美国海军近海战斗舰任务包的研制与发展

李 楠，王 珏，陈忠杰，张 悦，陈 练

(中国船舶重工集团公司第七一四研究所，北京 100012)

美国海军近海战斗舰任务包的研制与发展

李 楠，王 珏，陈忠杰，张 悦，陈 练

(中国船舶重工集团公司第七一四研究所，北京 100012)

美国海军近海战斗舰通过安装不同任务包以完成其主要作战任务，模块化的任务包设计使近海战斗舰实现了“一舰多能”。但由于诸多新技术的应用，任务包的研制进度受到严重拖延。本文深入剖析了近海战斗舰各任务包的组成和技术性能，并从采办价格、研制进度和重量限制等方面分析了任务包的研制现状。最后，在总结近海战斗舰项目经验教训的基础上，对未来海军舰船模块化设计技术发展趋势进行展望。

海军；近海战斗舰；任务包

0 引 言

美国海军的近海战斗舰通过安装不同的任务包，在近海环境下可分别执行反舰、反潜或反水雷任务。任务包大小基于标准船舶集装箱设计，按照可更换原则设计制造，内含多种无人系统、传感器和武器，可通过船舶或飞机运输，在国内外港口更换[1]。这种设计将近海战斗舰作为一种“海上框架”，安装不同任务包后可分别替代原有的“佩里”级护卫舰、“复仇者”级反水雷舰和“旋风”级近海巡逻艇[2]。

任务包由多个任务模块、操作维护特定任务设备和开展专门任务行动的舰员组成。其中，任务模块包括任务系统、支持设备和相关软件。每个任务系统又包含运载系统、武器系统和指挥控制通信系统，如图1所示[3]。

1 任务包模块组成

1.1 反舰任务包

近海战斗舰的反舰任务包由舰炮任务模块、反舰导弹模块、航空模块、海上安全模块和任务包应用软件组成[4]。

1）舰炮任务模块

舰炮任务模块的主要装备是2套MK46-2型舰炮系统，配备MK44-2型30 mm“巨蝮”自动加农炮，最高射速200发/分，使用30×173 mm炮弹，弹舱装弹量400发，2个装弹机装弹量240发/个。此外，该系统还配备了前视红外传感器、热成像仪和激光测距仪。目前，该任务模块具有对快速攻击小艇和无人艇蜂群等水面目标的较强打击能力，已通过上舰验证，具备了初始作战能力。

2）反舰导弹模块

反舰导弹模块的主要装备是“长弓地狱火”反舰导弹以及配套的自持式火力控制发射系统、垂发支架系统、气体管理系统和模块化控制计算机等，其主要用途是应对近岸快速攻击小艇和不断发展的无人艇蜂群威胁。

由于空间和重量问题，在近海战斗舰上安装远程反舰导弹存在较大困难。最初美国海军和美国陆军联合开发了通用型导弹替代此前的“非视距”（N-LOS）导弹系统，2011年改为雷声公司的“格里芬”IIB型导弹，2014年最终选择了“长弓地狱火”反舰导弹[5]。舰载“长弓地狱火”反舰导弹AGM-114L长1.76 m，重49 kg，战斗部重9 kg，射程8 km，单舰装备24枚，能够使用舰载“海上长颈鹿”雷达照射目标，并利用自身毫米波雷达引导打击目标，具有较强的齐射能力和“发射后不管”的优势，部署后将大幅提升近海战斗舰的水面目标定点清除能力。该导弹已于2017年2月成功通过了试验验证，目前正在进行模块的集成与测试，预计2018年形成初始作战能力。

