国外新型驱逐舰作战系统分析*

2010-08-15黄勇

舰船电子工程 2010年12期

黄勇

(海军装备研究院北京 100161)

1 引言

驱逐舰自1893年在英国诞生以来,一直是世界主要国家海军的重点发展舰种之一[1]。目前,各型驱逐舰作战系统及其装备虽然各异,但其发展有较多共同之处。为从不同侧面反映21世纪驱逐舰作战系统的发展趋向,本文对美国海军“朱姆沃尔特”(DDG-1000)级、英国海军 45型、韩国海军KDX-3型驱逐舰作战系统的特点进行了分析,探讨了其对舰艇作战系统的发展启示,以期为我舰艇作战系统及其装备发展提供借鉴。

2 国外新型驱逐舰作战系统及其特点分析

2.1 DDG-1000级驱逐舰

DDG-1000级驱逐舰是美海军为适应21世纪海上作战需求于21世纪初开始研制、建造的一型侧重对陆攻击和水面打击能力的多用途舰,首舰“朱姆沃尔特”号计划2017年服役,采用内倾穿浪船型和综合电力系统,满载排水量超过14000吨,最大航速超过30节。

2.1.1 作战系统配置情况

装备的电子设备主要有1部S波段搜索雷达、1部X波段SPY-3多功能雷达、1套分布孔径光电系统、1部高频/中频舰壳声纳、1部拖曳阵声纳、1套C4ISR系统、1套全舰计算环境、1套电子对抗系统、1套SQQ-90综合水下作战系统等;装备的武器主要有80单元 MK-57先进垂直发射系统、2座155毫米先进舰炮武器系统、2座57毫米MK110近程舰炮武器系统等;搭载2架MH-60R反潜直升机或1架MH-60R反潜直升机和3架RQ-8B无人机[2]。

2.1.2 系统主要特点分析

与“阿利◦伯克”级驱逐舰 DDG-79[3]比较,DDG-1000级驱逐舰作战系统具有下述主要特点:

1)配装了由S波段有源体搜索相控阵雷达和X波段有源多功能相控阵雷达组成的双波段雷达系统,开创了协调使用两套频率资源的先河,实现了系统在这两个电磁波频段上同步工作、资源共享,可灵活地将对目标的搜索与跟踪、对导弹的制导等功能分配给某个频率或同时分配给两个频率,其能力和灵活性是此前雷达系统不可比拟的。

2)创造性地用全舰计算环境来支持包括警戒探测、作战指挥、武器控制、通信、电子战、导航、武器、动力电机、管理、损管等在内的舰上所有系统,解决了现役舰艇存在的各类系统独立运算、不同系统的数据处理能力和硬件资源无法相互支援等问题,使本舰的系统不会因局部损坏而瘫痪。

3)配装的MK-57先进垂直发射系统采用了创新性的舷侧安装布置方式,将舰体前部和后部中线附近以往布置垂直发射系统的位置和空间留了出来,以装备更多其他装备,装载能力得到有效提高。同时,垂直发射系统舷侧安装在内外层舰体间,远离舰体重要区域,即使中弹,爆炸力也会被导向舰外,生存能力得到有效提高。此外,该先进垂直发射系统以4管为一个模块,极大提高了布置的灵活性,与现广泛使用的MK-41垂直发射系统相比,其发射管深度更深、内径更大,可发射的导弹类型更多。

4)除装备对陆攻击导弹外,舰前部装备了2座155mm/62倍径的“先进舰炮系统”作为承担对陆打击任务的重要武器,对陆打击能力较现役驱逐舰有质的提高。该舰炮炮管平时收于炮塔前方整流罩内,可使用最大射程117kmGPS导引的对陆攻击弹药、射程56km毫米波雷达导引的对海助推弹和射程41km的无导引普通炮弹等;利用GPS制导炮弹打击目标时,每座炮可通过设定仰角和炮弹弹道等不同发射参数让4～6枚先后发射的炮弹以不同弹道同时飞向几十海里外同一目标,使本舰具有8～12发炮弹同时弹着能力。

5)鉴于以近海为主要作战任务的DDG-1000级驱逐舰遭遇小型舰艇攻击的可能性大,而配装的“先进舰炮系统”并不适合担负反小型舰艇作战任务,20毫米口径的“密集阵”近程舰炮系统威力又有限,该级舰在机库顶左右舷各布置了1座具备反导和反快艇能力的57mm/70倍径MK-110舰炮作为其近防武器系统。

