2015年9月11日星期五

DDG-1000松华特级陆攻驱逐舰

DD-21在2001年演变为DD(X),至2006年正式命名为DDG-1000。图为金队在DDG-1000中的设计,

注意其AVLS垂直发射系统位于舰体两侧,两门AGS主炮集中于舰首。

DDG-1000的整体外观十分简洁,上层结构与武装的设计均与舰体做了最大程度的整合。

DDG-1000的模型。

DDG-1000发射AGS 155mm舰炮的想像图。

舰名/使用国DDG-100松华特级驱逐舰/美国(Zumwalt class)
建造国/建造厂美国/Bath Iron Works(BIW), Bath, Maine

尺寸(公尺)

长约182.8,宽约24.1,吃水约8.5

排水量(ton)满载14564
动力系统/轴马力IPS全电力整合动力系统,包括:

Rolls Royce MT-30主燃气涡轮机 发电机组*2/72MW(96553马力)

Rolls Royce 4500辅助燃气涡轮发电机组*2/7.8MW(10459马力)

永磁电进电机*2(合计78MW,约104557轴马力)

双轴推进

航速(节)30
续航力(海里)

乘员148
侦测/电子战系统AN/SPY-3 X频多功能相位阵列雷达(MFR)(由三具固定式阵列天线组成)

原订装备AN/SPY-4长程广域搜索雷达(VSR),在2010年遭删除(未来可能被AMDR取代)

整合光电侦测/射控系统

其余不详

声纳整合式双频主/被动舰首声纳*1 (高频:AN/SQS-61。中频:AN/SQS-60)

LBVDS轻量化宽频变深声纳

AN/SQR-20多功能拖曳阵列声纳(MFTA)

射控/作战系统ISDS整合式防卫系统

NWCS海军对地武器控制系统

IUSW整合水下作战系统

其余不详

舰载武装

AGS 155mm 62倍径先进舰炮*2

四联装MK-51先进垂直发射器(AVLS)*20(总装填量:80枚,可装填标准 区域防空飞弹、海麻雀ESSM短程防空飞弹、战术型战斧巡航飞弹、ALAM先进陆攻飞弹、垂直发射反潜火箭(VLA)等)

MK-46 30mm机炮*2

其余不详

舰载机/小艇

MH-60R近海作战反潜直升机X2

或MH-60R近海作战直升机X1与RQ-8A遥控飞行载具X3

7m长RHIB硬壳膨胀快艇X2

姊妹舰

目前预计二艘,至多三艘

舰名签约时间开工时间安放龙骨下水时间服役时间
DDG-1000 Zumwalt2008/2/142009/22011/11/172013/10/282015/11
DDG-1001 Michael Monsoor2011/9/152010/32013/5/292016/11
DDG-1002 Lyndon B. Johnson2011/9/152011/4/42018/12

 (主要参考资料:尖端科技杂志278~281期──DDG-1000松华特级驱逐舰,张明德着)

因应新时代的美国海军

冷战结束后,前苏联对于美国大洋制海权的威胁急遽降低,但是地区性冲突却与日遽增。美国的新威胁──中共,短期内也无法建立像样的远洋战力。因此,美国海军的战略方针从冷战的大洋海战,逐渐演变成对陆地上的武力投射,以应付纷纷扰扰的地区性冲突。

在1992年9月,美国海军部长、海军作战部长与海军陆战队司令共同颁布"从海上来"(From the Sea)的战略白皮书,内容明显针对对沿岸目标投射武力、控制沿海以及内陆通往海洋战略要道,对地面投射武力为考量,包括强化海军舰队与陆战队的协同作业、建立海上远征部队(Naval Expeditionary Forces)与陆军和空军联合作战等等,大幅修改了冷战时代在大洋上返潜与争夺制海权的政策。随后在1992年10月,美国海军进一步提出"21世纪驱逐舰技术研究",其概念随后被纳入到美国海军新一代水面作战舰艇框架之中,即"21世纪水面作战"(Surface Combatant of 21th Centry,SC-21)。

在1994年9月,美国海军提出"前沿....从海上来"(Forward......from the Sea,FFTS),首度将近岸作战、支援对地攻击纳为海军主要任务之一,具体要求舰队能对深入陆地100海里(185公里)的地面部队实施支援(这个距离成为日后AGS先进舰炮系统的射程依据),并提出"前沿存在"、"前沿部署"、"前沿作战"等新概念。

除了航空母舰、海军陆战队外,以往美国海军投射武力至陆上的重要武器就是不死老兵──爱荷华级(Iowa Class BB61-64)主力舰。但是这批巨炮军舰已经于1990年代永久除役。因此 ,确立对陆地投送武力的未来新方针之后,美国海军开始规划对地投射武力的新型水面舰艇。

SC-21与武库舰

依照前述的海军作战新思维,美国海军成立联合需求审查委员会(JROC)来制订SC-21的基本概念与需求。在1994年9月2日,JROC通过了SC-21舰艇计划 的任务需求报告(Mission Need Statement,MNS),一方面寻求取代史普鲁恩斯级与派里级的新舰艇,同时也重新审视未来美国海军的作战架构,规划下一代美国舰队的兵力结构 ,这是1945年二次大战结束以来,美国海军第一个不以苏联为考量的舰艇计划。在1995年1月18日,美国国防军备采购委员会(DAB)批准SC-21进入方案探讨与拟定阶段,即里程碑0(Milestone 0),为此便依照SC-21的MNS来成立效费分析小组(COEA);在1995年10月,美国海上系统司令部(NAVSEA)成立了负责管理SC-21计划的组织:PMS400R。

虽然SC-21的目标是发展史普鲁恩斯级与派里级的后续舰,但由于美国海军面临的战略环境已经大幅改变,因此SC-21并非在既有舰艇思维之下分别发展史普鲁恩斯级与派里级的对应舰艇,而是将格局拉高到思考未来海军兵力结构与任务需求,重新定义未来需要的水面舰艇类型与规格。因此,COEA便依照陆攻的核心需求,不拘泥传统舰艇概念,提出多种不同构想,并规划了新一代的双波段相位阵列雷达、整合全电力推进系统、新型声纳系统等装备;随后,SC-21的费用与作战有效性分析小组(COEA)选择了一种满载排水量约9400ton级的COEA 3B1设计方案作为史普鲁恩斯级的替代者,将反潜、陆攻放在重点,但是没有区域防空能力,而这种舰艇随后被称为DD-21,SC-21计划单位还打算以这种舰体为基础衍生出新一代防空巡洋舰CG-21来取代提康德罗加级,与DD-21共用舰体设计、动力系统以及大部分电子系统。此外,SC-21计划还打算挑出一种巡防舰等级的作战舰艇来取代派里级。

然而在1995年左右,美国海军作战部长布尔达(Jeremy Boorda)暂时搁置了SC-21/DD-21,全力展开"武库舰"(Arsenal Ship)的研发,又称为武库舰(Bombardment Ship)。武库舰源自于COEA发展SC-21时,另外着手进行的"大容量飞弹舰"构想(包含COEA 3A6与COEA 3B5两种构型),是一种极为单纯的飞弹舰艇,唯一的武器就是超过500管装填飞弹的垂直发射器(部分提案也有155mm陆攻舰炮、MLRS多管火箭等次武装),唯一的任务就是对地投射武力,主要武装包括战斧飞弹在内的各式陆攻飞弹。为了节省成本,武库舰不装设任何感测装置、指挥管制与自卫武器,对地攻击所需的目标资讯完全交由友军单位透过CEC联合接战能力网路提供,并仰赖友军舰队的掩护,即便美国海军将标准SM-2与海麻雀ESSM也纳入武库舰的飞弹清单内,也完全仰赖友舰透过CEC的导引接战。为了节省人力开支,武库舰大量采用自动化监视、控制与损管系统,加上省略感测与指管射控机能,所以全舰编制的人数不到50名(部分提案甚至只有20名船员)。此外,武库舰也降低了航速的要求,最大速率只有25节。由于系统架构单纯,武库舰采用极为低矮的上层结构,舰面平滑简洁,雷达截面积低,舰体结构也十分坚固耐打,整体存活设计吸收了大型商船与邮轮的经验,拥有双层舰壳、大量的水密隔舱与极为厚实的装甲,舰体防御能力远超过二次大战以后的水面舰,鱼叉、飞鱼等级的反舰飞弹对武库舰的装甲恐怕只有搔痒的份。换而言之,武库舰本身完全没有自卫能力,完全依靠前述降低被侦测、被击中机率、损管装备以及厚甲重铠来存活。根据美国海军的估计,武库舰在开战的前四天内便能攻击4000个目标,远高于16架B-2轰炸机(420个目标)以及由航空母舰起飞的作战机队(1800个目标),能为陆战队提供充足的火力支援,在最短时间内遏止并瘫痪敌军。运作成本方面,当时每艘武库舰造价约5亿美元,每年运作费用约数千万美元,且仅需编制不到20人;而一艘航舰造价则为45亿美元,每年运作费用高达4.4亿美元,舰上乘员达5000之众,而且以上数据还不包括与航舰一起行动的各型水面舰与潜舰。

武库舰一度被部分媒体誉为将取代航空母舰的明日之星,但是这种设计十分极端的舰艇在美国海军内部引发了颇大的争议,最主要的原因是缺乏独立侦测、运作与自卫的能力,需要其他友舰支援保护,在诡谲多变的战场上可说是限制重重且风险极高;作战时如果无法顺利获得友军传输资料,武库舰将沦为满载炸药的浮动标靶。虽然武库舰看似武力强大,但是在实际执行武力投射任务时,使用弹性却比不上航舰舰载机队的舰载机(例如飞弹发射后就很难变更目标或取消攻击)。而除了对陆上目标进行打击外,武库舰毫无其他用处,这在后冷战时代任务多元化且强调反应速度的趋势下简直是大逆不道;有了武库舰之后美国海军照样得建造其他舰艇来进行其他任务(反潜、反舰、防空、巡逻、护航等等)并配合武库舰作业,在整体舰队结构上完全讨不到便宜。在1996年5月,最支持武库舰的布尔达上将因为V字坠饰配戴争议愤而举枪自尽,之后武库舰顿失靠山,继任的海军作战部长杰强生(Jay Johnson)上将重新启动SC-21/DD-21计划,而武库舰在1996年4月被降为SC-21附属的子计划(海上火力支援实验舰,MFSD),在1997年10月的追加预算遭到国会封杀,随后一度风光的火力舰在1997年12月被国防部正式撤销。

DD-21重新上马

在1997年7月,在杰强生部长的示意下,联合需求审查委员会(JROC)于1997年7月完成了重新启动的DD-21的费用与作战有效性评估(COEA)。这项评估报告分析了DD-21采用全新设计或从柏克级改良的效益,评选的方案有三种:第一种是先前全新设计的DD-21(仍以COEA 3B1为基础)以及衍生的CG-21防空巡洋舰,第二种是简化版柏克级(以柏克级原有的设计略为简化,加强陆攻能力),第三种是柏克级的陆攻大改型(以柏克级为基础发展专门的陆攻舰艇,变更设计,取消神盾系统,并搭载数量更多的VLS)。评估结果显示柏克级的基本设计无法满足匿踪与缩减人力的需求,因此COEA最后建议采用全新设计、共通船体的DD-21/CG-21方案。在1997年11月,杰强生部长签署了以先前SC-21 COEA研究为基础的DD-21作战需求书(Operational Requirement Document,ORD),并于11月7日在海上系统司令部(NAVSEA)成立专门负责DD-21的PMS-500管理单位。紧接着在1997年12月,国防采购委员会(DAB)批准DD-21进入里程碑0(Milestone 0)阶段,开始定义计划与降低风险作业;在12月11日,DD-21计划签署了后续发展备忘录。接着,美国海军舰艇特性改良委员会(Ship Characteristics Improvement Board)也同意选用全新开发的DD-21而非改良型柏克级,并在1998年1月设定了DD-21的需求细节。在1998年2月25日,DD-21的计划执行办公室成立,到2000年1月20日又为了强调此计划的发展特性而改名为Strike计划执行办公室。

以往美国海军典型的舰艇开发流程,都是先由NAVSEA研究不同作战需求对设计与整体成本造成的影响,然后制订具体的需求并完成一系列草案,再发包给民间厂商,依照NAVSEA的草案进行细部设计与原型舰建造。然而在先前的武库舰计划中,美国海军首度让民间国防厂商参与计划概念定义阶段,最后得到了比NAVSEA原订设计框架更好的方案。当时美国国防部需求与技术助理部长(USD A&T)甘斯勒博士(Dr. Jacques Gansler)认为,私人企业为了赢得DD-21这个总金额超过250亿美元、数量超过30艘的大型生意,很可能激发出许多NAVSEA想不到的创意;官方的NAVSEA思想较为保守,未能充分地整合武器系统与舰体设计。所以甘斯勒博士希望DD-21的战斗系统与基本设计之间能有更紧密、更有效率的融合,而私人企业将更有可能比官方的NAVSEA更能满足DD-21的需求。在甘斯勒博士的主导之下,美国海军在1998年1月重新调整了DD-21的计划方向,决定将DD-21的概念设计放手交给竞标厂商决定,海军只负责制订基本需求、设计指标。然而,将概念定义放手给民间厂商,最大的风险就是成本膨胀与计划失控,为此海军需要更精确的成本控制手段。在这种新模式之下,DD-21的合约范围不再像过去般局限于设计建造,而包括服役后的维护升级直到除役,这种新的概念称为全寿期合约(Full-Service Contracting,FSC)。

最初只有一个竞争团队角逐DD-21的研发合约,由Litton/Ingalls造船厂(该厂于2001年4月被诺斯洛普.格鲁曼(Northrop Grumman)集团购并)与通用旗下Bath Iron Works(BIW)造船厂主导,其他参与厂商包括雷松(Raytheon)、洛克希德/马丁(Lockheed Martin)、新港纽斯(New Port News)造船厂与国家钢铁厂(National Steal)。美国海军考量到DD-21是一种从里到外都深具革命性的崭新舰艇,为了降低风险,遂在1998年6月18日宣布参与厂商必须组成两个造舰联盟(Shipbuilder Alliance)来角逐,每个团队各由一家造船厂与一家系统承包商主导,而两个团队分别是由Litton/Ingalls造船厂、雷松 、波音公司组成的金队(gold team),以及通用BIW、洛马组成的蓝队(blue team),金与蓝是美国海军制服的颜色之一。DD-21的研发建造工作分为五个阶段,第一阶段为初期概念设计(1998至1999预算年度),第二阶段为初步系统设计(2000至2001预算年度中期),前两个阶段都分别由两组团队各自进行;第三阶段为完整系统设计(2001至2004预算年度),在这个阶段之中会选出获胜的团队,随后展开正式建造的预备工作;第四个阶段为细部设计以及首艘DD-21的建造,从2004预算年度展开,并预定在2005预算年度起每年订购三艘,当时美国海军打算订购多达32艘DD-21,首舰预计在2008年交舰,2009年服役。至于第五阶段则是服役后的后勤维护、升级与技术支援。在1998年,美国海军各拨款一亿五百万美元给两团队,展开第一阶段的设计工作 。值得一提的是,由于两个团队的部分成员也是DD-21的政府供应装备项目的承包商,例如金队的雷松是MFR相位阵列雷达的承包商,蓝队的洛马则是VSR雷达的承包商,因此美国海军也特别做了规范,禁止同一家公司内负责政府供应项目以及参与竞标的不同团队交换重要技术与资料,以免厂商图利自己的竞标团队而造成不公。 在2000年7月4日,美国总统柯林顿宣布首艘DD-21采用曾任美国海军军令部长、甫在同年1月20日去世的松华特上将(Admirl Elmo R. "Bud" Zumwalt)来命名。 在2008年10月29日,美国海军宣布将DDG-1000的二号舰(DDG-1001)命名为麦可.蒙苏尔号(Michael Monsoor),这是纪念一位在2006年9月29日在阿富汗阵亡的美国海豹小组二等士官,该士官为了保护队友、扑上一颗敌方扔掷的手榴弹而牺牲,事后被美国海军追赠荣誉勋章。 在2012年4月16日,美国海军宣布DDG-1000三号舰(DDG-1002)以以美国第36任总统、1963至1969年任职的林登.詹森(Lyndon B. Johnson)为命名。

设计/竞标/研发

DD-21的初期概念以先前的SC-21 COEA 3B1为基础,以反潜与陆攻为主要任务,进一步强调匿踪能力与陆攻火力,为此特地以两门发展中的155mm先进舰炮系统(AGS)或先进垂直舰炮系统(VGAS)来取代原SC-21 COEA 3B1的MK-45 Mod4五寸62倍径舰炮,同时配备32~128管的垂直发射器;其他装备设计大致沿用SC-21 COEA 3B1的规划,包括双波段相位阵列雷达系统、新型声纳与整合式全电力推进系统等。除了陆攻与反潜任务之外,DD-21也是海外派遣部队联合作战行动中,海军以及其他军种的C4ISR网路中继角色。为了因应美国海军规模的缩减以及诡谲多变的未来战场环境,并考虑到功能的全面性与任务适应性,包括DD-21在内的未来美国作战舰艇被要求能自力完成一些与本身作战任务无直接关连,却相当重要且专业化的琐碎工作,较具代表性的有水雷反制等。以水雷反制为例,以往通常需要专业的扫雷单位来负责,但未来美国新一代作战舰艇都拥有相关的装备,便能自立更生,迅速地解决障碍,不必劳驾扫雷舰艇远征,达到自保、快速反应与高任务适应性的要求。

