作者: 三老四严 发布日期: 2011-1-29 |
一、发展背景 1、70年代的护航舰艇短缺危机 美国海军于1960~1964年完成23艘亚当斯级(Adams class)导弹驱逐舰后,在随后二十多年里未再建新型防空驱逐舰(唯一例外是因伊朗放弃采购而在1981-82年加入美国海军服役的四艘基德级导弹驱逐舰)。这个造舰断层要归咎于许多因素:首先,台风(Typhoon)项目遭到取消,60~70年代美国陷入越战泥沼而无力大规模造舰,同时也由于这期间美国海军将注意力集中在导弹巡洋舰(尤其是核动力导弹巡洋舰)上,而原计划的宙斯盾驱逐舰(DDG-47)也在建成之前升格为巡洋舰(CG)。 77~80年卡特总统执政期间,因军费紧缩,美国海军购舰数量急剧减少。卡特政府的战略基调以维持和平为主轴,让刚脱离越战泥沼的美国获得喘息。在此情况下,卡特认为美国海军的主要战略任务,就是在北大西洋上防御苏联潜艇,因此其军备建设重点是由SOSUS海底监听系统、水面护航舰艇、核潜艇、陆基反潜机与舰载反潜直升机构成的大西洋反潜网(海上控制型舰队)。对带有攻势思想且价格昂贵的航母与两栖攻击舰(力量投放型舰队),卡特政府持排斥态度。因此,卡特政府任内拒绝购买新航母,这也连带使航母护航舰队的规模受到影响。 1978年7月,美国国防部长批准了新的海军兵力规划:12个航母战斗群(CVBG),9个舰队补给群(URG)、一个可载运师级陆战队单位(MAF)的两栖舰队,以及7支船队护航群。 其中,只有面临高强度空中威胁的航母战斗群中编入当时研制中的宙斯盾巡洋舰,每个航母战斗群将由1艘航母、2艘宙斯盾舰以及6艘其它巡洋舰/驱逐舰组成;URG则以1艘巡洋舰/驱逐舰和3~4艘护卫舰作为护航兵力;至于需要水面舰提供火力支持的两栖舰队则编制12艘巡洋舰/驱逐舰和5艘护卫舰。 按上述规划,美国海军需要24艘“宙斯盾”舰、100艘巡洋舰/驱逐舰和95~114艘护卫舰,再加上15%的兵力裕度,总需求达到28艘“宙斯盾”舰、116艘巡洋舰/驱逐舰和114艘护卫舰,水面舰总数258艘。 但是,卡特政府任内的实际造舰规模远低于此需求,美国海军只订购了第31艘(最后一艘)斯普鲁恩斯级驱逐舰、4艘提康德罗加级巡洋舰、27艘佩里级护卫舰以及4艘“意外的”基德级驱逐舰。考虑到60年代建造的防空舰艇将在80年代开始退役,依当时造舰速度,到2000年,预计美国海军护航舰艇数量将会减少到160艘 。 2、积极制海战略与宙斯盾舰艇 美国海军强烈反对卡特政府缩减海军的政策,提出了主动出击、在战争中夺取制海权的理论,称为“海上计划2000”(Sea Plane 2000),试图证明以航母为主的战斗群在现代化海战中的重要地位。海军认为,海上控制与力量投射本质上是“一个硬币的两面”,海上控制的关键是采取进攻态势,在战争中直接进入苏联水域将苏联舰队摧毁。而能担负此任务的兵力,就是美国航母战斗群。这也是以后80年代里根时期美国海军前进战略的理论基础。 不过,在苏联海军大量反舰导弹所构成的制海战力威胁面前,美国海军航母战斗群要深入打击苏联舰队将面临极大的风险。因此,“海上计划2000”的一个关键就是“宙斯盾”系统及其载舰。“宙斯盾”舰载战斗系统能同时接战大量目标,只要航母战斗群内的“宙斯盾”舰数量足够,就能顶住来袭导弹攻击,而将F-14A战斗机专注于消灭苏联轰炸机上。 据此,美国海军在70年代末期便开始设法增加“宙斯盾”舰数量,一方面替换大批防空舰艇,一方面也是为了提高航母战斗群的防空能力,以实现前进至敌方水域主动打击苏联海军并夺取制海权的目标。 然而DDG-47“宙斯盾”驱逐舰(后来升格为巡洋舰,即提康德罗加级)由于造价太过昂贵,只能取代部分旧舰(后来提康德罗加级共建造了27艘),因此美国海军就寻求一种吨位与造价较低,但是仍有较强战力的“宙斯盾”驱逐舰。 1978年5月,美国海军作战部长办公室(OpNav)成立了一个未来驱逐舰(DDX)研究小组,以冯坦中将(R.K.Fontaine)为首。 |
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作者: 三老四严 发布日期: 2011-1-29 |
二、新一代驱逐舰的先期研制 早在1972年,美国海军在发展“宙斯盾”舰艇时就曾经研究了一种排水量小于5000吨、造价限制在一亿美元左右的“宙斯盾”驱逐舰。但由于“宙斯盾”系统相当复杂庞大,如此小吨位的载舰上只能容纳一座装载16枚舰空导弹的MK-22单臂发射器(MK-13的轻型版)以及SPY-1相控阵雷达,其它如舰炮、鱼叉反舰导弹、ASROC反潜导弹、声呐、直升机起降设施以及二坐标对空搜索雷达都无法容纳,甚至连Link-11数据链都要取消。这样过份缩水的宙斯盾驱逐舰,根本不可能有象样的战斗力,后来该计划遭到取消。也由于这次教训,美国海军提出以8000吨斯普鲁恩斯级的舰体搭载“宙斯盾”系统,并发展成为提康德罗加级导弹巡洋舰。不过,即便以斯普鲁恩斯级的舰体来搭载“宙斯盾”系统及足够的装备,也非常勉强,导致早期提康德罗加级面临严重的重心过高问题。 提康德罗加级虽已是当时美国海军所能接受的“最小”“宙斯盾”舰,其满载排水量仍然打破10000吨大关,以致于后来“名正言顺”地升格为巡洋舰。显然,如果欲发展另一种相对小型廉价的“宙斯盾”驱逐舰,必须另费一番功夫与取舍。 美国海军戴维•泰勒海军舰船发展中心(David Taylor Naval Ship Development Center)的格拉汉姆(Gorky Graham)少校对此进行研究,试图以新的设计来解决这个问题。 早在1975年,格拉汉姆便对许多有潜力用在驱逐舰上的新技术展开研究,如全电力推进、垂直发射系统、SEAMOD模块化建造概念、分布式战斗系统等等,希望利用新技术实现在更小的舰体内容纳完整的“宙斯盾”系统。 在研究中,格拉翰发现舰体尺寸与建造费用成正比的传统观念并不成立,因为真正最昂贵的部分是舰上的关键作战装备,只是当时高层对这种新观念尚无法接受。 全电力驱动堪称这些研究中最关键的技术,首先利用燃气轮机发电,通过配电系统将电力分配给不同的电机,去带动推进器或供应舰上耗电系统,可以取消减速齿轮、大轴等占空间的复杂机械,利于缩减舰体尺寸,同时也更能灵活分配舰上主机发出来的功率,满足现代化舰艇日趋增加与多元的用电需求。不过,若将舰上主机功率全部转换成电力,需要数十MW功率的发电机与电动机,这与当时一般军舰常见的1000~2000kW电机有着极大差别,而功率足够的电机又有体积重量过大的问题,无法装于驱逐舰舰体内。此外,由于主/辅机的运转速率与特性差异很大,很难容纳在同一个电力环境内,这在70年代是一项难以突破的技术障碍(直到90年代出现了计算机软件控制的高压配电系统才解决了这个问题)。 分布式战斗系统具有结构灵活、升级容易、生存性高的优点,在部分计算机失效时能让其余计算机分担失效计算机的功能,使系统继续运行。然而,将战斗系统的功能分散在不同处理器,需要很复杂的软件与微电子技术,这些技术在70年代都明显不足,如果硬性使用分布式架构,就会导致系统的处理效能大幅降低。而当时宙斯盾系统的架构已经成形,采用单一大型计算机负担所有关键功能的集中式结构,根本不可能马上改成分布式结构(“宙斯盾”系统直到2000年代的Baseline 7才转型成全分布式架构)。 由于以上这些技术都不成熟,因此格拉汉姆提出的计划在当年难以实现;虽然如此,格拉汉姆的这些先期研究仍被OpNav的DDX驱逐舰计划做为参考。 |
