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全電內核,遠海獵手:海軍新一代護衛艦054B的數據想定

根據近期的網路信息,中國新一代護衛艦(054B)已經設計完成,即將開始正式建造。其基本輪廓也已清晰起來:「噸位比上一代(054A)放大約1000噸,最大排水量已近5000噸;使用綜合全電技術,而且是馬偉明院士口中一步到位的『中壓直流』技術;選擇柴燃聯合動力裝置,而不是054A型的柴油機動力裝置」。如果以上內容最終確認,這將是繼055型大型驅逐艦後,中國海軍跨越式大發展的又一塊里程碑。

本文試圖從其定位和技術取向出發,對054B可能的技術指標和構型進行預測。所依據的方法還是討論新型武器系統時的經典思路:首先定義其作戰方式、作戰目標、作戰環境和潛在對手,進而整合思考自身技術能力和資源投入水平,並在此基礎上綜合平衡各方面的需求和風險,最終確定出符合需要又可實現的技術戰術指標和技術方案。下面先上想定的數據,再給出推導思路以供討論。還是要預先聲明,本文完全依據公開資料,謝絕水表:)

(一)054B的定位:遠海反潛骨幹和多面手

要理解新一代護衛艦(以下簡稱054B)的定位,首先需要仔細閱讀2015年5月發布的《中國的軍事戰略》白皮書。其中清楚的寫明了中國海軍的發展戰略:「逐步實現近海防禦型向近海防禦與遠海護衛型結合的轉變」,也就是通常所說的「近海防禦,遠海護衛」。如果說經過幾十年的發展,052C/D、054A/056、陸基航空兵、先進常規潛艇和近岸雷達水聲網路的組合構成了今天中國近海防禦的骨幹的話。那麼由航空母艦、055、901、武庫艦、新一代核潛艇和054B要打造的,就是維護中國海外利益的遠海護衛戰鬥群。

隨著先進潛艇、反艦導彈和現代化戰機的不斷擴散,今日世界的任何一支遠海打擊力量面臨的挑戰都是空前的。而由於幾乎沒有海外軍事基地,更要面對世界第一的海軍力量和一批區域小霸,中國海軍遠海打擊力量遇到的困難將更為突出。不但會有來自陸海空天潛的威脅,更缺乏來自陸地的補給和支援。這種短期內難以改變的現實,就逼迫中國海軍的遠海打擊力量必須是一個能吃苦耐勞的全能型選手。其中的艦艇必須要有良好的自持力、較高的燃油效率、優異的遠航性能,同時整個打擊群必須性能平衡,不能出現顯著的短板。

典型的MD航母打擊群編組

在這樣一隻遠海打擊力量裡面,航母及其上的艦載機編隊主要負責遠程護衛和超視距打擊,編隊內的武庫艦可以提供各類火力支援,055則要為艦隊的天空打傘,901當然是做好後勤補給,而054B的定位就是「遠海護衛」中的反潛骨幹和多面手。其最重要的責任當然是為艦隊提供一個安全的水下環境,既可以突前掃蕩試圖伏擊的潛艇和敵方小型船艦,又能夠驅逐和追擊高機動性的水下目標,還要能夠斷後掩護編隊中的高價值友艦。除此之外,還要具有較好的機動性,可以處理多樣化的任務,如驅趕靠近的情報搜集船、提供人道主義救助服務、甚至護衛商船、打擊海盜等等。

根據美國海軍的評估,相比於通過航母打擊群建立的多層次防空體系,潛艇通常是對航母打擊群更大的威脅所在。具備良好靜音設計的現代化潛艇,在演習中經常可以有效的逼近並打擊戰鬥群中的高價值目標。而由於探測困難和情勢複雜,這樣的風險在淺水區域中會被格外放大。以至於很多時候僅僅只是疑似潛艇存在,就要逼迫整個戰鬥群划出資源去加以處理和排除,從而成為遲滯航母打擊群的最有效手段之一。這樣的問題,也一定會發生在中國的遠海打擊群身上。這就對身為遠海打擊群反潛骨幹的054B,提出了很高的要求。

(二)054B的主要作戰區域、潛在作戰對象和戰法

先看作戰區域。既然是「遠海護衛」,那自然是有中國國家利益的四洋七海皆可去得。不過,其中特別重要的應該是以下三類:1、水情複雜的關鍵水道,其典型代表就是馬六甲海峽、紅海、波斯灣等石油和物資進出的關鍵通路;2、島鏈附近的預設迎擊區域,包括南海、台灣東岸美日可能的來襲路線和我方進出第一島鏈的幾處關鍵海峽;3、一帶一路的主要海上交通線,隨著我國的投資在一帶一路上的不斷推進,其海上交通線附近的水域也逐步成為新的焦點,特別是印度洋區域可能成為未來的一個主要熱點。