DD-21计划需求决策备忘录也对建造成本与人是开支有着严苛的规范。DD (X)采用先进科技并大幅增加自动化程度,使得寿命周期内的操作、维护、升级与人事(一艘军舰的最大开支)费用大幅降低,远低于提康德罗加级以及柏克级,降幅可望为30%之谱。根据1998年的DD-21计划需求备忘录,美国海军打算建造32艘DD-21, 全部平均单价设定在8.5亿美元,且从第五艘起就把造价压低到每艘7.5亿美元(以1996年币值计算),低于柏克级的9亿;不过由于DD (X)的体积远比柏克级大,加上全面使用最尖端科技,所以这个目标一开始几乎就知道是无望达成的。人力需求方面,考虑到日常维护与战时损管或紧急应变能力,DD-21不打算如武库舰般极端而剧烈地削减人力,但考量到降低全寿期成本中比重颇高的人力开销,DD-21仍然采用各种新技术,力求将舰员编制降至95人(含直升机/UAV操作组员),大概只有柏克级的三成,这也是美国海军造舰史上第一次把人员数目列于合约关键效率参数(KPP)的计划。

美国海军对DD-21的指定装备包括:DBR双波段(MFR/VSR)雷达系统,由多功能舰体低频主/被动声纳系统、多功能主/被动拖曳阵列声纳系统(MFTA)、低频可变深度声纳(LBVDS)、直升机载吊放式声纳组成的整合声纳系统、AGS舰炮系统、动力系统组合等,其中动力系统包括2具功率各35MW(47600马力)等级的燃气涡轮主发电机、2具功率各4MW(5440马力)的辅助发电机,以及2具推进用的永磁电动机(PMM),全系统最大输出功率78MW。这些规划大致沿用先前SC-21 COEA 3B1的架构,至于其他主要装备如垂直发射系统、近迫武器系统则都没有指定要使用现役装备,由厂商自由发挥。

属于蓝队的联合防卫公司在2000年提出的设计方案,拥有低矮的船舷与平整的甲板。

蓝队在2001年提出的DD-21设计 ,采用长舰首艛构型,干舷也较为拉高。

在2000年,属于蓝队的联合防卫推出了DD-21的设计方案,采用单船体穿浪逆船舷(见下文)与单一式船楼结构 ,舰面为单纯的全通式平面甲板,机库整合于船艛之中,整个干舷十分低矮,虽然提高了匿踪性,但是也增加了甲板上浪的机会。联合防卫此一设计的两门AGS舰炮分别位于舰首与舰尾直升机甲板后方,垂直发射器布置于中心线上。 不过随后蓝队在2001年1月公布的DD-21设计 则又有不少变化,首先干舷大幅拉高,船艛正面由原本的角锥形改为平面,并采用长舰首艛构型,船艛后方的甲板略高于舰首主甲板,里面设有机库,而舰尾直升机甲板则设在较低的位置,后部的AGS舰炮设置于机库结构之上。蓝队的新构型仍维持单一整合式上层结构以及WTM单船体穿浪逆船舷,垂直发射系统(VLS)集中在舰体前部中心线上,两门AGS舰炮分置于舰首与后部 ,此外机库顶设置两门57mm快炮(见下文)。蓝队的DD-21拥有高度自动化的舰桥,只需15名船员就能操作,并配备多模式先进任务控制中心(MMC),整合战情室、声纳室与损管中心的功能。推进方面,蓝队采用先进的可转式囊荚电动推进器。

至于金队的设计则同样采用WTM单船体穿浪逆船舷,不过舍弃了将VLS安装于中心线上的传统式配置,改采用PVLS周边垂直发射系统(见下文),分为四组,以长条状沿着船舷两侧排列, 并夹在两层船壳之间;四组VLS分散可降低遭到一次全部诱爆的风险,万一任何一组VLS被引爆,爆炸威力也会被引导向较薄的舷外,而不是在舰体内部造成重大伤害 。此外,将VLS布置在侧舷,就不必在主甲板与下方数层甲板中间开洞,可避免减弱舰体结构强度,同时也增加舰内空间运用效率 。诺格集团宣称,金队的设计即便遭到如同柯尔号(USS Cole DDG-67)驱逐舰在叶门亚丁港那样的2000磅炸弹自杀攻击,舰体内壳也不会被穿透。 此外,由于AGS先进舰炮系统势必占用舰体中心线一大段长度的空间,而整合式船艛结构以及直升机甲板占用的长度势必也无法缩减;如果再采用传统设于中心线垂直发射系统,舰体的长度将无可避免地增加,导致排水量的控制变得困难重重,而如果为此缩减直升机甲板尺寸又会增加起降操作的困难,而布置于两舷的垂直发射器将可相当程度地解决以上的难题。金队设计的第二大 特色就是将两门AGS舰炮纵列于舰首,这是因为诺格认为AGS舰炮的炮弹具有导向功能,对舰炮射界的倚赖较低,所以可以将两门 舰炮集中在舰首,腾出舰尾空间来扩大直升机甲板,可同时停放两架直升机。此外,金队还主动以瑞典Bofors MK-3 57mm快炮代替原本美国海军20mm的方阵近迫武器系统以及圣安东尼奥级船坞运输舰的MK-46 30mm机炮,除了反飞弹之余还兼具足够的水面射击火力,可有效对付恐怖份子的小型舰艇,这是个与传统小口径机炮近迫武器系统大不相同的思维。

从DD-21到DD(X)

2001年小布希政府上台后,新科国防部长伦斯斐积极推行美国国防组织的大规模转型,而许多"前朝"遗留的大型武器系统计划都被视为冷战时代的无用遗物,不适合新时代的美军需求,因此必须另外发展新的系统。为此,伦斯斐组织了十几个由退役军官组成的委员会,专门审查柯林顿政府时代遗留的战略规划与武器装备案。虽然DD-21是基于后冷战任务环境而设计规划的舰艇,由于能充分支援海军陆战队由舰艇到目标运动(Ship to Objective Maneuver,STOM)的作战概念,因而得到海军陆战队的大力支持;但是伦斯斐手下的转型与常规部队小组却批评DD-21过于强调陆攻,根本不适合未来作战环境所需的任务弹性。为此,美国海军不得不在2001年5月31日暂时停止DD-21案以躲避风头,不过金队与蓝队都被私下告知可以继续进行研发工作,无须顾虑政府当局的动作。约在2001年8月,美国海军内部又出现一种将两组竞标团队合并的意见,以结合双方之所长,不过这项建议由于牵涉庞大的行政程序变更,加上失去两组团队相互竞争所带来的负面影响,使得美国海军不愿轻言尝试。除了面临政策转变的威胁之外,DD-21也由于计划与成本的膨胀而面临问题,当时美国海军担心提康德罗加级的后续舰──CG-21防空巡洋舰会被取消(相较于已经如火如荼的DD-21,CG-21的研发工作与时程都还没有谱),因此不断扩充DD-21的功能,使得设计复杂化,排水量与成本也节节高升,到了2001年初的满载排水量估计值竟然高达18000ton,建造与后续维持成本都大幅提高;美国众议院预算委员会为了对此表示不满,遂在2001年10月通过将2002年度DD-21的预算由6.43亿美元大砍至1.5亿美元。

为了因应这个险峻的变局,美国海军部在2001年11月1日 宣布取消DD-21,改由"转型"后的DD (X)未来水面作战(Future Surface Combatant,FSC)替代,不过这很显然只是一种"应付上意"的花招,实际上DD(X)的需求与DD-21完全相同(虽然一度放出重新设计的风声),行政管理组织与竞标团队也完全没有变化, 并且打算在个月后的2002年4月结标,清楚印证DD (X)相较于DD-21只是换汤不换药;如果DD-(X)需要从头来过,就不可能在短短五个月内从启动到结标。由于DD-21计划已经进行到难以终止的地步,伦斯斐此时也只能默认这个"既成事实",对于DD(X)的"伪转型"采用睁一只眼、闭一只眼的态度。在应付国会方面,美国海军继续向国会游说,首先DD(X)是先前SC-21舰艇族系的一环,因此一系列新发展的技术能够应用在更小、更便宜的多功能近海战斗舰(LCS)之上,能节省部分成本;此外,美国海军也强调如果能确保CG-21新世代防空巡洋舰,就能让DD(X)的设计趋于简化,将排水量与成本控制在合理的范围内,而这也是DD-21"转型"为DD(X)中唯一较具实质意义的改变 。美国海军在2001年估计DD(X)首舰造价为20亿美元,后续舰的单舰造价为10~12亿美元,比1998年DD-21需求决策备忘录的不合理数字高得多。

在DD(X)计划重组之际,美国海军也开始探讨尽可能压低DD(X)排水量与成本的可行性,首先就是厘清吨位、成本与性能之间的关系。于是在2002年,美国海军提出几种不同的DD(X)设计,吨位范围涵盖12200~16900ton。不同版本DD(X)都采用原本预定的技术特性,包括穿浪逆船舷舰体、DBR双波段雷达、整合电力系统、全舰共通运算环境与武器系统等技术特征,而吨位较低的版本则以降低续航力、持续航速、AGS火炮数量与弹药携带量、飞弹储存量、特战用小艇等等作为缩减的手段。以一个满载排水量12700ton的设计,武装包括2门AGS舰炮(弹药携带量600发),但VLS数量降至32管,并缩减直升机甲板面积,航速也稍有降低。另一个12200ton的版本则维持较多的VLS数量(64管),但AGS舰炮只剩一门,弹药携带量缩至450发,直升机甲板面积与航速同样有所降低。接着在2003年,美国海军又草拟了11400~17500ton等几个方案,例如一个13400ton的方案包含一门AGS舰炮(备弹450发)与64管VLS;而缩水最厉害的11400ton版本则只有一门AGS(备弹300发)以及32管VLS。最后美国海军总结,在兼顾匿踪性与单船体逆船舷穿浪设计之下,船舷与上层结构势必会大幅向内收缩,导致可用甲板面积减少,如要保有一定程度的武装、航速与航行性能,吨位很难低于12000ton;而如果要求必须具备像样的战力与性能(尤其是独立作战能力),则吨位不可能降至14000ton以下。虽然美国海军对缩水低价版的DD(X)兴趣缺缺,但美国国会预算办公室(CBO)与战略暨预算评估中心(CSBA)仍然草拟了几种DD(X)的低价替代方案,包括以LPD-17搭载AGS火炮、衍生自柏克级的陆攻支援舰等,这些方案都比DD(X)便宜许多,例如搭载AGS的LPD-17的首舰建造费用可压低至19亿美元。CSBA把这几种方案也递交国会,建议能与DD(X)一并建造,作为万一DD(X)因造价过高而无法购买足够数量时,用来弥补战力空隙的手段,不过这些低价替代方案都还没有获得有关当局的正式回应。

总之,DD (X)计划确立了美国海军下一代主要水面舰艇的两个部分──DD (X)与CG (X)。DD (X)等于原先DD-21的多功能陆攻舰,而CG (X)则是原本的CG-21。DD (X)与CG (X)将共用相同的基本设计,包括舰体、动力系统、全新相位阵列雷达、新一代垂直发射系统等等,而CG (X)的战斗系统与武装则着重于防空,此等模式类似于史普鲁恩斯级与提康德罗加级的关系。

金队在2003年提出的DD(X)设计。注意此阶段舰体仍为平甲板设计,而

本文上方最新版DDG-1000图片的直升机甲板则降低一层, 偏向长舰首艛构型。

细部设计阶段

2002年4月29日,美国海军宣布金队得标,其优势很可能就在于前述侧边垂直发射器、较大的直升机甲板等变更设计。 美国海军随即授予金队厂商一份价值2.65亿美元的系统设计/建造/测试合约,为期三年。依照原订计划,未得标的蓝队厂商仍能以DD (X)次承包商的身份参与后续的建造合约,一如以往建造提康德罗加级与柏克级的惯例 。美国海军计划在DD(X)细部设计完成后,在2004至2005预算年度颁布DD(X)首舰建造工作的招标书,并由诺格船舰系统(Northrop Grumman Ship Systems,NGSS,即前Ingalls造船厂)与GD的BIW厂竞标DD(X)首舰的全寿期承包商合约。

不过由于金队与蓝队的最后评分差距很小,落败的蓝队难以心服,遂在竞标结束后一周的5月9日向审计署(GAO)提起上诉,而GAO也同意受理,并宣布即日起DD(X)的一切活动暂停,直到调查结果出炉为止。BIW起诉的主要理由有二:首先是负责承包SPY-3相位阵列雷达(属于政府供应的独立装备)的雷松也是金队成员,由于可在研发案中获得额外利益,因此BIW怀疑金队可以透过雷松从内线获得更多设计参数与实验资料,对于蓝队明显不公。第二,BIW指控金队从美国海军取得史普鲁恩斯级驱逐舰拉福德号(USS Arthur W. Radford DD-968)作为实验舰的协议,该舰先前被用来作为先进封罩桅杆感测系统(AEM/S)的实验平台,故可作为DD(X)的设计参照,并在其上进行测试,这同样对蓝队造成不公。不过BIW厂这两项指控都没有实际证据,所以GAO经调查后,在2002年8月19日驳回BIW的申诉,DD(X)遂得以重新上路。

 建造时程

最初第一艘DD (X)预计在2005年开工,2011年移交美国海军,2013年起达成初始操作能力,但这个时程随后跳票了;而美国海军已经开始担心等柏克级的建造工作完全结束时(最后一艘柏克级(DDG-112)将在2006年开工),如果下一代舰艇的建造业务不能即时衔接,将对美国造船业造成严重冲击。讽刺的是,原先预计要被DD (X)取代的史普鲁恩斯级早在2005年便全数退役,反而是由产量不断追加的柏克级来取代此型舰艇。

在DD-21的时代,美国海军打算采购32艘 此型驱逐舰,演变成DD (X)后则为30艘左右;随后因应成本的飞涨,需求数量首先降至24艘。根据2001年的估计,DD(X)首舰预估造价约20亿美元,后续舰单价仅10~12亿美元。然而到2005年细部设计审查完成之际,DD(X)的首舰预估建造经费已经飙涨到33亿美元,后续舰也开出每艘24亿美元的天价。成本的飞涨促使美国海军在2005年中毅然决定将DD(X)的建造数量由原先预定的30艘大砍至12艘 ,并且只先签约建造首批八艘(Flight 1),并且改采单一承包商"赢者全拿"的方式来节省30亿美元的开支。然而,"赢者全拿"的决定却引发众议院反弹(议员有选票压力),于是在2005年预算修正案中将此一提案挡下,更改为一折衷的 "双首舰策略"(Dual Lead Ship Strategy)方案:由诺格、BIW造船厂分别在2007与2008年各造一艘DDG-1000,经过竞争评比后,于2009年决定后续 七艘由何家厂商承包 。"赢者全拿"来节省采购成本其实是饮鸩止渴的短视作法,虽然帐面采购成本似乎较低,但让其他造船厂没生意却对整体国防产业不利; 例如,美国目前只剩NGSS与BIW具有承造巡洋舰、驱逐舰等大型水面作战舰的能力,只要没有生意,包商就得被迫关闭厂房、解雇工人,相关的技术立刻会流失(因为普通商业船舶根本用不到高难度的军规技术),短期内很难立刻恢复建造水面作战舰的能力。更重要的是,引进其他供应商能刺激各厂在品质与报价上的竞争,最后使军方得利(例如提康德罗加级飞弹巡洋舰的后续舰由于英格斯、通用BIW的竞争,造价降了一半之多),而赢者全拿就可能产生后续采购在报价上被单一合约商吃死的风险,美国海军只能任其予取予求;例如美国现在只有通用电气船舶公司在生产核能潜舰,例如美国只有Newport News厂具备建造核子动力航空母舰的能力,核能潜舰也只有GD电器船舶能够承造,都大幅降低了美国海军的议价空间。 两家船厂同时生产的另一好处就是万一其中一家因为人为(如罢工)或不可抗力(如天灾,例如2005年的卡崔纳飓风重创了Ingalls厂的生产设备)等因素而意外中断时,另一家厂商还能继续进行工程。