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作者: 三老四严 发布日期: 2011-1-29 |
三、DDX计划 在1976年度,美国国防部首次编列名为DDX的新一代驱逐舰概念研究案,计划替代现役28艘导弹巡洋舰和驱逐舰。 DDX计划要取代的舰艇大多配备了一门127mm舰炮、65枚以上的舰空导弹与8枚鱼叉反舰导弹,因此要求DDX至少要拥有同等级的装备。 当时美国政府将节约国防开支视为重要课题,任何新造舰艇都必须尽力降低成本。美国海军决策单位将缩减舰体尺寸视为控制造价的手段,想当然的认为舰体越小,成本越低,而舰体长度就成为压缩尺寸的最重要指标。但缩短舰体长度的后果是使长宽比降低,阻力上升,需要更大功率才能达到与细长舰体相同的航速,也需要消耗更多的燃料。除了舰体长度之外,续航力也被视作控制排水量的指标,当时估计大约每1000海里航程可换取700吨排水量。 此外,提高生存性也被视为是DDX的设计重点。当时的军舰普遍以铝合金做为舰艇上层结构材料,虽可减轻上部重量,但是贝尔纳普号事件以及马岛战争等教训却显示这对军舰生存性是不可接受的。除了舰体本身的建材外,舰内装潢材料是否易燃、电缆材质是否会在火灾中产生毒气或助长火势、消防损管系统是否完善等都是当时船舰界对生存设计的检讨范围。同时,美国海军也要求舰体结构最好能承受3~7psi的爆震超压。除了上述被动生存性之外,降低雷达与红外信号、减小船舰被敌方发现距离,也是DDX研究的方向之一。 动力方面,DDX将采用燃气轮机,取代旧型蒸汽轮机推进系统。 根据种种需求,DDX小组朝多种方向进行了广泛的研究。防空武器装备从“北约海麻雀”舰空导弹、当时基德级计划采用的鞑靼D(Tartar D)舰空导弹系统、宙斯盾系统等都列入考虑,舰体尺寸也有多种方案。 所有的舰空导弹都将装载于研制中的MK-41垂直发射系统(VLS),数量从60至120管不等,新型战斧巡航导弹尚未实现与垂直发射器兼容,因此另外装填于已在长滩号采用的装甲发射器(ABL)之中。由于每个ABL单元只能容纳四枚战斧导弹,所以DDX小组又试图引进容量高达20至40枚战斧导弹的ABL,但仅容量20枚的ABL就要占据相当于60管VLS的空间,并不划算。 反潜方面,当时考虑的声呐包括护卫舰等级的SQS-56中频舰首声呐以及大型舰用的SQS-53低频舰首声呐等,比较麻烦的是直升机库的配置。取消直升机库能降低舰体长度,利于成本控制,可这意味着单舰独立反潜能力下降。不过,美国海军的研究显示,一个航母战斗群配置的直升机数量已经超过任务需求,每艘提康德罗加级宙斯盾巡洋舰与斯普鲁恩斯级驱逐舰都可搭载两架直升机,而DDX打算取代的孔兹级、亚当斯级等导弹驱逐舰也都没有直升机库。权衡之下,美国海军认为DDX不设置机库不会使舰队反潜能力大幅度降低,但仍保留起降甲板与加油设施,并配置直升机数据链,在降低舰体尺寸之余仍维持一定水平的直升机操作能力。 到1979年,DDX小组完成了所有概念规划,并提出了Baseline 2~12等11种方案,其中Baseline 6~9分别是增购佩里级、斯普鲁恩斯级、基德级与提康德罗加级这四种现成舰艇,其余7种都是新的设计,以下便分别简介之: |
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作者: 三老四严 发布日期: 2011-1-29 |
(1)、Baseline2:可视为基德级的简化改进型。 长163.7m,宽17.6m,吃水5.38m,标准排水量6510吨,满载排水量8000吨,采用新型燃气轮机电力推进系统,由2台FT-9A2B燃气轮机为主机,并配备4台1500kW发电机,输出功率73700马力,最大航速29.5节,续航力4000海里,舰上敷设373吨的防弹装甲。 主要防空系统为经过NTU升级的鞑靼D舰空导弹系统,搜索雷达包括1部SPS-48E三坐标雷达和1部SPS-49二坐标雷达,火控系统包括3部SPG-51照射雷达与1部用于指挥舰炮的MK-92火控系统,舰首声呐为SQS-56,舰首与舰尾各有1座60管VLS,舰炮为1门MK-75 76mm舰炮(美国引进生产OTO 76mm舰炮)。 首舰造价估计为8.59亿美元,后续舰造价为每艘5.3亿美元,每艘30年操作维护成本约5.08亿美元。 此设计如果把主机改为传统的四台LM-2500燃气轮机推进(COGAG),能减轻174吨并降价600万美元;如果取消1部SPG-51照射雷达系统,可减轻103吨并节省1300万美元;如果放弃鞑靼D而改用更廉价的MK-92火控系统,能节省833吨与9100万美元,但性能也会差得多;如果改用大型SQS-53声呐,则会增加634吨以及5300万美元。 (2)、Baseline 3:可视为提康德罗加级的简化与VLS化型。 长161.6m,宽18.2m,吃水6.1m,标准排水量7220吨,满载排水量9060吨,沿用提康德罗加级的COGAG燃气轮机推进系统(4台LM-2500燃气轮机,双轴),配备4台2000kW发电机,输出功率90000马力,最大航速30节,续航力5000海里,舰内敷设348吨的装甲。 舰上配备“宙斯盾”作战系统,搜索雷达包括四面阵SPY-1B相控阵雷达系统与1部SPS-49二坐标雷达,火控系统减为2部SPG-62照射雷达,舰首声呐为SQS-56,舰首与舰尾各有一座60管VLS,舰炮为1门MK-75 76mm舰炮。 首舰造价估计为10.89亿美元,后续舰造价为每艘6.47亿美元,每艘30年操作维护成本约5.43亿美元。此设计如果改回原MK-45 127mm舰炮以及MK-86舰炮火控系统,会增加333吨以及2500万美元;如果以20管战斧ABL发射器取代其中60管VLS,可节省255吨与1800万美元。 (3)、Baseline 4:与Baseline 2一样衍生自基德级,取消1组60管VLS以进一步减少体积,反潜方面则采用SQS-53声呐。 长158.6m,宽17.1m,标准排水量6220吨,满载排水量8690吨,采用与Baseline 2相同的新型燃气轮机电力推进系统,最大航速29.6节,舰内装甲敷设则增为365吨。 主要舰空导弹系统为鞑靼D,搜索雷达包括1部SPS-48E三坐标雷达和1部SPS-49二坐标雷达,火控系统减为2部SPG-51照射雷达,舰首声呐沿用基德级的SQS-53,舰首装有1座60管VLS,舰炮为1门MK-75 76mm舰炮。 首舰造价估计为8.37亿美元,后续舰造价每艘5.17亿美元,每艘的30年操作维护成本约4.97亿美元。此设计如果改用柴燃交替推进(CODOG),可节省141吨以及1900万美元。 (4)、Baseline 5:是DDX之中最低档的方案,可视为佩里级改进型,保留舰首MK-13发射器,将原位于上层结构的MK-75 76mm舰炮移到舰首MK-13发射器之前,并在上层结构安装一组52管VLS。 