陳濤
瀕海戰(zhàn)斗艦的第二個型號是“獨立”級。截止到2020年5月美國國會一共批準(zhǔn)了19艘“獨立”級的建造,而“自由”級批準(zhǔn)了16艘。是什么讓“獨立”級獲得了美國海軍的青睞,讓制造商笑得更加開心?下面進入正題!
在2001年美軍開始的“瀕海戰(zhàn)斗艦”招標(biāo)中,同時獲得訂單的除了洛克希德·馬丁公司的“自由”級外,還有一個就是通用動力公司領(lǐng)銜的“獨立”級。
之所以用“領(lǐng)銜”是因為“獨立”級的核心設(shè)計并不是出自美國公司,而是來自澳大利亞的奧斯塔公司(Austal)。2005年該公司建成1艘客貨兩用渡輪叫做“貝希伊瓜快運”(BenchijiguaExpress)號,賣給了西班牙的福雷德·奧爾森渡船公司(Fred.Olsen,S.A.)。這是一艘長126.7米,寬30.4米的三體船,采用4臺柴油發(fā)動機驅(qū)動噴水推進器,最高航速40節(jié),可裝載1291名旅客和341輛小汽車,是當(dāng)時世界上最大的三體船。這就是“獨立”級瀕海戰(zhàn)斗艦的原型。
英國是最早搞三體船的。2000年3月英國下水1艘名為“海神”的試驗船,用來驗證三體船結(jié)構(gòu)的合理性。在試驗和評估時,美國海軍也很有興趣。于是美英兩國國防部達成協(xié)議,在“海神”號海試期間進行長達18個月的合作,美國提供了用來評估其性能的船載數(shù)據(jù)采集傳感器和計算機系統(tǒng)。大量的試驗數(shù)據(jù)對美國了解和認(rèn)可三體船起到了重要的作用。
澳大利亞的奧斯塔公司算是搞高速船的行家了,各種雙體船和三體船應(yīng)有盡有,還采用了很輕便的鋁合金制造,非常符合“瀕海戰(zhàn)斗艦”的定位。作為一家1999年才在美國開分店的新公司自然需要有人領(lǐng)路,于是就有了美國老牌軍火商通用動力前頭鳴鑼,后面奧斯塔公司在美國亞拉巴馬州莫比爾的船廠開道的操作,“獨立”級粉墨登場了!
“貝希伊瓜快運”(Benchijigua Express)號客貨運輸船,“獨立”級的船體設(shè)計源于此
三體船就是由三個船體組成的船舶,中間一個主船體,兩側(cè)兩個小一些的側(cè)體,三者共享一個主甲板及上層建筑。同單體船相比,三體船的優(yōu)點不少:首先就是甲板空間大,其次就是平穩(wěn)性能好。另外,三體船的快速性能好。由于甲板由三個船體共用,所以每個單體可以做的比較細長,這樣可以得到較大的長寬比,有利于降低高速航行時的興波阻力,通過調(diào)整側(cè)體和主體間相對位置,可獲得有利的興波干擾。
“獨立”級的中央主船體從艦艏水線以上部位的深V型開始,到整船的1/3處逐步融合過渡到普通V型?!蔼毩ⅰ奔壍乃€面只有艦寬的1/3,這樣細長的船體設(shè)計就形成了一個水動力優(yōu)化的布局,其球鼻艏可以降低興波阻力,使艦船的縱向穩(wěn)定性和推進效率均得到很大提高。主船體的艏部和舯部兩側(cè)各有一對自動控制的減搖鰭,能進一步改善主船體的垂向加速度,使船體在波浪中獲得更高的縱向穩(wěn)定性和耐波性。兩個位于船身的后半部分的側(cè)船體,長度大約相當(dāng)于主船體的一半,其底部尖削像兩把刀插入水中,整個側(cè)體用來增加整船的儲備浮力,較好地解決了大長寬比小水線面船體的橫搖問題。這就和小朋友騎的自行車在側(cè)面加兩個輔助輪車就不會橫搖,是一個道理。
