“伯克”级 Flight?IIA 结构的设计特性
“宙斯盾”驱逐舰计划在1992年被重新归类为需求类型1D,计划核准认可权从海军部转移到国防部。依照美国国防部5000.2指令规定的装备获得程序,“伯克”级Flight?IIA计划被视为既有装备服役部署后的重大升级,属于获得程序中的阶段IV(Phase?IV),必须通过国防部的里程碑IV(Milestone?IV)审查的核可。Flight?IIA的里程碑IV审查程序,包括设计细节对应于威胁环境与任务需求的审查、各种结构与装备选择的成本与作业效率分析(这部分已包含在DDV研究中)、获得成本估计、海军水面舰队数量与类型的混合搭配分析以及广泛的工业基础分析。在工业基础分析中,除了考虑造船厂能力外,还需考察所有主要次系统供应商的能力。
经过前述程序后,美国国防部副部长于1993年10月的防务需求委员会里程碑IV审查中批准Flight?IIA计划,并于1994年2月签署了需求决策备忘录。
Flight?IIA计划选取DDG-68的蓝图、计算资料与材料品项列表作为工程设计起点,然后按DDV?9的结构概念研拟出工程变更提案。整个计划由海上系统司令部负责管理,主要参与者包括承造“伯克”级的两家船厂——巴斯钢铁厂与英格尔斯船厂,还有马丁·马里塔与吉布斯·考克斯两家工程支援顾问厂商。特别值得一提的是,Flight IIA是美国海军最早全面导入计算机辅助设计(CAD)的主要军舰设计案之一,有效提高了作业效率并节约了设计成本。
虽然Flight?IIA是以DDV?9为基础,但最后定案的Flight?IIA设计,仍与DDV 9存在许多不同。从外观看来,Flight?IIA沿用了DDV?9在船体艏艛末端布置直升机机库的概念,但移除了DDV?9位于机库与上层结构末端间的“鱼叉”导弹发射器,而把机库与上层结构末端接在一起,由此可得到更大的上层结构内部容积,也为安置后方的垂直发射系统空出了可用空间。另一改动则是拉高舰桥后方两部SPY-1D天线安装位置,其余系统变更细节详见后文说明。
▲ 从“伯克”级Flight II到Flight IIA的主要设计改动图解。虽然后续建造的“伯克”级还有不少设计改动与设备升级,但美国海军仍称之为Flight IIA批次。
经过种种设计改动后,Flight?IIA基本诸元相对于Flight?I/II也有了相当变动,船体垂线间长较Flight I/II增加5英尺,满载排水量也从Flight?II的8900吨级增加到9100吨级。由于增加了航空组员(含4名军官与14名士官/兵),全舰人员编制数也有所增加。
结构修改:直升机机库、航空设施与雷达天线布置
相较于“伯克”级Flight?I/II,Flight IIA外观上最显著的改变,便是增设可搭载两架直升机的机库。依照一开始的设想,舰上停放的两架直升机中,一架是反潜用直升机,另一架则是通用武装直升机。但Flight?IIA增设的机库给“伯克”级的船体布置带来了许多变化,必须进行一系列的调整以适应新的设计。
▲ 并排停靠的“伯克”级Flight I的“米契尔”号(DDG-79,图右)与Flight IIA的“纪德”号(DDG-100,图左)。从舰艉方向观看,为增设直升机机库的船体布置改动包含提高后方相阵雷达天线高度、挪动鱼雷发射器与取消“鱼叉”导弹发射架等。
首先,位于上层结构尾端的机库让船尾甲板舱面变得十分拥挤,因此原来设于船尾01甲板垂直发射器两侧的Mk32三联装反潜鱼雷发射管,被挤到船中两座烟囱间的海上补给作业区。但新位置与位于直升机机库前方主甲板上的鱼雷弹库有段距离,但受到空间限制,也无法在鱼雷弹库与Mk32鱼雷管之间设置装填处理机构,因此要替Flight?IIA的鱼雷发射管重新装填鱼雷虽然不是完全不可能,但只能依靠非常麻烦且风险高的人工搬运。
