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美國人不敢要的搶著上,英國「官商勾結」玩死自家驅逐艦

英國的45型驅逐艦永遠都是新聞,就在幾天前,該型艦的「鑽石」好在完成一次維護後離港沒幾步,又出問題了,直接被3條拖船拉了回來。

據皇家海軍發布的數字,2016年艘45型驅逐艦趴窩1297天,佔全部可出動時間的約60%;2017年趴窩1671天,佔全部可出動時間的76%;2018年的第一季度趴窩429天,占可出動時間的近80%。這樣的數字,實在有愧「歐洲第一艦」的稱號。那麼,45型究竟是怎麼把自己「玩死」的呢?今天,北國防務就來具體說說這事。

2016年6艘45型驅逐艦被拍到全數在港,讓英國媒體酸到不行。但其實只是因為任務輪換與維修周期的巧合,加上45型驅逐艦都以朴茨茅斯為母港才會被同時拍到

45型是英國在冷戰後開發的防空驅逐艦,其原本是與法意兩國共同開發新一代「紫菀」防空導彈家族與「地平線」級驅逐艦,但由於英國的防空範圍的要求較大,堅持採用自製的「桑普森」雷達,最後不歡而散,僅「紫菀」導彈繼續維持共享,英國自己發展了新艦體來安裝。

45型採用兩面背靠背的旋轉天線來節省重量,但因為輕量化的天線可以安裝到桅杆頂端而增加視野高度,加上利用有源相控陣雷達技術提升發射/接收效率,因此探測距離相當遠,對於低空掠海目標更有優勢。英國自己認為,其在反艦導彈互射的傳統海戰中「不輸」美國「宙斯盾」艦,僅反導能力不如。

此次出事的「鑽石」號在不久前剛攔截俄羅斯間諜船「立功」,目前也處於值勤狀態,這樣出事很難堪

45型採用一項先進技術稱為「集成電力推進」系統(IEP):傳統推進系統是由燃油發動機通過齒輪箱與傳動軸帶動螺旋槳,主發動機另外帶動發電機來提供全艦動力。IEP系統則是將燃油發動機的輸出功率全部用來發電,再由電力管理系統分配給帶動螺旋槳的電機或是全艦電網。IEP的好處是將「動力」與「電力」合而為一,能夠視任務需要調整功率的比例,而燃油發動機的輸出曲線也容易保持恆定,避免油門忽高忽低而增加耗損。

然而,英國媒體卻在2016年發現,45型服役多年來時常遇到推進系統故障,全艦動力與電力同時喪失,尤其是在熱帶海域容易發生。由於艦上的雷達與武器系統都依賴電力運作,失去電力與動力等同「不能打也不能逃」,引發輿論嘩然,曾經引以為傲的先進IEP系統成為眾矢之的。

45型的集成電力推進系統是由兩台燃氣渦輪機組(灰色)與兩台柴油發動機(白色)分別產生電力來驅動兩台電機(格柵外殼的圓柱)帶動螺旋槳

但其實發生問題的並不是IEP,早期IEP的問題是電機的輸出動力不足,但不會因為天氣太熱就整個斷電才對。真正問題來源是45型的另一項先進技術:「中冷回熱循環」(ICR)燃氣輪機。羅·羅生產的主發動機WR-21其實是由羅·羅廠的RB211三軸渦扇發動機加上美國西屋公司「中冷回熱」模塊整合而成,這是源自於美國海軍在1991年出資的研發計劃,目的是要在不超過美製LM2500發動機空間的前提下,節省30%的燃料。

其原理是將渦輪發動機高壓段的進氣先經過海水冷卻的中冷器降溫以提升壓縮效率,壓縮完再通過燃燒廢氣加熱的換熱器提高溫度與燃燒能量。根據估算,「伯克」級宙斯盾艦若改用這種發動機,15節速度的航程可增加35%,20節時航程則增加30%。

中冷回熱循環技術發動機的好處是提高效率並節省燃油(左),尤其在低轉速的效果更加明顯;其原理是空氣進入高壓壓縮機(HPC)前先經過中冷器(右圖藍框)冷卻,壓縮完再經過換熱器(右圖紅框)升溫

然而,中冷回熱循環技術發動機的問題就是太過昂貴,就像油電車省油卻不一定省錢一樣,美國估計要運作76年,省下的油錢才能平衡發動機增加的成本。加上美國發動機廠擔心搶走下一代戰艦市場,極力遊說下美國發展完中冷回熱循環技術發動機卻沒有採購。

因此,羅·羅回頭運作自家海軍來採購這種發動機,打敗了成熟的LM2500發動機裝到45型上,這在出問題後自然成為媒體攻擊「官商勾結」的點。中冷回熱循環技術發動機的問題出在中冷器是靠與海水交換熱量來降溫,當熱帶海水溫度太高(全球暖化也幫了點忙)自然影響它的冷卻效果。不過,中冷回熱循環技術發動機原本就考慮到這種問題,其中冷器與換熱器都有控制閥,必要時可以中斷熱交換,讓發動機以傳統渦輪發動機方式運作。因此其保險機制可能有不為人知的問題才會導致溫度失控,居然讓整台發動機過熱而停擺。

一艘45型在2015年進廠更換圖片中央的柴油發電機

問題出現總是要解決的,今年3月,英國宣布與廠商簽約進行45型的「電力改善計劃」(PIP),以解決困擾45型多年的問題。然而,該計劃並不是改良其主要動力組件,即羅·羅WR-21燃氣輪機本身,而是將2台2MW的柴油發電機換成3台3MW版本,使輔助電力提高125%。

其理由是將原本只能供應緊急電力與港口作業用的柴油供電量提高,則在外海低速待命時也能支撐全艦動力。雖然這節省了主發動機的工作時數,自然也降低其故障機會,但不免給人「拆東牆補西牆」的感覺。

45型的「電力改善計劃」其實在2015年就已編列預算,由於更換WR-21主發動機的工程太浩大,成本更是驚人,因此改用柴油發電機來「救援」。預計明年開始施工,6艘45型將要輪流進塢「開膛破肚」來更換柴油發電機。雖然這方法應可提高動力系統的妥善率,但由於柴油發動機的噪音較大,在外海值勤時可能會增加其水下航跡。可以說,科技雖然能夠「節能省碳」造福地球,但往往也會帶來新的問題需要解決,羅·羅也從官網將WR-21發動機撤下,不願再推銷這台發動機。


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