2015年12月29日星期二

055型导弹驱逐舰、新护卫舰

在2014年4月初,网路上的照片显示在武汉黄家湖附近出现一个新驱逐舰上层建筑布局的全尺寸测试平台(右),

位置就在先前已经出现的仿瓦良格号航空母舰平台(左)附近,咸信就是055型导弹驱逐舰。此照片摄于2014年8月。

黄家湖的仿瓦良格号航空母舰平台,后方的物体就是测试中的"倾斜侧壁正八边形天线罩"封闭桅杆

,可能会用于新型护卫舰上。

055型驱逐舰的电磁兼容测试平台的四个相位阵列雷达位置,只有在正面左侧预留实际安装的开口。

(上与下)055型驱逐舰电磁兼容测试平台 的舰桥与综合集成桅杆特写,

综合集成桅杆上部开的洞是预留来安装各型相位阵列平板天线。

侧面看055型驱逐舰电磁兼容测试平台。主相位阵列雷达仍安装在船楼结构四周,后方的两个阵面安装位置提高,

类似美国柏克Flight 2A的设计。

(上与下二张)摄于2015年4月的055型驱逐舰电磁兼容测试平台,前部放上中国国产H/PJ-38 130mm舰炮的炮塔模型,

,舰桥前方装置一座类似730的近迫防御系统的模型,后部船�上则装置一座HQ-10短程防空飞弹发射器模型。

此时塔式桅杆顶部已经放上战术空中无线电导航(TACON)天线、机库顶部也加装若干鞭状通信天线。

──by captain Picard


055导弹驱逐舰(新)

早在1960年代后期,中国就曾打算发展一种型号为055的"大型火炮导弹驱逐舰",目标是发展一种八千吨级以上、具备长程防空系统的大型驱逐舰,作为远洋海上作战、护航的骨干舰艇。由于当时中国的整体技术与科研水平不足,不具备研发建造055这样水平的舰艇的条件,终于在1981年被转为预研型号。

在1980年代后期直到2000年代前期,中国的国产驱逐舰的发展步调不快,这主要是受制于中国整体科研与工业水平落后、长年以来国防投资不足等因素。在1980年代后期,中国以先前第一代国产驱逐舰051的载台配合若干新技术,建造两艘改进型051(165与166),随后在1990年代前后建造两种第二代驱逐舰(两艘052与一艘051B)。1990年代后期由于中国经济逐渐起飞,以及1996年台海导弹危机、1999年美国误炸南斯拉夫大使馆等事件刺激,中国才明显增大国防建军的力道。

到2000年代,中国海军驱逐舰的发展曲线终于开始上扬,2000年代前期建成六艘第三代驱逐舰,包括052B、052C、051C导弹驱逐舰各两艘。这三型国产驱逐舰都规划于1990年代末期,其中052B以新设计的载台结合俄罗斯现成(与现代级驱逐舰相同)的防空作战与Shtil-1导弹系统,051C则以既有051B的载台结合从俄罗斯引进的RIF-M防空导弹系统,两者都有尽速填补中国海军战力间隙的应急意味;而中国真正发展的主力型号,是装备国产相控阵雷达与新型战斗系统、国产垂直发射区域防空飞弹系统、燃气涡轮的052C导弹驱逐舰。在2000年代后期,随着前两艘052C的测试验证逐渐完善、江南造船厂搬迁完毕加上燃气涡轮国产化,052C终于投入量产,随后又进一步推出改进的052D导弹驱逐舰;这些新型中国国产防空驱逐舰在2010年代成批推出,也宣告中国研建防空驱逐舰终于迈向上升曲线。

2015年8月初的055电磁兼容测试平台卫星照片。

052C/D防空驱逐舰的量产意味中国海军发展高性能防空舰艇的技术条件趋于成熟;在此同时,中国海军舰队在2000年代急速现代化并开始发展航空母舰,远洋作战的需要也与日遽增。至此,中国发展大型远洋防空驱逐舰的背景条件与技术、财力条件都堪称成熟。到2010年代,据闻中国新一代大型驱逐舰的研制工作又重新进行, 并且继续使用先前的055型号。在2014年12月,055首舰在江南长兴造船厂举行了开工仪式。