▲ “慕斯丁”号(Mustin, DDG-89)上的反潜鱼雷发射演练。其Mk32三联装鱼雷发射器已被设在舰舯甲板。
其次,为补偿增设机库后被占用的直升机甲板面积,并留出安装助降系统的空间,Flight?IIA的直升机甲板段的船体向后延伸1.7米长,使直升机甲板面积维持Flight?I/II的水准。海军也曾考虑过延长3.3米的方案,以便得到更好的水动力效率,但因为会导致稳定性减损而放弃。
搭配增设的机库,Flight?IIA舰艉直升机起降甲板也增设回收辅助停放与移动助降系统,可允许具备RAST支援功能的直升机在5级海况下操作,相对于未支援RAST的直升机,则只能在3级以下海况操作。
至于舰载直升机用的鱼雷/导弹/火箭弹药舱,则设置在左舷机库前方,并设有一套通用系统,可适用于各类弹药的装卸。这个弹药舱可携带最多40枚Mk46与Mk50反潜轻型鱼雷,也能携带供舰载直升机使用的“企鹅”反舰导弹、“地狱火”导弹以及0.5英寸(12.7毫米)口径机枪弹药、LAU-68?2.75英寸(70毫米)口径火箭荚舱等,必要时还可视任务需要,携带“刺针”导弹、25毫米机炮炮弹或40毫米榴弹发射器。Flight IIA增设的其他航空支援设施,还包括RAST机械室、RAST控制站、航空设备小工厂与航空分队的办公室。
然而为了抑制Flight?IIA成本的攀升,在增设直升机机库的同时限制上层结构的尺寸,海军在Flight?IIA上也删掉了“伯克”级原有的“鱼叉”导弹发射器与SQR-19拖曳阵列声呐,不过当有需要时,也能把这两项装备装设回Flight IIA(已在两座烟囱之间预留了“鱼叉”导弹发射器安装位置)。另外,放弃延长船体3.3米的决定,也让恢复安装拖曳阵列声呐变得更容易。
▲ 原本“伯克”级Flight I/II拥有总数8枚的“鱼叉”反舰导弹,不过经过Flight IIA的改装后,“鱼叉”导弹成为选用武装,发射架位置也从后方移到中段位置。
最后,直升机机库增加了Flight?IIA的上层结构高度,将妨碍到舰桥后面两部SPY-1D雷达天线的低空视野,于是这两部天线的安装位置便被升高2.7米,故舰桥后方的结构也因此而向上增加一层。
近迫防御武器配置修改
面对拥有超音速且具备弹道末端回避机动能力的新型反舰导弹,“密集阵”这类采用小口径机炮的近迫防御系统能取得多大的拦截效能,一直是各国海军与国防产业界争论的议题。因此,当美国海军规划“伯克”级Flight?IIA时,“密集阵”近迫武器系统是否有继续保留的价值,也是海军内部的质疑焦点。
▲ “密集阵”Block 1B附有光电火控功能并延长炮管,尽管很多人认为应选择“公羊”导弹作为水面舰的近迫系统武装,但美国海军后来还是选择了“密集阵”。
许多人建议取消“密集阵”系统配置,改以当时仍在发展中的改良型“海麻雀”导弹(ESSM)作为舰船自卫的最后一关,藉由改良型“海麻雀”导弹改进的高机动性能与相对较大的弹头威力,更有效地对抗来袭反舰导弹。改良型“海雀”导弹可装填在Mk41垂直发射系统中,拜新设计的弹体与折叠式弹翼之赐,能以四合一方式,在一管Mk41发射箱空间同时装填4枚改良型“海麻雀”导弹,携弹量倍增。
不过由于改良型“海麻雀”导弹的发展时间拖延,美国海军一开始打算在Flight?IIA的前4艘(DDG-79~82)完工时仍继续装备“密集阵”Block?1B系统,从第5艘“霍华德”号(Howard DDG-83)起再以改良型“海麻雀”导弹取代“密集阵”系统,因此DDG-83以后各舰,在下水与完工进行海测时都并未装备“密集阵”系统。1997财年计划中订购、2002年6月服役的Flight?IIA第8舰“索普”号(Shoup?DDG-86),则在2002年7月完成“伯克”级首次的改良型“海麻雀”导弹海上发射试验。