再看作戰對象。作為遠海護衛的反潛骨幹,054B的對手就是敵方的先進常規潛艇與攻擊核潛艇。在常規潛艇方面,有以基洛級為代表的俄系(越南、印度)、以209/214/218為代表的德系(南棒、印尼、坡縣)、以鮪魚/梭魚為代表的法系(馬來、印度、紙貓)以及以蒼龍為代表的日系,基本上是一個完整的中國VS外國;在核潛艇方面挑戰更大,目前MD已經在太平洋方向部署了超過30艘攻擊型核潛艇,其中包括海狼、弗吉尼亞等最先進的型號。這些可以在水下潛航70天以上、極速可達34-35節的水下殺手,是中國遠海打擊群的最大潛在威脅之一。

其中,特別值得關注的就是MD的弗吉尼亞級攻擊型核潛艇。不僅因其數量眾多(計劃建造48艘,已服役13艘,在建6艘,每年約2艘的速度增加中)、性能先進(接近8000噸的排量,超過450米的最大潛深,34節+的最大航速,90天的自持能力和出色靜音設計)、近在咫尺(已有一艘部署在關島,更多的出現在夏威夷),更因為這是MD海軍第一款同時為遠洋( open-ocean)和近海(littoral)任務設計並優化的核潛艇。隨著中美兩強對峙的局面在西太平洋持續,以弗吉尼亞級為代表的MD先進核潛艇無疑將是對054B性能的終極考驗。

第十一艘弗吉尼亞級(BlockIII首艘)北達科他號

最後討論戰法。比較常規潛艇與核潛艇,可以發現其差異之處:在行動能力上,前者即便是加裝了AIP裝置,其行動力和活動範圍還是非常受限的,後者則有著不弱於水面打擊力量的航速和續航能力;在地理環境上,前者更適合於水情複雜的關鍵水道和海峽區域中進行伏擊,後者則是大洋深處的殺手;在攻擊方式上,前者速度較慢、耐力有限,更加看重要地伏擊。後者速度快、耐力強,可以尾隨攻擊,乃至協同飽和攻擊。

相應的在應對手段上也就有所差異,對前者重在發現,除了強化探測措施並採用合適的反潛策略外,054B對付此類潛艇的關鍵就是儘可能的降低自身雜訊能級,切實保證優先對手發現;對後者,除了能夠探測發現之外,還必須具有相當強的機動追擊能力,畢竟最大對手的核潛艇可以跑出35節的高速。當然,對反潛直升機、無人機、潛航器的強化,更是兩者通吃的重要手段。

在具體戰法上,MD航母編隊的經典反潛戰術就是所謂的「衝刺/漂浮」(Sprint/Drift)策略。首先是所謂的「衝刺」,反潛艦艇以30節以上的高速前進至預先分配好的反潛工作區域(通常是每15海里一個)的前端;而後是所謂的「漂浮」,反潛艦艇自區域前端以很慢的恆定速度(通常5節左右)向後返回並掃過整個區域。由於在返回過程中艦艇速度很慢,可有效的降低與航速相關的螺旋槳雜訊和水聲噪音,艦艇的發動機也可以同時調整至低噪模式,從而為被動聲吶提供一個極佳的工作環境。而後在返回工作區域末端後,再回頭以極高的速度抵達另一個工作區域的前端,進而周而復始的重複這一過程。

這是一個被實際證明了的有效策略,但說起來容易,實施起來就要克服很多困難。首先反潛艦艇要有相當高的航速,畢竟反潛艦艇在工作的時候,整個航母編隊還在向前運動中,如果速度不夠就一定會拖整個編隊的後腿;其次,自然就是對艦艇續航能力的考驗,畢竟使用這樣的策略就意味著反潛艦艇的航程幾乎是同時期編隊其他艦艇的兩倍;最後,這也是對艦艇機動性能和可靠性的考驗。不斷地極高速到低速轉換,不斷的加速減速和轉向調頭,沒有靈活的操縱性和相當可靠的機械性能那是一定不行的。這些需求,都要在艦艇的設計指標中體現出來。

(三)054B的關鍵技術:基於「中壓直流」的一代半「綜合全電」

054B確定採用綜合全電技術,一般認為其有以下幾方面的優點:1、極大地提高燃料效率,全電系統可以根據負載調控電力,從而節省燃料和延長艦艇巡航時間;2、充分滿足艦艇電力需求增長的需要,為新一代雷達、觀瞄系統和定向能武器系統上艦做好準備;3、可以降低艦艇雜訊能級,由於從源頭上減少了噪音來源,可以有效減噪、提高反潛對抗能力;4、簡化艦艇動力系統結構,增大了艦艇的可用空間,提高了艦艇布局的靈活性,減少了艦艇全壽命周期費用