3）航空模块

航空模块的主要装备是MH-60S“海鹰”直升机和MQ-8B“火力侦察兵”垂直起降无人机，2016年10月已形成初始作战能力。

近海战斗舰的机库可容纳2架MH-60S或1架MH-60S和3架MQ-8B。其中，MH-60S挂载可携带8枚“地狱火”导弹的2个MK299-2型发射架，配备GAU-21型12.7mm和M240型7.62 mm机枪。MQ-8B以商用“施韦茨”333直升机为基础，机身长7.3 m，宽1.9 m，高2.9 m，主旋翼直径8.4 m，空重940 kg，最大起飞重量1 429 kg，视距内飞行控制范围277 km，升限3 800 m，有效载荷272 kg，续航时间9 h，续航力110 n mile，巡航速度230 km/h，最大航速231 km/h。初始设计集成Telephonics公司RDR-1700B海上监视雷达，精确搜索范围为13.5 n mile，最大范围43 n mile，升级后配备AN/ZPY-4雷达，性能得到极大提升，可在70 n mile范围内精确搜索跟踪200多个目标。MQ-8B部署在近海战斗舰上的主要用途是执行反舰、反潜、反水雷和中继通信、目标指示、情报监视侦察等任务，已通过了与MQ-60R直升机的有人-无人协同作战概念验证试验，成功验证了MQ-8B作为激光指示平台引导MH-60S执行打击快速攻击小艇群和其他非对称威胁任务的能力。

4）海上安全模块

海上安全模块的主要装备是2艘11 m长刚性充气艇以及配套的登船临检、搜救、搜查装置，具有适用于巡视、登船临检、搜索和查扣的能力并降低被检查者对抗执法的能力，目前已形成初始作战能力。

“自由”级近海战斗舰舰尾配备泛水尾门，上部设置通用3轴悬吊系统，用于小艇等任务模块的在航布放和回收；而“独立”级近海战斗舰尾门设置较高，没有泛水尾门，需通过上方设置的悬吊系统进行小艇和其他无人系统的收放。

1.2 反水雷任务包

近海战斗舰反水雷战任务包由遥控猎雷模块、近水面探测模块、机载灭雷模块、近岸水雷监视模块、无人扫雷模块、掩埋雷猎雷模块、任务包应用软件、项目管理工作站、任务管理计算环境和计算设备组成[6]。反水雷任务包应对不同水深和不同类型水雷的措施见图5和表1[7–8]。反水雷任务包目前已通过技术鉴定和演示验证，首次部署时间为2019年。

1）遥控猎雷模块

近海战斗舰最初的遥控猎雷模块主要装备AN/WLD-1“遥控猎雷系统”，由半潜式遥控多功能无人潜航器（RMMV）和AN/AQS-20A探雷声呐组成，主要用途是浅水区沉底雷的识别和深水区沉底雷、近底锚雷的探测、定位和分类。但由于RMMV的可靠性和可用性未达到海军要求，已于2016年3月被取消。遥控猎雷模块将改由“舰队”级无人艇（CUSV）、AQS-20A探雷声呐和捕捉系统等猎雷组件组成。

AQS-20A探雷声呐携带侧扫声呐、体搜索声呐、盲区填补声呐、前视声呐或光电识别传感器，可实现对所有种类水雷的实时、半自主探测和分类。侧扫声呐主要用于底部和近距离内的水雷探测和分类；体搜索声呐用于浅水区域近水面水雷的探测和分类；盲区填补声呐和前视声呐将补充其他猎雷声呐的盲区并提供进一步的水雷探测和规避能力。联合使用侧扫声呐、前视声呐、盲区填补声呐进行1次搜索即可实现对从海床到近水面区域内类水雷物体的探测和分类，并通过光电识别传感器对近距离的锚雷和沉底雷生成高分辨率三维图像进行主动识别。

2）近水面探测模块

近水面探测模块由MH-60S直升机、AN/AES-1机载激光探雷系统（ALMDS）组成，主要用途是深水区漂雷和近水面锚雷的探测、分类和定位。

机载激光探雷系统外部尺寸长2.7 m，直径0.53 m，重365 kg，采用脉冲激光激发器和条纹管接收器进行近水面区域的三维扫描。2012年11月，机载激光探雷系统在MH-60S直升机上的测试结果表明其成熟度和部分能力未达到预期要求，但美国海军当时仍接收了7套并计划采购额外15套。目前，该任务模块预计已于2017年第一季度形成了初始作战能力。