但改良型“海麻雀”导弹的时程延误超乎预期,实际上直到DDG-102为止的Flight?IIA各舰,多数后来又陆续趁着大修进坞的时候安装了“密集阵”系统 。
垂直发射系统配置变更
“伯克”级Flight?I/II配备的Mk41垂直发射系统是Mod?2构型,由舰艏4模组、舰艉8模组(每模组8个隔舱)两套发射器组成,且每套发射器各含有一个装填模组,装填模组中有3个隔舱的空间被用于收纳一组折叠式液压起重机,因此整套系统实际可用弹舱容量分别为29管与61管。
折叠式液压起重机虽然占去3个隔舱空间,以致装填模组只能容纳5个导弹发射箱,而不是标准模组的8个,但也赋予搭载舰独立的弹药装填能力,无须依靠外来的起重机支援,自己就能通过这套起重机执行海上装填发射箱的作业,理论上可达到每小时10个发射箱的装填速率。
但问题是这套液压式起重机只有最大2吨的起吊承载能力,所以无法用于吊装质量最重的“战斧”导弹发射箱 。然而1991年海湾战争以来的历次区域冲突经验显示,美国海军水面舰在实际作战中,使用几率最高的武器恰恰是“战斧”导弹,但消耗数量最大、也最需要重新补给的“战斧”导弹,却不是Mk41内含的起重机所能承受的。
于是这便出现一个尴尬局面——过去数十年来,未曾有过任何对手敢于挑战美国海军的防空力量,来自水下潜艇的攻击更是绝无仅有,因此Mk41内含起重机能起吊的Mk13标准Ⅱ型Block?II/III/IIIb、Mk15垂直发射型ASROC反潜火箭、Mk21标准Ⅱ型Block?IV/IVA等发射箱与导弹组合,几乎没有任何实战机会;而在过去多场区域冲突中被大量使用的“战斧”导弹与Mk14发射箱的组合,偏偏又超过内含起重机承吊上限,因此“伯克”级Flight?I/II若要补给损耗的“战斧”导弹,还是需要回到港口,依赖港口更大型的起重机支援。
▲ “拉森”号(DDG-82)实施“战斧”巡航导弹装填作业,虽然规格化发射箱看不出差异,但因其重量更大,无法实施海上装填。
在这样的应用环境下,Mk41内含的起重机便显得十分多余,无法发挥海上补给作用。于是美国海军在“伯克”级Flight?IIA上便取消了Mk41垂直发射系统的内含装填能力,成为Mod?7,以8管模组替代装填模组,而这也让Flight?IIA前、后两套发射器各多了3管容量,使总容量达到96管(32管加64管)。
除取消装填用的起重机外,“伯克”级Flight?IIA垂直发射器的配置位置也有所改动。由于Flight?IIA舰尾增设直升机机库,所以舰尾那套64管模组发射器的安装位置便从原来Flight?I/II的01甲板提高到02甲板,即机库顶部位置。
?动力系统升级
由于Flight?IIA满载排水量分别较Flight?I、Flight?II增加800吨与200吨,因此采用4台输出功率提高到26250制动马力(bhp)的LM2500-30燃汽轮机,使总功率达到10.5万制动马力,较“伯克”级原始设计的10万制动马力略有提升 。
另外传动系统中最昂贵的螺旋桨壳虽维持不变,但螺旋桨叶则是全新设计,改善了旧型螺旋桨叶的缺陷。这套新型先进叶片从1994年起在“伯克”级的“巴里”号(DDG-52)上开始进行测试,可提高形成空穴现象的速度上限,同时也降低因空穴而产生的噪声。而更安静的螺旋桨运作还带来额外好处,可减缓空穴侵蚀对螺旋桨造成的损伤。
▲ 干坞内的“伯克”级驱逐舰“班布里奇”号(DDG-96),可见到其双轴推进部分。Flight IIA的五叶推进螺旋桨也是全新设计,能有效改善推进效率并降低声噪信号。
推进效率损耗更小的新型螺旋桨叶搭配拉长的船体,赋予Flight?IIA较FlightI/II更好的航速表现。
声明:本站部分文章内容及图片转载于互联 、内容不代表本站观点,如有内容涉及版权,请您尽早时间联系jinwei@zod.com.cn