6)通过将反潜作战指挥、本舰和外平台声探测、武器控制、直升机反潜、遥控猎雷和鱼雷防御等功能综合于一体形成的“综合水下作战系统”,实现了反潜作战指挥和武器控制功能的综合以及与反潜直升机的协同作战,能自动进行水下目标探测、识别、跟踪、定位以及目标攻击,缩短了反应时间,可有效应对来自潜艇、水雷、无人潜航器等威胁。

7)采用集成复合上层建筑和孔径结构,并将雷达和通信等天线集成于该一体化上层建筑中,最大程度减少了甲板上的暴露物,且采用穿浪型内倾单体船型,舰的隐身性能得到显著增强。

8)舰艏双频声纳除具有完成对潜艇等传统水下目标探测能力外,具备行进中探测规避水雷能力,可满足将来舰艇编队中由于取消专门水雷战舰而对驱逐舰本身反水雷能力的需求。

2.2 45型驱逐舰

45型驱逐舰是英国海军为应对反舰导弹等威胁于2000年底开始研制、用于替换42型舰的新型驱逐舰,首舰“勇敢”号2009年服役,采用全电推进系统,满载排水量超过7000吨。

2.2.1 作战系统配置情况

装备的电子设备主要有1部S波段“桑普森”多功能雷达、1部D波段S-1850M对空/对海搜索雷达、1部MFS-7000改进型舰壳声纳、1部2070鱼雷报警声纳、1部SQL-25A拖曳式声诱饵等;装备的武器主要有48单元“席尔瓦”导弹垂直发射系统、1座114mm MK-8 Mod1舰炮系统、2座 30mm DS30B舰炮武器系统(将来可能升级安装MK-15“密集阵”舰炮系统或者“拉姆”舰空导弹系统)、2座四联装“鱼叉”反舰导弹(现在未装)等;搭载1架“山猫”HMA-8舰载直升机[2]。

2.2.2 系统主要特点分析

1)基本是按照在航母编队中担负防空任务的定位设计建造的一型对空作战能力强、反潜和对陆攻击能力偏弱的驱逐舰。英国海军认为,反潜由编队中其他舰去承担、对陆攻击任务将主要由装备“战斧”巡航导弹的攻击型核潜艇和新一代航母舰载机F-35B去完成。

2)将装备分成“核心基线”和“增进采购计划”两类进行设计和选配,前者为必配装备,后者则是按照需求进行优先排序待资金到位后再加装或升级。首先,“主防空导弹系统”(PAAMS)是该型舰“核心基线”类的主要武器系统,用于为自身和编队提供防空能力,主要包括“桑普森”多功能雷达、S-1850M搜索雷达、以原有FSAF C2系统为基础的指挥控制系统、“席尔瓦”导弹垂直发射系统、射程30/100km的“紫菀”-15/30舰空导弹等;“桑普森”相控阵雷达采用双平面旋转天线,用于目标搜索、跟踪和为“紫菀”导弹提供制导,据称探测距离达400km,能同时跟踪168个目标,支持“紫菀”导弹同时应对其中12个最具威胁的目标[4];S-1850M雷达用于对空中和水面目标搜索,陆上试验表明,其探测隐身目标能力强,能跟踪大气层外目标,有作为“战区导弹防御系统”组成部分的潜力。其次,设计有2座四联装“鱼叉”BlockⅡ反舰导弹发射装置和舰载鱼雷发射装置,考虑了发射“战斧”对陆攻击巡航导弹,但因经费限制目前并未配装,只是列为“增进采购计划”;一些武器系统也采取了降级配装,如用114mm舰炮取代了原计划配装的155mm舰炮等;这使该舰反舰、对陆和反潜能力偏弱,整体作战能力与最初预期有较大差距。

2.3 KDX-3型驱逐舰

KDX-3型驱逐舰是韩国海军于2001年开始研发的一型具备反弹道导弹能力和强的区域防空能力的驱逐舰,是为替代美制二战时期驱逐舰于20世纪八十年代中期开始实施的“韩国自制驱逐舰试验计划”(KDX计划)的终极阶段,首舰“世宗大王”号于2008年服役,满载排水量超过10000吨,最大航速30节。