更為重要的是,不同於DDG1000和45型上磕磕盼盼,表現有好有壞的英美第一代全電系統,054B上的綜合全電是我國自主研發的全新一代半架構。不但採用了基於「中壓直流」的發電和輸變電體系,更增加了基於複合方式(超級電容、電池組、飛輪一體式儲發電機)的儲能分系統,並對困擾綜合全電應用的諸多問題進行了重大改進。用馬偉明院士的話,這是領先MD整整一代的技術,也是達成054B各類性能指標要求的關鍵。其主要優點表現在:

1、簡化了電網結構,使之可以適用於中小型艦艇。採用中壓直流方式,取消了大容量的推進變壓器和配電變壓器,其功率變換設備能在更高的頻率下運行,減少了變換設備的變壓器體積和重量;同時直流傳輸沒有電流的集膚效應,也不用傳輸無功功率,因而減輕了電纜的重量;通過合理設計系統結構,大幅度提高整合度,降低綜合全電系統的體積和重量。從而使得綜合全電可以適用於中小型艦艇;

2、可以降低對原動機性能的要求,適應於我國國情。直流電網中,發電機功率的動態響應由發電機的勵磁系統決定,這在很大程度上弱化了對於原動機調速性能的要求。而我國艦船原動機性能落後國外,尤其是大檔燃氣輪機可選機型少、調速性能落後於國外。如果跟蹤模仿發達國家中壓交流綜合電力技術路線,將使得不同類型原動機帶動的發電機組因功率等級和調速性能差異大而難以並聯穩定運行。某種程度上說,馬院士率先走「中壓直流」這條路,也是被這個國情逼出來的;

3、可以在原有基礎上,進一步降低設備的雜訊震動水平。綜合全電原本已經消除了將艦艇原動機和螺旋槳直接相連的主軸和齒輪組,從而大大降低了艦艇的噪音能級。而在採用中壓直流後,還消除了原動機轉速和母線頻率之間的相互影響。原動機可以和發電機直接連接,無需使用減速齒輪或增速齒輪,發電機的轉速可以突破3000r/min的限制,提高了系統的效率和功率密度,並進一步降低了設備的雜訊振動水平;

4、新增的儲能分系統可以顯著提高系統效率,並支持高能武器上艦。除了「中壓直流」外,新一代綜合全電體系的最關鍵改進就是新增了全艦統一的儲能分系統:在艦艇上設置由「超級電容、鋰電池和飛輪儲電電機」複合的大規模能量儲存分系統。其不但可以在用電高峰期降低電網負載,在空閑時進行充電,從而提高原動機的工作效率、降低燃料消耗。更重要的是,通過儲能/負載方式可以支持脈衝式大電能需求的高能武器上艦,這是綜合全電發展的最重要目標之一。

CCTV節目中驚鴻一瞥的綜合全電系統全貌

觀察一下綜合全電系統的優點,將其和054B作為遠海反潛主力和多面手的定位相比較,可以發現兩者的契合度極高。實際上,要想在不大的艦體內同時兼顧高航速、長續航、極靜音、大電量、多載彈這些相互衝突的指標,還要儘可能的控制住成本和建造風險是一件極其困難的工作。如果還使用傳統的動力電力分離的艦艇體系,就目前情況來看幾乎毫無可能。從這一點來講,採用綜合全電是充分滿足054B定位和性能要求的唯一選擇,也是054B項目最關鍵的技術路徑。

(四)054B的艦型模板:不會是054A的簡單加長版

就像NBA的球探總是喜歡給新人套一個類似於「窮人版的詹姆斯」之類的模板,在討論一款新型號艦艇的時候,一個有用的做法就是將其與已知的相似類型的艦艇,特別是其前型艦艇進行類比,以此作為估計其性能的一種參考。但這辦法對於054B而言有點難度,相比於其前型054A,不但排水量增加了超過20%,而且動力方式也改為從未在任何一款5000噸以下艦艇中實現過的柴燃一體綜合全電。054B肯定不會是054A的簡單加長版,儘管054A仍然會是比較接近的艦型。

一個值得考慮的對象是早期的052驅逐艦(即112/113艦),從排量上來說常排4200、滿排4800的數據應該非常接近於目前透露出來的054B的規劃;從動力水平上來說,兩台LM2500各16MW的功率其實也很靠近054B可能的36MW+的功率;從性能上來說,其32節的最高速度和5000海里@15節的續航能力也相當接近要求。但儘管有這些相似之處,052的艦型有一個重大的缺點,導致了其難以被054B加以複製:這就是其狹長的艦型(長寬比接近9.5)和過窄的艦寬(15米)。