上述縱橫兩個方面的措施,保證了船體的穩(wěn)定性和高速性。側(cè)體加寬了艦船的橫向尺寸,可以支持寬大的甲板面積和上部艙室容積,而且還為屏蔽主船體上的物理特征、提高艦艇隱身能力提供了幫助,更兼具能提前觸爆導(dǎo)彈和魚雷的能力。側(cè)體所提供的艙室空間,主要是作為壓載水艙來調(diào)節(jié)整船的恒定吃水,甚至還可以用來儲備燃料和淡水,以提高自持力。中央船體起主要的支撐作用,主要設(shè)備也裝在這里。
“獨立”級首艦“獨立”號(LCS-2)2004年12月15日獲批,2006年1月19日開工建造,2008年4月26日下水,2010年1月16日服役。“獨立”級舷號均為雙數(shù),截止2020年5月,一共下水12艘,服役10艘(比“自由”級多1艘),授權(quán)19艘,計劃中的最后1艘是LCS-38。
“獨立”級艦長127.1米,寬31.4米,吃水4.5米,滿載排水量3200噸,航程4300海里(航速18節(jié)),自持力21天。固定的武器有1門57毫米的Mk110艦炮,1座Mk15Mod.31“海拉姆”近程防空導(dǎo)彈發(fā)射架,通常還裝有2門30毫米的Mk46艦炮。動力采用柴燃聯(lián)合動力(CODAG),配4臺噴水推進器。艦面整潔具備較強的隱身能力。
“獨立”級由于采用了全鋁合金艦體,大大減輕了重量,同“自由”級相比,在長了9米,寬了14米的情況下,排水量還小了200噸。鋁合金基本無磁性,對掃雷任務(wù)也有好處,但是也有巨大的隱患(見后文)。
“獨立”級的船底結(jié)構(gòu)
武器艦艏主甲板上的Mk110艦炮,是英國宇航系統(tǒng)公司(BAE)的產(chǎn)品,射速220發(fā)/分,最大射程17千米,有效射程14.5千米。除常規(guī)彈種外,Mk110還可以發(fā)射Mk295Mod0型57毫米彈藥。這是一種采用了近炸引信、內(nèi)含預(yù)制破片、可編程的定裝式彈藥(即3P彈),具有6種炸點控制功能,可選擇合適的引爆方式打擊空中、水面和地面目標(biāo),并具有較強的抗干擾能力。
在艦體上層建筑的中部有2個即插模塊是阿靈頓公司開發(fā)的Mk46艦炮系統(tǒng),最初為美國海軍陸戰(zhàn)隊遠征戰(zhàn)車EFV設(shè)計。該炮用于艦艇自衛(wèi),對抗小型高速目標(biāo)?;鹋诩瓤稍谂谒先斯げ僮?,也能在任務(wù)控制中心的遠程操作臺上遙控操作。Mk46的有效射程為2千米,射速200發(fā)/分,雙路供彈。
這三門炮組成的水面戰(zhàn)火炮系統(tǒng)對各種小艇具備強大的殺傷力。艦上還有4挺12.7毫米重機槍,分別裝備在艦體側(cè)面走廊的前端和艦艉機庫甲板的下面。
SSMM導(dǎo)彈模塊是水面戰(zhàn)的重要組成部分,具備打擊高速目標(biāo)能力,主要補充艦炮和大型反艦導(dǎo)彈對付小艇的不足。但進展不順利,2017年起開始在“自由”級上進行試射,而“獨立”級到2019年6月11日才由“杰克遜”號(LCS-6)在穆古角靶場進行首次發(fā)射測試,測試的導(dǎo)彈為AGM-114L“長弓海爾法”,2019年末開展初始作戰(zhàn)測試和評估。
“獨立”級的B炮位是一個預(yù)留模塊,一直用蓋板蓋著沒有使用(上面曾經(jīng)焊接過“魚叉”導(dǎo)彈的發(fā)射架),有資料說是Mk48垂直發(fā)射單元,Mk48其實不適合裝在狹窄的前甲板。此處倒是可以布置一套8單元的Mk41垂直發(fā)射裝置,用來發(fā)射ESSM“改進型海麻雀”或者是“標(biāo)準(zhǔn)”2導(dǎo)彈。但是這兩種導(dǎo)彈都是半主動雷達制導(dǎo),需要安裝制導(dǎo)雷達,顯然設(shè)計上并沒有預(yù)留雷達位置。即使最新的ESSMBlock2換上了半主動/主動雙模雷達制導(dǎo)頭,但是空情的掌握,作戰(zhàn)系統(tǒng)的升級,艦艇的任務(wù)使命等也都決定了“獨立”級暫時缺乏這種能力。所以此處實際是一個水面戰(zhàn)任務(wù)模塊,當(dāng)前會用來承載SSMM模塊,“杰克遜”測試的“長弓海爾法”導(dǎo)彈就裝在這里。