2.3.1 作战系统配置情况

装备的电子设备主要有1套“宙斯盾”基线7.1指挥控制系统、1套ASWCS-X反潜武器控制系统、1部E/F波段的SPY-1D(V)四面阵多功能相控阵雷达、1部MW-08对海搜索雷达、1部SPS-95K导航雷达、3部SPG-62照射雷达、1套UPX-274K敌我识别器、1部DSQS-21 BZ-M 主被动中频舰壳声纳、1部CAPTAS MK-2V1主被动低频拖曳阵声纳、1套SLQ-200(V)5K综合电子战系统、1套SLQ-261K拖曳式声诱饵、1套NRBP-2B“塔康”战术导航系统、1套全球卫星定位导航系统、1套16号数据链等;装备的武器主要有4座四联装SSM-700K“海星”反舰导弹系统、48单元导弹垂直冷发射系统、80单元MK-41导弹垂直发射系统、1座MK-49 Mod3“拉姆”舰空导弹系统(装 21枚RIM-116导弹)、1座 127毫米 MK-45 Mod4舰炮系统、1座30毫米“守门员”舰炮系统、2座三联装324毫米KMK-32 Mod3鱼雷发射系统等;搭载2架“超山猫”MK-99舰载直升机[2]。

2.3.2 系统主要特点分析

1)配装美“宙斯盾”系统的最新发展型号基线7.1系统。该系统采用分布式结构和高性能商用计算机,通过用功能局域网对其综合,分别构成了反应快速、具有防空作战、反潜作战、对陆与对海作战指挥协调和武器控制功能的综合系统,能同时控制各种传感器和武器定位、识别、跟踪和拦截不同方向和高度来袭的空中、水面和水下密集目标,并具备弹道导弹防御能力。

2)配装了128个导弹垂直发射单元。除前、后甲板各布置有6组和4组可配装“标准”等导弹的八联装MK-41垂直发射装置外,两直升机库间布置了48单元的可配装“天龙”对陆攻击巡航导弹和“红鲨”反潜导弹的垂直冷发射装置。

3)配装了“标准”舰空导弹、“拉姆”舰空导弹、“守门员”舰炮等对空防御武器系统,形成了远、中、近各层火力衔接重叠的层次化防空火力配系,防空能力强。

4)配装了“蓝鲨”管装鱼雷、垂直发射的“红鲨”反潜导弹、反潜直升机和舰壳声纳、拖曳声纳,以及能对包括反潜直升机的AQS-18低频主动吊放声纳、声纳浮标和磁异探测器等在内的舰上各种反潜武器和探测设备进行综合的ASWCS-X反潜武器控制系统,搭配合理,形成了近、中、远层次反潜装备体系。

5)上层建筑采用全封闭一体化设计,后烟囱和直升机库设计为一体,舰桥和机库扩展至整个主甲板宽,为倒V字形,提高了舰艇隐身性,增加了电子武器装备布置点和灵活性。同时,将发射对陆攻击巡航导弹和反潜导弹的48单元垂直发射系统布置于两直升机库间。通过这些优化布置,使其配装的电子武器装备种类齐全,实现了集防空、反舰、反潜和对陆攻击作战任务于一体。

3 对舰艇作战系统发展的启示分析

1)实现作战能力要求是舰艇作战系统的发展目标,必须聚焦作战能力要求及其排序合理确定舰艇作战系统方案。

为缓解舰艇研制周期长、费用和造价高、使用时间长与装备技术发展和作战环境变化快的矛盾,多用途成为舰艇重要发展方向。但是,一方面,海上作战对舰艇作战任务要求是多方面的,可能要求担负防空、反潜、反舰、对陆打击,甚至弹道导弹防御等任务,且对其能力要求不断提高,使得现役舰艇装备的各方面能力与未来作战任务需求和能力要求均存在较大差距、有待提高;另一方面,受舰艇平台、技术水平和经费等限制,靠一型舰实现各方面要求、解决所有不足不现实,必须从编队进行顶层规划,合理定位每型舰艇在其中的主要作战任务,并对这些任务排序,突出需要重点保证其担负的作战任务和能力,而不是面面俱到。否则,只能是各方面能力都有,但均不强,无特色。美海军在起初发展DD-21驱逐舰—现正建造的DDG-1000级驱逐舰时,在《任务需求书》和《作战使用需求书》中就明确了其关键性能:一是对陆攻击能力,二是适应联合作战能力,三是隐身能力,四是人力需求削减能力,五是舰艇机动能力;英国海军在发展45型驱逐舰时,明确要求,作为单独作战单元,应具有全面的能力,但防空能力处于优先地位,其次是指挥控制能力,再次是反潜、反舰和自卫能力,第四是火力支援能力。正是在这些明确的能力实现顺序指导下,DDG-1000级驱逐舰发展为一型侧重对陆打击能力和隐身性的多用途舰,45型驱逐舰则发展为一型侧重防空,对空作战能力强,但反潜、对陆打击等能力相对薄弱的舰艇。