由于美国众议院对DDG-1000失控的造价相当不满,在2006年预算案中要求DDG-1000的后续舰降至每艘17亿美元,如此DDG-1000的性能势必得缩减,故美国参、众两院仍在沟通协商中。美国海军希望DDG-1000头两艘造价能控制在33亿美元以内,但 部分专家却悲观地预测首舰成本可能飙涨到40甚至50亿美元之谱。此外,有人提出增购柏克级飞弹驱逐舰来替代DDG-1000的决议,然而美国海军表示根据通货膨胀,届时每艘柏克级的造价也将在24亿美元 之谱,根本省不了钱,况且许多DDG-1000的特长都是柏克级无法达到的。在2005年底,美国海军一度考虑将首批采购的DDG-1000增为10艘。到了2006年4月7日,美国海军为DD (X)赋予DDG-1000的正式编号。最后美国海军与国防部达成协议,暂订先建造7艘,前2艘为原型舰,依照双首舰策略,分别由NGSS与BIW厂承造;而是否批准后5艘的建造,则根据前2艘的建造与测试情况而定 。在2006年8月,美国海军与诺格集团正式签署价值DDG-1000的细部设计合约,价值1.1580亿美元 ,比原订计划落后约两年。

在2006年10月19日签署的美国2007年度国防授权法案中,美国海军获得25.68亿美元的经费来签约建造前两艘DDG-1000。在2007年9月21日,雷松收到美国海军一纸名为任务系统装备(Mission System Equipment,MSE)的合约,为头两艘DDG-1000提供一切的关键装备,包括DBR双频雷达系统、战斗系统、155mm先进舰炮、通讯装备以及舰上一切相关基础设施等,总值9.94亿美元 。总计从2005至2007三个预算年度,美国海军已经获得用来建造前两艘DDG-1000所需的35.67亿美元预算。 原本美国 预计在2007或2008年 分别与诺格旗下Ingalls厂以及GD旗下BIW厂正式签约,各建造一艘DDG-1000,首舰预计在2012年下水交舰 ;然而到2007年9月25日,美国海军却宣布头DDG-1000首舰的建造工作由通用的BIW船厂负责 ,而NGSS改为承造第二艘。

原本直到2007年7月为止,美国海军都打算让DDG1000的主承包商──诺格集团来承造头首艘DDG-1000,但几个因素使得美国海军改变决定。诺格的Ingalls造船厂先前在海军圣安东尼奥级船坞运输舰(LPD-17项目)以及海岸防卫队深水项目计划的表现十分糟糕,头两艘圣安东尼奥级测试时都发现大量技术问题,美国海军部长甚至在2007年6月22日亲笔致信给诺格集团董事会主席,严厉抨击该公司在圣安东尼奥级建造案中的差劲表现,表示该厂"不断出现问题,让人烦扰不安"、"不仅让我严重关切LPD项目计划,同时也担心LHA(R)以及DDG-1000项目计划"──事实上,由诺格承成造的马金岛号(USS Makin Island LHD-8)两栖突击舰,也由于线束布设等重大缺失,被迫在2008年初宣布交舰进度延后六个月来解决布线等问题,并由诺格承担所需的3.6亿美元额外支出。不过美国海军强调,DDG-1000首舰建造工作的变更与海军对Ingalls厂的不满无关,而是考量到两个船厂的工作量、排程与成本等因素之后的最佳考量:首先,Ingalls手头上仍有大量的造船订单 (包括海岸防卫队造舰、LPD-17与LHA(R))等待消化,其次2005年卡崔纳飓风对Ingalls厂的重大破坏仍未完全复原,再者BIW厂承造的最后一艘柏克级(DDG-112)在2007年7月开工,如果紧接着承造DDG-1000,就能避免中间业务空档造成的损失与人才、技术流失,而将现成的柏克级生产线过渡到DDG-1000也比产能间断之后从头来过更为划算。

在2007年11月12日,美国海军颁给BIW厂一纸1.42亿美元的合约,继续进行首批DDG-1000的设计建造工作 ,而诺格集团也在13日获得一纸9000万美元的合约来完善建造计划与备料。在2008年2月14日,美国海军与BIW签署首舰松华特号(DDG-1000)的建造合约,价值14亿美元。在2009年2月11日,美国官方宣布DDG-1000计划进入全速生产 ,而首舰松华特号也正式展开建造(依照2008年7月的规划,松华特号应在该年10月就开始建造)。 在2011年7月26日,美国海军与BIW达成关于DDG-1000二、三号舰(DDG-1001、1002)合约的协议 ,并在9月15号正式签署两舰的建造合约,价值18亿美元,后续还有超过20亿美元的合约等待签署。

松华特号舰艏一个重达4000吨的舰体前部船段,将承载AGS先进舰炮系统。

松华特号的大型船段。

在2010年3月,松华特级的二号舰麦可.蒙索号(USS Michael Monsoor DDG-1001)展开相关建造工作(依照2008年7月的规划,DDG-1001应在该年2009年9月开始建造)。在2011年10月22日,通用BIW厂一个已经造好的松华特号前部大型船段完成了 移动工作(这是该厂有史以来最大、最复杂的一次船段移动工作),将这个船段从原本的超大型舰体(Ultra Hull)组装设施移到BIW厂内三个总装线之中最大的一个,移动距离约900英尺(274m)。这个舰首船段长180英尺(54.86m),宽60英尺(18.3m),重量4000吨, 其上将承载AGS先进舰炮系统。在2011年11月17日,BIW厂为松华特号举行一个私下的安放龙骨仪式,开始将各船段结合。

在2012年4月4日,BIW厂为松华特级三号舰(DDG-1002)举行开工建造仪式。此时,首舰松华特号的舰体建造进度已达65%,二号舰麦可.蒙索号建造进度约为25%。在2013年5月23日,二号舰麦可.蒙索号举行厂方的安放龙骨仪式,开始将各船段结合。

依照目前规划,松华特号会在2014财年交付美国海军,麦可.蒙索号在2016财年交付,而DDG-1002则在2018财年交付。 在2012财年内,三艘松华特级的舰体建造资金都已经完全到位,政府供应项目(舰上装备)则继续提拨。

十大关键技术

身为全球头号强权美国的新世代主力水面舰艇,DDG-1000从舰体设计、电机动力、指管通情、网路通信、侦测导航、武器系统等,里里外外无一不不是超越当代、全新研发的顶尖科技结晶,再度展现了美国海军无与伦比的科技实力、财力以及思想上的前瞻远见,全球头号海强的架势展现无遗。 正由于DDG-1000的开发如此地具有前瞻性与挑战性,所以美国海军除了采用螺旋推进的开发策略外,并将DD(X)的各种主要技术难关列为十大关键技术,并分别指定承包商针对这十大技术透过工程发展模型(Engineer Development Model,EDM)的方式进行实际的测试。这十大关键技术包括:

1.穿浪逆船舷舰体(Wave Piercing Tumble Home)

2.舰体周边垂直发射系统(Peripheral Vertical Lauhcn System,PVLS)

3.整合复合材料船艛与孔径(Integrated Composite Deekhouse and Apertures,IHDA)

4.红外线模型(IR Mockups)

5.整合动力系统(Integrated Power System,IPS)

6.双波段雷达(Dual Band Radar,DBR)

7.整合水下作战系统(Integrated UnderSea Warfare,IUSW)

8.先进舰炮系统(Advanced Gun System,AGS)

9,舰上共通运算环境(Total Ship Computing Enviroment,TSCE)

10.自动火灾抑制系统(Autonomatic Fire Suppression System,AFSS)

诺格在2005年完成DD (X)的系统设计以及十大关键技术的EDM,而此一细部设计在同年9月通过美国海军的细部设计审查,国防部并在稍后的11月23日宣布DD(X)进入阶段IV。

为了测试DD(X)的电力与推进系统,美国特别制造了这艘AESD实验艇作为验证平台。

DD(X)的1/4结构模型。

在美国陆军亚伯丁实验场进行水下爆破测试的1/4 DD(X)结构模型。

在中国湖实验场的IHAD整合式复合材料船艛组合的EDM测试模型。

为了研究DD(X)的整合动力系统项目,美国海军研究办公室(Office of Naval Research,ONR)主导制造了一艘长40.6公尺、排水量120ton的实验艇──先进电力推进船只展示平台(Advanced Electric Ship Demonstrator,AESD),又被昵称为海上喷射船(the Sea Jet)),整个艇体构型是DDG-1000的缩小版 (比例将近1/4),上面可容纳2名操作人员。AESD由位于华盛顿的Dakota Creek Industries制造,在2005年8月24日下水。AESD的头一个实验工作,便是测试劳斯莱斯海军海事公司(Rolls-Royce Naval Marine)的AWJ-21水喷射推进系统。与传统水喷射推进器不同,AWJ-21完全沈入水面以下,可减少噪音与航迹,并增进推进效率;此外,此型推进器外型紧致,吃水深度低,利于在浅水环境操作。AWJ-21本身兼具推进与转向功能,使船只得以省略船舵,不仅灵活度大幅提升,也简化了机械的复杂度 。AESD的动力系统包括柴油发电机与蓄电池,以柴油发电机驱动时的航速可达16节,单纯使用蓄电池时则可达8节。完成AWJ-21的测试后,美国海军会将该系统从AESD上拆除,换装通用动力电气船舶部门设计的RIMJET水喷射推进系统,该系统同样是一种装在舰体外的可转向囊荚式推进系统,采用传统式 的俥叶(暴露在外)。除了测试推进系统之外,AESD同时也用来验证DDG-1000的船型的适航表现。

此外,美国海军还建造了比例为1/4的DD(X)工程模型(排水量126ton),进行一系列水下爆震测试,以验证其结构设计的抗战损能力。而为了验证IHAD整合复合材料上层结构组合,NGSS与雷松还建造一座缩尺寸的IDHA模型,放在美国海军中国湖实验场进行RCS测试;而为了测试红外线讯号,NGSS也建造了主机排气口与其他热点部位的实体模型进行热讯号测试,以验证DD(X)预定采用的空气冷却、水冷等降温手段的能耐。

DDG-1000采用先进而全面的匿踪设计,使其拥有潜舰般的匿踪性──在海上作业时被发现的机率远低于10%。DDG-1000的舰面上只会有一个单一的 全封闭式船艛结构,即称为整合式 复合材料船艛与孔径(Integrated Composite Deckhouse and Assembly,IDHA),整个结构与上面的天线设计都由雷松公司负责。IDHA是一个一体成型的模组化结构 ,采用重量轻、强度高、雷达反射性低且不会锈蚀的复合材料制造,整体造型由下往上向内收缩以降低雷达反射截面(RCS),除了整合了舰桥、所有的电子装备天线之外,还容纳有主机烟囱的排烟道,尾部 则含有直升机库。IDHA的上半部壁面开有许多大大小小的天线孔径位置,以安装舰上所有的电子装备的射频天线,包括DBR双波段雷达系统(见下文)、微波通信天线、数位资料链、UFH卫星通信、CEC联合接战传输系统、电子 战 等等,而且都采用平板式阵列天线以安装于IDHA的表面,而这一切都是 美国海军办公室的先进多功能射频系统(Advanced Multi-function Radio Frequency System,AMRFS)计划的成果 ;只有在上层结构顶端一个六面体角锥构造物内部,才能容纳传统旋转式雷达的天线(如导航/直升机管制雷达),当然这个角锥结构物是由频率选择材料制造。先前美国海军曾在1997年进行先进封闭桅杆/感测系统(Advanced Enclosed Mast/Sensor,AEM/S)研究,将史普鲁恩斯级驱逐舰拉德福号(USS Arthur W.Radford DD-968)的后桅杆以及其上的SPS-40对空搜索雷达、MK-23目标搜索雷达包起来。 AEM/S的表面以频率选择材料(FSS)制造,只有桅杆上的天线之电磁波能够进出,敌方雷达的电磁波都遭到过滤吸收,再加上采用简洁平滑的平板状匿踪外型,可大幅降低RCS;而免除与海水、海风接触后,内部电子系统的故障率与维修成本将大幅降低。而AMRFS则拥有远比AEM/S更高的整合程度。IDHA在2006年底通过进入细部设计前的审查,2007年底进行生产前审查,2008年中开始生产与组装,用于头两艘DDG-1000之上。最初DD-21的前身:SC-21 COEA 3B1的满载排水量预估仅有为9400ton级,可是后来却一路飙涨到18000ton左右;2001年计划改成DD(X)至今,发展到2006年时的 满载排水量数据则为14500ton上下,这个数字比提康德罗加级大了近五千吨 ,是继1960年代长堤号(USS Long Beach CGN-9)之后美国海军建造的最大型水面作战舰艇,称其为"驱逐舰"是否太委屈了些?

舰体设计方面,最初DD-21考量过的设计有四种:传统式、类似海影号实验舰的双船身(Small Waterplane Area Twin Hull,SWATH)、英国研究的三船身 (Trimaran)以及单船体穿浪逆船舷(Wave-piercing Tumblehome Monohull,WTM)。双船身的横向稳定性远优于排水式船身,可获得较大的可利用甲板空间,但是内部可用空间大幅缩减,而且吃水对载重的反应十分敏感,所以不太适合用于大型舰艇。三船体则具有大甲板面积,但无航海上不稳定以及舰内空间太小的问题,还可将烟囱等高红外线讯号结构放置于船体之间,对匿踪颇有帮助 ;三船体计划由英国主导,美国也有投资,该计划以三叉戟号实验船进行验证 。不过三胴体设计的实际使用经验是四种设计中最少的,缺乏可以参考的船型资料库参数支援,用在DD-21这样的主力作战舰艇上实在是风险过大。传统式和WTM主要差别在于传统式的船舷向前,船体角度由下而上向外倾斜,WTM则正好完全相反。WTM由于舱面由下而上向内倾斜 ,舰首拥有类似19世纪末战斗舰一般的"冲角"造型(当然倾斜度更大),使舰首"切穿"海浪而不是"破浪",因此航行阻力低于传统式设计,恶劣海象的稳定性较佳,而且由于 船舷向内倾斜,故雷达匿踪能力较佳,而舰体也不易因为摇晃而产生趋近垂直的雷达反射角;但是海浪较容易打上WTM的甲板,恶劣天候下甲板装备维护能力较差,此外可使用的甲板面积也会减小 ,在容纳相同装备的前提下,舰体规模势必大于传统设计。而传统式单船体设计的特性则正好与WTM相反,其设计成熟,风险低,可用甲板面积与甲板抗上浪能力优于WTM,但是航行阻力最大,匿踪能力最差,即便融入舰体匿踪设计,在风浪摇晃时船舷也容易变成与海面垂直而形成良好的雷达反射角。由于传统式与WTM比起前述的双船身与三船体构型来得保守、稳健,被大型舰艇DD-21采用的希望自然大得多。最后,金队与蓝队的设计都不约而同地采用集中式单一上层结构、倾斜式的匿踪外形以及WTM构型舰体设计。 一开始金队设计的DD(X)版本仍为平甲板设计,船艛结构基部与甲板结合处仍留有狭窄的两舷通道;后来较新版本的舰尾直升机甲板则比前面主甲板低一层,成为长舰首楼构型 ,上层结构宽度也增加至与船舷同宽。

DDG-1000舰身同样采用倾斜表面,避免复杂的外型与死角,并且将一切零星装备都予以隐藏;此外,DDG-1000的舰体将使用多种抑止雷达波/红外线信号的材料,大幅降低雷达截面积。除了对付雷达之外,DDG-1000也着重于应付红外线侦测系统。动力系统的废气先以海水以及空气冷却,由整合式船艛 顶部的排气口排出,只能从上方才能观测到排烟口,减少了敌方的红外线观测方位。其他用来降低热讯号的装备还有海水喷雾冷却,吸取海水冲刷船身的热点。静音设计方面,DDG-1000的动力系统将装置于减震浮筏上,以降低被潜舰声纳发现的机率。 由于WTM船体低阻力的穿浪特性,加上种种先进的降噪措施减振,DDG-1000号称能将水面航行时的噪音降至110分贝左右,相当于后期型的改良洛杉矶级潜舰,成为全世界最安静的水面舰艇,彻底颠覆过去水面舰艇永远比潜舰吵杂、潜舰总是能在远距离先听到水面舰的情况。

DDG-1000也十分重视舰体本身的抗战损能力,重要部位以功夫龙装甲强化,舰体并采用 较为罕见的双船壳构造,两舷的PVLS垂直发射系统就夹在两层船壳之间,抗击能力远胜于柏克级飞弹驱逐舰。损管方面,DDG-1000配备先进的自动化 火灾抑制系统(Autonomic Fire Suppression System,AFSS),在舰上自动化提升、可用损管人力减少的同时,仍维持高水准的生存性,无论在承平或战时都具有较佳的效益与效能。AFSS包括设置于全舰各处的电视摄影机、火灾侦测器与各型自动灭火系统 ,透过下文介绍的TSCE舰内网路环境连结在一起,在火灾发生后立刻侦知并自动启动灭火系统将之扑灭,把损害降至最低。

编制人数方面,原本DD-21希望将乘员总数控制在95名,到DD(X)计划时代就放宽为125~175名。依照DDG-1000计划办公室(PEO)在2006年11月的简报则表示,包含直升机相关组员在内,DDG-1000的编制人数为142名,比最初期望的数字增加了约50%。 目前,DDG-1000编制人数约为148名。