与佩里级相较,Baseline 5的舰体长宽尺度仍维持相同,舰长137.2m,宽14.3m,吃水增为5.18m,标准排水量3660吨,满载排水量4690吨,沿用原佩里级推进系统,2台LM-2500燃气轮机驱动单轴推进,输出功率40000马力,最大航速27.8节,续航力4500海里,配备1台1000kW的发电机,舰上仅敷设27吨防弹装甲,抗爆震超压能力也由其它设计的7psi降至3psi。 主要防空火控系统仍为佩里级的MK-92,搜索雷达也还是1部SPS-49二坐标雷达,舰首声呐则升级为SQS-53。 首舰造价估计为6.59亿美元,后续舰造价为每艘3.6亿美元,每艘30年操作维护成本约3.78亿美元。 (5)、Baseline10:与Baseline3一样衍生自提康德罗加级,但进一步压低成本,删减了声呐配备与导弹数量。 长150.9m,宽17.1m,吃水5.7,标准排水量5770吨,满载排水量7270吨,沿用提康德罗加级的COGAG燃气轮机推进系统(4台LM-2500燃气轮机,双轴),4台1500kW级发电机,输出功率90000马力,最大航速30.4节,续航力5000海里。 舰上配备“宙斯盾”作战系统,搜索雷达包括四面阵SPY-1B相控阵雷达系统与1部SPS-49二坐标雷达,火控系统维持在与提康德罗加级相同的4部SPG-62照射雷达,取消声呐与舰炮,舰首与舰尾各有一座44管VLS。 首舰造价估计为9.35亿美元,后续舰造价每艘5.3亿美元,每艘的30年操作维护成本约4.3亿美元。 (6)、Baseline 11:与Baseline 10一样是提康德罗加级的缩水版,但加装了战斧巡航导弹。 长155.5m,宽17.6m,吃水5.7m,标准排水量6210吨,满载排水量7780吨,沿用提康德罗加级的COGAG燃气轮机推进系统(4台LM-2500燃气轮机,双轴),4台1500kW级发电机,输出功率90000马力,最大航速30.4节,续航力5000海里,舰内敷设313吨装甲。 舰上配备“宙斯盾”作战系统,搜索雷达包括四面阵SPY-1B相控阵雷达系统与1座SPS-49二坐标雷达,火控系统为4部SPG-62照射雷达,取消声呐与舰炮,舰首与舰尾各有一座44管VLS。此外,舰尾直升机甲板取消,部署7部四联装战斧巡航导弹ABL,成为与Baseline 10的主要区别。首舰造价估计为9.91亿美元,后续舰造价为每艘5.66亿美元,每艘30年操作维护成本约4.62亿美元。 (7)、Baseline 12:与Baseline 10一样是提康德罗加级的缩水版,但装备了声呐,VLS容量略有扩大。 长154.7m,宽17.53m,吃水5.85,标准排水量6170吨,满载排水量7770吨,沿用提康德罗加级的COGAG燃气轮机推进系统(4台LM-2500燃气轮机,双轴),4台1500kW级发电机,输出功率90000马力,最大航速30.4节,续航力5000海里。 舰上配备“宙斯盾”作战系统,搜索雷达包括四面阵SPY-1B相控阵雷达系统与1座SPS-49二坐标雷达,火控系统为4部SPG-62照射雷达,舰首装备1座SQS-56声呐,仍无舰炮,舰首配备60管VLS,舰尾VLS为44管。 首舰造价估计为9.64亿美元,后续舰造价为每艘5.46亿美元,每艘30年操作维护成本约4.7亿美元。 总结以上设计,除了沿用现有设计的Baseline6~9,其余7种新设计分别衍生自基德级、提康德罗加级与佩里级,其中: 衍生自提康德罗加级的Baseline 3/10/11/12都维持原有的动力系统,将SPY-1B相控阵雷达的四面阵分置于两个上层结构; Baseline 10~12为了控制成本而牺牲了导弹数量与舰炮的配置; Baseline 3/12也只配备低档SQS-56中频声呐,虽然比SQS-53便宜3000~3500万美元,但是较低的功率与中频操作不利于大洋环境;如果要增加SQR-19线列阵声呐,则需追加1000~1500万美元。 Baseline 3将SPG-62照射雷达的数量减少一半; Baseline 11以牺牲直升机甲板为代价,加装战斧导弹来充实对地攻击能力。 Baseline 10~12可认为是希望以类似基德级的价格,换取接近提康德罗加级的防空能力,为此不惜牺牲声呐与火炮的配置,尽量将排水量用于防空相关设备的装载。 衍生自基德级的Baseline2、4方面,采用全新的电力推进系统以及FT-9A2B燃气轮机,并以垂直发射器取代基德级原本的MK-26双臂发射器,同时防空系统也升级为经NTU改良的鞑靼D导弹系统; 其中Baseline 4是Baseline 2的进一步缩水版本; 而Baseline 5这种佩里级改进型虽然成本最便宜,但由于VLS仅52管,舰首MK-13虽备有40枚导弹但发射速率太低,加上火控系统是最低档的MK-92以及一座STIR照射雷达,火控通道没有增加,所以整体战力在所有设计中是最低的。 虽然美国海军DDX的成本控制要求十分严格,但是这些初步研究也显示真正影响造价最多的因素并不是舰体尺寸,而是舰上的传感器、武装等配备,舰体尺寸主要与钢价有关,但相对之下钢价比舰上关键装备便宜得多。 |
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作者: 三老四严 发布日期: 2011-1-29 |
四、DDGX──新一代导弹驱逐舰研制计划的展开 1979年8月,美国海军作战部长(CNO)托马斯•海沃德(Thomas Hayward)下令以前述DDX研究报告为基础,展开新一代导弹驱逐舰──DDGX的可行性研究,并计划从1984~1985预算年度建造第一艘。 DDGX将作为提康德罗加级的辅助兵力,在中/低强度战场上则有足够能力独自遂行作战任务。虽然海沃德并未明确要求DDGX配备“宙斯盾”系统,但特别指定必须装备以“低风险、技术成熟的相控阵雷达”为主的战斗系统,当时也只有刚研发完成的“宙斯盾”系统符合此一要求,所以这等于是指定DDGX配备“宙斯盾”系统。 此外,海沃德还要求DDGX必须搭载战斧导弹、一架反潜直升机和远程声呐,排水量范围可在3600~7800吨之间,尤其以5500~6500吨最为理想,最大持续航速至少在29节以上,以18节航行时,需具备5000海里的续航力。 更重要的是,DDGX必须满足大量建造的经济性。如同过去的所有计划,DDGX的可行性研究仍由海上系统司令部(NAVSEA)预备设计分部(Preliminary Design Branch)负责。 DDGX的可行性研究朝着五个初步方向出发,其中: Ship 1采用巡洋舰的舰体规格(Cruiser like), Ship 2为采用先进电力推进系统的驱逐舰(Advanced electric Drive), Ship 3为中型驱逐舰(Mid-size Desotryer), Ship 4为小型驱逐舰(Small size Destoryer), Ship 5则为搭载VLS的护卫舰(VLS Frigate)。 最后Ship 1、3、5被纳入讨论方案,随后衍生出五个不同的系列: (1)、Variant 1:是一种尺寸接近巡洋舰的高性能舰艇, 基本型Varient 1A舰长161.3m,宽14.94m,标准排水量6554吨,满载排水量8134吨,动力为4台LM-2500燃气轮机,80000马力,双轴推进。