已經(jīng)下馬的EFV遠征戰(zhàn)車,車上的主炮卻在“獨立”級瀕海戰(zhàn)斗艦上發(fā)揚光大
“瀕海戰(zhàn)斗艦”未來還將裝備一款超視距導(dǎo)彈,就是挪威康斯伯格公司和美國雷聲公司共同研發(fā)的“海軍打擊導(dǎo)彈”NSM。該導(dǎo)彈在美國的超地平線武器系統(tǒng)項目競標(biāo)中勝出,擊敗了洛·馬公司的LRASM艦載型和波音公司的“魚叉”Block2PLUS。該導(dǎo)彈于2014年首次在“科羅納多”號上進行了演示。
2018年5月,美國海軍與雷錫恩公司簽署了一份價值1800萬美元的合同,為“瀕海戰(zhàn)斗艦”采購第一批NSM反艦導(dǎo)彈。在太平洋格里芬演習(xí)期間,“加布里埃爾·吉福斯”號(LCS-10)于2019年10月1日進行了測試。美國海軍希望能夠在2020~2022年,每年采購20枚NSM導(dǎo)彈,將來為每艘瀕海戰(zhàn)斗艦(共有35艘)都配備2個四聯(lián)裝的NSM反艦導(dǎo)彈發(fā)射箱,預(yù)計總支出為8.476億美元。
NSM導(dǎo)彈中段采用慣性、GPS加地形匹配制導(dǎo),末端采用抗干擾較強的中長波紅外熱成像制導(dǎo)頭,有效射程185千米,這使得NSM導(dǎo)彈也具備極佳的對陸打擊能力,再加上體積重量等適裝性指標(biāo)的優(yōu)勢,非常適合瀕海戰(zhàn)斗艦對海也能對陸的戰(zhàn)斗任務(wù)。
艦艉的直升機機庫正上方布置的是一座Mk15Mod.31“海拉姆”防空導(dǎo)彈發(fā)射裝置,裝有11枚RIM-116近程防空導(dǎo)彈,導(dǎo)彈射程9千米,采用被動制導(dǎo)方式,“發(fā)射后不管”,具備多目標(biāo)接戰(zhàn)能力。
動力柴燃聯(lián)合動力機組包括2臺通用動力公司的LM2500燃氣輪機,單機功率是22兆瓦;2臺MTU20V8000M91柴油機,單機功率是9.1兆瓦,總功率62.2兆瓦。雖然功率要比“自由”級小20多兆瓦,但是因為三體船帶來的大長寬比和高速興波阻力小的優(yōu)點,該艦最大速度在44~46節(jié)之間(官方只說明大于40節(jié))。
LCS-10“加布里埃爾·吉福斯”號瀕海戰(zhàn)斗艦試射NSM反艦導(dǎo)彈
四部推進器為瓦錫蘭公司的噴水推進器,兩臺LJ160E,兩臺LJ150E。三體船橫向尺寸較寬,轉(zhuǎn)向操作天生不如單體船,所以“獨立”級是不能和“自由”級比飆車能力的。為了彌補這個缺點,在艦首的下部有一臺可以收放的艏側(cè)推,兩者配合可以縮小回轉(zhuǎn)半徑。柴油機的排氣煙囪隱藏在主船體和側(cè)船體間,兩側(cè)各有一個,廢氣排到主側(cè)體之間的兩個涵道內(nèi),完全被側(cè)體遮蔽,特別有利于紅外隱身。燃氣輪機的煙囪位于中部上層建筑桅桿的后方,桅桿下方的側(cè)面則是燃氣輪機的進氣道。該艦還裝有四臺MTU8V396TE54柴油發(fā)電機組。
雷達獨立”級瀕海戰(zhàn)斗艦加裝瑞典薩博防務(wù)集團的“海長頸鹿”AMB雷達(原愛立信微波系統(tǒng)公司后來并入薩博公司),美軍編號為AN/SPS-77(V)1雷達,位置在艦橋頂端二層平臺主桅的下面。
LCS-2“獨立”號兩棲攻擊艦轉(zhuǎn)向