表 1 反水雷任务包不同水雷威胁应对措施Tab. 1 The corresponding equipments of mine countermeasures mission package for mine threats

3）机载灭雷模块

机载灭雷模块由MH-60S直升机、AN/ASQ-235机载灭雷系统和EX64“射水鱼”灭雷具组成，主要用途是浅水区沉底雷和锚雷的识别、消除。

MH-60S直升机通过安装与AN/AQS-20A共用的可拆卸装载、发射、拖曳和回收系统进行布放与处理系统的部署，实现EX64“射水鱼”灭雷具的布放。其中，布放与处理系统长3.4 m，直径39.4 cm，空中时空载重274.9 kg，载4个灭雷具时重341.5 kg，入水后空载重98.4 kg，载4个灭雷具时重101.4 kg，光纤长度1 500 m。EX64“射水鱼”灭雷具长1.05 m，直径13.5 cm，空中重16.6 kg，入水后重0.4 kg，采用电压16.8 V、20 A锂电池动力，航速0.5～6 kn，光纤长度2 000 m。

4）近岸水雷监视模块

近岸水雷监视模块由MQ-8B“火力侦察兵”无人机及其搭载的AN/DVS-1近岸战场监视和分析系统（COBRA）、项目管理工作站组成，主要用途是提供精确战场环境信息，如沙滩近水面区域的战术目标、雷区和障碍物等。近岸战场监视和分析系统（COBRA）预计于2017财年完成演示验证。近岸战场监视和分析系统是一个数字多光谱成像传感器组件，长28 cm，装于万向转向架上，包括1架高分辨率数字摄像机、6色旋转滤光轮、1部激光测距仪和电子控制设备。COBRA Block1仅在白天使用，BlockⅡ具备昼夜探测能力。

5）无人水面持续扫雷模块

无人水面持续扫雷模块（UISS）由2艘舰队级无人艇（CUSV）和无人水面扫雷系统（USSS）组成[9]。其中，无人水面扫雷系统由微型涡轮供电磁性拖曳线缆和声信号发生器组成。无人水面持续扫雷模块已于2011年夏成功开展了原型试验，预计2018财年具备扫雷能力并交付。

6）掩埋雷猎雷模块

掩埋雷猎雷模块由“刀鱼”无人潜航器（UUV）、收放装置等组成，主要用途是沉底雷和掩埋雷的探测。组成该模块的“刀鱼”无人潜航器预计2019年交付。“刀鱼”无人潜航器是刚添加进任务包的新型反水雷装备，近海战斗舰的需求文件中还未有此装备，因为无人潜航器会降低反水雷任务探测和清除效率。

1.3 反潜任务包

反潜任务包由反潜战护航模块、鱼雷防御模块、航空模块、反潜任务管理/指挥控制中心组成[10]。反潜任务包的核心模块均为成熟产品，其主要技术难题是集成，因此反潜任务包没有增量。2014年9月，反潜任务包在“独立”号上进行了原理样机试验验证。目前，反潜任务包正聚焦于减轻重量和软件集成成熟度的提升，预计2018年交付。

1）反潜战护航模块

反潜战护航模块由可变深声呐、多功能拖曳声呐阵列、收放装置、持续主动声呐处理与控制系统、储存装置组成。其中，可变深声呐为主动可收放声呐；拖曳声呐阵列为主被动低频拖曳声呐阵列，采用已广泛应用于英国皇家海军舰船的泰利斯公司2087型声呐。

2）鱼雷防御模块

鱼雷防御模块由探测预警用多功能拖曳声呐阵列声拦截器（ACI）、轻型拖曳诱饵组成。

3）航空模块

近海战斗舰执行反潜任务时搭载MH-60R直升机，配备AN/AQS-22机载低频声呐、前视红外传感器、激光测距仪、逆合成孔径雷达、主/被动声呐浮标、AN/APS-153潜望镜探测雷达、MK46/50/54轻型鱼雷。