舰上配备简化的“宙斯盾”系统与SPY-1相控阵雷达,火控装置为2部照射雷达,声呐为SQS-53,舰首、尾各有一组61管VLS(与提康德罗加级的VLS型相同)。 以Varient 1A为基础,Variant 1又有许多衍生方案: Varient 1B舰首减少32管VLS,加装1门127mm舰炮; Varient 1D将照射雷达增为4部; Varient 1E改用轻型廉价的SQS-56声呐; Varient 1G改用全功能SPY-1A相控阵雷达; Varient 1H以1A为基础再增加额外的任务模块; Varient 1I以1A为基础增设Level 3的破片防护能力; Varient 1J具有Level 1的破片防护能力; Varient 1K具有抵抗爆震波的能力; Varient 1L在1A基础上取消集中式NBC防护系统; Varient 1M在舰体增设可提高航行性能的主动减摇鳍; Varient 1O增设可变距螺旋桨; Varient 1P则降低了操作与维护的人力需求。 (2)、Variant 3:舍弃部分能力的中级驱逐舰, 基本型Varient 3A舰长146m,宽18.3m,满载排水量7400吨,主机为3台LM-2500燃气轮机,并采用RACER能量回收系统以提高效率,舰上电力由3台柴油发电机提供。RACER系统是利用LM-2500余热产生蒸汽,驱动蒸汽轮机,再将动力传递给推进轴;在20节以下航速时,理论上可节省33%油耗。舰上配备新型简化版“宙斯盾”系统与SPY-1雷达,称为“宙斯盾”II(Aegis II),照射雷达2部,武器配备为前32管、后64管VLS,此外还有2组四联装鱼叉反舰导弹发射器、2套MK-15密集阵近防武器系统。该方案舍弃了舰炮。 Variant 3同样有许多不同变型: Varient 3B采用廉价的鞑靼D舰空导弹系统,可视为基德级的升级版; Varient 3C以3A为基础增设第3部照射雷达; Varient 3D增设LAMPS III反潜直升机起降设施; Varient 3E以研制中的RAM舰空导弹取代密集阵系统; Varient 3F采用先进的综合电力推进系统。 此外,还有Variant 3G与Variant 3H。 (3)、Variant 5:采用护卫舰等级舰体,堪称佩里级的放大衍生型,并沿用佩里级原有的动力系统,虽然此方案价格最便宜,但明显难以同时满足各方面需求,必须以不同舰型分别负担不同的任务。 基本型Variant 5A舰长137m,宽14.91m,吃水5.39m,标准排水量4058吨,满载排水量5084吨,主机为2台LM-2500燃气轮机驱动单轴推进,40000马力。此系列的武器配置与先前DDX的Baseline 5类似,舰首配备一座MK-13单臂发射器,上层结构后段配备45管VLS。 Variant 5系列中: Variant 5A强调反潜与打击功能,沿用与佩里级相同的火控系统,包括MK-92火控系统与一部STIR照射雷达,舰首声呐为大型SQS-53; Variant 5B着重防空与打击功能,并改用一套X波段小型相控阵雷达,声呐为SQS-56。 此外,还有Variant 5C。 NAVSEA在1979年12月完成了DDGX的研究,并在1980年1月向军备司令部提报。军备司令部最后建议以折衷的Variant 3A作为概念设计的基本舰型,除了首舰之外,后续舰预计造价为每艘5.5亿美元。作战部长海沃德也同意此一发展方向,但是将后续舰的单价降至5亿美元(1980年币值),并要求强化生存设计。 为了配合这种简化版“宙斯盾”驱逐舰,当时“宙斯盾”系统推出了轻型简化衍生型,四面相控阵天线采用单一发射机(功率降为2MW),故可装入单一上层结构,比起提康德罗加级的双发射机、四面阵分散于两个船楼结构的设计,可大幅缩短舰长;此外,由于减少了电子组件数量(包括SPY-1雷达以及“宙斯盾”战斗系统架构的简化),也有益于降低建造成本。原本Variant 3A取消了舰炮,但由于美国海军认为这将大幅降低舰艇的任务弹性,因此在1979年,负责水面作战的副作战部长(DCNO)宣布DDGX仍将装备舰炮;稍后美国海军提供给国会听证会的DDGX草图中,也可见将至少配备一门MK-75 76mm舰炮。 根据NAVSEA的DDGX初步方案,美国海军在1980年11月提出新一代驱逐舰的首要需求(Top Level Requirement,TLR)框架。 DDGX原订于1981年2月进入概念设计阶段,但在此前夕,美国海军对DDGX的基本需求又有变化:为了节约成本,美国海军要求设计小组以Variant 3A为基础,再减少1000吨排水量,同时舰体垂间长度需降至140m以下。 依照新的要求,NAVSEA重新评估了设计需求,在1981年1月推出两种方案,主要区别在动力系统: 第一种排水量7800吨,采用综合电力推进系统,主机为3台带RACER系统的LM-2500燃气轮机,以及2台Pielstick PA6V280 16缸柴油机; 第二种排水量6710吨,采用传统的燃气轮机推进,主机为3台LM-2500带RACER系统,直接通过减速齿轮与大轴驱动推进器。 1981年2月,NAVSEA向CNO执行委员会(CEB)建议使用第一种电力推进的方案,虽然排水量稍高于预期,但仍在可接受范围内。 不久,舰体长度140m被证明不切实际:NAVSEA在1981年5月表示,如想容纳“宙斯盾”系统、四面阵雷达、两座VLS与一座直升机甲板等必要的任务装备,舰体垂间长度起码要在142m以上。 在DDGX进行同时,一向是美国海军水面舰艇制造重镇之一的英格尔斯(Ingalls)造船厂在1980年自行提出另一种DDX预备方案,称为导弹驱逐舰(Destoryer,Missile,DDM),由该厂先前承造的斯普鲁恩斯级衍生而来: 舰体长度171.6m,宽16.76m,吃水4.57m,轻载排水量5859吨,满载排水量7145吨,主机为3台LM-2500燃气轮机。武备为前后各一组61管VLS,搭载116枚标准SM-2舰空导弹、16枚战斧巡航导弹,舰首装有1门76mm舰炮,舰尾装有1门127mm舰炮,上层结构后段的两侧各装1门MK-15密集阵近防武器系统,并配备2组三联装MK-32 324mm鱼雷发射管,舰首装有SQS-53声呐。舰尾设直升机甲板,但无机库;舰体由钢材制造,并采用全封闭式船楼。为了增加生存性,舰内设有80吨HY-80装甲,同时将作战指挥中心埋在主甲板以下舰体中,具有比斯普鲁恩斯级更好的被动防护能力。与斯普鲁恩斯级相比,DDM的舰艏楼高度降低,顶部为一个装有SPY-1相控阵雷达四面阵天线的塔状结构,而4部照射雷达则分别位于相控阵雷达塔的前、后、左、右侧。DDM的许多特征都与当时DDGX的着眼点类似,如:四面阵雷达装入一座上层结构中以节省舰体长度,只装3台燃气轮机以降低成本,以及追求舰艇被动防护生存能力等等。 |
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作者: 三老四严 发布日期: 2011-1-29 |