“海長頸鹿”AMB雷達是一種C波段無源相控陣?yán)走_。這種雷達最大探測距離為180千米,最大仰角70°,轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)或者60轉(zhuǎn)/分(對海/對空)。該雷達具備空中監(jiān)視和跟蹤、地面監(jiān)視和跟蹤、艦船武器系統(tǒng)的目標(biāo)指示和高分辨率測繪能力。AMB代表靈活的多波束,也具備波束合成能力。除了“獨立”級瀕海戰(zhàn)斗艦外,瑞典的“維斯比”級隱身護衛(wèi)艦也裝備了該型雷達。
電子設(shè)備輕型三角主桅桿上布置了塔康無線電導(dǎo)航、16號數(shù)據(jù)鏈、兩部AN/SQR-4直升機數(shù)據(jù)鏈,EDO公司ES-3601戰(zhàn)術(shù)雷達電子支援措施(ESM),以及其它短波、超短波通信天線。在艦橋頂部前面是諾斯羅普·格魯曼公司“橋梁大師”E航行雷達,AN/KAX-2紅外光電傳感器。在艦橋頂端二層平臺兩側(cè)是兩部特高頻(SHF)衛(wèi)星通信天線,型號為AN/WSC-6。
早期的“獨立”上搭載的“海長頸鹿”雷達,此時還有整流罩
“獨立”級搭載的戰(zhàn)斗系統(tǒng)是諾·格公司研制的ICMS綜合戰(zhàn)斗管理系統(tǒng),該系統(tǒng)是TACTICOS系統(tǒng)的升級版,集成了傳感器和武器控制系統(tǒng)。TACTICOS系統(tǒng)裝艦超過100艘,比如德國的F124級,荷蘭裝備的“七省”級等。不過美國海軍一直在尋求采用洛·馬公司的COMBATSS-21統(tǒng)一兩種型號瀕海戰(zhàn)斗艦的作戰(zhàn)系統(tǒng),以簡化艦員培訓(xùn)。該艦采用分布式控制,有兩個控制中心,一個在上層建筑內(nèi)與艦橋用一道防火簾隔開,用于操船和自衛(wèi)作戰(zhàn);另一個在主甲板下兩層用于控制任務(wù)模塊。這不僅避免航海組和任務(wù)組互相干擾,還便于打包更換任務(wù)模塊和配套的控制系統(tǒng)。由于采用高度網(wǎng)絡(luò)化,這兩個控制中心可以自由對換,互為備份。
誘餌系統(tǒng)是Mk36型6管超快速散離艦干擾系統(tǒng)(SRBOC),布置在艦舷走廊的中部,左右舷各兩部。
直升機甲板和機庫該艦有一個超級大的飛行甲板面積大約1030平方米,是“自由”級的2.13倍,是一般驅(qū)護艦的3倍以上。在這個飛行甲板上能起降CH-53這樣的重型直升機,也能同時起降2架MH-60R/S“海鷹”直升機,相比之下它的機庫只有325平方米,比“自由”級還要小,通常攜帶1架MH-60R/S和3架MQ-8B無人機。機庫的內(nèi)部除了容納直升機和無人機外,還有空間能放置兩個國際標(biāo)準(zhǔn)的集裝箱,通常用來存放航空保障器材。
LCS-2“獨立”號瀕海戰(zhàn)斗艦的大型飛行甲板
“獨立”級瀕海戰(zhàn)斗艦側(cè)面大艙門打開
多功能任務(wù)艙在直升機甲板和機庫的下方是一個面積為1410平方米的多任務(wù)艙,相比“自由”級的595平方米,“獨立”級是其2.37倍,并擁有11000立方米的有效載荷容積。足夠的有效載荷容積,可以在執(zhí)行一種任務(wù)的同時儲備另一種任務(wù)模塊,這樣就可以在不靠碼頭的情況下轉(zhuǎn)換任務(wù),也就是具備執(zhí)行兩個任務(wù)的潛在能力。