作战与电子系统

为了 增加在高威胁战场的存活率以及资料与硬体资源分配运用的弹性,并降低日后维护升级的成本,DDG-1000舰上几乎所有子系统(包括侦测、射控、指管通情 、电子战、导航、武器、动力电机、管理控制、损害管制等等)都整合到同一个舰内电脑网路,形成舰上共通运算环境(Total Ship Computing Enviroment,TSCE-I),主承包商为雷松,而这是美国海军独步全球的新首创。在这个共通运算环境中,舰内如果有任何环节失去作用,其原本担负的功能将视当时系统资源状况而被其他系统接手,故理论上全舰各项机能可在全舰运算网路的任何一个节点上监看与执行 ,所有节点都能执行任何功能并且完全替换其他节点的功能,使得DDG-1000的系统不会因为一个局部的损坏而导致全面的瘫痪,不像现行舰艇各类系统往往各自独立 或者仅有一部分相互替换机能的能力,运算能量无法相互备援。在TSCE-I之中,每个不同功能的区域网路(包括侦测与航行管制、武器控制、整合通信、船舰控制等)之间透过冗余的商规Ethernet区域网路连结,使用TCP与UDP协定;而舰上许多次系统包括各武器、侦测、导航、电力、推进、通信、空调辅助系统等都拥有分散式应用处理器(Distributed Adaptation Processor,DAP),连上这些系统各自对应的区域网路;DAP相当于一台单板电脑,上面跑的是真时(Real Time)的Lynx作业系统。TSCE-I。相较于过去舰艇上许多专门的子系统(如飞弹发射控制)需要有专门指令、与作战系统需要特殊的紧密耦合,一旦变更或扩充就需要对软体架构进行较大修改;而DDG-1000舰上所有次系统的软体架构都应用民间广泛应用的通用物件请求代理架构(Common Object Request Broker Architecture,CORBA),使得新增与扩充功能变得更为容易,能马上纳入系统而需要太多修改工作。DDG-1000配备整合式数位通信系统,所有舰内通信都是数位化的语音IP(Voice Over IP,VOIP),只配备少数的声力电话作为备援。

DDG-1000的TSCE-I系统架构以商规技术开发,使用IBM的Blade伺服器,作业系统为Red Hat Linux,整个TSEC-I的核心计算能力由由16个封闭式电子模组(Electronic Modular Enclosures,EME)构成;每个EME单元各自独立,由网路连接在一起,每个EME都有自己的防冲击、电力保护以及水冷系统,每个EME尺寸为35 x 8 x 12英尺(10.67 x 2.44 x 3.66m);16个EME总共有235个机柜 ,等于至少可以放置235个IBM的Blade主机,整体运算能力不下于小型的超级电脑,舰上各子系统的应用程式透过一些中介软体(middleware)与Blade伺服器群连结。由于ISDS的高度自动化以及整合化,使的DDG-1000的人力需求可以大幅降低至150人 以内,远低于以往驱逐舰动辄三、四百人,甚至比派里级巡防舰还低。

雷松公司内用来做研发测试的DDG-1000控制中心模拟设施。注意每个操作席位都有一个

三显示器的共同显示系统(CDS)工作站,舱壁上另有三个大尺寸平面显示器。

 

DDG-1000的控制中心示意图,分为两层。

在DDG-1000的几个控制中心里,人员透过共同显示系统(Common Display System,CDS)来存取舰上系统的功能。CDS是一种拥有三个大型平面显示器的工作站,每个CDS拥有多个四核心处理器Intel主机板,安装在装甲防护容器内;CDS使用LynuxWorx的LynxSecure虚拟主机,能执行多个不同的Lynux虚拟机器(Virtual Machine,VM),每个VM用来连接不同安全等级的舰内子网路。CDS工作站透过USB来连接不同的人机介面装置,可根据操作人员使用习惯来选择触控面板或者较传统的键盘与滚球等。如同前述,理论上每个CDS节点都能操作舰上共同网路环境内的任何功能如指管通情、侦测、导航、武器、机电运转与损管等,而不像过去的舰艇,不同的侦测、指管通情、武器射控、机电与损管等都由专门的工作站负责,彼此之间不具备(或仅具备有限的)相互交换功能的备援能力;例如,DDG-1000舰上没有过去专门设置的电信室,因为所有的对内外通信都可在任何CDS上执行。除了作战中心配备CDS之外,舰桥上的指挥官(commanding officer)与执行军官( executive officer)的座位前都有CDS。

采用网路化系统的DDG-1000能自由地与友军分享各种资料,搭配高频宽的联合接战能力(CEC),更使各舰艇、航空器间能完全遂行跨平台联合作战。这些便是未来美军IT-21计划中联网作战的必备能力,让战场上的不确定性降至最低,并使得指挥官能获得更详细的真时战场情报,帮助其正确且迅速地做出决策并下达命令。为了便于寿命生涯的维护与升级,DDG-1000的电子系统采用开放式架构,并大量应用民间商规组件(COTS)。 在2006年底,雷松已将将TSCE 4.1版的说明、设计文件、程式码与使用说明递交给美国海军整合武器系统办公室(PEO IWS)。在2007年初,诺格集团船舰系统部门与 LLC公司的RSL光纤系统部门签约,为DDG-1000提供先进光源系统 (ALS),这是一套整合全舰所有通信、显示与传统光源的控制设备,利用舰上所有的通信网路来监控舰上所有的通讯传输光纤、LED和传统光源。RSL利用光纤的相关技术,能将光线发射点从电源与光源中分离,使同一光源可照亮多个目标,大幅增加能源使用效率并减少辐射出去的红外线和紫外线。ALS是美国海军相关机构与诺格船舰系统领导的研发计划中的一环,由RSL光纤系统公司与Skyler C3I公司联手研发,已经用于圣安东尼奥级船坞运输舰上。此时美国国会已经批准前两艘DDG-1000所需的ALS系统的合约,包括软硬体提供、装设与所需的工程服务,总价值在490万美元以上。

除了雷达以外,DDG-1000还拥有整合光电侦测/射控系统,其中包括高解析度红外线热影像仪,使其具有全天候观测能力,这套系统想必也巧妙地整合于上层结构内。除了雷达 天线之外,DDG-1000的整合上层结构中还将容纳微波通信天线 、IFF敌我识别器、数位资料链、Ku/Ka频卫星通讯天线(用于全球广播系统)、UHF/EHF卫星通信 天线(UHF天线与现役OE-82、WSC-3相同,EFH天线则为现役USC-38天线的平板阵列天线版本)、CEC联合接战传输系统 、Link-11/16/22资料链天线、控制UAV的战术通用资料链(Tatical Common Data link,TCDL)、搭配MH-60R的声纳资料链、电子战等舰上所有射频天线 ,其中大部分天线都将全面平板阵列化,整合于舰桥顶端 的塔状桅杆结构中,而这一切都是美国海军办公室(ONR)的先进多功能射频系统(Advanced Multi-function Radio Frequency System,AMRFS)计划的成果。DDG-1000的通讯阵列天线系统被称为通用资料炼(Common Data Link,CDL),采用X/Ku频运作,由Harris Corporation负责开发。舰上的双波束电子控制天线(multi-beam electronically-steered antenna)最多可同时连结八具CDL终端。DDG-1000将大量装备最先进的C4I(Command,Control,Communications,Computer and Intelligence)设备,以符合美国海军未来IT-21计划中联网作战的能力,其中包括EHF宽频卫星通讯系统,以随时传输其陆攻武器需要的大批目标资讯。

DDG-1000采用名为整合式防卫系统(Integrated Ship Defense System,ISDS)的分散式高整合度舰载战斗系统,以其为核心,连结整合式宽频主被动声纳、主动相位阵列雷达与电子战系统。与过去的作战系统将不同感测器与不同武器所需要的输出/输入系统分别配置的作法不同,ISDS透过TSCE-I整合控制所有的舰上装备,一如人体大脑对肢体百骸的控制,概念与第五代战机类似 。ISDS系统原订将整合SLY-2(V)先进整合式电子战系统(Advanced Integrated Electronic Warfare System,AIEWS,早期称为SLQ-54),运作时可控制一切相关系统,包括电子反制、光电反制、诱饵与近迫武器系统等,不需要人力介入,使得作战效率以及反应速度大幅提高。现役的SLQ-32只能控制诱饵以及启动电子反制,其他如启动近迫武器系统则需要其他单位的人员负责,无法一体化作业。除了DDG-1000之外,美国海军最新规格的神盾Baseline7系统中也预计整合AIEWS。 虽然AIEWS的开发已经被取消了,但是美国还是有可能为DDG-1000等新一代舰艇开发新版本的SLQ-32。最初DD (X)的任务并非担任舰队防空,因此预期ISDS作战系统不具备区域防空作战能力,仅能在反舰飞弹最后逼近的阶段加以拦截,也不具有神盾系统同时处理上千个目标的能力;但是ISDS的整合程度与自动化程度远比神盾系统高,也有更强的跨平台资讯整合/作战能力 。依照雷松的说法,DDG-1000的战斗系统还是整合了SM-2与SM-6防空飞弹的射控能力(但现阶段不具备反弹道飞弹功能) 。

在2006年11月,雷松公司选定早已参与DDG-1000计划的L-3通信公司海事系统分部,作为DDG-1000的整合舰桥系统(CINB)的承包商,合约价值1800万美元。CIBS采用开放式架构,符合民间业界标准,整合有电子海图制图显示器与资讯系统(ECDIS-N)、航海规划,整合导航态势图、避碰与水雷规避、舰艇机动控制等功能,可实施自动化航行作业,包括航路规划/执行、操纵以及通信等,并符合美国海运署海军舰艇的相关规划。CINB的整合与自动化程度极高,只需一名人员就能在整合显控台进行操作。 

DBR双波段雷达

DBR双波段雷达的陆基原型,地点在维吉尼亚州的瓦勒普岛(Wallops Island)的海军工程中心。

DDG-1000最主要的雷达系统为双波段雷达系统(Dual Band Radar,DBR),主承包商为雷松公司,分为两个部分,第一是由洛马研发的长程广域搜索雷达(Volume Search Radar,VSR),其次则是由雷松开发的多功能雷达(Multi Fuction Radar,MFR),两者相辅相成,满足舰上需要的所有雷达机能,包括对空/平面搜索、早期预警、防空自卫及对海对地作战所需的追踪/标定/射控。由于DBR雷达系统原本就是DD-21计划底下的一环,因此在2001年DD-21暂时遭到搁置时,DBR的研发也一度受到影响,直到后来DD(X)计划步入轨道时才逐渐恢复。

不同于SPY-1,VSR与MFR都只采用三面相位阵列天线;由于平板阵列电子扫瞄天线的波束偏离轴心 之后,等效孔径(天线孔径在波前方向的投影量)就会降低,当波束偏离轴心一定程度之后就会明显变宽,侦测距离、解析度、增益全部显著降低,故理论上单面天线的波束扫瞄极限被限制在偏离中心轴正负60度的范围,也就是涵盖120度的方位角,理论上三面天线就能涵盖360度的方位角 。而为了确保目标通过两面天线波束交界时仍能有效持续追踪,一般相位阵列雷达多半将单面天线的扫瞄方位角限制在90度,并以四面天线完成360度的涵盖。然而,VSR与MFR却大胆采用三面天线的构型,单面天线的波束涵盖范围几乎达到电子扫瞄天线的极限,这似乎意味美国厂商在信号控制与处理技术上又获得了飞跃的进步,所以可以让扫瞄方位提升到天线实体能力的理论上限;而减少一面天线就意味着减少25%的体积重量,系统成本亦可降低 。

不过,在2010年6月2日,美国国防部决定删除DDG-1000的VSR雷达系统 ,只保留MFR雷达。取消VSR的最立即原因是为了节省成本(每艘DDG-1000可节省1000至2000万美元),以因应美国海军沈重的预算压力。另外,VSR计划开始的时间较早,原始规划没有纳入反弹道飞弹的能力;而较晚展开、原本作为CG(X)防空巡洋舰侦测系统的空中与飞弹防御雷达(AMDR),一开始就将反弹道飞弹规划于其中;在2008年 ,,美国海军决议DDG-1000并不需要负担弹道飞弹侦测任务,因此VSR雷达的急迫性相对较低,故DDG-1000也还是能多花一些时间来等待较晚开发的AMDR。此外,美国海军在2010年规划的第三批柏克级,也打算使用AMDR相位阵列雷达系统。依照这样的趋势,日后DDG-1000很可能会导入原始设计没有包含其中的长程防空乃至于反弹道飞弹能力,避免在美国海军重新重视反弹道飞弹能力的时代中显得"一无是处"(尤其是对照其昂贵的造价)。

由于另有专文介绍VSR/MFR雷达系统,在此不予赘述。

反潜侦测/作战系统

 

(上与下(松华特号舰首特写,注意舰首声纳音鼓,包括AN/SQS-61高频主动声纳以及

AN/SQS-60中频声纳。

反潜侦测方面,DDG-1000配备AN/SQQ-90整合式水下作战系统(Intergrated Undersea Warfare,IUSW),整合的各次系统包括AN/SQR-20多功能拖曳阵列声纳系统(MFTA,详见美国海军声纳系统一文)、拥有主/被动模式的轻量化宽频可变深度声纳(LBVDS,详见美国海军声纳系统一文)、整合式双频(高频/中频)主被动舰 首声纳、直升机载吊放声纳、投射式探温仪、拖曳鱼雷反制系统、水下声学反制系统(可对敌方鱼雷声纳进行杂讯干扰或制造假目标)、相关的数据传感装置以及软硬体等 ,所有声纳系统构成一套双基(Bistatic)接收机,并采用未来作为美国海军通用标准的开放式系统架构。整套AN/SQQ-90的电子设备都整合在一个电子模组外壳(EME)之中,在交付造船厂之前就能完成整合与测试工作,不仅节省许多安装与测试时间,还可减低整套设备的体积与重量,同时也获得最佳的电力供应和冷却效率。由于自动化与整合程度高,AN/SQQ-90所需的操作人力只有神盾舰使用的AN/SQQ-89的1/3。

除了DDG-1000之外,LBVDS/MFTA也是LCS多功能近岸战斗船舰的反潜侦测套件。舰首中/高频声纳部分,高频声纳型号AN/SQS-61,其精确度极高,主要用于回避水雷;而中频声纳型号为AN/SQS-60,主要用于侦测潜舰。

美国海军宣称DD-21的先进整合声纳系统将达到可跨层(cross layer)运作的目标,是1990年代以来最重要的反潜科技突破。在2007年8月,DDG-1000的AN/SQQ-90 IUSW正式通过审查。在2011年4月11日,雷松公司将用于DDG-1000首舰松华特号的AN/SQS-60声纳交付美国海军。 在2012年4月,雷松交付第一套完整的AN/SQQ-90反潜作战系统,准备安装于松华特号上。

武器系统

DDG-1000最主要的武器是AGS先进舰炮系统与MK-57 PVLS周边垂直发射系统

武装方面,以对地攻击任务为主的DDG-1000将以联合防卫公司 (United Defense,在2005年被英国BAE购并)与雷松(Raytheon)新开发的周边垂直发射系统(Peripheral Vertical Luanch System,PVLS,正式名称为先进垂直发射系统,Advanced Vertical Luanch System,AVLS)以及联合防卫的155mm先进舰炮系统(AGS)作为主要武器系统,以遂行对地纵深打击等任务。各系统如下:

1.AGS先进舰炮系统/VGAS垂直舰炮系统

联合防卫(今BAE)建造的AGS先进舰炮系统的工程原型(EDM)。

AGS先进舰炮系统的炮管平时隐藏在炮塔护罩内,使用时才亮出来。

AGS使用的LRLAP长程陆攻弹药。

AGS舰炮想像图。

自从进入航空与飞弹时代之后,海军朝陆地投射武力的主要工作落在可以长距离精准打击敌方目标的飞机以及飞弹身上,传统的舰炮轰击由于战斗舰的式微而被束之高阁。不过在若干对地投射武力的场合,使用昂贵而数量相对稀少的飞弹并不能满足需求,或者不符合成本效益;例如碰上敌方陆上部队的大面积工事设施,往往就不适合使用以"点穴"(攻击特定高价值定点)见长的导向飞弹,反倒是能在短时间内于一个区域内倾倒大量弹药的大口径舰炮更符合任务特性与成本效益。 此外,炮弹的体积较小,火力密度比飞弹高,舰上可存放更多的火力。

在以往,美国海军保留了具有九门十六寸巨炮的爱荷华级战斗舰,在韩战、越战都曾用来炮轰北越近岸。在波斯湾战争中,密苏里号的九门巨炮两次齐放后,岸上的伊拉克防御工事便告全毁。但是爱荷华级战斗舰退役后,美国海军马上发现没有适合的现役舰炮足以取代爱荷华级巨炮的地位。普设于美国主战舰艇的MK-45五寸舰炮威力与射程太小,根本无从进行岸轰任务 。考虑到较佳的打击效率,支援对地攻击的火炮口径至少必须提升到155mm。美国海军希望AGS舰炮系统能有效攻击距离41海里(76公里)到63海里(117公里外的目标,射程63海里的要求是基于从海岸线外25海里处攻击深入内陆38海里处的敌方工事据点。

