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美海军最新“下一代驱逐舰(DDGX)”概念细节披露!放弃幻想,更加务实!

学术plus观察员 学术plus 2022-07-29

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任何一个大型项目的设立都要面对性能、成本和项目进度之间的矛盾纠结,耗费巨大的美国海军尤其如此。在经历了海狼级攻击型核潜艇、濒海战斗舰、朱姆沃尔特级大型驱逐舰,直到最新的福特级航母首舰福特号等一系列严重挫折之后,美国海军终于不再“乱堆黑科技”,转向务实路线了。


2022年1月12日,美国海军DDG(X)项目经理大卫·哈特在水面海军协会(SNA)全国研讨会上披露了该级舰的最新概念图以及大量设计细节,本文梳理了该级舰的相关技术信息,探究美国海军在上述造舰路线上的重要变化。

图:浑身都是黑科技的朱姆沃尔特级驱逐舰最终只建造了可怜的3艘。



美国海军终于学乖了,最新发布的下一代驱逐舰(DDGX)概念不再科幻,但更有针对性

作者:学术plus观察员 Walker(专研外军动态与国际时事)


本文主要内容及关键词

1.技术概况,使用经验证的技术:战斗系统(沿用了阿利·伯克Flight Ⅲ型驱逐舰);动力系统(参考朱姆沃尔特级进化为全电推进);舰型设计回归传统;概念设计(为新型高超声速武器发射做准备)

2.更新原因:扩展平台升级空间;增加航程与气候适应性满足印太与北极作战需求;提升军舰生存能力(综合电力系统)

3.设计管理模式转型:美海军舰艇项目无奈转型;舰艇设计管理流程优化改革(每个舰级设一名高级技术主管,关键系统必通过陆上模拟测试才能上舰);DDG(X)项目的“套装”模式;DDG(X)项目最新进展情况

4.结语:昂贵的海军!当前重大项目均在前期概念论证阶段(海军版下一代战斗机NGAD、下一代驱逐舰DDG(X)以及下一代攻击型核潜艇SSN(X))



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内容主要整理自外文网站相关资料仅供学习参考,欢迎交流指正!文章观点不代表本机构立场*****
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目前美国的家底儿也经不起他们再像以前那么可劲儿折腾了——地主家也没有余粮啊。



2020年4月30日,美国海军宣布由意大利芬坎蒂尼集团中标星座级护卫舰(FFGX)项目,其设计以法国和意大利联合研发的欧洲多用途护卫舰(FREMM)为基础,而该型舰早在2012年就已经开始服役,各方面技术均已成熟。


以星座级护卫舰项目为标志,美国海军开始转向更加务实的造舰路线,大量采用经过验证的成熟技术以降低风险并严格落实项目进度规划。用于接替已经服役30年的阿利·伯克级驱逐舰的下一代驱逐舰(DDGX)项目,同样采用了这一路线。


2022年1月12日,美国海军DDG(X)项目经理大卫·哈特在水面海军协会(SNA)全国研讨会上披露了该级舰的最新概念图以及大量设计细节,从中可以很明显地看到美国海军在上述造舰路线上的重要变化。


图:美国海军星座级护卫舰FFG(X)的渲染图。



1.技术概况

使用经过验证的技术


在看过DDG(X)的资料之后,那些习惯于美军不断从口袋里掏出“科幻”武器的人们恐怕要失望了。这一次,所谓的“下一代驱逐舰”可以说是相当的“平淡无奇”。


图:DDG(X)设计概念图(非最终确定稿,仅供概念说明使用)。


它既没有朱姆沃尔特级驱逐舰那前卫怪异的造型,也没有福特号航母上那高大上的电磁弹射。简单来说,从美国海军最新披露的情况来看,DDG(X)基本上就相当于一艘装在新船壳里的阿利·伯克Flight Ⅲ型驱逐舰。

(1)战斗系统:DDG(X)沿用了阿利·伯克Flight Ⅲ型驱逐舰的战斗系统,包括AN/SPY-6主动相控阵空中监视雷达和基线10宙斯盾作战系统,未来雷达阵面尺寸可以从14英尺(4.27米)扩大到18英尺(5.49米),以提高雷达的探测距离和精确度。

图:在阿利·伯克级驱逐舰Flight Ⅲ批次上所使用的AN/SPY-6空中监视雷达和基线10宙斯盾系统说明图。


(2)动力系统:将参考朱姆沃尔特级进化为全电推进——由综合电力系统将燃气轮机的动力经由涡轮发电机转化为全舰电力网中流动的电力,以此推进军舰并驱动全舰的各种装备。

(3)舰型设计:从目前放出的并非最终设计稿的概念图来看,舰型设计回归传统,虽然也明显强调了隐身要求,但并没有朱姆沃尔特级那么夸张,而是更容易让人们想起阿利·伯克级。