2)装备选取要综合考虑作战使用性能、经费可承受性、技术风险及其可发展性。

面对电子武器装备技术发展加快、更新周期变短、研制费用不断上涨、军费有限的现实,舰艇作战系统方案及其装备选取必须考虑经济可承受性和技术风险,在性能与费用、技术风险间折衷,一是选择装备应注重系统要求以及装备在系统中能发挥的作用,不应一味追求单项装备的高性能和技术的先进,而是采用能够满足任务需求、效费比高的装备和技术,力求选择的系统方案效能最佳,经费在可承受、风险在可控范围内。二是不能只追求装备性能,不考虑成本。否则,只能是造不起、用不起,形成不了规模和能力。DDG-1000级驱逐舰过于追求高新技术,致使费用飙升,面对有限的造舰经费,美国海军不得不由原32艘建造计划先后削减为24艘、12艘、8艘、7艘,且目前仅开工建造2艘[5]。三是根据经费可承受性,采取渐进式发展策略。由于经费原因,45型驱逐舰首先开发和采购费用上可承受的首制舰,优先保证对空防御能力,核心装备确定为“欧洲主防空导弹系统”,一般认为必不可少的鱼雷发射装置、反舰导弹发射装置等只是“保留装载能力,并不装备”,连英国倍加推崇的CEC系统也未装备,这些将通过以后循序渐进的后续舰采购计划逐步实现,以接近最初设计的全部能力。此外,由于需求变化和技术发展等,舰艇在服役期内往往需要对系统进行升级改造,这要求发展系统时还必须注重系统的可升级、可扩展能力。为此,系统应采用开放结构和模块化设计,以具有高度灵活性,便于集成新技术、新装备;同时,要注重选用像通用垂直发射系统之类的通用性强以及形成或者能够形成系列规模的装备,以具有好的发展延续性。

3)综合是能力的增长剂,注重和加强系统各层面的综合已成为提升系统整体能力的重要途径。

单一电子武器装备或系统的能力有限,用信息技术对对空、对海、反潜作战方面,甚至作战系统、全舰的信息和资源进行整合,实现系统以信息和资源充分共享、综合运用为特征的、某一作战方面甚至整个作战系统等不同层面的综合,发挥系统整体资源优势,缩短反应时间,增强系统整体能力,已成为舰艇作战系统能力提升的重要途径。DDG-1000级驱逐舰通过将全舰的网络、计算、存储、显示、内部通信等设备进行综合,构建成一个开放的“全舰计算环境”,实现了“用一个公共计算和显示环境支持舰艇上所有系统”,能支持舰艇所需各种计算任务,具有在舰上任何环节受损失效情况下,其运算功能可视系统资源状况由其他系统负责完成的能力,保证了系统不会因局部损坏而瘫痪;通过将反潜作战指挥、本舰和外平台声探测、武器控制、直升机反潜、遥控猎雷和鱼雷防御等功能综合形成的“综合水下作战系统”,实现了反潜作战指挥和武器控制功能的综合以及与反潜直升机的协同作战,能自动进行水下目标探测、识别、跟踪、定位以及目标攻击,缩短了反应时间,可有效应对来自潜艇、水雷、无人潜航器等威胁;通过实现配装的S和X波段雷达资源共享,形成了有效的双波段雷达系统,使各种搜索与跟踪功能可以分配给某个频率或同时分配给两个频率,有效提高了系统整体性能。KDX-3型驱逐舰配装的“宙斯盾”基线7.1系统,通过用功能局域网对系统进行综合,分别构成了反应快速、具有防空作战、对陆与对海作战、反潜作战指挥协调和武器控制功能的综合系统,能同时控制各种传感器和武器定位、识别、跟踪和有效拦截从不同方向和高度来袭的空中、水面和水下密集目标。