美国军方资源需求评估委员会在1994年提出的费用与作战需求效率分析(COEA)中提出了三阶段的作法:首先是延长现役MK-45 5寸舰炮的有效射程,推出配备62倍径炮管的MK-45 Mod4增程舰炮,使用新开发的EX-171型火箭推进增程GPS导向炮弹(Extended Range Guided Munition,ERGM),射程提升至63海里(117km),并从2001年开始部署;中程目标则是以现有技术发展一种可快速服役的中/短程舰载陆攻飞弹,考虑的包括由标准防空飞弹改装的LASM陆攻型标准飞弹,以及陆军战术飞弹(ATACMS)的舰载衍生型,最初预计2006年起服役;而最终目标则是开发崭新的次世代陆攻舰炮,当时打算发展的是革命性的垂直舰炮(Vertical Gun for Advanced Ship,VGAS),预计2012年开始服役。

垂直舰炮的炮管十分类似于垂直发射器,乃以多管为一组的方式垂直植入舰体,炮管朝上;相较于装填飞弹的垂直发射器,垂直舰炮的装载密度、储弹量都比 较高。相较于传统构型的舰炮,VGAS由于没有炮塔尺寸、重力对炮管拉扯等限制,因此口径可以大于AGS,炮管长度更可达AGS的两倍,因而发射药的作用时间可以增加,射程便跟着增加了;而由于后座力系施加于龙骨之上,其容许的量值比炮塔大,因此可 容许比传统火炮更大的膛压与后座力,炮弹口径与装药量都可大幅增加。此外,VGAS的炮弹储存于甲板下方,储量也大于AGS,整体结构也比较简单,较无机械 故障的问题。当然,如同垂直发射器,VGAS也没有射击角度限制的问题。根据美国海军的评估,即便是发射传统的无导引155mm炮弹,VGAS都能轻易达到96km的射程。

从1996年SC-21到之后的DD-21,VGAS都一直是舰上的标准武装,但 随后却在评估中遭到一连串质疑。首先,VGAS无法如传统火炮般,预先将炮口指向目标,赋予炮弹初始的方向,意味着VGAS只能使用导引炮弹,不仅十分不合成本效益,而且也无法射击近距离目标乃至于传统的海上炮战。如果DDG-1000以VGAS接战近距离目标,其中的情景 将有如闹剧;首先,以GPS算出自己位置,再以舰上感应器算出敌方位置,等到双方相对数十公尺的误差算出之后,花至少一分钟将资料输入炮弹,炮弹发射后垂直上升数千公尺,然后启动GPS,炮弹还要转个几圈才朝向敌舰位置俯冲而下,然而敌舰可能就在距离区区数公里之内 。VGAS的炮弹会先垂直上升到4500m的高度,然后再以2G的向心加速度转向,因此发射药许多能量都会浪费在垂直爬升阶段,无法像传统火炮一般选择最佳的角度来发射炮弹,所以VGAS能容忍更高膛压与后座力的优点将被抵销不少;实际估算后,相关单位发现在使用相同装药与炮弹的情况下,VGAS的射程反而会比传统火炮低5~10%。因此,美国海军于1999年8月放弃了时髦的VGAS,选择传统 炮塔设计的先进舰炮系统(Advanced Gun System,AGS)作为DD-21的主炮 。AGS由联合防主导研发,1998年秋季首先提出概念方案,并于1999年展开实际设计工作。在2000年7月,联合防卫向金队与蓝队提交AGS的设计方案,作为两组团队的设计参考。

AGS使用具备高度匿踪设计的多角型炮塔,整座炮塔空重87.5ton,比现役MK-45 Mod4舰炮多出近四倍。AGS的炮塔构型经过多次修改,原本炮管采用裸露在外的设计,并于炮管外部加装匿踪外 罩;后来考虑到匿踪外罩会增加不少重量,对炮管的举升与维护造成不少困扰,遂改成可折收式,平时炮管折收于炮塔前方的整流罩内,此种设计类似瑞典伟士比级的MK-3 SAK匿踪快炮。AGS的155mm炮管长度为62倍径(各国陆军新一代155mm自走炮也只使用52倍径炮管),具有液冷系统,炮膛药室容量29.5公升,炮管俯仰范围-5~+71度,最大射速约10~12发/分,相当于六门陆军155mm火炮 (每门炮每分钟只能发射两发)的火力;而AGS炮弹射出炮口的初始动能则为35~36MJ,几乎是过去MK-45舰炮的二倍。AGS具有多发炮弹同时弹着(MRSI)能力,透过不同的发射参数(仰角、炮弹弹道设定等),每门火炮可让4~6枚先后发射的炮弹在75海里的距离外同时落地,如此一艘DD(X)便具有同时让8~12发炮弹同时落地的能力, 一艘DD(X)上二门AGS的火力便抵得上一个由六门M-777 155mm榴弹炮组成的美国海军陆战队炮兵营。

相较于现役的MK-45 Mod4,AGS的装药量是其3倍,持续发射能力为2.5倍,齐射压制能力为4.5倍。 AGS使用无助推的传统炮弹(总重90kg)时,射程可达44km,发射总重113kg的LRLAP增程弹时,炮口初速825m/s,射程可达185km,炮弹射出炮口时的初始动能高达35~36MJ。 依照美军评估,如果AGS的毁伤目标能力的系数为1,则MK-45 Mod4舰炮的毁伤系数仅为0.4。备弹方面,最初美国海军规划 每座AGS的下甲板弹舱容量为600~750发,满载时系统全重(含炮塔)达300ton,弹舱的再装填完全自动化,由自动轨道滑车负责将炮弹送入炮塔,而填满炮塔弹舱所需的时间约13小时。而在2003年7月,美国海军决定将每座AGS炮塔的弹舱容量减至300~375发,以节省三十多吨的重量。依照2005年4月公布的资料,每艘DD(X)总共将携带670枚炮弹,亦即平均一门AGS的弹药携带量为335发,其中两门总共只有70发弹药是LRLAP;此外,舰上还设有一个320发的辅助弹舱 ,透过自动轨道滑车将炮弹送往主弹舱。 根据2007年9月公布的规格,每艘DDG-1000的两门AGS的主弹库总容量为600发,平均一门AGS分配到300发,其中每炮各有35发LRLAP,而容量320发的自动化辅助弹舱则没有改变。

AGS采用模组化供弹系统与自动化弹库,每个供弹模组装有八个弹头与八个装药筒,重2.5ton,而所有的供弹模组都装填于分成三层的下甲板自动化弹库,每个供弹模组透过穿梭输送机在弹药库的同一层中移动,并以垂直电梯进行上下移动; 每座炮塔的旋转基座中心下方装有一个扬弹机,每次可将一枚弹头与一个药筒提到与炮塔内部与基座同一层甲板的位置,再由取弹机放入炮尾弹盘,随即完成组合与上膛。如同前述,两座AGS炮塔下方的三层主弹 药库总共可携带300枚炮弹,紧邻主弹药库处设有一个容量320发的辅助弹药库,透过自动传输机械以每小时240发的速率向主弹药库补充弹药 ,能一面射击,一面自动补充主弹库;反观现役的各型自动舰炮在备射弹鼓耗尽后,必须透过人力将备用弹库里的弹药补充至弹鼓内,主炮于再装填期间完全无法操作。AGS的先进自动化弹库设计将占用的体积重量降至最低,而且是是一个完整的模组,制造工作能与舰体建造同步进行,并以整体安装的方式将整个火炮/弹库模组直接插入舰体,节省了建造时间。AGS由ISC整合射控系统指挥,系统运作完全自动化,炮塔内无须人员操作,只需透过战情中心的遥控,且所有转动组件(炮塔回旋、炮身俯仰、扬弹装填 、弹库输弹等)均采用电动伺服装置,而非传统的液压系统 ,因此简化了机械结构、提升可靠度并降低火灾危险,代价则是全炮用电量的增加,每座AGS的用电峰值高达800kW(M-45 五寸舰炮的功率峰值仅180kW);然而由于DD(X)采用全电力推进系统,拥有很高的功率分配效率,要供应AGS运作并不成问题。AGS的火炮部分由联合防卫公司(Unioted Defense)研制(该公司于2005年7月被英国BAE System购并),2000年开始设计工作,首先以电脑虚拟AGS的运作实况,包括炮身俯仰回旋、火炮后座模型、内弹道以及舰艇摇晃振动等情况;虽然DD-21在2001年11月取消重整,但AGS的研发并不受影响。在2002年8月,AGS正式成为DD(X)的十大工程发展模型(EDM)项目之一。

弹药方面,AGS主要使用GPS导引 的长程陆攻弹药(Long Range Land Attack Projectile,LRLAP),最初由洛马/SAIC团队以及雷松团队进行竞标,最后联合防卫在2003年4月选择了洛马/SAIC团队的方案。为了顾及研发的便利性,AGS火炮与LRLAP弹药的研发与测试将分开进行,直到AGS火炮实地装舰时才整合在一起进行测试 。LRLA的技术由127mm的ERGM发展而来,技术特征沿袭自美国陆军新一代XM-982 GPS导向增程炮弹类似,采用弹头、药筒分离设计,两者结合后全长2.23m,重113kg(炮弹重102kg,装药重11kg),弹头由战斗部、GPS/INS导引段、火箭助推发动机与控制翼面组成,弹头前部设有四面滑翔翼面,弹头尾部设有八片控制面,一开始最大射程 指标为83海里(150km),尔后增至100海里(185km),圆周误差(CEP)仅20m。LRLAP进行接战时,先将目标的座标输入GPS系统, 然后以大仰角将炮弹射至30000m的高空,随后调整飞行姿态朝目标转向,展开弹翼以最节省力学能的方式滑翔, 并启动GPS接收卫星定位讯号,藉助INS惯性导航系统产生弹翼的控制信号,接近目标后开始俯冲。LRLAP的战斗部有多种选择,包括采用近发与碰撞引信的高爆战斗部,或在目标上空 释放的EX-1子弹头(改良自陆军155mm自走炮的M-80 DPICM),或者美国陆军新发展的精灵反装甲子母弹(SADARM), 而在使用双效传统洒布弹药(DPICM)时也有41km的射程。由于LRLAP的单价高昂(美国海军规定的成本是一枚3..5万美元),因此AGS还将搭配其他弹种,包括用来对付水面目标的豪米波雷达导引火箭助推弹(射程56km),以及无导引的普通炮弹(射程41km)等等。

组装中的AGS炮塔。

在犹他州进行陆地测试的AGS原型。

松华特号舰首两座AGS舰炮的特写,前炮的前部整流罩尚未安装。

联合防卫首先建造39倍径的AGS概念炮管,安装在M-110自走炮进行测试,后来又制造了62倍径的实验性炮管,安装在固定台座上进行测试。在2001年10月,AGS概念原型进行首次试射,以50%的膛压与射程条件下发射11枚炮弹。 在2004年10月,AGS完成了所有的电脑虚拟以及部分工程原型的测试,各项性能指标(包括反应速率、射速、射程、装填时间)都符合标准。2005年5月,AGS原型通过工厂测试,在7月13日进行首次试射,总共发射8枚炮弹,并在8月31日进行56发陆地测试,其中曾以10发/分的速率成功地连续发射八枚LRLAP炮弹 。在2005年6月,美国海军授予联合防卫一份3.38亿美元的后续发展测试合约,而洛马也获得一份1.2亿美元的合约继续发展LRLAP,而联合防卫在同年7月被英国航太集团(BAE)购并。从2004年12月至2005年9月 ,AGS共进行7次飞行测试,除了第一枚由于舵面失效而测试失败,后续6发均获得成功,其中第4次试射以280秒的时间飞行了59海里(109km),并成功落入目标区,而第6次试射则飞行了63海里 (116.7km)之远,稳定翼展开、接收GPS讯号、导引控制等关键技术都获得验证 。目前LRLAP的飞行测试已经达到154km,CEP在20~50m的水准。

第一门AGS的原型炮于2007年推出,LRLAP则预计在2009年生产出实用化的原型弹药 ,在2010年结束前交付100枚测试用LRLAP给美国海军,并在2011年进入全速量产。在2007年4月下旬,美国海军正式与BAE System签约,将AGS正式纳为DDG-1000的一个发展子项目,价值1亿890万美元,整个研发工作将分别由明尼阿波利斯(占76%)、伯灵顿(19%)、巴尔的摩(5%)等地进行,全部工作于2009年9月完成 ,而AGS的生产线则设于阿拉巴马州。 至2010年中旬,首艘DDG-1000所需的第一门AGS舰炮已经完成建造,此炮在2010年1月的试射中达到63海里(约114km)的射程。 在2011年8月30日,AGS在白沙测试场进行实弹试射,两发LRLAP炮弹在GPS的引导下都成功命中了距离45海里(83km)以外的目标。

在2012年1月31日,美国海军海上系统司令部(U.S. Naval Sea Systems Command,NAVSEA)与BAE System正式签署一纸价值7300万美元的固定价码合约(含激励费用条款),为松华特级二号舰(DDG-1002)供应两套AGS舰炮系统,于2018年1月交付;制造工作之中,30%在明尼苏达州的明尼阿波利斯进行,另外30%则在阿拉巴马州的科尔多瓦进行。在2012年12月1日,NAVSEA与BAE System签署为松华特级三号舰(DDG-1102)提供两套AGS舰炮系统的修正合约,价值8030万美元,制造工作在肯塔基州的路易斯维尔与阿拉巴马州的科尔多瓦,于2018年1月完成。

(上与下)BAE System在2011年7月展出的轻量化AGS主炮,

火炮设计紧凑、轻量化,弹药容量也大幅缩减。

此外,BAE System也自行开发轻量化的AGS,希望未来能获得美国海军采用,装备于柏克Block 3之类的新舰上。轻量化AGS的全系统重量降至51吨,弹药库容量缩减为288发(包括240枚LRLAP与48枚传统炮弹),发射LRLAP的最大射程也降为137km。 外观上,轻量化AGS的炮塔改为比较传统且紧凑的设计,省略了原本炮塔前部用来收容炮管的构造物。
 

2.MK-57 先进垂直发射系统(AVLS/PVLS)

AVLS于2002年10月22日在亚伯丁武器测试场进行陆上试射的画面。

AVLS四联装发射单元的1/16模型,每个PVLS发射模组由六具发射管构成。

安装在首舰松华特号上的六联装MK-57垂直发射单元。

虽然先进火炮是DDG-1000的重要装备,但是飞弹的有效射程远比炮弹长,因此仍然是DDG-1000重要的对地打击火力来源。发射系统部分,联合防卫公司与雷松新开发的MK-57先进垂直发射系统(AVLS,亦称为PVLS周边垂直发射系统)是DDG-1000的重要武装之一 ,是从联合防卫先前开发的Cocoon垂直发射系统演变而来的。Cocoon最初是安装于甲板表层、无须贯穿舰体的轻型VLS,演变成PVLS之后演变成设置于舰体内部的重型VLS,重量足足增加了60%。

MK-57 以六管为一个单元的结构,每个单元重15.24ton,长14.2英尺(4.33m),宽7.25英尺(2.29m),高度26英尺(7.925m),每个飞弹发射管长宽皆为28寸(71cm),深度283寸(7.19m)。AVLS主要用于装填各式对地攻击飞弹 、海麻雀发展型(ESSM)近程防空飞弹以及标准系列防空飞弹,其模组化程度与可维修性较现有的MK-41 VLS更高,安全设计也更好,具有阻挡爆震冲击、被击中时保护舰艇内部的功能。AVLS采用先进开放式软硬体架构与模组化延伸电子元件(Canister Electronic Unit,CEU),并透过模组化控制单元(Module Controller Unit,MCU)与舰上TSCE共同运算环境相容,能更经济而迅速地整合各种现有或新开发的飞弹, 只需要更换新的飞弹控制与软体介面,而不需更动发射器本身的软硬体,这是MK-41所办不到的;发射器的飞弹控制系透过CEU电子模组与舰上战斗系统连接,所以飞弹只需采用与CEU相容的介面即可 。AVLS另一个组件就是舱盖控制总成(Hatch Control Assembly,HCA),包含舱盖控制单元(Hatch Control Unit,HCU)与舱盖驱动单元(Hatch Drive Unit,HDU),负责控制飞弹发射器与排气道的舱盖。AVLS也拥有新的排烟系统,能让飞弹发动后的废气顺畅地排出, 能容纳火箭推力比现役弹种增加45%的新飞弹。此外,AVLS的发射管内径比MK-41大得多,所以能装填MK-41塞不下的武器,例如某些弹道飞弹猎杀载具等;当然,长程防空与反弹道飞弹,原本并不再DDG-1000的设计范围内,但随着计划逐渐演变与数量删减,美国海军已经在2010年对DDG-1000原有的雷达架构进行重大变更,因此未来DDG-1000很可能逐渐演变成具备长程防空与反弹道能力 ,例如引进标准SM-2区域防空飞弹与SM-3反弹道飞弹等。