五、里根政府时期DDGX计划的推进 1、海军对新一代防空驱逐舰的迫切需要 进入80年代,形势的变化使得美国海军可以建造更大的水面舰艇。1981年里根政府上台,美国开始扩大海军建设投入,支持推行前述“海上计划2000”攻势理论(即前进战略),加上国会对海军以“经费导向”发展的佩里级导弹护卫舰非常不满,众议院武装部队委员会更明确表示不支持经济性重于性能的造舰设计。以上诸多有利因素,都使得DDGX能拥有更合理充裕的设计条件。 1981年2月,新任海军部长莱曼(John Lehman)入主海军部。 1984年,莱曼制订了著名的“600艘舰艇”大海军计划,以15个航母战斗群、4个各由1艘衣阿华级战列舰领军的水面战斗群、10个补给群、7个战时护航群与1支两栖舰队构成美国海军的核心。 在此计划中,平时每个航母战斗群由1艘航母、1~2艘宙斯盾巡洋舰、2~3艘导弹驱逐舰与2~3艘反潜驱逐舰构成,战时则将数个航母战斗群合并为特遣舰队。以含2~4艘航母的特遣舰队而言,总共需要4~8艘宙斯盾巡洋舰、4~8艘导弹驱逐舰与4~8艘反潜驱逐舰;至于以衣阿华级战列舰为核心的水面战斗群则以1艘宙斯盾巡洋舰护航,并计划编入3艘宙斯盾驱逐舰。 总计以上,这样的大规模海军总共需要45艘巡洋舰、70艘驱逐舰与100~110艘护卫舰,然而同期,美国海军现役的防空巡洋舰只有27艘。 卡特政府任期内,在水面舰艇方面只订购了4艘提康德罗加级舰,虽然里根政府任内的1982~1988年又陆续订购23艘提康德罗加级,但数量仍无法满足海军的建军规划。情况最吃紧的莫过于防空驱逐舰的替换,如果美国海军不能在80年代中期开始推出新一代导弹驱逐舰,则之后随着现役老舰退役,舰队护航兵力将出现空白期。 于是莱曼决定先在1985年度订购第一艘DDGX驱逐舰,然后在1987年度订购2艘,1988年再购买1艘,接着从1989至1994预算年度以每年4~5艘的速率订购,初步计划建造29艘。在1981预算年度中,还正式签署了DDGX所需的多功能相控阵雷达(SPY-1D)的初步研发合约;此外,开始编制不同作战部门的系统规格书,并展开作战系统的设计和软硬件开发。 2、DDGX第一次概念设计的否决 就在莱曼刚上任的1981年2月,仍在任的海军作战部长海沃德批准DDGX进入概念设计阶段,并依照前述1980年11月完成的DDGX首要需求架构(TLR)来执行。 由于前述两种DDGX方案都引入过多新技术,风险偏高,因此海沃德任命一个由海军退役中将萨尔泽(R.S.Salzer)为首的审查小组,对DDGX初步设计方案进行评估,结果将之否决。 审查小组既不支持方案一的全电力推进系统,也不赞成为了节省成本与排水量而采用3台燃气轮机、但使传动系统过于复杂的方案二(3台燃气轮机的出力分配给两轴)。该小组希望将动力系统回归到斯普鲁恩斯级的4台燃气轮机推进,并采用传统传动系统,并能配备更多导弹。 关于电力系统,审查小组表示虽然全电力驱动具有很强的吸引力,但建议另行发展,而不要让需求迫切的新驱逐舰来承担风险。 依照萨尔泽审查小组的建议,海沃德在1981年4月下令重新进行DDGX的概念设计。 3、DDGX第二次概念设计 受到萨尔泽小组的影响,美国海军开始转向排水量更大、设计较保守的方案。 首先,排水量上限提高为8700吨,首舰以外的后续舰的单价也调整到6~6.5亿美元。设计变更包括:将SPY-1D相控阵雷达功率由2MW提高到与SPY-1A相近的4MW;增加航程;加装线列阵声呐,以维持与现役护卫舰同级的反潜能力;分别为军官与船员设置独立的厨房。经过此轮修改,DDGX的满载排水量预估达8500吨。 1981年6月30日,作战部长办公室(OpNav)批准以新设计为准的首要需求架构。其中,提高战斗能力与限制成本被列为最高优先,人力削减与提高燃油效率、被动生存能力、未来改进潜力被列为中高优先,而主动生存能力则被列为中度优先。由于OpNav认为舰体本身的钢板费用占整体成本比例不高,因此排水量控制仅被列为中度优先,至于人员适居性则为最低优先。 然而在后续的设计阶段时,原先被列为中高优先的被动生存性被调整到最高优先,适居性的优先级也被升高,这意味更坚固的舰壳与更宽敞的舱间,所以燃油效率的优先级遭到降低。此外,美国海军也决定DDGX需装备LAMPS III反潜直升机的相关系统。由于当时美国海军正考虑引入海射(Seafire)激光制导炮弹技术,而127mm炮弹是搭配激光制导系统的最低限制,因此又把DDGX的舰炮从早期规划的76mm升级为127mm,并安装在舰尾主甲板上。 在设计过程中,美国海军又启动重量削减计划,以减少200吨排水量,作为抑制造价的手段。为了在不影响结构强度的前提下减轻重量,美国海军最初打算以HY-80高张力钢板取代普通的HTS钢板作为01甲板的材质,前者能以较低的厚度达到与HTS钢板相当的强度,但是施工难度与成本较大。最后设计小组决定使用新开发的HSLA-80钢板来建造01甲板,其性能表现接近HY-80,但加工作业方便而便宜得多。此外,上层结构与烟囱以铝合金作为材料以减轻重量,并引进轻量化、高强度的凯夫拉(Kevlar)装甲替代HY-80钢材作为破片防护材料。与此同时,NAVSEA也在不影响稳定性的前提下,重新评估舰型与尺寸,试图进一步控制排水量,最后决定水线长度维持不变,但削减1.5呎宽度与2吋壳体高度,连带使上层结构甲板高度也稍有降低。预备设计阶段结束之际,新设计将战斗系统性能、排水量控制、燃油效率与被动防护列为最高优先,主动防护能力、适居性列为次高优先,操作性列为中度优先,而人力精简、未来发展潜力与标准化等项目则为低优先,以减少项目开发风险。 1981年11月,NAVSEA根据第二次概念设计的结果推出四种DDGX方案,其中一种为8000吨方案,两种为8500吨方案,第四种为9100吨。然而,前三种方案都无法满足美国海军对航速与续航力的需求,唯一符合所有标准的9100吨方案又超出吨位上限。因此在1981年12月一次包括负责水面作战的副作战部长、海军军备司令、负责造舰与后勤的助理海军部长等高层列席的会议中,决议再度否决此案,重新进行第三次概念设计。 |
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作者: 三老四严 发布日期: 2011-1-29 |
在第二次概念设计以后,DDGX于舰尾设置一门MK-45 127mm舰炮。 4、DDGX第三次概念设计 在第三次概念设计阶段,NAVSEA提出三种新的DDGX方案,主要差异在于辅机的选择,其中一种采用4台2500kW燃气轮机发电机,另外两种采用柴油发电机。 1982年2月,OpNav选择采用燃气轮机发电机的方案作为后续发展的基准舰型,其排水量为8500吨,水线长度142m,水线宽18.89m,持续航速29.6节,最大航速30.7节,航速20节时续航力4900海里,进一步降低航速时可获得5350海里的续航力;而OpNav还希望进一步提高航速、续航力,并缩减舰体宽度以降低成本与阻力。在第三次概念设计中,战斗系统、航速/续航力、生存性、居住性与未来发展裕度都被提高为优先需求。这个方案经过水面战副作战部长、海军军备司令与NAVSEA司令审核后,上呈给作战部长海沃德;最后海沃德于1982年3月26日正式批准此方案,同时将DDGX更名为DDG-51,代表此计划的概念已经确立。 |