4)有技术基础才有发展,有创新才有能力跃升,必须注重创新和新技术应用。

技术是装备发展的基础和动力,没有雄厚的技术基础作保障,没有创新的重大引领作用,装备发展只能是循规蹈矩,低水平重复,不可能产生突破,能力不能上升到新高度,往往是一两项创新或新技术得到应用就可能使其能力得到极大提升。因此,注重创新,重视高新技术发展,并在取得突破后迅速应用于装备中,对保持装备技术优势、提高装备能力非常重要。DDG-1000级驱逐舰是这方面的典型代表,其在设计思路和采用新技术等方面都非常前卫,一是导弹垂直发射系统创新性地采用舷侧布置方式,舰的装载能力得到有效提高;二是创造性地用一个公共计算和显示环境来支持舰上所有系统,使本舰的系统不会因局部损坏而瘫痪;三是采用集成复合上层建筑和穿浪型内倾单体船型,雷达和通信等天线集成于该一体化上层建筑中,舰的隐身性能得到显著增强;四是开创了配装双波段雷达系统及协调使用两套频率资源的先河,其能力和灵活性是此前雷达系统不可比拟的;五是装备2座155mm先进舰炮系统作为承担对陆攻击任务的重要武器,对陆打击能力比现役驱逐舰有质的提高。正是由于采用了这些新技术和创新,使该舰能力超群,与现役“阿利◦伯克”(DDG-51)级舰相比,雷达反射截面积减少了50倍,对陆火力支援、防御反舰导弹和整体防御等能力分别增加了2倍、3倍和9倍[2]。

5)配置趋向典型化。

各国海军的战略、使命任务和面临的威胁及环境等虽然各异,其驱逐舰担负的使命任务也略有不同,但有许多共同之处,主要是参加编队分别执行防空反导、反潜、对海打击、对陆火力支援和打击等作战任务,并在长期发展过程中,经过实践和相互借鉴,为承担完成各种作战任务的装备配置思路也逐渐趋向典型。对空对海探测装备至少配装1部多功能相控阵雷达和1部远程搜索雷达;对水下目标探测装备通常配装可对潜艇进行中近距离探测及对鱼雷、水雷进行侦测的舰壳声纳和可对潜艇进行远距离探测的拖曳阵声纳。通常,配装区域防空导弹系统、点防空导弹系统、末端反导舰炮系统,形成远中近火力衔接的层次化防空火力配系;配装反舰导弹系统和大中口径舰炮系统,形成具备超视距打击能力的对海火力配系,并可通过舰载直升机挂载空舰导弹对水面舰艇实施打击;配装对陆攻击巡航导弹和大口径舰炮系统,形成对陆打击以巡航导弹为主、对岸火力支援以大口径舰炮为主的对陆打击与对岸支援火力配系;配装管装鱼雷武器系统、反潜导弹系统和反潜直升机,形成近中远层次反潜装备配系。水声对抗装备通常配装用于干扰诱骗对方鱼雷的舰载和拖曳式声诱饵;电子对抗装备通常配装电子侦察设备、用于实施有源和无源干扰的发射装置与系统等。

6)着力提升执行传统作战任务能力同时,关注和拓展新的任务能力需求。

随着面临的威胁及环境等变化,驱逐舰在传统对空、对岸、对海、反潜作战任务基础上,具备参与战区反弹道导弹能力、反水雷能力正成为其发展的能力新需求。首先,海基反导力量因其机动性强,可延伸警戒范围、尽早进行拦截,已成为美国、日本和韩国等建立的反弹道导弹防御体系重要组成部分。目前主要通过对舰载“宙斯盾”系统改进升级来形成海基弹道导弹防御能力。KDX-3型驱逐舰研发目标之一是具备反弹道导弹能力。其次,舰艇的大型化及其活动范围不断扩大,但专业反水雷舰艇因对自身物理场的特殊要求,其排水量和适航性受到限制,不适宜编入战斗舰艇编队。面对将来编队内可能无专业反水雷舰的状况,驱逐舰作为编队重要成员具备应对编队活动可能面临的水雷威胁能力已成其新的任务能力需求。45型和DDG-1000级驱逐舰通过配装可探测水雷的舰壳声纳实现了该方面能力。