海 军：综合考虑能力需求重点关注新锐技术

□ 崔轶亮

（作者为《现代舰船》杂志执行主编）

现代海军技术是一个非常庞大复杂的系统。海军技术的发展既要考虑能力，也要考虑需求。结合国外海军近些年装备和技术发展的趋势，综合考虑能力与需求，我们应着力关注几种有代表性的新技术。

全电推进技术

全电推进舰艇，是指动力系统以电传动设备为主体的舰艇，舰艇原动机发出的全部功率均用于带动发电机发电，所发出的电力经过舰艇综合电力系统分配，传送给推进系统的螺旋桨，或是舰上的武器、电子、生活等系统使用。

全电推进舰艇其实早已有之。上世纪20年代，美国海军研发的“列克星顿”级航空母舰、“田纳西”级战列舰就是这种舰艇，两种舰艇的排水量都在3万吨以上。不过，它们采用全电推进的初衷是为了回避传统机械传动系统的问题，受限于当时的机械加工工艺，制造适合大型舰艇使用的大型齿轮箱是非常困难的。如果采用电力推进，则可以绕开这个难题。不过当时的电机技术也并不完美，发电机和电动机体积庞大，能量转换效率也不高，整个动力系统因而庞大异常。随着机械加工能力的进步，大型战舰配用的机械传动装置制造技术逐渐成熟，全电推进被束之高阁了。

上世纪80年代之后，自动化和电子技术、可控硅整流技术及稀土材料的应用，使电机能量转换率得到提高，也就是说电机可以做小、做轻了，同时，新技术的应用也使电机的控制性得到提高。虽然现役舰艇上仍然是机械传动系统包打天下，但全电推进的优点越发明显，大有在未来取而代之的架式。对全电推进最热心、投入研发精力最大的是美国，美国海军下一代驱逐舰DDG 1000和下一代航母CVN 78均已确定要采用全电推进，英国海军的45型驱逐舰也采用了综合电力推进系统。此外，法、俄等海军传统大国也在加速研发全电推进技术。

全电推进的优点是：第一，动力系统布置非常灵活。传统的机械传动舰艇上，动力系统的布置基本是固定的，主机必须安装在长长的传动轴附近，放在舰艇底部。全电推进舰艇的主机和发电机，理论上讲可以布置在舰艇的任何部位，推进装置的布置也得到了更大的灵活性。

第二，系统振动较小，可以有效降低舰艇自身噪声，也有利于控制舰艇结构的机械疲劳，进而提高舰体的主体结构寿命。上世纪70年代英国海军在23型护卫舰上同时安装了燃气轮机推进的机械传动系统和一套电力推进系统。前者用于正常航行和活动，当执行反潜任务时，则使用电力推进系统。反潜作战时航速要求不高，而且在电力传动模式下，舰艇本身的噪声得到很好的控制，这对反潜作战是很有好处的。

第三，放眼未来，舰艇的电子系统、武器系统对电能的需求日益增长，采用全电推进系统，可以方便地满足需要。上世纪60年代，美国海军在开发“宙斯盾”系统的原型机时发现，它对电力的需求太大，已经超出了当时美国海军舰艇发电机组的装机容量。如果采用全电推进系统，则只需通过简单的电能分配，满足全舰各种装备的电能需求。即便电磁能武器和大功率激光武器装舰，全电推进系统仍可以为这些电老虎提供充足能源。

全电推进舰艇的前景是非常光明的，它的技术关键在于先进电机的研发。

电磁弹射技术

电磁能武器是指利用电磁系统中磁场的作用力发射弹丸的系统。电磁系统的原理非常简单，但实用化的条件却非常苛刻，近年来，新材料的应用和电气设备性能的不断提高，已经使电磁武器实用化曙光初露。

电磁武器系统与传统火炮的重点不同。传统的化学能火炮，弹丸推进的能量来源于火药，受制于口径、膛压，火药的供应量是有限的，自火炮发明至今，其性能挖潜已经接近极限。而电磁炮的弹丸推进能量来源于弹丸甚至炮塔之外，由舰艇的电力系统提供，它所能提供的能量是远远超过传统炮弹的推进火药的。