除了貨物或集裝箱大小的任務(wù)模塊,任務(wù)艙還可以運載四排卡車、裝甲車及其相關(guān)部隊,機庫和任務(wù)艙之間也有升降機可以裝運59米(20英尺)長的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。為便于車輛進入,任務(wù)艙側(cè)面有液壓大門可以放下便于車輛進出。艉部有遠離水面的尾門,雖然不像“自由”級艉部容易進水,但收放RHIB 工作艇的時間略長。
乘員 核心人員40人,任務(wù)組人員38人( 本來是35人,后航空人員從20人加到了23人),共78人。
“獨立”級瀕海戰(zhàn)斗艦釋放RHIB快艇
“獨立”級也是一個逐漸改進、完善的過程,但是各艦的外觀變化并不大。
在首艦“獨立”號和次艦“科羅納多”號上,“海長頸鹿”雷達有個截錐形的雷達罩,從3號艦“杰克遜”號(LCS-6)起,這個雷達罩去掉了,讓人誤以為更換了雷達型號。
還有一個很有意思的變化是早期“獨立”級航行艦橋的側(cè)面沒有耳臺(學(xué)名叫做翼橋)。對于一艘寬30多米的軍艦,尤其是后半部比前部艦身還要寬的軍艦,操艦會有很多麻煩,而翼橋就能起到指揮、輔助船只進出港口、靠泊以及離泊的作用?!白杂伞奔壱灿幸順?,所以“獨立”級各艦在建造和使用中的不同時期陸續(xù)都增加了翼橋。
“獨立”級的前兩條也是驗證艦,由于修改了設(shè)計基線要求,從“杰克遜”號起的后續(xù)艦只的成本估算大幅增加。比如“杰克遜”號上有超過5000個設(shè)計修改,雖然沒有報出來到底都改了什么,但“獨立”級的排水量一直在增加,滿載排水量從不到2800噸,后來變成了3100噸,現(xiàn)在3200噸,吃水也從4.3米變成了4.5米。
在2016年6月“杰克遜”做抗沖擊測試時,4.5噸的炸藥在91米左右爆炸,需要炸三次。對于鋁合金艦艇而言,如果沒有大量的結(jié)構(gòu)加強應(yīng)該是不可能承受的。而且這類有效的措施也都會固化到后續(xù)艦只中。
加裝翼橋的“獨立”號瀕海戰(zhàn)斗艦
“瀕海戰(zhàn)斗艦”執(zhí)行水面戰(zhàn)(SUW)、水雷戰(zhàn)(MIM)、反潛(ASW)3大任務(wù),因此規(guī)劃了3大模塊,通過規(guī)定的接口,在規(guī)定的時間內(nèi)(基本不小于4天)完成切換,從而轉(zhuǎn)換任務(wù)。當(dāng)前基本完成的只有水面戰(zhàn)模塊。水雷戰(zhàn)模塊主要是“獨立”號在測試,最早計劃在2015年9月形成初始作戰(zhàn)能力,但是問題很多,預(yù)計2021財年形成初始作戰(zhàn)能力(IOC)。水雷戰(zhàn)模塊的組成是:
遠程探雷系統(tǒng)AN/WLD-1,這是一種半潛式遙控獵雷航行器(RMV)。洛·馬公司研制,主體長7米,直徑1.2米,質(zhì)量為7260千克,由1臺370馬力的柴油機驅(qū)動高效推進器前進,可以潛到7米深處,巡航速度12節(jié),最高航速16節(jié),8節(jié)航速時續(xù)航時間69小時。RMV航行時唯一露出水面的是通氣管,用于為柴油機供氣,另外通氣管上還裝有無線電天線和1個避撞攝像頭。頭部裝一部前視聲吶,以搜索水中目標(biāo)和規(guī)避其它水中物體。主體中部下方攜帶可收放的AN/AQS-20A獵雷聲吶。RMV有實時通信裝置用來和母艦聯(lián)系。
獵雷聲吶AN/AQS-20A,雷聲公司制造,可以由MH-60S直升機拖曳或RMV拖曳。該聲吶長3.2米,直徑約0.4米,質(zhì)量425千克。上面有5部聲吶,可從五個不同角度探測水雷,作業(yè)時可以改變深度,沉底雷、錨雷還是漂雷都能探測,是世界上效率最高的獵雷聲吶之一。它的信號處理程序能夠探測和分析從海床到海面的各種障礙物,為疑似水雷的物體給出精確的位置坐標(biāo),艦上或直升機上的操作人員可以通過視頻監(jiān)視器看到高清的水下圖像并加以辨認(rèn)。最新型的AN/AQS-20A聲吶在拖體上還裝有高分辨率的激光成像裝置。