作為一款立足遠海作戰的艦艇,對054B的耐波性要求應該和快速性同等重要。畢竟,誰也不希望天氣一變,艦載直升機就不能起降,艦艇速度就要降低三分之一。而長寬比過大的艦艇,即便可以採取一些減搖措施,其耐波性還是有先天不足的。這也是近期的西方同類艦艇,都採用小長寬比設計的重要原因。以法意合研的FREMM(歐洲多用途巡防艦)為例,其法國版的長寬比只有7.1,而最高速度快兩節的義大利版也不過剛剛過7.3。實際上,進入新世紀以來,西方研製的同類艦艇基本沒有長寬比高於7.5的。

但是,低長寬比不一定意味著低速。比如於2012年首艦服役的丹麥伊萬.休特菲爾德級巡防艦,艦長138.7米,艦寬19.75米,長寬比只有7.02,滿排高達6640噸,其使用的還是傳統的機械傳動齒輪箱結構的4柴油引擎。但當其使用單一引擎(MTU 8.2MW)就可以達到18節的速度和9300海里的續航里程,雙引擎可達25節,四個引擎全開可達30節。從這個例子可以看出,即便是傳統構型的船隻,在艦型設計方面還是有很多空間可以挖掘的,需要快速性不一定就要忍受狹窄的艦身。

回到我國的實際情況,054A的長寬比約為8.4,儘管仍顯著高於西方同類,但比052的9.5和052D的約8.9還是有了不少改進。可如果只是簡單的通過加長艦身來增加噸位,那054B的長寬比估計又要直奔9.5而去了,這顯然無法滿足遠海作戰的高耐波性要求。而且艦寬不足還會影響到艦艇的布局,特別是垂直發射系統的布置。國軍標規定的通用垂直發射系統的尺寸明顯大於054A上原有的垂髮模塊尺寸,如果不加寬艦身的話,054A上的原有安裝位置應該無法容納下新的通用垂髮系統。

考慮到054B最終還是採用了相對保守的傳統艦型,比較合理的設計思路應該包括以下幾點:1、適當加寬艦身,以方便艦艇新型動力系統和武器系統的布置,特別是國軍標垂髮系統的上艦;2、控制長寬比,在保證速度達標的同時,儘可能的提高艦艇的耐波性;3、優化艦型設計,配合全電系統的引進,在提高艦艇燃油經濟性的同時,確保其速度和靈活性;4、進一步降低艦艇的可探測性,包括配合綜合射頻技術引入優化上層建築的設計;5、儘可能的標準化,包括動力選型、武器系統標準化;6、盡量優化機庫和飛行甲板的設計。

按照以上要求,個人認為比較可能的方案如下:1、加寬艦身到17.5米,也就是052D的水平;2、控制長寬比在8以內,也就是艦長140米以內;3、參考054A和丹麥艦的數據,相應的吃水深度應可控制在5米以內;4、前端的32單元的垂髮數量不變,類型替換為尺寸更大的7米標準垂髮;5、利用艦身加長的餘量適當放大直升機庫和飛行甲板。

從某種程度講,這樣的設計很像是一艘縮短了長度、吃水淺一點,上層建築布局有點像055風格的052D。除了可以滿足上述的設計思路要求外,還有其他一些優點。包括:1、可以利用052系列的設計和工程經驗,相對成熟可靠;2、與未來遠海打擊群中的多功能驅逐艦(052D及後續系列)和大型驅逐艦(055系統)的通用性很高,可以減輕後勤保障壓力;3、以此為契機,提升滬東黃埔兩廠的技術等級,使其具備建造052D以及後續級別的艦艇的能力。

丹麥海軍的伊萬.休特菲爾德級巡防艦

最後,如果挑選最合適054B參考的模板,前面提到的丹麥海軍的伊萬.休特菲爾德級巡防艦可能得高分。仔細看一下,除了大了點之外,還滿符合網上流傳的關於054B的寫意畫的:分離式的煙道設計、小盾與遠程警戒平板的組合、30節極速、9300海里@18節的續航里程、76MM艦炮、32單元的垂髮配合8-16枚反艦導彈、近防炮和海拉姆的組合、一架MH-60R......除了射頻系統可以再簡潔一些,隱身設計可以再完善一些,動力系統要全電換代,武器系統具體型號要替換之外,基本上就是054B的要求了。值得一提的是,該艦型也是MD新護衛艦選型中呼聲較高的一款。

(五)054B的動力選擇與推進方式:柴燃電一體電力推進

艦艇動力問題,一直是困擾中國海軍發展的難點。即便經過多年引進技術和自我研發的努力,這方面的短板依然存在。其中最突出的一點就是大功率燃氣輪機幾乎沒有選擇,除了好不容易成功國產化的QC280系列之外,至今沒有第二款成功裝艦使用的大功率燃氣輪機。而QC280單台23MW+的功率輸出,對於054B這樣5000噸級的艦艇來說用起來格外尷尬。