(4)概念设计:在概念设计中,DDG(X)在上层建筑前方配备了一个32单元的Mk-41导弹垂直发射系统,后续可以换成12个更大的单元,用于海军的新型高超声速武器发射。目前的阿利·伯克级驱逐舰拥有96个垂发单元,据披露未来的DDG(X)在导弹方面至少不会低于这个数量。


另外,概念设计中还包含了2座各21单元的拉姆(RAM)点防御对空导弹发射装置,用于在防空圈内层拦截来袭的反舰导弹。未来可以更换为2座功率各600kW的激光武器,同时在概念设计的上层建筑前部还装有一座功率为150kW的激光武器。


(5)概念图中还有一个奇怪的所谓“驱逐舰有效载荷模块化选项”,有猜测认为它可能类似濒海战斗舰那种模块化战斗系统概念,可以在出港执行任务之前进行灵活搭配。不过由于濒海战斗舰的概念已经失败,预计它很可能没那么复杂,只是一个可以提供有限变化的功能模组而已。


就这?嗯,就这。从最新披露的内容来看,DDG(X)的主要武器装备基本上就是这些了。

图:2020年3月19日,美国海军一枚高超声速导弹从夏威夷考艾岛的太平洋导弹发射设施发射。



2.原因

为什么要更新换代?


那么问题来了:既然DDG(X)只是一艘装在新船壳里的阿利·伯克,为什么还要提出这么个更新换代的计划呢?

2.1 扩展平台升级空间

要知道,阿利·伯克级驱逐舰可以算是美国海军最成功的一型水面舰艇。自1985年开始生产以来,最新的Flight Ⅲ批次将要一直生产到2027年以后,而且这些驱逐舰将会一直在美国海军的舰队里服役到2060年代。

图:美国海军阿利·伯克级驱逐舰Flight Ⅲ批次示意图。


正是由于这型军舰的优秀,才使得美国海军十多年来的后续替代计划启启停停,始终没有落实。直到如今,升级到Flight Ⅲ批次的阿利·伯克级驱逐舰虽然仍然能够提供可靠的综合防空和导弹防御能力,但舰体潜力已经被挖掘殆尽,再也没有能力继续前进了。


美国海军DDG(X)项目副经理凯瑟琳·康纳利在研讨会上说:“当我们升级阿利·伯克级Flight Ⅲ批次时……我们占用了该平台上的所有服务冗余量。所有的空间、重量和电力都已经分配完毕。在那级舰上已经没有足够的空间用来容纳一个需要更多电力或更大占地面积的新系统了。”


这就是美国海军终于在2021年6月4日下定决心成立DDG(X)项目办公室的最重要原因。


2.2 增加航程与气候适应性,以满足印太与北极作战需求


除此之外,随着全球海上战略形势的演变,美国海军对于印太区域的重视程度逐年提升,与以往相比,军舰的作战区域和作战环境都在发生着变化。

由于提康德罗加级巡洋舰的后续计划尚不明朗,随着这些老旧的巡洋舰陆续退出现役,美国海军在一段时间内很可能就只能靠驱逐舰来包打天下了。而之前的阿利·伯克级驱逐舰与巡洋舰相比,最大的短板就在于“腿短”——航程不足,海上自持力也比较有限,这就对其使用形成了很多限制。特别是放眼水域辽阔的印太区域,这个“短板”就更加被放大了。

因此,美国海军对于新一代驱逐舰项目在这方面提出了详细要求:与上一代阿利·伯克级驱逐舰相比,航程提升50%以上、前方部署时间延长120%以上,为此要求DDG(X)的燃料消耗降低25%以上,并减少对于海军作战后勤补给资源的依赖。

随着全球变暖趋势的愈发明显,美国海军还特别提出要求改善DDG(X)在北极地区的操作表现。而此前阿利·伯克级驱逐舰则被设计为主要在热带地区作战。

图:正在北极圈内的挪威特罗姆瑟码头边停泊加油的美国海军阿利·伯克级驱逐舰格里德利号(DDG 101)。


2.3 提升军舰生存能力


另外,美国海军当然不会忽略他们一直都非常重视的军舰生存能力,要求DDG(X)在受损后仍然能够保持比阿利·伯克Flight Ⅲ批次更好的机动能力以及综合防空和导弹防御能力。同时在隐身方面要求在声学、红外和水下电磁信号等方面都要比目前的阿利·伯克级驱逐舰降低50%以上。