機載激光探雷系統(tǒng)簡稱ALMDS,型號為AN/AES-1,諾·格公司制造,由MH-60S直升機搭載。ALMDS系統(tǒng)發(fā)射激光脈沖,利用安裝在吊艙里的激光探測與測距技術(shù)獲取數(shù)據(jù)信息,并生成目標(biāo)區(qū)域三維視頻圖像,能探測12米水深內(nèi)的水雷。
機載掃雷系統(tǒng)簡稱為AMNS,型號為AN/ASQ-235,包括一臺安裝在直升機上的控制操縱臺,以及一臺帶有4個“箭魚”滅雷載具的發(fā)射和回收系統(tǒng)。滅雷具從發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射后自動游向目標(biāo)區(qū)域,它們由光纖電纜系留,載有攝像和聲吶傳感器以探測和找到水雷。然后放置炸藥,由直升機上的操作員遙控引爆摧毀水雷。
瀕海戰(zhàn)場偵察系統(tǒng)簡稱COBRA,型號為AN/DVS-1,裝備在MQ-8無人直升機上,該系統(tǒng)也被稱為“眼鏡蛇”,在飛過海灘區(qū)域時,可以探測并定位雷區(qū)和障礙物,也就是說它探測的是地雷。有了該系統(tǒng),登陸部隊可以方便選擇登陸區(qū)域。
整個獵雷系統(tǒng)具有不接觸和快速的優(yōu)點,代表了未來獵雷的發(fā)展方向。目前美軍已經(jīng)采購2套。
美國AN/WLD-1遙控獵雷系統(tǒng)
相比“自由”級,“獨立”級的故障要少點。故障的原因除了初期的動力磨合問題,還有“獨立”級的操艦困難問題,但是相對來說這些不算大問題。
“獨立”級的核心問題和它的艦體材料有關(guān)?!蔼毩ⅰ奔壟烍w采用的是鋁合金材料,具有重量輕、強度高、無磁性的優(yōu)點。但是艦上有些部件必須用其它金屬比如銅和鋼,這些東西小到螺釘大到主軸。當(dāng)鋁和其它金屬相接觸時,形成電勢差,在其間產(chǎn)生了電流,相當(dāng)于一個電池,鋁的電位低,會被腐蝕。尤其在海水的作用下,會加速腐蝕過程。這就是 “電偶腐蝕”。
本來是有辦法防止電偶腐蝕的發(fā)生的,即在艦艇上安裝陰極保護系統(tǒng),但在“獨立”的設(shè)計中卻沒有。奧斯塔公司和通用動力公司在早期都沒有收到遺漏陰極保護系統(tǒng)的警告,后來國防部報告“獨立”號動力系統(tǒng)附近的船體存在腐蝕,奧斯塔公司才開始采取補救措施,對“科羅納多”號采用新的防腐蝕表面處理方法。而從“杰克遜”號開始的后續(xù)艦艇,會安裝經(jīng)過測試的腐蝕管理工具和程序。
機載激光探雷系統(tǒng)ALMDS
“獨立”級瀕海戰(zhàn)斗艦從艦型到材料都有顛覆性設(shè)計,是美國海軍的一次大膽的探索,和SC-21中另外兩種探索型的軍艦“自由”級和“朱姆沃爾特”級相比,相對較為成功,可以執(zhí)行美國海軍原定賦予它的三項使命。但是對抗大國海軍,執(zhí)行傳統(tǒng)護衛(wèi)任務(wù)的能力還是不足,后續(xù)美軍可能還會再升級
美海軍計劃在2022財年或者更早的時候開始對LCS進行升級,包括水面電子戰(zhàn)改進計劃(SEWIP)、Mk53“納爾卡”誘餌發(fā)射系統(tǒng)、改進Mk4630毫米艦炮武器系統(tǒng)等,還包括“獨立”級的戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)。