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六、DDG-51计划 1、初步设计阶段 海沃德批准DDG-51时,要求这必须是一种价格相对较低、能大量建造的驱逐舰,并通过RACER系统使燃油效率改善15%(最终目标是35%)。海沃德也明确订立了控制成本的目标数据,包括:首舰以外的后续舰造价不能超过CG 47的75%(此标准已经比以往放宽,原目标是相当于CG 47的70%,约7.7亿美元),战斗系统成本不得超过总成本的48%(防空功能占20%,反潜能力占7%,水面战能力占6%,指管通情占4%,指挥决策占3%,对地攻击占3%),先前的CG 47则为55%。如果要大幅缩减防空能力,则成本可降低15%,如果删除水面战与对地打击(主要依赖战斧导弹)能力,则成本还可以再减10%,不过这样将大幅降低DDGX对海军的效益。 与成本控制的指标对应,DDG-51的防空战力同样也只有CG 47的3/4,例如垂直发射器管数(90管对122管)、照射雷达数量(3座对4座)等。虽然美国海军希望尽可能降低DDG-51成本,但基本性能规范的要求仍必须满足,如何取舍就是个困难的课题。对于莱曼而言,DDG-51除了必须在经济性上可以负担之外,还必须说服国会同意拨款建造该舰,包括说明这种“宙斯盾”舰与现有提康德罗加级“宙斯盾”舰有何不同,并解释为何要建造这种性能只有提康德罗加级3/4的“宙斯盾”驱逐舰。因此,DDG-51即便只想把成本降低5%也很困难,唯一比较可能舍弃的只有反潜能力,例如将SQS-53C大型声呐换成SQS-56中型声呐、取消线列阵声呐,或者删除配合LAMPS III反潜直升机系统的数据链等等。 根据美国海军舰艇计划流程,NAVSEA必须在概念设计阶段完成船型、吨位等基本规范,以及传感器、武器等主要系统的布置,接着才进入合约设计阶段,选择承包商负责后续的细节工程设计。但由于“宙斯盾”系统是DDG-51的重点,所以NAVSEA在概念设计阶段便将负责生产宙斯盾系统的美国无线电公司公司(RCA)纳入研究团队,担任战斗系统设计代理商。在1982预算年度,DDG-51的作战系统也进入工程发展阶段。由于与DDG-51高度相关的SPY-1D相控阵雷达、SQS-53C低频舰首声呐等尚未发展完成,其规格随时可能变动,使得舰体设计单位被迫预留更大的容积与排水量来因应可能的变动。 在此阶段,DDG-51的设计又有许多改动。例如:美国海军一线普遍对先前NAVSEA将DDGX舰炮布置在舰尾的设计不赞成,因此NAVSEA又将127mm舰炮移至舰首VLS前方的01甲板,使舰炮能直接攻击在船舰航行方向上的目标,舰桥上的军官也能直接目视炮口的指向;而将舰炮从舰尾移走后,位于尾部的密集阵近防武器系统也能重新布置,以取得更好的射击范围。原本DDGX将鱼叉导弹发射器设置于主桅杆后方,稍后则移到两个烟囱之间,这样可降低被敌命中的机会,并避免导弹发射时排气被吸入船楼后方的燃气轮机主机进气口,也有助于降低舰体重心。此外,基于生存性考虑,DDG-51对于舰上若干次系统的布置也有所研究,例如照射雷达的安装就有横列(如CG 47)或纵列等不同方案。 DDG-51是美国海军进入冷战时代以来第一种认真考虑舰体被动防护措施的水面舰艇。被动防护的定义包括避免被击中,以及被击中后尽量避免丧失战斗力,前者包括降低舰艇本身信号(包括雷达截面积、红外线讯号、噪音等)、强化电子干扰措施等,后者则包括在舰体重要舱室敷设破片防护装甲、改进建材的耐火与抗击能力、强化消防损管设施、重要系统采用分散及冗余配置等等。其中,NAVSEA对于维持船舰中枢──作战指挥中心(CIC)的生存能力特别重视。舰艇CIC将舰上所有主要作业相关系统都集中于单一舱室,虽然大幅提高了运行效率,却也产生重要系统集中一处的风险问题。尤其是以往为了迁就舰长的方便,而将CIC设置于紧邻舰桥的位置(舰桥后方或下方)的作法,更增添了船舰的脆弱性。为此,NAVSEA在DDG-51中提出两种方案,第一种方案为分布式CIC,拥有多个相互独立、各自具备完整功能的作战指挥中心,第二种设计为作战指挥中心分散布置,虽然只有一个CIC,但是将战斗系统组件分散到三个不同区域的战斗系统设备室,并将战斧导弹控制台与声呐显控台从CIC中移出另外设置。由于第一种方案的分布式CIC占用较多空间,所以后来OpNav决定采用第二种单一CIC、空间分散布置的方案。但对于美国海军一线人员而言,无论哪一种方案都会改变现有操作习惯,并造成不便,所以一开始对此是有排斥态度的。 在DDG-51的预备设计进行同时,一场引起各国海军界高度注意的事件也吸引了美国海军的高度重视,这就是1982年爆发的英阿马岛战争。在这场堪称二战以后第一次的正面高强度海空作战中,英国海军有四艘水面作战舰艇被阿根廷击沉,并有多艘舰艇受创,其中暴露出许多舰艇防护设计与消防损管的问题,更是震撼了各国海军。许多当时正在设计的舰艇纷纷重新检讨防护设计,DDG-51自然不例外。海军部长莱曼随即指示成立一个特别小组,专门研究马岛战争对舰艇设计的所有教训;在此影响下,美国海军修改了DDG-51的首要需求架构,特别重视舰艇的被动防护能力,包括抗震、抗爆、抗破片、抗电磁脉冲(EMP)、耐热等项目都指定了具体的指标,此外还特别成立一个生存性计划行动小组(SPAG)。 经过研究,美国海军认为,当时造舰界流行以轻质铝合金作为上层结构主要建材以降低舰体重心的作法已经不合时宜,因为铝合金低燃点、低融点的特性正是马岛战争中几艘英舰中弹失火后灾情迅速扩大、没有机会灭火控制局面的主因。其实早在1975年美国海军贝尔纳普号巡洋舰与肯尼迪号航母相撞失火事故后,美国海军就已经领教到铝合金建材耐火性差的问题,而马岛战争则迫使美国造舰当局正视此严重缺陷。 1982年10月,美国海军舰艇特性改进委员会(SCIB)决定,DDG-51除了烟囱与主桅杆外,从舰体到上层船楼等所有主结构都以钢材建造。 此外,DDG-51的抗爆震能力指标也远超过以往的美国驱逐舰,全舰结构(含SPY-1D相控阵雷达天线)可以承受48kN/m2的超压,是以往标准(21kN/m2)的两倍以上。 1982年11月,美国海军决定所有新造舰都要配备可涵盖全舰所有舱室的集中防护系统(Colletive Protect System,CPS),所有进入舰内的空气都要经过空调过滤处理,并且维持比外界气压高14kN/m2的舱压,使得受核生化污染的气体无法进入舰内,这使伯克级成为美国海军第一种采用“气密堡垒”概念的水面舰艇。 DDG-51也是美国海军第一种把抵抗轻型武器、轻型导弹或炸弹破片等“低成本杀伤武器”纳入设计考虑的驱逐舰,也是美国从二战结束以来第一种全面考虑防弹措施的水面作战舰艇。所有重要舱室都设置高硬度、轻质的凯夫拉装甲板来防止破片穿入。而作战指挥中心也为了防止被命中后太容易丧失功能,除了采取前述的主要系统分离配置以分散船舰中枢功能之外,也把作战指挥中心、通信室、声呐室、导航系统室等中枢位置挪到主甲板以下的舰体中央,并受四周的舱室通道所保护。 为了增加防火能力,DDG-51在设施材料的选择上下了很多功夫,例如禁止使用木材、易燃窗帘或橡皮地毯等装潢设施,各建材广泛以防燃剂进行处理,电缆绝缘层采用天然和硅树脂橡胶并加上玻璃纤维编织的保护层,以增加抵抗火灾的能力。