国外海军新概念舰艇研究综述

孟庆国，田正东

（中国人民解放军海军装备部舰艇部水面战斗舰艇处，北京 100192）

0 引言

2010年1月16 日，世界上第1艘使用非单体排水船型的水面主战舰艇“独立”号近海战斗舰在美国阿拉巴马州莫比尔市服役。该舰采用铝合金三体船型和喷水推进器，排水量约3 000 t，吃水4.5 m，航速可超过45 kn，是一型快速、灵活的多功能舰艇。

海军对舰船的航行性能、隐身性能、负载能力等要求不断提高，而常规单体排水船型的发展潜力已很有限。近十几年来，随着科技的进步，采用新船型、新的船体材料、新型推进方式等新技术的各种新概念舰艇不断涌现，成为海军改善舰船总体性能、提高作战效率的重要手段。美、英等发达国家一直致力于新概念舰艇研究，并取得丰硕成果。

1 新概念舰艇研究现状

在新概念舰艇研究领域，美国是投入最多、研究最积极、技术水平最高、成果也最多的国家，引领世界新概念舰艇发展。英、法两国舰船科技工业较发达，在新概念舰艇研究上也有所建树。其他国家的研究成果则较为零散。综合各国新概念舰艇的技术特征，可分为以下几类。

1．1 应用新技术改进单体船

单体船是人类使用最为悠久的船型，历经千年发展，已非常成熟。近十几年的研究工作主要是植入一些新的船型特征及新技术成果。

美国正在建造的DDG 1000驱逐舰摒弃当前主战舰艇流行的干舷外飘设计，采用革命性的干舷内倾型船型，配合简洁的集成上层建筑，极大地改善了舰艇的雷达波隐身性能，其雷达波反射信号特征仅为DDG 51驱逐舰的1/64。

图1 DDG 1000驱逐舰想像图Fig.1The artist rendering of the zumwalt class destroyer DDG 1000

美国海军“自由”号近海战斗舰采用“海刃”半滑行单体船型。该船型是单体排水船型和滑行单体船型的组合，首部吃水稍深，尾部渐平，高速时可获得一定的动升力，结合喷水推进器，使舰艇拥有较好的高速性与机动性。据报道，该舰最高航速47 kn，从静止状态加速到45 kn的时间少于2 min;30 kn航速下能在3个船长距离内停止运动;全速航行时可在7个船长距离内做360°回转。

图2 “自由”号Fig.2USS Freedom（LCS 1）

通用动力公司为近海战斗舰开发的反潜无人艇采用了空压隧道式单体船型（ETM）。该船型中央主船体类似深V船型，到船尾逐渐变得扁平;从船中开始，主船体被两侧片体包围，形成空气压缩隧道。高速航行时，隧道内的压缩空气可以提供部分升力。空压隧道式单体船型具有良好的高速性、适航性和有效负载能力。反潜无人艇采用铝合金船体，负载能力达2 268 kg，航速超过35 kn;推进效率高，高速下可连续自持24 h以上。

图3 反潜无人艇想像图Fig.3The artist rendering of anti-submarine USV

瑞典的“维斯比”号轻护舰是世界上第1艘全隐身水面作战舰艇。该舰的上层建筑与干舷浑然一体，舰载导弹、反潜武器及反水雷设备安装在上甲板以下，发射口有遮盖装置;甲板上只有舰炮、光电指挥仪等少数外露设施，且在外形上做了隐身处理;舰体采用夹层结构纤维增强塑料建造，磁信号特征低且具有隔热功能;采用喷水推进器和水线排气技术。以上措施使“维斯比”号在雷达波隐身、红外隐身、声隐身、磁隐身等方面都具备了相当高的水准。

此外，荷兰达门公司开发了“斧刃”船首单体船，主要特征是船首高耸直立，横截面呈窄V型，可减少船首砰击，减小纵摇加速度，适航性更好。法国DCNS公司在2010年欧洲海军展上推出Advansea全电力舰，该单体舰采用内收穿浪船首、综合电力系统、集成上层建筑并应用复合材料，以减小航行阻力，降低雷达波和红外信号特征。