在2014年12月,055首舰在江南长兴造船厂举行了开工仪式。

055导弹驱逐舰是中国发展的第一种一万吨级远洋驱逐舰,无论舰体规模、技术水平与作战性能指标都远超过1970年代的旧055。055导弹驱逐舰的技术是052C/D的延续,舰上推进系统、主要作战装备等核心元素基本上都沿用052D的成果,而更大的排水量则提供了比052C/D更高的持续作战能力与更强的武装筹载。在作战指挥系统、编队指挥系统、整合舰载通信/导航/电子战系统等方面, 055导弹驱逐舰则有新的重大突破。在技术划分上,如果052B、052C、051C算是中国国产第三代驱逐舰,052D是第三代驱逐舰迈向第四代的桥梁,则 055导弹驱逐舰就是意义上真正的第四代驱逐舰。

055导弹驱逐舰是中国未来舰队远洋作战活动的骨干,在海上编队中担任指挥与防空作战中枢,并且是搭配中国航母战斗群的重要水面舰艇,拥有强大的单舰作战能力。055导弹驱逐舰的满载排水量据信达到10000吨以上 ,大型舰体提供了良好的自持力与持续作战能力,能在全球除了极区以外的所有海域进行作战,并能跟随航空母舰在大洋上长期高速运动。推进系统方面,推测055将使用与052C/D相同的QC280燃气涡轮(乌克兰GT25000的国产化版本),而不采用其他还未成熟的新技术(如电力推进) ;不过在舰上电力管理方面,会采用新的整体式数字化电力分配控制系统。由于055排水量更大,因此估计将使用由四具QC280燃气涡轮组成的推进系统,双轴推进。

主要装备方面,055咸信将继续沿用052D的346A型相控阵,大多数武装也继续沿袭052D,包括国产H/PJ-38 130mm 70倍径舰炮、装载了HHQ-9B区域防空飞弹、新型中程防空导弹、鹰击-18A反舰导弹的垂直发射系统(垂直发射器数量将高于052C/D)等,近程防空则可能沿用类似辽宁号航空母舰的配置,包括HQ-10短程防空飞弹以及1130型机炮近迫防御系统(单位时间火力投射量高于052C/D使用的730型机炮近迫防御系统)等。 055也将配置反潜直升机,而且可能会扩大机库与起降甲板,能操作比Ka-28更大的直升机如直-8;此外,舰上据信也将配备新型舰载声纳系统。 除了舰队防空与反水面目标之外,055据信也可能搭载对地攻击的巡航飞弹,支援对地面特定目标的攻击行动。055的作战系统架构与作战指挥模式应仍延续052C/D型舰,集中指挥"、"综合组织"、"三级管理"(指挥控制、系统、操作台位)的模式,但技术上将有重大突破,据信将首次实现指挥/火控一体化作战管理。