金队DD(X)的PVLS则设置于两舷,每侧各装有两群MK-57, ,分别布置在舰体前部两舷以及舰体后部甲板两舷,全舰总共有80个MK-57发射管。于AVLS发射管直径比MK-41大得多,是导致DDG-1000吨位虽比柏克级大得多,载弹量反而降低的原因。至于将垂直发射器布置于两舷的优点已经列于前文,在此不予赘述。

3.对地攻击飞弹

DDG-1000将配备数种垂直发射的对地攻击飞弹,包括战斧巡航飞弹、战术型战斧巡航飞弹(TACTOM)、陆攻型标准飞弹(Land Attack Standard Missle,LASM)以及先进陆攻飞弹(ALAM),涵盖不同等级的射程范围并满足不同的需求。其中除了战斧巡航飞弹是现役装备外,后三种目前都仍在研发阶段。下文就简介这三种评估中的飞弹:

战术型战斧巡航飞弹

详见"战斧巡航飞弹"一文。

陆攻型标准飞弹

详见"标准防空飞弹"一文。由于效益不高(只能沿用标准飞弹原有的高爆破片弹头),此计划已经遭到取消。

先进陆攻飞弹

前述之LASM乃过渡性的应急品,至于全新开发的中程陆攻飞弹就是"先进陆攻飞弹"(ALAM),射程要求是370km,将装备于多种美国海军舰艇与潜舰上。竞争者之一 是陆军战术飞弹系统(TACMS,由MLRS多管火箭车发射)的衍生型──NTACMS。虽然ALAM的射程不如战斧飞弹,但是拥有超音速的飞行性能,比较适合用于对付突然发现、时效急迫(时间一拖就可能会跑掉)的目标,例如临时发现的敌方战术弹道飞弹发射车等等。ALAM至少要等到2010年以后才能服役。

4.CIGS近迫火炮系统

由于DDG-1000以对地攻击为主要任务,且不需要担任区域防空任务,因此仅配置短程武器以供自卫。防空部分,DDG-1000以垂直发射的海麻雀ESSM近程防空飞弹作为主要的点防御自卫装备。海麻雀ESSM乃以现役海麻雀飞弹为基础大幅改良而来,采用向量推力控制技术与新的射控软体,射程、机动性能较现役海麻雀飞弹大幅提升,可有效应付超音速掠海反舰飞弹。海麻雀ESSM乃整合于AVLS中,不需要配备另一种规格的垂直发射系统,而其折叠弹翼的设计使AVLS的每个发射管可装入四枚此型飞弹。

由于DDG-1000将在敌国沿海作业,可能与敌方小型武装水面船舰狭路相逢,而笨重且不灵活的AGS舰炮系统并不适合执行此类任务 ;而在1999年柯尔号遭自杀快艇攻击事件后,美国海军开始重视如何击毁近距离高速迫近的小型水面目标;虽然美国改良了方阵近迫武器系统攻击水面船舶的能力,成为Block 1B,但面对神风式的自杀攻击时,20mm穿甲弹毕竟没有在安全距离外彻底摧毁水面目标的十全把握。为此, 由诺.格集团领军的金队便建议DDG-1000另外加装一种新型中口径快炮,兼具防空与射击水面目标的功能。为了节省成本,负责此项工作的美国雷松(Raytheon)公司与联合防卫(United Defense)直接在市场上挑选发展成熟的现货;经过详尽的研究后,雷松与联合防卫认为瑞典波佛斯防卫公司(Bofors Defence,已被联合防卫购并)的MK-3 57mm多用途匿踪快炮(详见瑞典海军伟士比级巡逻舰一文)最符合DDG-1000的需求,此炮不仅拥有周详的匿踪设计,更配备3P (Pre-fragmented Programmable Proximity fuzed)可程式化破片近发引信弹药,无论对付空中、水面或陆地目标都有极佳的威力与效能。除了DDG-1000外,MK-110亦配备于LCS多功能近岸战斗船舰上。而在2003年9月,MK-110 Mod 0已经被美国海岸防卫队的整合深水计划(Deepwater Program)相中,成为海岸防卫队新一代巡逻舰的制式舰炮。在2004年10月底,美国海军决定以美国版的MK-3快炮──由联合防卫生产的MK-110,作为DDG-1000的最后一道防线,美军称此系统为近迫火炮系统(Close In Gun System),将以往CIWS狭隘的反飞弹定义拓展为"对付任何自空中/水面迫近的威胁"。然而,到2014年8月,美国海军海上系统司令部(NAVSEA)却公开表示,将以两座MK-46 30mm机炮取代MK-110,这是基于节约成本、减轻重量,以及针对伊朗等潜在敌人大量部署小型攻击艇,而MK-46 30mm机炮面对这类威胁时被认为成本效益较佳。

水雷反制方面,DDG-1000将装备由洛克希德/马丁公司研发的AN/WLD-1遥控侦雷/猎雷载具(Remote Minehunting System,RMS),使其能自力解决水雷问题;除了猎雷之外,WLD-1还具有反潜功能。而美国海军下一代的Nulka主动式消耗性诱饵(AED)也会是本级舰的装备。

海麻雀ESSM飞弹与MK-110快炮为DDG-1000服役初期之配备,日后随着科技进步,DDG-1000也将在服役生涯中换装几种目前仍在研究阶段、更具前瞻性的崭新武器,例如电磁 轨道炮(以围绕在炮管轨道的电磁场推动炮弹加速,取代过去使用装药爆炸的化学能)。美国海军进行的舰载电磁轨道炮计划在2005年左右展开,由美国通用原子(General Atomics)与英国航太集团(BAE Systems)等两家厂商各研制一种原型炮,炮口初速可达7马赫(9016km/hr),炮弹质量23磅(10.43kg),发射时动能32MW,能以GPS导向炮弹攻击至少100海里以外的目标,每次发射的成本(含炮弹)约25000美元 ,约略为飞弹系统每次攻击的成本的百分之一;由于电磁轨道炮的动能极高,炮弹不需要使用高爆战斗部就能有效摧毁军舰等目标, 如此可降低成本与提高 船舰安全性(不需要在船舰上储存大量高爆弹药)。由于电磁轨道炮的炮弹 飞行速度快(即便射击远在110海里外的目标,弹道末端速度还有5马赫以上),短时间内对一个扇面进行连射(由于单次发射成本低,每次接战可投掷更多弹药),炮弹体积小巧更难及时追踪,敌方 船舰欲躲避或拦截的难度极高。而由于炮弹体积较小,相较于飞弹,相同单位空间里能携带更大的弹药基数,能对付更多目标。除了攻击陆地固定目标之外,美国海军也希望开发电磁轨道炮对付海上目标乃至空中巡航飞弹、弹道飞弹的能力;过去通常以防空飞弹拦截战术弹道飞弹或巡航飞弹等空中威胁,而这类防空飞弹的成本往往高于来袭的武器,例如以爱国者防空飞弹系统拦截低廉而简陋的飞云战术弹道飞弹,或如以色列铁穹式(Iron Dome)系统以每一枚4万美元的飞弹拦截真主党势力每一枚数百美元的战术火箭;如果能以电磁轨道炮防御巡航飞弹与弹道飞弹,每次拦截的弹药成本可望比多数来袭武器低两个数量级。

在2015年2月初,消息传出美国海军正评估在松华特级三号舰上(DDG-1002,可望2018年交付)装置电磁轨道炮的可能性(包括松华特级的空间与电力余裕等),可能性包括替换原本两座AGS舰炮之一或全部替换。松华特级排水量高于柏克级飞弹驱逐舰,而且由于采用全电力推进系统,供电余裕较大,是美国海军现有最可能首先正式作战部署电磁轨道炮的战舰。美国海军希望电磁轨道炮 能在2020年之前展开部署,在2020年代能大规模实战部署,如此将为美国海军水面舰艇建立起极大的战术优势。

在2015年4月上旬的海上-空中-太空展(Sea-Air-Space 2015)中,美国海军透露,将在2016年夏季在佛罗里达州附近的艾格林空军基地海上试验场进行电磁轨道炮首次海上试射,打算安装在届时新交付的联合高速舰特伦顿号(USNS Trenton JHSV-5)上(更早之前消息传出打算使用的测试平台是联合高速舰米利诺基特号,USNS Millinocket JHSV-3 );此次测试预计发射44枚炮弹,项目包括在电磁轨道炮搭载舰的25到30海里以外设置静态浮动目标,朝目标发射五枚GPS导引的炮弹。在2018财年 ,电磁轨道炮将进行进一步的海上测试。

在2014年7月8日,美国海军在圣地牙哥基地举行电磁炮研讨会时,在联合高速舰

米利诺基特号(USNS Millinocket JHSV-3 )的甲板上展示正在发展的两种电磁轨道炮原型,

左为美国通用原子(General Atomics)发展的型号,右为英国航太集团(BAE Systems)的型号。

电磁轨道炮装舰的最大难题在于如何提供足够的电力。松华特级是美国海军现有空间最大、

电力最充裕的水面作战舰艇,在未来最有可能率先搭载电磁轨道炮。

(上与下)美国通用原子发展的电磁轨道炮原型。

(上与下)BAE System发展的电磁轨道炮原型。

5.舰载机 与小艇

DDG-1000拥有两个直升机库,可配备两架MH-60R近海作战直升机,或者由一架MH-60R直升机搭配3架诺格公司的RQ-8A/B型垂直起降战术空中载具(UTUAV)的组合。MH-60R可携带由洛克希德/马丁公司研发的 空载水雷压制系统(AMNS),担任水雷反制任务。

除了航空器之外,DDG-1000位于直升机起降甲板下方的舰体还设有小艇收容船坞(Boat Bay),收放舱门位于舰尾,其空间可容纳2艘长度11m的硬壳膨胀快艇(RHIB),目前则暂时预定配置2艘长7m的RHIB。

动力系统

不同于任何现役舰艇,DDG-1000将采用革命性的整合式全电力推进系统(Integrated  Electric Propulsion,IEP)。除了DDG-1000外,英国下一代的Type-45勇敢级(Daring class)驱逐舰与CVF伊莉莎白二世级航空母舰也将采用整合电力推进系统。

传统的船舰动力系统中, 通常由一套功率最大的主机,透过直接机械耦合来驱动推进器,另外再设置独立的发电机组来供应舰上所需的电力。一般而言,船舰推进系统的功率远高于发电机组,,然而在实际运作时,船舰推进系统全功率满载的情况不多,导致许多能量遭到浪费;而舰上的各项吃电设备则无时无刻都需要电力供应,导致发电机组经常处于满载,有时甚至会发生供电吃紧、部分系统无法获得足够功率的状况,空调是其中常见的例子。根据研究显示,船舰推进机组与发电机组的总功率比为8~9:1,然而年度燃料消耗比例却降为2~3:1,显示两者之间的操作负载失衡。

此外,船舶用 电力推进系统也已经有相当长的历史;早在1910年代蒸汽涡轮问世之出,便开始有若干大型民间船只或军舰采用涡轮电力推进,不过当时采用电力推进的理由在于蒸汽涡轮转速高,需经过复杂的减速齿轮才能用来推动大轴,而当时工业技术有限,很难大量生产复杂昂贵的减速齿轮传动装置,因此才有人想到利用蒸汽涡轮带动发电机产生电力,再驱动电动马达带动推进器,此种方式也比较容易控制推进器转速;不过由于当时电力设备仍相当笨重庞大,因此蒸汽涡轮电力推进系统的发电 机/电动机甚至比涡轮机还庞大。尔后由于减速齿轮日益进步,乃至燃气涡轮、柴油机的日益普及,二次大战后蒸汽涡轮电力推进方式便从军舰界销声匿迹;作战舰艇为了追求高速,各型主机(燃气涡轮、柴油或蒸汽涡轮)都直接透过机械 耦合的传动系统来驱动推进轴,效率比电力推进更高。在1970年代末期,商船界为了降低成本、提高自动化程度以节约人事成本,便开始引进功率管理分配能力较强的柴油电力推进系统。在1980年代末期服役的英国Type-23反潜巡防舰则为了中/低速反潜作业时的肃静性,首创了复合燃气涡轮与柴油电力推进系统(CODLAG),高速航行时以燃气涡轮透过传动系统直接驱动推进轴,中低速反潜作业时则以柴油发电机产生电力,透过电动马达带动推进器,此时减速齿轮可保持停机,使船舰噪音大幅降低。然而,这些比较传统形式的电力推进系统,仍然将推进与舰内供电视为两个分开的负载,无法任意进行调配。

在早期,为了供应船舰上各式各样性质不同的电力负载,船舶上通常要针对不同的负载而分别处理输配电,或者将发电机产生的交流电转换成各种不同电压的直流电来满足不同的需求,无法进行弹性的分配管理。随后由于AC/DC整流器与AC/AC变频器等组件的问世,交流马达调速技术也因为电子/电力元件和调速/变速器的发展而大幅进步,使功率调变的幅度以及控制精确度大幅提高。目前船舶用交流马达常用的变频控制技术有三种,包括同步变频器(AC/AC)、循环变频器(AC/DC/AC)以及脉冲频宽调制变频器等,其中同步变频器虽易受谐波干扰,但由于满载时效率较高,成为大型船舶交流马达的主流。此外,由电脑精确控制的输配电系统也迈入实用化,这些都是日后整合电力控制系统的必要基础。

在1994年,美国海军提出一项名"整合动力系统"(Integrated Power System,IPS)的概念,这是"海军先进船舰轮机计划"(Advanced Ship Machinery Program,ASMP)的其中一个项目。在IPS系统中,主机的动力全部先透过发电机转成电力,再透过配电设施来供应船上一切的次系统;而在IPS架构下的推进系统 ,就是用来带动推进器的电动马达,算是系统之中的一个吃电负载,不再由主机透过传动齿轮来直接带动 。由于电力管理分配技术的大幅进步,整合电力推进系统之下,主发电机所产生的交流电力可直接透过管理系统经过变压而任意分配给所有不同的负载,而不是过去的单独供应或转换成直流的方式。为了精确调控全舰所有的电力 ,满足船舰上各式各样性质不同、电压各异的负载, 整合电力推进需要一套精密复杂、由电脑控制的功率管理系统(Power Management System,PMS),其主要的控制功能包括对各项装备进行控制、监视与保护,例如控制马达的启动/调速/反转、防止电机与马达过载、监测各装备的运转数据(包括电压、电流、频率、温度、压力等);而PMS则根据船舰各系统不同的运转情况与负载需求,在电脑的运算下进行电力分配 。万一部份供电系统发生故障,PMS还需自动采取应变措施,由其他可工作的输配电网路尽快恢复船舰供电运转。

透过现代化电脑配电输配电控制系统的控制, 整合电力推进系统能随时任意调整船舰上所有系统的功率分配;例如某时刻,某些系统不需要全功率运作,便可关闭部分主机或者将动力移转至其他系统 。藉由精确调控电力负载,配备整合电力推进系统的船舰能将发动机控制在最佳燃油速率(fuel-efficient speed)下运作;根据美国国会研究处(Congressional Research Service)的一份报告,美国海军若采用整合电力推进系统,能比传统机械系统节省10~25%的燃油消耗,以及降低15~19%的后勤维修成本。采用全电力系统之后,以往船舰上空调功率不足 的情况就不再重演,电子系统也可以获得较强的功率 。过去美国海军巡洋舰、驱逐舰采用燃气涡轮直接驱动,无论低速、高速都由燃气涡轮带动,但燃气涡轮的低速于高速运转的油耗差不多,导致中低速巡航时的油耗非常不经济;而整合电力推进系统就可以免除这类问题,分配给推进电机的功率完全视需求而定,大幅减少浪费。此外,对于需要瞬间高功率输出乃至高能量密度脉冲电源的装备,如电磁炮、雷射炮等等, 整合电力系统也 提供了更为良好的设置条件,能在无须大幅改变平常用电的情况下,满足这类大功率新系统的需求。电力产生/调控/输配送等系统也能轻易设计成模组化,使舰队不同功能、吨位的各型船舰能采用相同系列的模组,使后勤组件与系统标准得以尽量统一,不像过去每设计一种船舰、往往就要重新设计一套推进传动与电力供应系统。

整合电力推进系统可 大幅简化整体轮机的结构,它以电缆传递能量,取代了传统系统复杂庞大的齿轮、轴系、液压管路等等,可节省许多体积重量,多出的空间便可用于增加燃油、武器筹载量或人员居住空间;而电缆贯穿舱间的设计也远比机械与液压管路简单,可简化船舶的设计与建造工作 。此外,主机的安置也比以往更自由且更紧致,不一定要如同以往设于舰底;例如可将主机放置于烟囱下方,使得维修拆换更加容易,也可减低传至水中的噪讯 。传统推进系统由于笨重庞大、限制繁多,会相当程度地船舶的设计构型;而采用整合电力系统后,船舶更能依照流体力学设计进行最佳化,理论上可节省10%的推进功率需求。省去大批复杂机械后, 整合电力推进系统的购置与维修成本、故障率、系统复杂度等皆可大幅降低(因为电动马达的可靠性极佳,探钻油井或邮轮上的大型马达,输出数千马力、上万小时不需维修的例子可谓稀松平常),噪音与震动 亦大幅减少。而全电力系统仰赖高度自动化数位功率控制系统,也可降低全舰配置的人力需求,有助于降低船舰服役期间的整体成本。