1．2 多体船及其复合船型是当前开发重点

多体船也已有较长研究历史，并在民船上得到较广泛的应用，尤其是小水线面双体船。近十几年，各国逐渐将多体船型引入作战舰艇，并探索将多体船型与其他船型特征组合，形成复合船型。当前研究较多的是双体船、三体船和五体船。

1）双体船

奥斯塔美国公司正在为美国海陆军建造的联合高速船采用半小水线面双体船型。该船型既克服了小水线面双体船没有自稳性、需要借助自动控制系统才能实现纵/横倾稳定的弱点，又具有较小的航行阻力。联合高速船空载航速达43 kn，最大载重635 t时航速达35 kn。

图7 联合高速船Fig.7Joint high speed vessel（JHSV）

为克服小水线面双体船型湿表面积大，航速慢的缺点，美国洛·马公司开发了SLICE船型。该船型水下部分为4个单独的水下吊舱，为整艘船提供所需浮力;推进螺旋桨安装在前2个吊舱上。SLICE船型既保持了小水线面双体船型良好的适航性，又提高了航速。洛·马公司建造的长度为32 m的SLICE试验船的耐波性相当于长106.7 m的常规单体船，航速达30 kn。

图8 洛·马公司SLICE试验船Fig.8SLICE test ship of Lockheed Martin

德国IMMA公司开发了局部气垫支撑的双体船（PACSCAT），在双体船底安装升力风扇，向2个边体之间的空腔注入空气，首尾采取密封措施，从而在空腔形成气垫，减少船舶吃水和航行阻力。英国国防部在2007年授权奎奈蒂克公司建造PACSCAT试验艇，希望将其用于下一代两栖运输平台。挪威已经服役的“盾牌星座”级导弹快艇也采用了类似的技术。

2）三体船与五体船

“独立”号近海战斗舰的服役标志着三体船型在大中型作战舰艇领域走向实用，而世界上第1艘排水量过千吨的钢制三体船则是英国VT集团在2000年建造的“海神”号试验舰。英国和美国海军在“海神”号上进行了一系列船体结构、航行性能、作战性能试验，验证了三体船型用于护卫舰的技术可行性。

此外，还有许多科研机构和公司正在探索改进型三体船。英国伦敦大学提出了小水线面中体三体船型，即将三体船中体由大水线面改为小水线面，以提高耐波性和横稳性。根据一系列海况测算结果，其垂荡和纵摇比普通三体船减少50%，具有在恶劣海况下不失速的优良性能，是非常稳定的武器搭载平台。奎奈蒂克公司开发了小水线面三体船型，即将三体船的3个船体改为等长的3个小水线面船体。这种船型稳性非常好，具备用作海上移动基地的潜力。法国DCNS公司将三体船型与干舷内倾结合起来，在2006年推出了“剑舰”概念舰，比DDG 1000驱逐舰具备更好的横倾稳定性，可在5～6级海况下起降直升机。

图11 “剑舰”想像图Fig.11The artist rendering of Sword ship

五体船型由英国著名船舶设计师Nigel Gee提出，可看作三体船的变体，即将三体船的2个边体在纵向上截断为4个边体。五体船比三体船具有更小的高速阻力和更高的破舱稳性，目前主要由英国BMT公司开发，提出了五体护卫舰和五体海运船概念。挪威船舶设计研究所（Marintek）也对五体船模型进行过水池试验。

1．3 美、法推进变体船型研究

变体船型指可通过船体结构的自动调整，在不同船型间实现转换的一类新船型，其主要优势在于可在不同水域采用不同船型，保持较高的作业效率，或获得特定的航行性能。变体船型的典型例子是美国的E-Craft，T-Craft，CHARC，法国的L-Cat系列。

E-Craft源于洛·马公司开发的“变体艇”概念，采用中央主船体可升降的双体船技术，使艇型在双体船、小水线面双体船、单体船之间变化，以适应一般海况、高海况、浅水作业的不同需求。美国正在建造ECraft技术演示艇“苏西特纳”号。

