEROS 2001 MK3指揮儀
艦船改造過程中對於共形天線的運用非常普遍,因此傳統艦體上天線林立那種景象在「維斯比級」上一掃而空,顯眼的只是艦橋前面的CEROS 2001MK3多功能指揮儀。該系統工作在I/J波段,屬於9LV系列模塊化指揮控制系統的一部分,主要功能是艦炮火控,將來可能用於防空飛彈跟蹤制導,由於「維斯比級」使用了塗有吸波材料的金屬傾斜平面,天線具有頻率選擇穿透功能,雷達橫截面很小,通訊天線都貼嵌在上層建築表面。
三坐標「海長頸鹿」AMB水面搜索雷達主天線包覆在錐台型隱身雷達罩內,正常警戒狀態下每分鐘30轉,防空作戰60轉/分鐘,最大仰角70°,可實現全方位探測跟蹤。除了精確跟蹤海面目標、提供坐標方位和距離數據並用於射擊落點火力校正外,還設計了針對掠海目標的特別防空模式,雷達截獲機率很低,帶有多個植入式電子對抗天線,以應對敵方的干擾。
維斯比級的還裝有艦艏球鼻聲吶,型號為CHMS90型,具有極強的搜潛功能,使用頻率為86千赫,內置1152個聲波收發器可對180°範圍內的目標進行掃描。球鼻內的收發器可以在上下2米、方位角190°範圍內來回移動掃描,聲波收發扇面為標準30°和68°,還可以聲波(射幅1.5×7°)進行修正,是一型非常先進的主動聲吶。
前程並不很燦爛
毫無疑問,獨樹一幟的「維斯比級」輕型護衛艦的服役,在瑞典海軍史上具有劃時代意義,較小的尺寸並不妨礙它進行靈活的海外部署,即便和美軍瀕海戰鬥艦這樣的全功能平台相比也不遑多讓,至少可並稱為緊湊型網絡中心戰水面艦艇。仰仗平台設計的優越和艦載設備的完善,從常規的近海巡邏警戒、遠洋保交護航,轉向封鎖攔截和航道禁運,或是中等烈度的海上衝突,對它而言均可轉瞬間完成。
「維斯比」輕護與丹麥海軍「伊萬·休特菲爾德」宙斯盾艦進行海上巡邏演習,瑞典海軍目前沒有宙斯盾艦,並不是建造不起,而是地理位置的原因不需要,並且波羅的海本身來說是內海,在這樣的海域內大艦根本施展不開,還因為目標太大更容易受到敵方航空兵和岸艦飛彈的攻擊,使用效果遠不如「維斯比級」這樣的小型隱身艦,更主要的是蘇聯解體之後俄羅斯「波羅的海艦隊」實力萎縮了很多,對瑞典的威脅也大為降低,在這樣的相對和平環境下瑞典海軍的艦隊規模和質量應以精幹為主,即便是有較高的緊張形勢瑞典作為「北歐盟主」也會得到北歐其他國家海軍的支援,甚至是北約海軍的支援,雖然瑞典已經保持了100多年的中立地位,但他畢竟還是資本主義世界的一員。
瑞典皇家海軍2017年規模,其中「維斯比級」到2019年增加了一艘,其他型號潛艇和戰艦沒有增加,也就是說目前瑞典海軍有6艘「維斯比級」輕型護衛艦,數量太少確實有些「捉襟見肘」,
原先但採購的數量是20艘,由於蘇聯的消失威脅驟降修定為14艘,但14艘的計劃也沒堅持多久,...減過來減過去變成現在的這個數量,2001年時的計劃6艘「維斯比級」的總造價為7.5億歐元,實在是過於昂貴了,在當前整體經濟不景氣的條件下維持這個數量已經很吃力了。
目前考庫姆船廠已經設計出改良版的「維斯比+」總體設計方案已經完成,「維斯比+」可以由不同的模塊組合,可執行反潛、反艦、防空、巡邏...等任務,建造成本進一步降低,並且推出56米縮小版、68米常規版和104米的加長版本,面向國際市場,如果瑞典海軍資金允許也將購買。不過到目前為止「維斯比+」並沒有出現,看來瑞典海軍在資金緊張的情況下暫時無力購買。
但,不管怎麼說「維斯比級」確實是開啟了全隱身水面艦艇的先河,其設計理念也給其他國家提供了借鑑。