一台功率不夠,也不能滿足海軍艦艇的冗餘度需求;通過齒輪箱和主軸的傳統傳動方式,又使得實現真正的柴燃聯動輸出變得相當困難;而將兩台可以推動7000噸驅逐艦的大傢伙,塞進不到5000噸的小艦體內,則會嚴重影響艦艇的空間布局。在這樣的布局中,一方面原動機油耗巨大,一方面被嚴重擠占的空間必定導致載油受限。兩頭擠壓,艦艇的續航里程和自持力指標肯定會相當難看。

而有了綜合全電之後,054B的動力選擇就簡單的多了:一台QC280(單台輸出功率23MW+)和兩台配合使用的052D同型MTU柴油機(單台輸出功率約6MW)的組合,可以提供合計35MW以上的電力供應。配合可以調節電力峰值的儲能系統,足夠在驅動兩台16MW級別電動機帶動螺旋槳全速前進的同時,保證艦上的雷達、聲吶、武器系統等負載的充足供電。而在經濟航速下,可以只用兩台甚至一台柴油機推進,大幅提高艦艇燃油效率。

該方案選用的原動機都是完全國產化並由中國海軍使用多年的制式產品,而且和未來遠海艦隊中的多功能驅逐艦和大型驅逐艦備件通用,可以有效利用既有的人力資源和簡化後勤保障。由於採用了全電推進的方式,燃氣輪機和柴油機的安裝位置不再局限於主軸兩側。預估燃氣輪機將靠近全艦中軸線安裝,兩台柴油機組將與之隔離安裝,儲能系統預估也將分散在艦艇的前後區域,可以有效提高冗餘度和艦艇的生存能力。

而在推進方式方面,預估054B還是會採用傳統的雙軸雙槳推進,驅動電機在船殼內的方式。儘管吊艙式推進(Podded Propulsor)在民用船舶上經常與電推配合使用,但由於功率密度、信號特徵和震動防護等技術問題,在軍用船舶上看來還不夠適用。儘管在央視的報道中,出現了馬院士坐在標明「低速永磁同步電機試驗系統」的操作台前的畫面,但從馬院士發表的論文來看,預估054B還是會安裝「採用三次諧波注入和蒸汽冷卻方案的多套多相繞組大功率推進電機」和基於IGBT的推進變頻器,這其實和DDG1000採用的方案比較類似。

民用電推船舶上常用的吊艙式推進器,機動靈活,優點很多

在推進電機的功率選擇方面,首先需要注意到全電推進由於取消了齒輪組,較之傳統推進方式其效率更高。用712所論文裡面的原話,綜合全電可以:「大幅度減小全艦船能源的裝船功率。通常情況下可以減少20%-25%,有些特種船舶已經裝備高能武器的作戰艦艇可以減少30%以上」。其次參考早期052型驅逐艦(112/113)的數據,在推動近5000噸的艦艇時,兩台16MW的LM2500雙軸推進就可以將艦艇提升至最大時速32節。

考慮到054B的艦型不可能如052這樣狹長,同樣速度下其所需的推進功率應該會有所增加,以及054B選用的發電系統可能提供的功率水平,故而預估其推進電機功率會選擇15MW-20MW級別的。在這樣的配置下,054B應該可以實現30節以上的速度,配合儲能系統短時間衝刺速度甚至可以更高。再加上電推系統提供的超越傳統驅動方式的靈活性,這樣的動力表現在對抗核潛艇時將非常有意義。

最後需要指出的是,正如P大指出:「綜合電力系統採用模塊化設計,可以形成標準化和系列化,針對不同種類的艦船,進行不同的模塊搭配組合,這對於減少動力裝置的型號具有很大的意義,並且在勤務保障方面也有著諸多的便利性」。綜合全電系統從一個全新的角度解決了中國海軍艦艇的動力問題,通過基於現有的成熟燃氣輪機和柴油機,可以根據需要積木式的模塊搭配,可以減少原動機的型號,即簡化了後勤,又可以提高原動機的開發與生產效率。

(六)054B的速度、續航里程和自持力指標

首先,054B要有可以伴隨航母遠海作戰的大續航里程。憑藉其巨大的排水量,作為遠海打擊群核心的航母在續航里程方面其實相當變態。就以001/002前身的庫茲涅佐夫號來說,其續航里程就達到了8,500海里@18節或3,800海里@29節,相信魔改後的001/002隻會更好。而新近下水的055,據報道其續航里程也達到了7000海里以上的水準。作為以航母為核心的遠海打擊群中的重要成員,054B如果不想成為木桶理論裡面的那塊短板,就需要具備能與之匹配的續航里程。