美国海军正在研发的T-Craft也将通过船型转换，实现3种运行模式:长距离开阔海域航行模式，具有节省燃料、耐波性好的特点，用于从己方基地向海上基地运送物资;一种浅吃水高速航行模式，用于从海上基地向海岸快速运送物资;以及一种可抵滩两栖模式，能像气垫登陆艇一样实施干式登陆。该项目已进入第2阶段，合同授予安良公司、乌莫·曼达尔（美国）公司和达信公司，进行方案详细设计和模型制作。

2004年，洛·马公司提出“隐身高速攻击与侦察艇”（CHARC）概念。这种新概念舰艇以小水线面双体船为基础，并结合现代攻击直升机的设计技术和布局;船体构型可通过调整压载以及主船体与潜体的连接体发生变化，实现5种工作模式。

法国地中海建造工业公司（CNIM）采用与ECraft类似的中央船体升降技术开发了L-Cat登陆艇，船型在双体船、单体船之间变换，吃水随之变化，以满足从大型两栖运输舰向岸上转运物资和人员的需求。CNIM公司已经完成样艇海试。

1．4 其他新概念舰艇

除上述研究成果，各国还开发了其他新概念舰艇，典型代表是美国的M船型和应用抬升体的舰艇。

美国海军试验艇“短剑”号采用了双M船型。M船型由M船舶公司开发，包括中央主船体和两侧围壁3部分，主船体与侧体之间为空气通道。与三体船不同，侧体除了提供部分浮力，还起到密封作用。高速航行时，通道中流动的空气可产生升力，将船体抬升，减少舰艇尾迹，实现快速平稳航行。船体采用碳纤维复合材料建造，外形经过优化，舰艇的雷达波、红外和磁信号特征很低。

水下抬升体技术主要由美国诺瓦泰克公司开发。抬升体是1种船舶水下附体，借助特定的形状和安装角度，在舰船高速航行时产生动升力，抬升船体，减少湿表面积，即所谓“变浸深”，达到提高舰船适航性、航速、燃油效率和负载能力的效果。2004年7月，美国海军利用小水线面双体船“海行者”号演示了抬升体技术。

2 推进新概念舰艇研究的主要措施

2．1 政府机构引导和资助

新概念舰艇的研究属于前沿技术探索，见效较慢，尤其是一些新颖船型的开发，可能长期得不到回报，甚至可能废弃。因此一般公司不会冒风险主动投资新概念舰艇的研发，该领域的发展状态很大程度上决定于政府机构的引导和资助。

美国政府机构（以海军研究署为主）对新概念舰艇技术的研究支持力度较大，明显强于其他国家，其新概念舰艇技术水平领先世界，研究成果丰富。前文所述美国各项目中，除洛·马公司的CHARC变形艇外，都已得到美国政府的资助。美国采取的一般方式是由军方提出技术性能需求，引导公司积极参与，提出新概念舰艇方案，军方提供财政支持，资助公司开展持续研究。近海战斗舰、联合高速船、T-Craft采用的都是这种方式。以联合高速船为例，美国海陆军联合发出征求建议书，根据工业部门的反馈，授予奥斯塔美国公司、柏林格船厂和通用动力公司巴斯钢铁厂领导的三支团队第1阶段初步设计合同，分别设计半小水线面双体船型、穿浪双体船型和单体船型;而后选定奥斯塔美国公司，授予第2阶段合同，继续开发半小水线面双体船型联合高速船。

英国政府也对新概念舰艇研究提供了一定支持，如曾支持建造和试验“海神”号三体舰，正在投资PACSCAT登陆艇项目。但近些年英国政府财政紧张，对新概念舰艇研究的支持力度也有所下降。