此外,舰内舱室设有完善的消防洒水设备,而消防损管能力一向是美国舰艇的强项之一。 除了抵抗战损的被动防护之外,DDG-51在设计阶段也把降低舰艇雷达信号纳入考虑,上层结构采用平面并呈现倾斜角度,舍弃容易造成广泛反射的弧状边缘或全反射的垂直交角,甲板上的各种装备尽量集中与封闭。早期DDG-51想象图显示烟囱边缘采用圆弧状造型,后来改为直角造型。此外,80年代后期,DDG-51想象图中的主桅杆都采用传统格子状三角桅,后来改成倾斜的杆状合金桅杆,以利于隐身。 舰型也是DDG-51研究的一大重点。二次大战结束以来,许多美国海军舰长都发现他们指挥的驱逐舰在恶劣天候的航海性能不如苏联的同类舰艇,例如美国驱逐舰在快速航行时,海水经常越过船头溅到舰桥上,但苏联驱逐舰却鲜少有此困扰。在70年代中期,美国海军船舰工程中心(NSEC)研究了苏联舰艇的设计,发现苏联采用的宽水线面、V字形前段截面舰型,适航性优于美国海军惯用的窄水线面、U字形前段截面的构型,而苏联舰艇的外飘式船舷也利于防止海浪打上甲板。美国海军舰艇研究发展中心(NSRDC)的研究也指出,在相近的排水量与舰体长度情况下,苏联舰艇宽水线、舰尾几乎与舰舯同宽的构型,能使浮力中心分别向舰尾与舰首移动,具有更好的抗纵摇(pitching)与涌浪(surging)能力,能改善恶劣海况下的适航性。参考这些研究成果,美国海军在DDG-51上引进一种称为耐海船型(seakeeping)的新设计,具备与苏联舰艇相近的宽水线、V型前部段面以及外倾较大的舷缘,舰尾也比以往更为宽阔。不过,美国海军的限制成本措施又给DDG-51的舰型带来另一个麻烦:理论上,长度相同的耐海船型在恶劣海况的航速可比斯普鲁恩斯的修长船型增快一节,但为了缩减成本,DDG-51只能采用较短的舰体,使得长宽比(6.97)远不及斯普鲁恩斯级(9.6),增加了不少航行阻力。为了保证最大航速30节的性能,NAVSEA在不影响稳定性的前提下,将舰体宽度缩小1.33呎,使长宽比略为提高,同时将四台LM-2500燃气轮机的总功率提高到97000马力,稍后又再度增至100000马力。然而,主机功率的增加意味燃油消耗的增加,设计小组唯一的对策只有通过RACER系统来弥补。 1982年10月,美国海军舰艇特性改进委员会(SCIB)审查DDG-51设计时,再度将满载排水量从8500吨降至8000吨,以满足成本控制目标。虽然先前相关研究已经指出舰艇结构占总成本的比重并不高,以削减排水量作为控制成本手段的效果有限,但实际上也找不到其它可行的办法。于是在11月,OpNav下令将DDG-51的排水量限制在8000吨,故又把水线宽度从19.8m降至18.59m,希望能节省8000万美元造价。 到1982年12月,DDG-51的最终基准设计大致成型,排水量8300吨,水线长142m、宽18.59m,以4台总功率100000马力的LM-2500燃气轮机推进,最大航速可望达到31.3节,续航力5400~6000海里,舰上配置85吨凯夫拉装甲。从第五艘开始,此方案的DDG-51造价可降低到7.74亿美元。 莱曼觉得这个设计的价格仍然太昂贵,要求DDG-51首舰上限在11亿美元以内,后续舰的平均成本限制在7亿美元。因此,OpNav在1983年1月退回NAVSEA的预备设计方案,建议回到以CG 47为基础的保守路线,并取消直升机库、维护设施与舰炮,减少VLS发射管数量以及旗舰设施,同时降低战斗系统与电子战装备规格,甚至考虑删除LAMPS III反潜直升机的相关配套设备与线列阵声呐,力求从第6~10艘开始造价就能压低到6.5亿美元。而美国海军副作战部长(VCNO)更提议建造更多已有现成设计、战斗力与弗吉尼亚级核动力巡洋舰相当的基德级导弹驱逐舰来替代DDG-51,但这样就没有“宙斯盾”系统了。 由于DDG-51是80年代美国海军唯一能开工新造的水面舰艇,为了能建造足够的数量,成本控制的重要性与日遽增。1983年2月,莱曼下令由造舰与后勤助理部长担任主席的驱逐舰管理评审委员会(DMRB),成员包括研究与工程助理部长、水面战副作战部长与NAVSEA司令,每个月集会一次评估DDG-51的设计,以便更积极、更确切地掌控整个DDG-51建造计划,以免先前设计案一再被迫退回、重新修改的情况。 为了响应上级对成本控制的要求,NAVSEA建议将原DDG-51的设计减少1台燃气轮机发电机,其余3台则将功率由原2500kW提高到3000kW等级,并重新考虑以电热器取代过去惯用的蒸汽锅炉加热器,同时进一步缩减水线宽度,虽然最大航速维持在30节,但续航力降至5000海里。 此外,因应高层关于改用简化型CG 47或者使用基德级等提议,NAVSEA也开始研究这两种预备方案的可能成本。评估之后,得出的结论是: 由于通货膨胀,新造基德级并引入NTU改进的成本为每艘7.39亿美元,删除NTU则可将成本降至6.8亿美元,若基德级不含NTU但引入其它改进则需要7.88亿美元;即便是重造斯普鲁恩斯级,都需要6.56亿美元;此外,CG-47方案更高达每艘11.2亿美元。 显然,这些方案并不比建造拥有“宙斯盾”系统及许多新技术的DDG-51更有优势。 经过三周研究后,NAVSEA认为还有希望将DDG-51的后续成本降至7亿美元,如果能够实现,将比基德级还便宜,但总体防空与对地打击能力将有极大改进。基德级没有宙斯盾系统,防空雷达为旋转式的SPS-48E,面对威胁所需的反应时间比拥有“宙斯盾”系统及SPY-1D相控阵雷达的DDG-51慢4倍(虽然SPS-48E与SPY-1D的探测距离差不多),此外基德级无垂直发射系统,不仅限制舰空导弹的发射速度,也无法直接装入战斧巡航导弹而需另行装设。而与简化型CG 47的设计相比,DDG-51的生存性更好,并且SPY-1D的结构也比SPY-1A先进轻巧得多。 由于NAVSEA对DDG-51、基德级与简化型CG 47的比较分析极富说服力,莱曼终于在1983年2月批准修改后的DDG-51方案,采用4台增大功率的LM-2500燃气轮机主机与3台3000kW燃气轮机发电机(不过最后仍采用的2500kW机型)。由于舰上已经没有空间安装RACER系统,NAVSEA建议从第八艘以后的第二批DDG-51再行加装。但实际上,RACER系统的最佳操作环境是商船那种长时间以稳定速度航行的船只,而不是经常剧烈改变主机功率的军舰,此外这也等于在舰艇上加装不易于操作维护的蒸汽推进系统,增加系统的体积、重量与复杂度,所以后来没有任何一艘舰安装RACER系统。 其它变更还包括:将鱼叉导弹从两烟囱结构之间挪到上层结构后端,进一步降低被敌方武器击中的机会;为了降低成本,平时自动操作而无须人员值班的轮机舱被从CPS核生化防护区中删除,进出机舱的人员在必要时则穿着防护服装进入;此外也稍微减少凯夫拉装甲的使用量。在早期阶段,DDG-51的三部照射雷达采用前二(纵列于舰桥顶)/后一(二号烟囱后方)的布置,最后改成舰桥顶部一座、二号烟囱后方纵列两座的布局。 与装在CG-47舰的“宙斯盾”系统相比,DDG-51“宙斯盾”系统的主要简化包括:四面SPY-1D相控阵雷达天线集中在单一上层结构并共享一台发射机,雷达本身也使用新型电子科技以减少体积重量,宙斯盾系统的UYK-43计算机数量从CG-47舰的7台减为5台,照射雷达从4部减为3部,VLS管数从122管减为90管等等。 