傳統上,受限於自身的排水量和空間,護衛艦的續航里程都不是非常理想。以海軍護衛艦現在的當家花旦054A為例,其續航里程據報道只有4000海里@18節。這樣的水平是無法跟隨航母遠海高速機動的,這也是催生054B的一大原因。考慮到反潛作戰艦艇的戰法需要,綜合平衡下來,054B的續航里程至少應該達到自己伴隨航母的至少60%-65%的水平,也就是約5000海里@18節或2300海里@29節,理想水平是可以達到7000海里@18節。

三亞到印度東岸的航行距離就要在5000公里左右

其次,必須提高自動化程度,圍繞人來提高自持力。續航里程只是艦艇自持力和遠航能力的一個方面,要能夠在遠海有效的執行任務,還有許多的變數需要考慮,包括:足夠的彈藥存量,特別是絕大部分艦載導彈在遠海是無法進行裝填補充的,艦艇需要有較充分的預裝彈量;適宜的人員空間,好的居住和休息空間對於保持士氣和提高效率至關重要;良好的遠海適航性,在艦船設計上必須充分考慮如何對抗遠海的風浪;以及充分的食水補給和維修備件等等。這些都要擠占艦上的寶貴空間和載重,也都需要設計師綜合考慮。

在這之中,其實最關鍵的因素是人。長期遠海行動,人員容易疲勞懈怠和出現各種情緒問題。以近期MD海軍的多次撞船事故而論,最大的問題就出在人員上面。而艦艇上面的人員配置也是一個兩難的問題:一方面,考慮到損管和輪班的需要,需要人力配置的多一點;另一方面,艦艇空間是有限的,人一多其居住和生活條件自然變差。要解決這個問題,最有效的還是要向自動化向先進技術要效益,相信作為新一代的艦艇,054B合理的加以平衡。預估其乘員編製與054A基本相當,可能會略有增加,也就是180-200人。

最後,也是艦艇最為重要的指標之一:054B要有能與核潛艇對抗的航速和機動性。對於中國海軍未來的航母編隊來說,遲早要對上弗吉尼亞級這樣的先進核潛艇。對於作為反潛骨幹的054B來說,速度和機動性是核心要素之一。畢竟對方不但有出色的靜音性能,還有超高的水下速度和長久的自持能力,而最具威脅性的,是其數量眾多且其背後有著強大的體系支撐。如果不能提前發現,快速殲滅,一旦對方的整個體系發動起來,就會面臨相當大的困難和威脅。在此過程中,整個編隊的速度和機動能力都很關鍵,而作為對抗前沿的反潛艦艇更是重中之重。

根據報道,現有054A護衛艦的最高速度只有27節左右。在這樣的速度下,不但無法護衛高速機動中的航母編隊,更無法和逼近編隊的敵方先進核潛艇周旋。當然,由於高速時興波阻力快速增加,推進功率會被嚴重消耗(即所謂「波浪牆」),航速要繼續增加是要付出很大代價的。正如可以將70000噸的伊麗莎白級航母推到26節的動力,不過把只有3000噸的自由級LCS推到47節。054B的動力選擇與航速要求的關係重大,但從反潛實際需求出發,至少能有30節以上的航速才能支持使用前面提到的「衝刺/漂浮」策略,最好能有短時間34節以上的極速以對抗可能遭遇的先進核潛艇。

(七)054B的聲吶與雷達:「耳聰」也要「眼明」

對於反潛艦艇(ASW)來說,最重要的探測裝備就是聲吶,特別是被動聲吶。現代艦艇使用的主動聲吶的聲強可達250db以上,其有效探測距離不過十幾、二十公里,但發出的聲波卻可以傳到接近200公里之外。對於大洋深處的任何敵方潛艇來說,這簡直就是一個最好的信標。所以,除非發現敵蹤進行精確定位,或者在通過狹窄的水域時組隊震懾掃描外,在執行實際護衛任務時,反潛艦艇必須在編隊的外圍保持嚴格靜音,其主要的依靠就是艦艇安裝的各種被動聲吶。

經過數十年的不斷努力,中國海軍擁有了門類齊全、技術日益先進的艦艇聲吶體系。特別是近年來開始批量裝備的主被動複合拖曳聲吶,更是讓中國海軍的聲吶技術水平邁入了世界先進水平。但必須要指出的是,不管怎麼樣先進的聲吶系統,要真正發揮出自身的技術水平,其效能就嚴重依賴於其載體艦艇的自身噪音能級。MD的主戰水面艦艇堅持使用全燃動力的一個主要理由,就是其噪音水平較低,可以更有效的保證自身聲吶的工作效能。

中國海軍艦艇艙內的拖曳式聲吶

一般來說,艦艇自身的主要噪音主要是三類:螺旋槳雜訊、水動力雜訊和機械雜訊。其中螺旋槳雜訊和水動力雜訊與艦艇航速密切相關,自身機動性較強的水面反潛艦艇可以通過制定合理的策略,如採用經典的「衝刺/漂浮」(Sprint/Drift)方式在聲吶工作時降低速度來加以規避。而機械噪音的最重要來源就是艦艇原動機,儘管可以採取類似加裝隔震墊、使用彈性連接網路、使用消聲設備、改善主機設計等方式,但由於聲學設計的複雜性和艦艇本身布局空間的限制,要取得好的效果並不容易。