再者,整合电力推进系统使得船舰不必拘泥于传统的"螺旋桨─船舵"动力与方向控制配置,而可以采用新型的囊荚式推进器(Podded Propulsor)。囊荚式推进器乃将电动机与螺旋桨的组合安装在一个荚舱里,并将此一荚舱以一旋转基座"悬吊"在船尾,而舰体只需要提供荚舱内电动机所需的电力即可。要改变船舰行进方向时,就转动囊荚推进器以改变推进方向。传统的船舵依靠舵效应来改变船只行进方向,然而舵效应必须在一定的水流速度下才能生效,而且势必产生延迟与较大的 能量损耗;如果能让推力来源转向,直接靠着反作用力的方向来决定船只航向,便能免除传统舵面的种种问题,大幅增加操控的灵活度,使船舰的回转半径大幅缩小,甚至可能实现原地回转。取消船舵、大轴也利于降低阻力,而且囊荚推进器的外壳可根据流体力学进行优化设计,能有效减少阻力与噪音振动。根据美国国会研究处的研究报告,全电力推进船舰若搭配囊荚式推进器,可进一步节省4~15%的操作成本。 生存性方面,以往贯穿舰体舱间直通舱外的大轴,往往是舰体水密性的最大弱点,而囊荚推进器也可以免除这个弱点。

另一方面,整合电力推进系统中,驱动推进器完全由推进电机负责;相较于过去的机械直接传动,推进电机可以拥有大得多的扭矩/转速调节范围,因此可以使用固定距螺旋桨,不再需要靠整螺旋桨的螺距来平衡不同速度下的推力大小与特性与;相较于可变距螺旋桨,固定距螺旋桨购置与维护成本都较低,维修工作简单,可靠度更高,更为耐用,噪音也比较低。例如DDG-1000就采用固定距螺旋桨。

然而直到2000年代,囊荚式推进器仍不算是一种够成熟到可用于第一线大型作战舰艇的推进方式,许多使用此种推进器的民间大型船只都面临组件受力过钜而需要频繁维修的问题,对于经常需要急遽加减速以及重视战场可靠度的作战舰艇而言并不合适;而虽然囊荚推进器可以避免许多大轴带来的问题, 但由于把电动机与推进器都整合在一起并放在船舱以外,需要进入干坞才能维修,不仅不利于第一线即时处理,遭受鱼雷攻击时更会直接承受爆震波,甚至可能直接掉落脱离船体;而传统布置方式则可确保主机、传动系统都在舰体内部,不仅受到保护,也 能对电动机实施第一线的即时维修作业。 除此之外,如果舰艇需要较高的推进功率,所需的高功率电动机可能尺寸过大,难以制作成囊荚式推进器,而将电动机设置在舰体内就比较不会有这种问题。

生存性方面,传统推进系统笨重而冗长的齿轮箱/推进轴由于转速高、磨耗巨大,经常是影响动力系统可靠度的关键点,只要发生故障,船舰就会丧失机动能力;整合电力推进系统能使船舰摆脱大轴与齿轮箱的束缚,也免除了许多传统轴系的致命弱点。以往船舰的主机传动系统在遭遇战损时,系藉由将各推进轴与相关装备分隔来达成,然而万一关键的减速齿轮遭遇重大损坏,整个机械推进系统便会陷入瘫痪。整合电力系统由于不是透过硬性轴系、齿轮箱来连接各装备,可用更绵密的方式相互连结,而且连结方式不受机械装置位置的影响(例如左舷的发电机亦可连结右舷的电动机),因此任一发电机或电动机失效时,不至于影响推进系统其他部分。

但是 整合电力系统将发动机产生的力学能先转换成电能输配、再将电能转换回力学能使用,其间的功率消耗高于以往直接以机械传递的方式;这对于不需要高速的商船或研究船等还不成问题,但对时速需要达到30节以上的军舰而言,电力推进系统根本无法满足需求。这就是为何 电力推进概念在1970年代末期就进入商船界(目前已成主流),但是在2000年代才开始被主战舰艇军 采用的原因。 此外,电力推进系统本身的成本也比传统机械推进系统高约25%,不过这可以藉由寿命周期相对较低的操作与维持成本来抵销。采用大量电力系统虽然免除过去许多机械装置的问题,但 却面临了电力分配、管理领域的种种技术难题,容易衍生易发生电器/电线走火以及交流马达同步变频器易受谐波干扰等问题 ,尤其是需要性能可靠的高功率变频器(Frequency Adaptor)来连接发电机网和推进用的大功率电动机。为了满足下一代作战舰艇更高、更精确、更可靠的供电需求,全电力推进系统需要 突破许多领域,包括高功率燃气涡轮 、高能量密度电容(用于直接能量武器需要的瞬间高能量)、高功率变频器、低损耗的电子电力开关、高性能电力储存体(如再生式燃料电池)、永磁同步马达(Permanent Magnet synchronous Motors,PMM)、高温超导同步马达(High Temperature Superconducter Motor,HTSM) 、高爆驱动磁流体电动机或固态/液态驱动磁流体电动机等领域。PMM马达以及其他相关发电/电动机技术的优劣关系到军舰的高速性能,美国海军希望DDG-1000至少能有30节的航速 。

在主机的选择方面,在DD-21时代的评估对象包括英国Rolls Royce的WR-21中断冷却再加热燃气涡轮(IRC,功率25MW,详见英国海军Type-45驱逐舰一文) 以及GE的LM-2500+燃气涡轮(单机功率31.3M),其中WR-21亦被英国Type-45驱逐舰采 用,其设计最为先进,效率极佳,一度被DD-21预定为主机,不过随着设计变更以及吨位的不断增加,WR-21与LM-2500+标准型的功率等级已经无法满足需求,因此Rolls Royce改提出采用传统简单循环的MT-30燃气涡轮主机(摄氏26度的单机运转功率36MW,摄氏15度时可达40MW,摄氏45度时仍有30.7MW),GE则提出LM-2500+G4(单机功率34.3MW)来竞标。LM-2500+是美国本土厂商的产品,并且 在1999年被位于宾夕法尼亚州费城的船舰系统工程中心陆基测试站(LBTS)选为整合电力推进系统地面测试原型的主机,搭配Alstom Drive & Controls提供的交流感应马达、Brush电机提供的发电机、L-3通信公司SPD系统分部提供的PCM-1与PCM-4电力转换模组组成这套实验设施。MT-30则是Rolls Royce的Trent 800航空用涡轮发动机的舰载燃气涡轮版,Trent 800是波音777客机选用的发动机之一,在2005年约有430台在运转,占有波音777客机的市场超过1/3。MT-30的研发始于2000年,2002年9月展开原型测试,预量产原型则在2003年2月于布里斯班实验场展开测试,在2004年初完成挪威船社级的500小时运转测试,同年7月完成美国航运局认证要求的1500小时耐久测试,开发十分迅速,与Terent 800的零件共通性高达80%。MT-30采用全权数位发动机控制技术(FADEC),热效率(40%)与最大功率都比LM-2500+G4(热效率39.6%)更高,虽然燃油效率还不能与采用IRC运作的WR-21相比,但已经比传统的LM-2500好很多(MT-30的最大功率油耗为207g/kW hr,LM-2500则为230 g/kW hr)。此外,MT-30也延续了Trent 800在民航机市场的良好可靠性与维护性,热段部件的预期大修间隔为24000小时,舰上可维护的平均无故障间隔约为2000小时。由于MT-30采用模组化的结构设计,维修时不需拆卸整机,只要更换特定的模组即可,且各模组的设计已经预设了平衡,重新拆换后不需要重新校正,所以扣除冷机时间外,平均修护时间只有4小时。来势汹汹的MT-30在2003年获选为英国CVF航舰的主机,稍后又击败LM-2500+,被选为宾夕法尼亚船舰系统工程中心陆基测试站选为DD(X)的 整合电力推进系统的工程展示模型。最后,美国海军选择了MT-30作为DD(X)的主要发动机,并在2007年3月与Royce Rolls签约,为头两艘DDG-1000订购四套MT-30燃气涡轮系统。辅机方面,参与竞标的包括GE的LM-500燃气涡轮(单机功率4.4MW)与Rolls Royce 4500型燃气涡轮(简称RR 4500,单机功率3.9MW),最后由RR 4500获得胜利。

在2006年8月,DRS动力科技公司获得GD集团/BIW船厂的合约,成为DDG-1000整合电力推进系统的主承包商,负责系统整合研发、测试以及制造安装等工作。DDG-1000决定使用的主机包括两具功率各36MW(约48276马力)的MT-30主燃气涡轮(MTG),以及两具功率各4MW(约6035马力)的4500型辅助燃气涡轮 (ATG),额定的总输出功率约77.5MW。MT-30与4500型主机分成两个燃气涡轮主发电机组(MTGS),每个机组各由一具MT-30、一具RR 4500型辅助燃气涡轮以及一套由DRS动力科技公司生产、用来推动车叶的永磁马达(Permanent Magnets Motors,PMM,详见德国海军212型潜舰一文)组成,单机功率36.5MW,相关的电力控制设备亦由DRS提供;此种PMM的其体积仅与英国Type-23巡防舰的电动推进马达相当,但功率却是后者的10倍。 在2008年10月,DSR动力科技公司的36.5MW PMM马达完成全功率运转测试,不过此系统仍面临运作温度、技术绝缘等问题而导致延误,故美国海军决定改用法国Converteam的34.6MW先进感应马达(Advanced Induction Motors,AIM)来垫档,此外还搭配Converteam生产的18MW先进感应马达作为备份系统(与英国Type-45飞弹驱逐舰类似),两套MTGS的最大输出功率合计约78MW(约104557轴马力) ;Converteam原本是法国奥斯登(Alstom)的机电部门(又称Alstom Power Conversion,APC),2005年切割为独立公司,在2011年3月被美国通用电机(GE)收购90%的股权,2011年9月完成购并作业 。英国Type 45飞弹驱逐舰与CVF伊莉莎白二世级(Queen Elizabeth II class)航空母舰也都选择Converteam的先进感应马达,作为舰上整合电力推进系统 的推进马达。在2007年9月,美国与Converteam签约,由APC为DDG-1000提供先进感应马达。不过美国海军并未放弃PMM的开发,仍持续进行相关研发测试,希望赶上DDG-1000的后续螺旋发展。DDG-1000的固定距螺旋桨推进器由Rolls Royce生产,有五片桨叶,由镍-铝-青铜合金,直径超过19英尺(约5.8m),重量超过60000磅(27215.5kg)。

而美国 也积极研发高温超导马达,美国海军在2003年初与美国超导公司(American Superconductor Corporation,ASC)签署价值6980万美元的合约, 开发满足DDG-1000需求的高温超导发电机(与诺格集团合作),单机输出功率36.5MW, 长3.4m,宽4.6m,高4.1m, 线圈由高温超导材料制造,传导能力比金属铜线高140倍,故推进效率高达98.6%;与功率相同的AIM相较,此型高温超导马达重量减少2/3,体积减少一半,前景极为看好。 在2009年1月, 此种ASC与诺格开发的高温超导马达进行了测试工作。

此外,CAE将提供DDG-1000动力系统的整合管理平台(Integrated Platform Management System)。DDG-1000在全功率输出下可达到超过30节的航速,如果其中一组主燃气涡轮故障,则发电机组可将之隔离继续运作,并保有27节的航速;而如果是低速巡航,则以两具较小的4500燃气涡轮提供动力。 推进器方面,蓝队推出的DD-21打算使用囊荚推进器,而最后获胜的金队则采用传统的固定式双轴可变距螺旋桨推进系统,主机、电机的安装配置也比较传统 ,成为现在DDG-1000的构型 。如同前述,以第一线作战为考量,囊荚推进器到2000年代似乎仍不是够成熟的选择,此外也可能是受到电动机尺寸因素的影响;而英国规划的Type-45飞弹驱逐舰与CVF航空母舰等全电力推进舰艇,最初都打算使用囊荚推进器,但经过通盘考量之后也改回传统的大轴模式。虽然如此,这些全电力推进舰艇仍能将发电机设置得比较后面,使得大轴长度比传统设计缩短不少 ,对于节省体积、降低成本以及减少维修负荷仍颇有帮助。在2007年8月,由Rolls Royce制造的MTGS燃气涡轮发电系统(含MT-30燃气涡轮与RR 4500燃气涡轮各一)的工程发展模型 在宾夕法尼亚舰船系统工程站陆基试验场展开测试。

DDG-1000的整合电力系统采用全自动直流区域配电系统(DC ZEDS),能为舰上所有吃电设备提供可靠而具弹性的电力分配管理。在功率需求不大的时候,DDG-1000的供电系统会停用部分发动机以节省燃料;在低速运转时,可将发电机组产生的剩余电力储存起来,用于增加舰上其他系统的供应,或者作为瞬间高能输出的储备,这对于未来可能安装的电磁炮或直接能量武器是十分重要的。这套整合电力系统的运作是全自动化的,即便在遇到故障或突发状况时也能自动反应调整,一般运作情况之下完全不需要人工干预。

另外,以往美国海军水面舰艇使用440V的输配电系统;但由于DDG-1000配备的新一代相位阵列雷达等装备的功率消耗激增,因此DDG-1000也新开发了4160V交流输配电系统 (与中压工业用电相同),能让电力传输分配更为平稳,并减少传输过程中的功率消耗。这套4160V舰用供电系统启用的一种新技术是关于MVDC ISP的快速中压电力隔离装置,在船舰遭遇战损时能迅速隔离受损的部位,维持整个供电系统的稳定。

日趋黯淡的前景

摄于2013年10月中旬的松华特号。

摄于2014年3月的松华特号。

如同前述,美国国会在2006年7月批准先造7艘DDG-1000的计划,并在2007年11月将头两艘的建造合约颁给BIW厂。原本美国海军希望在2009预算年度能编列后续5艘DD(X)的建造预算 ,然而事态不断朝着更不利的方向发展。 根据美国海军的期望,七艘DDG-1000中,最贵的前两艘预计分别需要33亿美元,从第五艘起造价则希望降至23亿美元,七艘DDG-1000的总经费将达182亿美元,平均每艘26亿; 而在现实中,根据2007年10月1日美国国防部长办公室(OSD)所做的费用修正评估报告显示,前两艘DDG-1000的总成本已经上涨到72亿美元,比美国海军原先的预估高出13%,而全部7艘的所需经费则高达271亿美元,平均每艘达38.7亿美元,比最初预估高出48%。 因此开始有人悲观地预测,成本一路上涨的DDG-1000很可能在前两艘建造完毕后就遭到终止 。根据某些预估,首艘DDG-1000的造价将超过60亿美元,已经直追最后一艘尼米兹级老布希号(USS George Bush CVN-77)。

在2008年2月27日美国众议院的海军造舰计划审议听证会中,数位代表都主张将DDG-1000的后续计划(扣除已经订购的前两艘)暂停,将经费用于其他造舰计划。在2008年5月14日,美国众议院 武装委员会通过2009国防修正法案,在海军原订的2009年度造舰计划(订购7艘)之外,又追加2艘T-AKE运输船与一艘圣安东尼奥级船坞运输舰(十号舰)的建造预算,以及购买更多F/A-18E/F战机、预备进一步增购柏克级飞弹驱逐舰 。众议院打算在此修正案中暂停DDG-1000的后续建造计划 ,将省下来的经费挪用于其他项目──众议院海上力量委员会(House Seapower Subcommittee)主席吉恩.泰勒(Gene Taylor)表示,取消DDG-1000三号舰的建造,将可挪出至少25亿美元的资金,足以增购一艘圣安东尼奥级与两艘T-AKR运输船,此外也有人主张取消DDG-1000并增购至少两艘柏克级飞弹驱逐舰。 此时美国海军虽然没有明确表示赞同停造DDG-1000,却表明了优先确保维吉尼亚级潜舰、LCS滨海战斗舰乃至于CG(X)未来巡洋舰的倾向。众议院极力主张停造DDG-1000,美国海军对此案的支持也相当冷淡,只有参议院仍然表态支持DDG-1000, 认为这是现阶段美国海军最具前瞻性的计划。