提升海上续航能力和容纳未来技术发展两方面的需求,都使综合电力系统在DDG(X)上的应用成为必然。

(1)综合电力系统(全电推进)可有效提升能源利用效率,降低燃料消耗;

(2)未来高性能雷达等各种传感器的不断增强、舰上计算能力的不断提升以及直接使用能量作为弹药的定向能武器逐渐实用化,都对舰上电力提出了更高要求。在这种情况下,只有综合电力系统才能满足来自各方面的需求。

(3)可为军舰提供应用上的灵活性:现在指挥官可以决定在动力和火力两方面对能源进行灵活分配——既可以暂时降低机动性以换取更高的作战能力,也可以暂时降低作战能力以换取更快的速度。


图:朱姆沃尔特级驱逐舰上所使用的综合电力系统示意图。


3.设计管理模式

设计管理模式转型


3.1 美海军舰艇项目无奈转型

这次DDG(X)采取这种先将成熟技术过渡到一个新的、具备较高冗余度的船体中,然后再根据各方面发展不断升级改造以具备更多更强大作战能力的方式,实在是国会议员们受够了美国海军在前面提到的一系列项目上的“盲目冒进”和“挥霍无度”。


福特级航母首舰福特号的长期拖延和严重超支,成为压垮骆驼的最后一根稻草。
图:福特号航母直到2021年底才交付舰上的最后一台先进武器升降机,而此时距离它在2017年7月服役已经过去了差不多四年半的时间。


3.2 舰艇设计管理流程优化改革


2020财年国防授权法案,命令美国海军必须为每个舰级都设立一名高级技术主管。这个岗位将负责监督舰艇设计过程,在新舰开发早期就能更好地了解关键系统,并制定计划,通过大量测试和数字建模工作降低开发风险。

同时,舰上的关键系统都必须先通过陆上模拟测试之后才能上舰,这一要求明显是受到福特号航母上那些未经陆地测试就上舰安装,结果迟迟无法交付使用的先进武器升降机的打击之后所提出的。

图:正在美国新泽西州莫里斯敦的陆上战斗系统工程开发基地安装测试的AN/SPY-6(V)1防空和导弹防御雷达系统。


3.3 DDG(X)项目的“套装”模式

DDG(X)项目“有幸”成为首批将在高级技术部门领导下通过这一新程序的主要项目之一。
由于DDG(X)项目启动之初,并无可参考的成熟先例,因此这回美国海军采取了一种被称为“套装”的方法,也就是通过对广泛的原型设计不断进行测试和观察,以了解各种不同的设计属性,最终缩小到一种单一的设计方案。
目前它的各种设计方案模型以及综合电力系统都在美国海军水面战中心位于马里兰州卡德洛克和宾夕法尼亚州费城的陆上试验场进行组件水平原型设计、系统集成测试和全尺寸演示,目标是在下一个里程碑节点被批准之前,完成关键的系统测试,以充分暴露风险。

图:位于马里兰州卡德洛克的美国海军水面战中心测试场馆。

3.4 DDG(X)项目最新进展情况

相关造船厂方面的人员于2021年3月被纳入项目团队,以便在早期就能为项目提供建造可行性方面的建议,并尽早发现未来可能节约成本并提高建造效率的方法。

DDG(X)项目目前还处于概念制定阶段,随着项目概念信息向公众披露,意味着这个阶段很可能已经完成,接下来将进入初步设计阶段。美国海军在2021年5月末发布的2022财年预算请求中为概念开发工作申请了约7970万美元的资金。后续计划到2026财年进入详细设计阶段,2028财年开始施工建造。

由于此时阿利·伯克级驱逐舰Flight Ⅲ批次还在建造中,因此可能需要一个考虑完善的过渡计划,以帮助管理这些大型水面战斗舰船的建造工作安排。


结 语

昂贵的海军

当前摆在美国海军案头的重大项目还包括:用于替换F/A-18E/F“超级大黄蜂”的海军版下一代战斗机NGAD、下一代驱逐舰DDG(X)以及下一代攻击型核潜艇SSN(X),据了解这三个项目现在都处于前期概念论证阶段。相对而言下一代驱逐舰DDG(X)正在进入初步设计阶段,进度可能算其中最快的一个项目。

美国海军真的有能力同时推动空中、水面和水下这三大项目么?


恐怕,很难。



【参考链接】

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


(全文完)


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