基於中壓直流的新一代綜合全電,讓054B在降低機械雜訊方面有了獨特的優勢。正如前面章節中討論的那樣,新的動力方式不但取消了原動機與螺旋槳之間的主軸和齒輪箱,還進一步改善了原動機與發電機之間的連接方式,再配合一系列已經相對成熟的降噪措施,054B的降噪工作應該不會令人失望。更何況,儲能系統的引入,可以給054B新的獨門絕技。在極端情況下,負責搜索的054B艦艇甚至可以關閉所有的主要原動機,在消除機械雜訊的情況下,只依靠儲能系統前進和偵聽。相信對任何潛艇來說,這種從未出現過的沉默獵手都會非常致命。

除了面向反潛任務優化外,054B也必須具備相當好的防空能力,特別是中距離防空能力。一方面,在遠海打擊群中的054B需要協助防空盾艦做好補防工作;另一方面,作為任務多面手的054B需要在脫離防空盾艦單獨執行任務時,能夠保護自己和所護衛目標的空中安全,這其實也是傳統護衛艦的核心任務。MD海軍在走了LCS的彎路之後,最終也還是回到了建造傳統模式護衛艦的道路上面,其對規劃中的新護衛艦FFG(X)的任務要求,也恰恰是圍繞這兩樣展開的。

從網上陸續透露出的信息可以得知,054B的雷達系統將更像是055上面的某種簡版。中國海軍在055上首次引進的綜合射頻管理會繼續堅定的加以貫徹。正如P大所說「通過採用頂層設計,層層分解的方式,優化了架構的合理性和集成度,強化指揮與控制一體化,突出綜合作戰能力,實現標準信息和通用基準完全共享,設備實現小型化、通用化、集成化、標準化」。預估054B會使用最新爆料的雙波段掃描式雷達(383?)來進行遠程掃描和警戒;類似於055上首次出現的四面X波段小盾進行跟蹤與火控;用於反隱身的米波雷達會也會被類似055上的新型號替換。

(八)054B的武器系統:貨架產品 VS 未來平台

相比於動力系統的革命性提升和電子信息系統的大踏步前進,054B的武器系統肯定會選用一系列成熟的貨架產品。預估054A上面的76MM艦炮、1130和海紅旗10的近防組合、四聯裝8枚的反艦導彈(搞不好還會延續使用YJ83)、魚雷發射器、火箭深彈發射器等都會保留下來,原有的32單元垂髮系統估計會被類似052D上的標準垂髮系統取代。使用這些成熟的武器系統,一方面是因為其性能依然出色,可以滿足相當一段時間的需要;另一方面也是就是因為其成熟可靠。

實際上,這種交替進步的開發方式,是中國海軍的常用策略,也是一種相當科學負責的態度,可以儘可能的保證開發計劃的順利完成,防止武器系統和動力系統、信息系統之間的耦合式故障和延誤。相比起來,DDG1000就是可以用來對比的反例。規劃豬母的時候,MD正沉浸在冷戰勝利後,在幾場局部戰爭中打敗天下無敵手的快感中。在這樣的頭腦發熱中,為了爭取元老院的撥款,就不惜放棄合理的開發策略,上馬這種艦體、動力、武器、雷達都大幅度變化的天頂星科技艦。

這麼做的後果,現在大家都看到了。在實際開發的過程中,各個系統互相拖後腿。各個不成熟系統的相互累加成為了一場災難,時間大幅度拖延,費用直線上升,最後在做出諸多妥協、放棄了諸如電磁軌道炮、雙波段雷達、永磁推進電機等等賣點的情況下,拿出來的產品成熟度依舊很不理想。這款產品沒有變成「美國敵人們的噩夢」,倒是讓MD海軍和元老院很頭疼,本來是打造一根大棒,結果收穫了一枚雞肋。

當然,054B的武器系統儘管現在看起來很成熟保守,但在其內部卻有一顆充滿活力和衝勁的心。正如馬院士所說,「綜合全電系統可以改善船舶的經濟性、操縱性、靈活性,這些都很重要,但這不是海軍要搞全電的最重要理由。下一代高能武器上艦,才是綜合全電的最重要目標」。作為中國海軍的第一種綜合全電艦艇,054B毋庸置疑會成為中國新一代高能武器的首裝平台。無論是電磁軌道炮、激光近防、微波武器,054B都很有可能成為第一批的嘗試者。

MD眼中的綜合全電,可以即插即用支持高能武器系統上艦

(九)054B的艦載機:落後領先的最後一塊短板?