其中，AN/APS-153潜望镜探测雷达为洛·马公司集成到MH-60R“海鹰”直升机航空电子套件上的海上监视雷达，配备敌我识别雷达、自动雷达潜望镜探测识别系统、远程高清成像仪，可提供近海和海上态势感知能力。机组任务人员可通过机上8 in × 10 in的彩色多任务显示器控制，舰上人员可通过机载C波段数据链同步接收雷达信号。MK46鱼雷主要用于深水区，MK50鱼雷主要针对高价值的核潜艇，MK54鱼雷主要用于浅水区。

2 任务包研制现状

2.1 采办价格

根据2014年项目调整，美国海军计划采购64套任务包，其中单舰任务包24套、反水雷任务包24套、反潜任务包16套。根据2017年美国国家审计署的报告，64套近海战斗舰任务包的总采购费用预计为71亿美元，包括研发成本26亿美元，采购成本45亿美元。其中，反舰任务包平均采办价格约为3 260万美元，反水雷任务包为9 770万美元，反潜任务包为2 090万美元，通用任务包设备套件为1 480万美元。

2.2 研制进度

近海战斗舰的每个任务包均包含多个增量研制设计，分别对应不同的关键系统。当所有增量均实现作战能力时，任务包才具备完整的海军所需的能力。由于设计问题、成本超支、制造工期延误等多种原因，各任务包增量均出现了如前所述不同程度的问题和延期，如反水雷任务包“增量1”的遥控猎雷模块预计在2015年实现初始作战能力，而该模块的半潜式遥控多功能无人潜航器由于可靠性和可用性问题于2016年3月遭取消，目前需采用无人艇重新设计验证。

近海战斗舰不同任务包增量的关键系统、试验鉴定主计划预期的初始作战能力试验进度及其延期计划见表2[11]。从表中可看出，近海战斗舰两型舰的任务包初始作战能力试验进度均受到不同程度的延迟。

表 2 近海战斗舰任务包不同增量的关键系统和初始作战能力试验进度Tab. 2 Key increments of mission packages and schedule of their initial operational capability test

2.3 重量限制

近海战斗舰任务包虽然具有一定的重量灵活性便于未来的升级，但仍然对重量和尺寸设有阈值限制：各任务包的总重量不能超过180 t。这180 t中，105 t为任务包各系统设备的重量，其余75 t主要为支持该任务包运行而保留的燃油重量。

从图10中可以看出11，各任务包增量研制完成后，反潜任务包已超出重量控制阈值4 t，反舰任务包尚有4 t重量余量以便后续升级，而反水雷任务包的重量会根据可选择的设备方案而定。基于现有研制进度和未来考虑，近海战斗舰目前正在针对各任务包进行减重：

1）通过减轻反舰导弹模块的重量，反舰任务包将增加额外的5 t重量余量，最终可能达到9 t重量余量；

2）反水雷任务包未来有2种方案选择，一是具备无人水面持续扫雷模块和掩埋雷猎雷模块两者中的其中一个；二是同时具备2个模块。虽然无人潜航器猎雷会降低近海战斗舰的反水雷效率，但海军依旧希望通过2个模块的同时减重实现同时上舰；

3）海军目前正开展反潜任务包各系统设备集成的减重设计，目标是减少10 t，但多处现有系统的重新设计使任务包充满风险。

3 结 语

3.1 任务包形成作战能力尚需时日

由于诸多新技术的上舰应用和多种任务系统集成的复杂，造成了成本上升、进度推迟、故障频出等问题。从目前的研制进度看，近海战斗舰多个任务包模块的研制进度已延迟4年以上。此外，诸多系统的重新设计、新系统设备的引进等又给近海战斗舰总体作战能力的定型增加了更多不确定性。