2．2 公司以市场为导向，自主推动

国外也有一些公司看到新概念舰艇的远期市场前景，自筹资金开展研究。这些公司主要包括2类:一类是专门的新概念舰艇开发商，如专门从事多体船开发的奥斯塔公司、国际双体船公司（Incat）、BMT下属Nigel Gee公司等。这些公司的主营业务是民船，在此基础上向军用扩展。另一类是规模较大、研发资金较充裕的大型防务公司，如法国DCNS公司、美国洛·马公司、英国奎奈蒂克公司等。尤其是DCNS公司，瞄准中小型军用舰船的巨大市场，连续推出“剑舰”三体/干舷内倾复合船型护卫舰、ECOSHIP环保型军事海运船、干舷内倾版FM 400型“追风”级轻护舰、Advansea全电力护卫舰等新概念舰艇。此外，法国的L-Cat变体船型登陆艇虽已经过海试，但仍由地中海建造工业公司自主研发，并未得到法国官方的资助。

2．3 民用成熟技术向军用转化

在预算资金有限的情况下，为了减少研发成本，降低研发风险，将民用成熟技术向军用转化已成为发展新概念舰艇的重要方法。

M船型是美国圣迭戈M船舶公司的专利船型，原用于专在威尼斯水道上航行的“水上的士”，以减少高速航行产生的波浪对威尼斯水上建筑的侵蚀破坏。美国海军认识到其的军用潜力，建造了双M船型“短剑”号试验艇，已用于海上缉毒等任务。联合高速船是美国海陆军在租借试用澳大利亚2家公司多艘民用渡船后，基于奥斯塔公司的“西太平洋快车”号发展的。而“独立”号近海战斗舰则借鉴了奥斯塔公司“奔驰快车”号三体渡船的船型技术。

3 结语

1）持续投入，夯实技术积累

新概念舰艇研究是一项前沿技术探索，需要耗费较多人力物力，研制周期较长，需以大量的试验和数据分析为基础。但新概念舰艇拥有广阔的应用前景，尤其在辅船、小型作战舰艇、登陆艇方面，因此不能因为见效慢而放弃发展。这就需要政府机构具有长远眼光，有针对性地对该领域进行持续投资和引导，做好技术积累，厚积薄发，避免出现国外实现重大突破时，才匆忙上马，突击研仿的情况，既不能保证产品质量，也无法实现持续发展。

2）实现军民技术良性互动

技术在军品中的应用常常囿于规模小和要求高，难以实现高投资收益。如果能将技术首先引入民用，则可获得较多收益，支持技术不断进步和尽快实现军用。同时，将民用成熟技术引入军品，也可减少研发投资和风险。

因此，军民技术的良性互动是国防科技持续发展的良策，这对新概念舰艇技术的发展具有重要指导意义。某些新概念舰艇暂时无法实现军用，或得不到军方支持，则可以先投向民船市场，从低端做起，逐步改进和完善，吸引军方注意力，待技术成熟后，向军品转化。多体船型、SLICE船型、“斧刃”船首等走的都是这一路线。此外，军方也应积极观察，针对有军用潜力的新概念舰艇开展试验分析，引导其向军用转化，如美国海军建造“短剑”号试验艇对M船型进行试验。

3）集中力量，重点突破

科技全面进步是各国的追求，但需要大量资金。对于经费有限的国家，选准方向，集中力量，重点突破，也不失为发展新概念舰艇的1种途径。如瑞典、挪威，虽然整体舰船技术水平并非世界一流，但基于本国近海作战需求重点开发的“维斯比”级轻护舰和“盾牌星座”级导弹快艇具有鲜明的技术特色，引起各国关注。

［1］PELTZER T J．Recent developments in lifting body ships and small，high-speed hull forms［A］．Proceedings of ASNE High Speed High Performance Ships and Craft Symposium，2007．

［2］GELLING J L．The Axe Bow:The Shape of Ships to Come［A］．19th international HISWA symposium on yacht design and yacht construction．

［3］ONR．Innovative Naval Prototype（INP）Transformable Craft （T-Craft）［EB/OL］．http:∥www．onr．navy．mil，2008－8．

［4］Tyonek Ferry ServiceBriefing［Z］．Matanuska-Susitna Borough．2008，6．

［5］DCNS．Strength at sea［EB/OL］．http:∥www．dcnsgroup．com，2010－10．

［6］刘淮．国外多体舰艇发展现状［J］．船舶工业技术经济信息，2004，1（255）:34－41．

［7］李想．几型创新的两栖舰船［J］．现代军事，2008，（2）: 33－36．