在水面艦艇編隊對抗潛艇時,可使用的一張王牌就是其上搭載的反潛直升機。無論再快的潛艇,也快不過空中的直升機。艦艇偵測,直升機攻擊的策略被證明行之有效。但可惜的是,反潛直升機是中國海軍的短板,其選擇相當有限。可用的貨架產品中,直9搭載力有限,甚至無法實現搜攻合一;直18倒是夠大,但又難以在驅護一級的艦艇中有效運用;期盼許久的直20,陸上型都還沒有搞利落,海軍型更是沒有看到任何跡象;進口的卡系列,明顯沒有得到中國海軍的認可。

相比起來,糾結於單艦可以搭載一架還是兩架倒是問題不大。畢竟,一旦航母戰鬥群成型,反潛艦艇就不可能單打獨鬥。除了一定可以得到臨近的制空驅逐艦和多用途驅逐艦上反潛直升機的支持,航母本身更編製有多架重型反潛直升機。加上直升機本身較高的機動性,一旦必要絕對可以群毆任何敢於露頭的潛艇。相比起來,能夠搜攻合一,一機多用恐怕更為重要。從這一點上來講,如果沒有別的可選,也只有暫時用卡28或者直9C來湊合。而在直20的反潛型成熟之後,再進行換裝。

另外一個值得特別關心的就是艦載無人機的發展。隨著無人飛行器的快速發展,在艦艇上搭載無人飛行器已不稀罕。在MD的LCS上面,除了部署一架MH-60R反潛直升機外,就另行部署有多架MQ-8B無人直升機。而基於Bell407直升機改的更大型號MQ-8C更是已經從2013年就開始了實際測試,並展示了單次滯空超過11個小時的能力。相比於受制於發動機等問題而磕磕盼盼的直升機項目,我國的無人機產業發展極為迅猛,不但掌握核心技術,而且在軍民多領域中處於世界領先地位。無人機上艦,是一個彎道超車的大好機會。

MD測試中的MQ-8C Fire Scout無人直升機

除了無人機之外,無人潛航器也在快速發展。經常有人說,對付一艘潛艇的最佳武器是另外一艘潛艇。那麼,也許一艘在母船支援下的無人潛航器可以用更低的代價實現這一點。長期來看,小型化、高智能的潛航器不但可以取代一次性的反潛信標,更可能和古老的魚雷組合,成為一種具有極高效率和性價比的致命武器。當然,考慮到技術難度和時間問題,估計在054B的前期型號中還是以傳統的反潛直升機為主。

結語:054B是中國海軍衝擊世界巔峰的堅實一步

一支強大的海軍必然是一支平衡的海軍,除了要有強大的主力艦遠海攻堅,也需要中小型的艦艇負責日常的巡邏護航,以及處理人道救助、打擊海盜等等傳統非傳統的海軍任務。而現代化的艦艇的最重要特點就是貴!以往可以用來購買一支艦隊的錢,現在有可能只夠買一艘的。舉例來說,DDG1000的單艦成本達到了近75億美元(2010財年)!而其前身的斯普魯恩斯級驅逐艦,單艦造價3.9億美元(1980財年),即便折算成相應年度的美元(1980的1美元購買力相當2010的2.85),也不超過12億一條。同樣是艦隊主力艦,在2010年代買1條的錢,可以在1980年代買6條。

要在預算的壓力下發展,就要求任何一支有志於世界之巔的海軍,合理平衡的配置自己的艦艇。這也是為什麼最近幾年,原本已經全驅逐艦化的MD海軍腰斬了本質為大型快艇的LCS,又以很大的熱情啟動了新一代護衛艦FFG(X)建造計劃的原因。FFG(X)的定位與054B幾乎完全相同:在面向反潛任務優化的同時,強調具備中近距離的放空能力,能夠在航母打擊群中共享信息配合協作,也要能夠獨立承擔護衛巡邏任務。不過,即便不考慮FFG(X)還停留在招標務虛階段的事實,即便真正服役了也還是會落後於採用綜合全電的054B。這是繼055之後,中國海軍又一款讓MD的對應艦艇沒下水就落後的主戰艦艇。

054B擔負著落實完善綜合全電系統的重任,也將成為中國海軍下一代主戰艦艇的先導。有理由相信,在其後的052E、055A等一系列艦艇的發展中,中國海軍和船舶工業會做的更好,會在質量、數量、成本控制上進一步拉大自己的領先距離。經過望塵莫及、見其項背和並駕齊驅之後,中國海軍正在努力實現歷史性的超越。正是憑藉著一代代軍人、工人、設計師、科學家「衣帶漸寬終不悔」的決心與努力,才有了今天的「獨上高樓望盡天涯路」。讓我們為祖國的進步而歡欣鼓舞,歷史終將見證,誰才是我們這片海域的主人。


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