3.2 通用平台使近海战斗舰“一舰多能”

近海战斗舰采用“海上框架”舰型设计理念，以通用的舰型平台搭载不同的任务模块，形成可遂行不同作战任务的多种类型的舰，总体性能均优于已退役的“佩里”级护卫舰、即将退役的“复仇者”级反水雷舰、超期服役的“旋风”级近海巡逻艇。与重新研制建造三型不同的舰相比，通用平台的设计理念可节省大量研发费用。随着建造数量的增加，平均单舰费用将更可承受。

3.3 未来水面舰的体系架构开放程度将越来越高

近海战斗舰发展符合美国海军“舰装分离”的发展理念和趋势，即将作战装备或载荷与本舰分离延伸作战范围，舰船仅作搭载平台。虽然近海战斗舰任务包可更换概念并不理想，但其开放式体系架构和模块化即插即用可升级的设计理念仍值得借鉴，也是未来发展的重要方向之一。未来，水面舰船的体系架构开放程度将越来越高。

[ 1 ]RICHARD V., CARLY J., CECIL W.. Development of modular mission packages providing focused warfighting capability for the littoral combat ship[J]. Naval Engineers Journal, 2010, 4: 75-92.

[ 2 ]United States Government Accountability Office. Navy shipbuilding: Significant investments in the littoral combat ship continue amid substantial unknowns about capabilities, use, and cost[R]. 2013.

[ 3 ]PHILIP M.. LCS mission modules[R]. 2008 ASNE West Coast Combat Systems Symposium. 2008.

[ 4 ]United States Navy. Littoral combat ships-surface warfare mission package[EB/OL]. Http://www.navy.mil/navydata/ fact_dispaly.asp?cid=2100&tid406&ct2. 2016.

[ 5 ]LCS: The USA’s littoral combat ships[EB/OL]. Http:// defenseindustrydaily.com/the-usas-new-littoral-combat-shipsupdated-01343. 2017.

[ 6 ]United States Navy. Littoral combat ships-mine countermeasures mission package[EB/OL]. Http://www.navy.mil/navydata/ fact_dispaly.asp?cid=2100&tid425&ct2. 2016.

[ 7 ]CASEY J. M.. LCS mission modules program update[R]. Navy League 2016 Sea-Air-Space Exposition. 2016.

[ 8 ]SAM LA G.. LCS mission packages: The basics[EB/OL]. Https://news.usni.org/2013/08/21/lcs-mission-packages-thebasics. 2013.

[ 9 ]MICHAEL T.. Unmanned influence sweep system (UISS)[R]. UISS Industry Day. 2013.

[10]United States Navy. Littoral combat ships-anti-submarine warfare (ASW) mission package[EB/OL]. Http://www.navy.mil/ navydata/fact_dispaly.asp?cid=2100&tid412&ct2. 2016.

[11]United States Government Accountability Office. Littoral combat ship: Additional testing and improved weight management needed prior to further investments[R]. 2014.

Research and development of mission packages of US Navy′s littoral combat ship

LI Nan, WANG Jue, CHEN Zhong-jie, ZHANG Yue, CHEN Lian
(The 714 Research Institute of CSIC, Beijing 100012, China)

US Navy littoral combat ships get the majority of their combat power from mission packages. The modularity lead littoral combat ship to become one ship can do more than one can. However, owing to the application of too many new technologies, development schedule of mission packages is severely delayed. In this study, the compositions and corresponding technique status of three mission packages were researched through in-depth analysis. Beside, current developmental situation was studied from acquisition cost, schedule and weight restriction. Finallysome expectation of future warship modular design technologies are put forward, based on the experience of littoral combat ship program.

navy；littoral combat ship；mission packages

TJ83

A

1672 – 7649(2017)08 – 0001 – 06

10.3404/j.issn.1672 – 7649.2017.08.001

2017 – 06 – 02

李楠(1988 – )，男，博士，工程师，研究方向为水面舰船。