055导弹驱逐舰的作战装备与推进系统都是052D的延续,不过在舰载电子系统的整合水平上将有重大突破 。在2000年代前期的中国第三代国产驱逐舰上,虽然电子系统相较于过去有了很大的进步,无论是作战与编队指挥系统、综合通信导航、电子战与侦测射控系统等方面;然而,这段期间中国舰载电子系统的发展仍停留在单机、单系统的提升,针对不同设备之间的集成融合仍无法兼顾。其中一个因素是这个阶段新出现在中国舰艇上的电子装备,来源仍相对复杂,包含从头研发的国产系统以及逆向仿制俄罗斯的装备(包括仿自MINERAL-ME的366水面搜索与射控雷达、仿自顶板的382对空搜索雷达等,HHQ-16防空飞弹系统与配套射控雷达也都明显参照俄罗斯Shtil-1),对于这些来源与用途各异的系统自然很难做到集成。因此,这个阶段中国舰艇的电子设备依旧存在系统之间功能有所重复(尤其是专做水面搜索与射控的MINERAL-ME/366雷达,反观美国神盾舰上相对应功能多已经整合至SPY-1相位阵列雷达中),功能类似的装备(例如不同武器的射控、资料传输等)都有自己专属的天线和后端显控(例如054A上舰炮有自己的366型 与H/LJP-349火控雷达,HHQ-16防空导弹又有自己的四部火控雷达,彼此不相互支援);各种庞杂设备不仅占用舰上体积、增加上部重量以及耗电量,所需的操作人员也进一步增加了舰上人员编制,这使得舰上系统布局所需的舱室空间、重量与电力余裕都变得吃紧,人员适居性难以有效改善,也提高了舰艇的排水量与维护成本。纷杂的设备不仅使整体运作效率难以提高,繁复的收发天线装置都需要挤在舰上较高处(上层结构顶部与桅杆),导致电磁兼容性成为重大问题。当然,繁复的天线装备也一定会破坏舰体外观的简洁性,增加了雷达截面积 ;例如中国在2000年代推出的052B/C/D、054A等舰艇,虽然舰体载台本身似乎对雷达匿踪设计下了功夫,然而装上繁复的各种侦测、通信、电子战等天线之后,外观的简洁性自然大打折扣。

新驱逐舰电磁兼容测试平台顶部的综合集成桅杆特写,这座桅杆集成了过去所有通信传输、

电子战、导航、敌我识别等各种射频装置的天线。

针对前述电子系统的整合问题,055导弹驱逐舰将是中国国产舰艇首次对此方面进行较大的尝试。中国在2000年代发展综合射频管理技术、整合天线在单一匿踪桅杆结构等技术,而 055咸信是第一种实际应用的作战舰艇。在此种新技术之下,各种电子系统会依照使用波段进行整合,使用相同频段的系统透过多路耦合器或分路器、电子开关等措施来共用同一套天线,如此就能大幅减少全舰所需的天线数量。不同频段的天线装置依照物理结构的最佳化,整合在单一的桅杆结构上;天线为平板阵列形式,指向性高于传统天线,而且能良好地与桅杆结构整合,使表面平滑、降低雷达截面积。在整合射频与天线系统之中,不同频段的天线能同时工作,而共用相同天线的系统则透过电子开关等资源管理手段进行微秒级切换,达成分时多工。如此,过去散布于舰艇桅杆上的各式天线如敌我识别器、UHF/VHF/HF等通信天线、资料链天线、导航相关天线、电子战天线、直升机管制的TACON等,都会被 整合在单一的综合集成桅杆上;而此种整合舰上所有侦测、通信、导航、电子对抗的观念,被中国方面简称为"侦通导抗一体化"。