1901年，挪威人制造了世界上第一门电磁线圈炮，它可以把一颗10公斤的弹头加速到100米/秒。但要发射这颗弹丸需要很长的充电时间，而且这套设备庞大异常，高效率、高能量存储密度的电容是缩小体积、缩短工作周期的关键，但在当时，这是无法解决的难题。上世纪90年代后，技术的发展，使得鸿沟可以逾越，电磁炮的发射机构已经接近传统的中口径舰炮炮塔大小。2008年，美国海军电磁炮原理炮发射试验取得成功，电磁炮的实用化已经越来越近了。

美海军下一代航母cvn78“福特”号结构图

如果发射弹丸就是电磁炮，如果弹射飞机，就成了电磁弹射系统。从原理上讲，电磁弹射系统和电磁炮是一样的。美国海军非常重视电磁弹射器系统的研发。在美国海军下一代航母上，电磁弹射器将取代服役超过半个世纪的蒸汽弹射器。与后者相比，前者的优势非常明显。蒸汽弹射器系统庞大，重量也大，组成蒸汽弹射器的汽缸、活塞、复位机构，无论制造、安装、维护都非常复杂。相对而言，电磁弹射器的结构就简单很多。蒸汽弹射器需要消耗大量蒸汽，即便美国航母的反应堆，其二回路生产的蒸汽压力都不能满足蒸汽弹射器的需要，必须另设热转换锅炉，为了提供锅炉用水，还必须搭配海水淡化系统和无数的管线。而电磁弹射器只需舰艇提供电能即可。

蒸汽弹射器弹射功率非常强劲，但却无法调节，这导致它无法弹射尺寸较小的无人机，因为重量较小的无人机会因弹射的加速而被破坏，而电磁弹射器的弹射功率可以调节，对日益强调无人机使用的美国海军而言，这无疑是一个福音。美国海军认为，采用电磁弹射器后，CVN 78型航母的舰载机日出动架次可以从现役“尼米兹”级的120架次增长到160架次。

电磁弹射技术的优异性能是显而易见的，它对于航母作战能力的提升也非常明显。

深海开发技术

人类已经登上了月球，却对海底的情形了解却非常有限。从某种意义上说，深海技术比航天的难度更高，很多人可能忽视这样的事实：一型先进鱼雷的研发难度丝毫不亚于导弹，甚至可能更加困难。国家间角逐的战场甚至伸进了太空，可在深海，似乎一切还都那么宁静。不过，未来这种宁静可能被打破。

海底蕴含了大量重要的能源和矿产资源，其经济和国防价值是非常巨大的。目前已探明深水区石油储量高达70亿吨，未探明储量估计约为150亿吨。深海锰结核的储量约为30亿吨。这些资源对人类社会发展的重要意义无须多言。要开发这些资源，需要适合深海作业的特殊装备，甚至需要提供人类在这种恶劣条件下的生活环境，所有这些要求都指向了深海空间站，深海空间站的建设已经提上了各海洋大国的议事日程。

由于海底的超高压和无光环境的制约，深海空间站的设计和建造甚至比太空空间站更为复杂。深海空间站可以看作是一系列功能不同的深潜器的组合体。这些深潜器按功能不同可分为居住舱、动力舱、返回舱等等。

深海空间站是一个复杂庞大的系统，它的设计和建造依赖于一系列高新技术，比如结构、材料、遥控技术等等，这些技术的集成和使用，是对一个国家科技水平和工业能力的考验。

虽然听起来是遥远未来的事，但深海空间站的诸多基础技术均来源于今天，很多正在快速发展的装备技术（比如无人潜水器）构成了它的基础。对海底的开发可能不会与国防需求直接相关，但如何保卫深海的国家利益却是一个需要未雨绸缪的重要课题。