除了强调防空能力之外,新型战斧巡航导弹也使美国海军对于舰艇对地攻击能力抱有很大期待。根据里根时期的强势海军前进战略,美国参谋长联席会议(JCS)评估至少需要22艘航母才能满足直接打击苏联的需要,但以当时能力,美国海军最多只能维持15个航母战斗群。战斧导弹的出现,正好能部分填补所缺航母的战力。1983年1月10日,美军马斯廷上将(Henry Mustin)在一份备忘录中指出,100枚战斧导弹的打击能力相当于航母舰载机联队的一波攻击能力,但只需要水面舰艇承担,总体成本与人力需求少得多。马斯廷主张以搭载大量战斧导弹的舰艇承担航空母舰的部分功能,建议新驱逐舰具备搭载至少100枚战斧导弹的能力,使驱逐舰在担任传统的护航角色之外,也能成为具备独立攻击能力的平台。而且,如果每艘美国驱逐舰都有搭载战斧导弹的能力,等于是每艘驱逐舰都有可能成为从境外威胁苏联本土,将迫使苏联跟踪每一艘可能搭载战斧导弹的水面舰艇,从而减轻美国航母、两栖突击舰等主战兵力面临的压力。虽然DDG-51以防空护卫为主要任务,但也因此被要求具有搭载战斧导弹的能力。 在DDG-51概念设计后期,美国海军也于1982年12月向美国各船厂发下邀标书,并获得巴斯钢铁(Bath Iron Work,BIW)、英格尔斯(Ingalls)以及托德(Todd)等三家船厂投标。 NAVSEA原打算先选择其中两家船厂进入合约设计与定义阶段,但考虑到赢得设计合约几乎就等于赢得建造合约,导致后续成本难以控制,遂在1983年2月改由海军自行完成合约设计阶段,仅让民间船厂担任设计代理与合约支持工作,等到设计完成后再将建造工程发包给民间船厂。 然而,民间船厂的设计协助工作却传来一些不好的消息:1983年4月,BIW厂回报估算结果,发现舰体重量虽占排水量的45%,但在成本方面只占15%;重量占排水量25%的主机则占总成本的30%;而舰上的战斗系统重量虽只占11%的排水量,却占据总成本的55%,高于海沃德在1982年3月规定战斗系统成本只能占总价48%上限。由于战斗系统是DDG-51计划的第一优先考虑,这方面没有舍弃的空间。 此外,DDG-51的舰体裕度只有排水量的10%,依照过去的经验,这样的预留空间很难满足以后的升级需要。例如:斯普鲁恩斯级在设计时设计裕度为排水量的12%,至1983年已经消耗到剩下3.4%,而最初只预留排水量3.1%裕度的佩里级则在更早就把裕度用光了。幸好DDG-51在初始设计阶段就以VLS作为主要武器,因此武器硬件变动的可能性不大。新一代武器系统主要升级在于电子系统、软件以及导弹,并不会在重量方面增加太大,反倒是电力需求有可能明显增加。在这方面,DDG-51的电力裕度约为20%,与佩里级相当;完工时装备偏少的斯普鲁恩斯则有34%;至于CG-47,由于舰体、装备过于饱和,电力裕度只剩11%。在舰员人数增加方面,DDG-51也参照佩里级保留10%的裕度,斯普鲁恩斯级为20%,而CG 47只有8%。 |
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作者: 三老四严 发布日期: 2011-1-29 |
大约1982年的DDG 51初步设计方案,此时布局与配置大致已经确定,舰炮已经挪到舰首;不过照射雷达仍为前二、后一的配置,后方照射雷达位置较低,后部密集阵近防系统则设置在直升机甲板处;此外,烟囱是圆弧状。 |
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作者: 三老四严 发布日期: 2011-1-29 |
2、合约设计阶段 在1983预算年度里,DDG-51的初步设计终告完成。由于将排水量限制在8000吨以内根本不切实际,因此在1983年5月进入合约设计阶段时,将DDG-51排水量基准放宽到8370吨;舰内适居性只被要求比亚当斯级更好即可;此阶段原打算安装一部SPQ-9火控雷达,但很快就因为成本因素而取消;此外海射型激光制导炮弹也被取消。当时DMRB还曾建议把舰体水线宽度缩减为17.98m,但NAVSEA的设计总监对此表示反对,因为舰体设计已经非常饱和,缩减舷宽除了影响舰内设计之外,还将使日后的操作变得更加困难,并需增设额外的燃油补偿系统以维持稳定性,此外预期航速还会降低0.3节,而运作效率降低还将导致每年的燃油消耗量增加4500桶。不过由于降低建造成本的优先度较高,所以缩减宽度的决议还是付诸实行。 到1984年1月,NAVSEA预期DDG-51在第6艘以后可将成本控制在7亿美元,但航速仍是较大问题。美国海军向众议院武装部队委员会表示,如果不把主机功率从80000马力升级为100000马力,最高航速就会降低1.1节,而且无法维持持续30节的速度,众议院同意将每艘舰的预算增加50万美元,以把持续航速提高到30节,同时扩大油舱以增加600海里航程。 3、细节设计与首舰建造 直到1984年合约设计阶段将近完成时,莱曼还是让英格尔斯厂提出一个采用斯普鲁恩斯级舰体的备案──手头上总有一个备案是莱曼用来控制计划成本的独门绝招。不过此时DDG-51已被国会接受,虽仍有少数人鼓吹改用基德级,但随着提康德罗加级的陆续服役,“宙斯盾”系统优秀的性能已是有目共睹,杂音逐渐消失。1984年,美国海军在1985年度预算中列入首艘DDG-51的细节设计与建造经费,总计11.2亿美元,并计划在1987~1992年陆续订购后续28艘。1985年,DDG-51正式进入细节设计阶段。 如前述,有巴斯钢铁、英格尔斯和托德太平洋等三家船厂竞标DDG-51首舰的建造合约。 1985年4月2日,美国海军与BIW厂建造首舰DDG-51的建造合约,原订于1986年7月开工,1989年10月服役。但由于BIW厂发生劳资纠纷与罢工事件,首舰直到1988年12月才安放龙骨,1989年9月16日下水,由前任CNO部长伯克的夫人命名为阿利•伯克号(USS Arleigh Burke DDG-51),并在1991年7月4日美国国庆日进入美国海军服役。从此揭开这种二战后美国建造数量最多、构成当今美国海军水面舰队核心的新型驱逐舰服役经历。 由于前四艘提康德罗加级舰(CG-47~50)在授权建造时归类为导弹驱逐舰(DDG),但随后改成导弹巡洋舰(CG),因此第一艘伯克级的编号就从51开始,与排在前面的孔兹级导弹驱逐舰(DDG-37~46)之间产生了四个空号。 美国海军最初订购29艘伯克级驱逐舰,后来陆续追加订单,目前(2010年)订购总数高达62艘。其中,Flight 1/1A共21艘、Flight 2共7艘、Flight 2A达34艘。仅Flight 2A就超越了斯普鲁恩斯级的31艘与亚当斯级的23艘,是二战结束以来美国海军建造数量最多的驱逐舰。如果把所有的伯克级都计入,其总数甚至超过佩里级导弹护卫舰的51艘,是二战基林级(Gearing class)以后建造数量最多的一型水面舰艇,总数占同时期美国海军现役水面舰的1/4以上,在美国舰队中扮演极为重要的角色。由于新一代DDG-1000驱逐舰只建造3艘,美国海军将在2010年后继续增购伯克Flight 2A的改进型。 |