匿踪设计方面,采用集成桅杆系统的055由于大幅减少了各式天线的种类数量,又由于桅杆本身造型就有利于匿踪,因此整体匿踪能力势必比原本052C/D这个是带的中国国产舰艇更为出色。与052D相同, 055将过去通常以斜架安装在甲版上的反舰飞弹也纳入垂直发射系统,可消除一个舰面上的雷达反射源。055是将使用先前发展自052B/C/D与054A等舰艇的各种降低迹讯设计,以全面降低包括雷达回波、红外线热信号、声噪信号以及磁信号等各种暴露舰艇踪迹的讯号。雷达匿踪方面,除了集成桅杆系统之外, 055也会继续沿用各种典型的匿踪设计,包括将上层结构设计成连续封闭、造型单纯流线的构造,采用倾斜的表面使反射波尽量偏离雷达发射源,尽量将舰面甲板的各种装备设施收纳到舷墙内或以舱门遮蔽(例如小艇、鱼雷管等),舰体表面必要开口(如舰尾各种缆线开口、上层结构通风口等)设置屏蔽格栅来阻止雷达波进入舰内而形成更强的反射回波,利用雷达波吸收涂料或材料降低特定波段的雷达回波强度等。热信号方面,主要是透过隔离措施以及气冷等手段,尽量降低主机废气管道与排气口辐射出去的热信号;以烟囱排气口为例,这是全舰热信号最强的部位,一般而言占据全舰整体3~5μm频段红外线强度的90%,而设计目标是让全舰3~5μm频段红外线辐射强度不超过热焰弹诱饵的信号强度的80%。减低噪音振动方面,透过主机减震基座以及利用通道、空舱、污水舱等非居住舱间,尽量隔绝屏蔽轮机产生的噪音、震动与热信号,减少辐射到水中的噪音。磁信号方面,透过主动消磁线圈,通电制造磁场来抵销船体因为切割地磁而产生的感应磁场,降低引爆磁性水雷的机率;此系统包含感测器,侦测船舰磁场变化(航向改变或进入不同海区,都可能使船只切割地磁产生的磁场强度有所变化),进而调整通过线圈的电流量,来达成最适当的消磁效果。

在2011年8月,中国船舰研究中心与哈尔滨工程大学船舶工程学院在2011年8月发表一篇论文:"倾斜侧壁正八边形天线罩风载特性研究",摘要提到"风载是综合集成桅杆复合材料天线罩所受的主要载荷之一,研究天线罩的风载特性将对复合材料天线罩的结构设计具有重要指导意义"。而这种"倾斜侧壁正八边形天线罩风"显然就是中国发展集成桅杆系统的基础研究之一。

中国船舰研究中心与哈尔滨工程大学船舶工程学院的"倾斜侧壁正八边形天线罩风载特性研究"

论文的风洞测试画面。这是中国发展集成桅杆系统的重要基础研究。

武汉黄家湖附近的集成桅杆模型,构型与上图的"倾斜侧壁正八边形天线罩"相近。

新型护卫舰

除了055大型导弹驱逐舰之外,中国同时期也在发展接续在054A之后的新导弹护卫舰,与055可能会在同一时期开工。

依照现有资料,新护卫舰排水量可能高于054A数百吨,主要作战能量可能变化不大,但藉由引进新技术使作战效能提高。新护卫舰很可能结合某种形式的电力推进系统, 能改善燃油运用的经济性,并降低反潜作业时的主机噪音。与055相同,新护卫舰也会使用"侦通导抗一体化"概念,把舰上的侦测、通信、导航、电子战等射频系统整合到综合集成桅杆内。 新护卫舰的防空雷达或许是基于现有382型三维对空搜索雷达的改良型,天线可能会封闭在由频率选择材料制造的外罩里,降低雷达截面积;由于成本因素, 新护卫舰应该不会使用相控阵。新护卫舰的武器装备应该是基于054A为基础,防空系统应该不会有重大变化,可能引进新的技术(例如可能使用改良型的HHQ-16或HHQ-10短程防空飞弹),而反潜装备(包含声纳系统 、反潜武装等)会有较大的改进 。2013年9月30日下水的054A护卫舰黄岗(577)舰尾首度出现大型施放口,极可能是主/被动拖曳阵列声纳的主动拖曳体施放口,而首艘056A轻型护卫舰的反潜型(2013年11月20日下水)舰尾出现类似的拖曳体施放舱口;因此,中国可能先在最后几艘054A以及056反潜型上安装试用新型主/被动拖曳阵列声纳,随后装备于新型护卫舰上。

此外,据说新护卫舰也会配备较好的反鱼雷系统(包含水下干扰、反鱼雷火箭弹等),在鱼雷来袭时掩护舰队中的高价值舰艇(如航空母舰),而仍能有较大的存活率。 新护卫舰可能配备两个直升机库,搭载两架反潜直升机,或者一架反潜直升机搭配数架无人飞行载具(UAV)。

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