然而,美国海军终究还是在2008年7月23日正式通知国会,除了前两艘DDG-1000外,取消后续的建造计划 ,同时否决美国海军立刻增购八至九艘柏克级Flight 2A的提议 ,并命令海军重新评估CG (X)的建造费用再决定是否继续推动。 为了弥补取消后续五艘DDG-1000所遗留的空窗,美国海军与若干议员则建议建造八艘改良后的DDG-51驱逐舰,包括加长舰体、容纳更多垂直发射器、使用新的弹药 、能节省燃油消耗的新球鼻与螺旋桨推进器、增加自动化程度来减少人力需求等等,此外也可能研究在DDG-51上加装AGS先进陆攻舰炮、双频相位阵列雷达、全电力推进系统等部分DDG-1000所开发的新 科技(另一个考虑使用的载台则是LPD-17),相关概念都与早年SC-21计划所提出的廉价预备方案相似。 柏克级后续改良或增购方案,请见柏克级飞弹驱逐舰一文。在2008年8月19日,美国海军部长唐纳.温特(Donald Winter)表示,打算让BIW厂再建造一艘(第三艘)DDG-1000型,使该厂的生产能量能维持到柏克级的生产线重启。

然而即便美国海军宣布取消DDG-1000的后续建造计划,参议院若干议员仍坚持力挺DDG-1000的立场;在2008年8月18日,美国参议院的缅因州议员(即BIW厂所在的州)苏珊.柯林斯(Susan Collins)表示已经接获美国海军高阶官员来信,打算再恢复第三艘DDG-1000的建造。即便如此,这个决定还是必须先由众议院买单才能生效 ,而众议院海上力量委员会主席吉恩.泰勒对此也表示他的观点丝毫未变;因此第三艘DDG-1000能否败部复活,仍须看参众两院角力的结果。美国海军近年在造舰上的管理混乱、成本失控,加上这次的决策反覆,已经使美国海军在美军以及国会中的威信受损。 在2008年下半,美国国会原则同意可给予第三艘DDG-1000约50%的预算;而如果DDG-1000能将单位造价控制在35亿美元以内,就有可能同意继续建造第四与第五艘DDG-1000。

在2009年初欧巴马政府上台之后,基于金融海啸的重创以及欧巴马政府删减军备的政策,新任美国国防部长罗伯特.盖茨(Robert Gates)在2009年4月6日公布的国防预算报告中,打算大规模删减美国三军的军备计划;其中,DDG-1000最多只会建造三艘,尔原订在2011与2013年编列预算建造前两艘的CG(X)计划也遭到进一步推迟 (最后CG(X)在2010年2月遭到取消)。 为了节约开支,美国国防部决定将所有DDG-1000交给建造首舰的BIW厂建造,而原本预定建造DDG-1000二号舰的诺格Ingalls厂则不会建立产能;而盖茨也预告, 如果BIW厂不能圆满达成合约规定的时程与预算上限,并解决过程中一切技术问题,就只会建造首艘DDG-1000,不会继续建造二至三号舰。如同前文所述,此时诺格Ingalls厂 手中握有圣安东尼奥级两栖船坞登陆舰、美国海岸防卫队国家安全艇的建造工作,未来也将承造新一代LHA(R)两栖直升机突击舰 ,反观BIW在完成原本柏克级的建造合约之后就会面临订单断炊的窘况;因此,把可能建造的所有DDG-1000订单交给BIW以平衡两厂的工作量, 是相当合理的分配。而诺格也将得到补偿,美国海军重开柏克级的生产线,并由Ingalls厂首先生产增购的柏克级;此外,Ingalls也不会 就此完全与DDG-1000计划脱节,该厂仍将负责建造一体化的整合式船艛系统。当DDG-1000的建造计划完成后(无论是一艘或三艘),BIW厂便随即加入增产柏克级的行列。

 透过此一变更,美国国防部终于在砍得所剩无几的DDG-1000计划中,达成了"赢者全拿"(winner take all);虽然分散商源的作法在长远而言,有助于刺激各厂家良性竞争, 使美国军方受益,然而由于DDG-1000总产量稀少,不仅完全看不到分散商源的长远好处,两家厂商同时生产一种不可能大量建造的驱逐舰,绝对不符合成本效益 (过去由于支持各厂商的国会议员积极运作,使得从2005年以来,美国国防部欲让DDG-1000由单一厂商全拿的计划饱受阻挠)。

在2009年4月6日,美国国防部长罗伯特.盖兹正式批准建造第三艘DDG-1000型,在2010财年中编列前50%的建造经费,而另外50%的预算 则在2011财年编列。在2009年1月26日,美国国防部在备忘录中注明两艘松华特级的单舰成本已经达到59.64亿美元,比最初预定的造价上涨81%,因而触发了Nunn- McCurdy修正法案(详见标准防空飞弹一文)的审查机制,于是DDG-1000计划从2010年3月暂停五个月,进行必要审查。在2010年8月初,DDG-1000通过了审查:基于追踪成本效能指数(CPI)和性价比,每一个子合约的成本效能指数都高于0.9,而大多数合约在1和2之间,这证明合约没有预算超支10%,不构成Nunn- McCurdy修正法案的违规门槛(单位成本增幅达15%以上)。如同前述,在这段审查期间,DDG-1000最主要的系统变化,是在2010年6月间取消了VSR长程雷达。至2010年中旬,首舰DDG-1000的舰体建造工程已经进行了20%左右。 依照2008年的规划,松华特号在2013年4月交付美国海军,2015年3月形成初始战斗能力(IOC),由于Nunn- McCurdy审查造成的延迟,交付已经推迟到2013年12月 ,而形成战斗力的时间可能在2016年(实际上进一步延后)。在2011年3月,Ingalls厂与New Ports News厂被诺格集团分割,成为杭廷顿.英格斯(Huntington Ingalls Industries,HII)。松华特号的命名下水仪式原订在2013年10月19日 举行,但由于美国欧巴马总统领导的民主党政府与在众议院拥有多数席位的共和党对对于政府财政预算的严重歧见,导致2014财年预算无法如期编列,进而使得联邦政府在2013年10月1日起部分关闭,连带影响美军行政事务,使得松华特号的命名下水仪式延后(此次联邦政府关闭风波在美国参众两院通过暂行措施,供应联邦政府预算至2014年1月25日、暂时提高举债上限到2014年2月7日之后,于10月17日暂时落幕)。 随后在2013年10月28日,松华特号下水,2014年4月12日举行命名洗礼仪式。

在2010年度美国国防预算中,DDG-1000项目总预算为198亿美元, 这数字包含当初研究发展(R&D)、生产机具的成本,以及由于取消Ingalls建造之后的违约赔偿金。由于此时只剩下三艘DDG-1000来分摊研发成本,所以平均每艘要价66亿美元,这已经完全相当于尼米兹级核子动力航空母舰的价码。

在2013年9月4日,杭廷顿.英格斯宣布,由于关于复合材料的建造工作减少,专门负责建造碳纤维复合材料结构的格尔夫波特船厂(Gulfport shipyard)将在2014年5月关厂。格尔夫波特船厂曾建造圣安东尼奥级船坞运输舰的桅杆、为最新的尼米兹级(老布希号)建造复合材料桅杆,以及为DDG-1000建造整合式船艛结构与机库。由于DDG-1000减产为三艘,而且最后一艘本级舰林登.强森号(USS Lyndon B. Johnson DDG-1002)改用钢材建造,使得格尔夫波特船厂的建造订单急遽下滑。格尔夫波特厂手中所有工作在2014年3月底全部完成,随后就展开关厂作业,共有427人受到影响,315名造船工人失业。

美国海军研究所在2014年4月26日发表一篇文章指出,三艘松华特级的建造成本在过去五年内上涨了20亿美元,仅在前一年(2013年)就上涨4.5亿美元,整个驱逐舰的建造成本至此已经达到120.69亿美元(在2011财年时评估为99.93亿美元)。建造成本上涨的主因是舰艇交付计划的变更,以及预算封存造成的影响。此时DDG-1000项目的计划进度将舰艇交付和作战系统交付分开考量,美国海军在寻找将二者结合的方式,以获得更合理的计划进度表。

依照2015年3月的消息,由于技术因素的影响,前两艘松华特级将无法依照原计划交付;原本首舰松华特号预计在2015年中交付,此时确定至少推迟到11月;二号舰麦可.蒙苏尔号(USS Michael Monsoor DDG-1001)原订2016年中旬交付,此时至少推迟到2016年11月;而三号舰此时期程不变,预定2018年12月交付。在2015年6月中旬,松华特号的测试进度进一步落后,最快要到同年12月才能展开试航,因此不可能在2015年内交付。松华特级的进度落后原因包括舰上崭新的作战系统与整合电力系统的整合测试工作十分复杂,尤其是整合电力系统几乎与舰上所有的各项系统(推进、运作、作战系统等)关连,许多测试的工作都牵涉到不同系统之间的协调。此外,此时BIW厂正面临劳资关系不和睦,在同属通用集团的圣地牙哥国家钢铁与造船厂(National Steel and Shipbuilding Co. (NASSCO)的高阶主管Fred Harris陆续将先前他改善NASSCO的经验移植到BIW,其中的措施包括雇用非永久性造船工人来加快进度,但这些新措施引发了BIW船厂工会的反弹,船厂员工上街头示威的情况越来越严重,日益低落的工作情绪影响到了包括松华特级在内的建造工作(BIW还承接柏克Flight 2A重启型的建造工作);更不利的是,BIW厂的劳资集体协议会在2016年5月到期,劳方自然军心浮动,这些都对松华特级的建造测试进度带来许多负面影响。

 

防空潜力

依照2010年美国国会研究处的报告,以DDG-1000现有的设计与发电能量,无法直接换用原本打算用在CG(X)上的AMDR相位阵列雷达。原本CG(X)规划使用直径高达22英尺(6.7m) 的AMDR-S S波段阵面,而DDG-1000理论上其舰体载台能够容纳直径18英尺(5.49m)的AMDR-S天线(BIW厂则认为能搭载21英尺(6.4m)的AMDR-S天线 ),但需要相当程度地修改整合式船楼组合才行,而且舰上的发电量与冷却能量也不够支应(因为DDG-1000原始需求不包含防空侦测与反弹道飞弹,没有将功率如此高的相位阵列雷达纳入考量)。理论上DDG-1000要 增添与神盾系统相同的反弹道飞弹能力和区域防空能力都不是问题(具体上也就是结合神盾系统的现有软硬体模组),但都需要额外的发展工程。

在2009年,由于CG(X)被认为成本过高,加上其搭载的KEI反弹道飞弹动能截杀器遭到取消,美国海军遂展开替代CG(X)的方案,考量包括透过现有柏克级与DDG-1000的设计进行衍生,搭载直径11英尺(3.66m)或14英尺(4.27m)版本的AMDR-S相位阵列雷达天线(对于这样等级的AMDR-S雷达,现有DDG-1000的电力供应就足以应付)。将天线尺寸限制在14英尺以内,主要是迁就柏克级的舰体规模。评估结果显示DDG-1000无论是排水量、重心、发电与制冷的余裕都比接近极限的柏克型更充裕,更能因应服役期间的变更;但此时DDG-1000仍在建造,尚无服役经验,之后很可能还会发生诸多问题并需要改进,而柏克级的载台设计已经有20年服役经验 ,具有立即的成本和风险控制优势;此外,柏克级的神盾作战系统一开始就是专门针对长距离高密度区域防空为着眼,拥有丰富的操作经验,相关改良(包含BMD能力的发展)与除错都已经非常成熟;而DDG-1000的TSCE在此时是尚未服役的新系统,而且并非针对区域防空/反弹道飞弹任务而发展,需要更多的开发与整合工作(例如结合神盾系统现有的防空与反弹道飞弹功能),成本与风险比神盾系统大得多。经过评估后,美国海军在2010年决定以改良后的柏克级作为接替CG(X)的新防空舰艇,成为柏克Flight 3。

 

评析

由于DDG-1000面临伊拉克庞大战费排挤预算、国际油价与钢铁等原物料价格飞涨等极端不利的背景因素,加上由于集各种高科技于一身而导致成本持续飙涨,付出天价换来的实质 作战效益却没有那么显著。

首先,DDG-10000耗费钜资开发大量崭新技术 ,不仅与作战相关的项目(战斗系统、侦测射控、指管通情、武器装备等)几乎都是全新开发,连与作战任务本身没有直接相关的舰体载台设计、推进机电也有许多开美国海军先河的开发;革新技术的比例过高,往往使国防军备计划走向膨胀与失控。美苏冷战结束后,美国的主要对手科技层次都十分低落,这让许多先进高科技军事技术重要性陡降,昂贵的成本在国防预算逐渐删减的年代却尽显弊病,尤其是导致军方财力能负荷的装备数量减少;而冷战结束后真正冲击作战面貌的往往是资讯化的革新,透过情资传输共享使敌方动态获得最大的掌握,并让自身的武力单位能在正确的时间出现在正确的位置。这种趋势下,投资过多资源强化单一武器载台本身性能,往往不能明显地展现效益。

更糟的是,如此集结各项尖端科技于每一方面的DDG-1000,主要任务却是技术门槛相对较低、且美国海军已有充沛资源的对地攻击,而不是先天难度较高、理当比较昂贵的防空与反弹道飞弹任务,这使其效益更加遭受质疑。在DDG-1000服役以前,美国海军早已拥有全世界最强大齐全的对地投射能力,包括无与伦比的航舰舰载机投射能力以及可由潜舰、水面舰发射的各型战斧巡航飞弹 ,2000年代后期又陆续装备使用弹性极佳、能在飞行中途临时变更目标的战术型战斧飞弹或搭载武装的无人飞行载具(UAV)等,攻击距离与使用弹性甚佳,DDG-1000上耗费钜资开发的AGS舰炮 并不是需求迫切的装备。

另外,欠缺反弹道飞弹能力也成为压垮DDG-1000的最后一根稻草;DDG-1000的原始需求没有整合SM-2区域防空飞弹乃至于SM-3反弹道飞弹系统 (虽然厂商宣称其作战系统据说已经纳入操作SM-2/3/6防空飞弹的能力),这使得美国海军宁可订购更多造价便宜得多的柏克级, 其神盾系统以防空作战为主,而且发展反弹道飞弹能力(BMD)已经有一段时间,而且能购买更多的数量,对兵力部署运用较为有利。 在2005年1月,美国海军研究发展与筹获助理秘书长( Assistant Secretary of the Navy for Research, Development and Acquisition)杨.约翰(John Young)表示,DD(X)由于具有新型雷达,具备超越柏克级的防空能力,并能配合发射SM-2与SM-6防空飞弹,甚至宣称看不出有任何立刻开始执行CG(X)的急迫性。然而在2008年7月31日,美国海军中将巴瑞.麦克劳(Vice Adm. Barry McCullough)与其助理Allison Stiller表示,DDG-1000无法执行区域防空任务,无法部署SM-2/3/6防空飞弹,也无法执行反弹道飞弹任务。然而雷松集团整合防卫系统部门( Integrated Defense Systems division)总裁Dan Smith则反驳,DDG-1000的雷达与战斗系统能量都与其他配备SM-2的船舰相当,而且舰上的战斗系统软体虽然还没完全完成,但都具备控制SM-2与SM-3的能力,唯一的差别是DDG-1000的作战系统还没有反弹道飞弹能力(神盾系统的BMD能力已经经过相当时间的发展),不过未来也都有提升的空间。

当然,以长远发展的眼光,DDG-1000开发的各种新技术除了让美国在相关领域继续维持领先地位,也 等于为美国海军未来各项造舰计划所需的新领域、新技术先做投资,日后美国其他造舰项目都能因而受惠。

在2012年11月,松华特号(USS Zumwalt DDG-1000)的整合式船艛模组船运抵达诺福克港,随后就运往BIW厂与舰体结合。

雷松公司内用来做研发测试的DDG-1000控制中心模拟设施。注意每个操作席位都有一个

三显示器的共同显示系统(CDS)工作站,舱壁上另有三个大尺寸平面显示器。

在2012年12月14日夜间,BIW厂将整合式船艛模组安装在松华特号的舰体上。

BIW厂在2013年6月的照片,近处为松华特级二号舰USS Michael Monsoor(DDG-1001)的舰体船段;

后方是已经成形的松华特号,此时松华特号舰首声纳已经安装。

摄于2013年10月中旬下的松华特号, 舰体外观建造与涂装已经完成。

(上与下三张)在2013年10月28日,松华特号被放在干坞中下水。

松华特号在2014年4月12日举行命名仪式的画面,挂起满舰饰。

松华特号的整合式上层结构特写,注意上面各种不同侦测、通信、导航用天线的安装口。

(上与下四张)建造中的松华特号,摄于2014年5月

(上与下二张)松华特号前主炮与船艛。

建造中的松华特号,摄于2014年底

建造中的松华特号,摄于2015年初

DDG-1000的舰上共通运算环境(TSCE-I)架构图,所有的指挥管制、通信、导航、侦测、武器控制、

船舰机电运转、损管、支援等功能都纳入这个运算网路内。

 

 

船身与匿踪设计

DDG-1000采用整合式船艛组合,所有侦测、通讯、导航、电战天线均整合于内。

在Ingalls厂中建造的首艘DDG-1000驱逐舰的整合式船艛。

首艘DDG-1000驱逐舰的整合式船艛在2012年10月完工出厂。

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