未来战舰化身“能量平台”

苗若玖++张跃

2016年10月15日，美军新锐驱逐舰DDG-1000级开始服役。不同于以往的军舰，DDG-1000引入了一种“整合式电力推进”的新概念，就是先将军舰主机的全部功率转化为电能，再分配给军舰的各个系统，使用电器都能够得到充足的电能供应。科幻作品中的未来战舰，仿佛突然走进了现实。而对于海军和海战来说，化身为“能量平台”的战舰又意味着什么？

北洋水师“定远”号铁甲舰

曾经稀缺的电能供应

在美国科幻电影《超级战舰》中，有一段相当值得玩味的对话：有人问一位在美国海军驱逐舰上服役的军官，现代海军为什么放弃了威猛的战列舰，而大量装备吨位较小的导弹驱逐舰;这位军官回答说，（21世纪的）驱逐舰尽管吨位比战列舰小得多，但凭借先进的电子设备和导弹武器，它可以提供与（第二次世界大战时期的）战列舰威力相当，而且更精确的火力打击，维护成本也更为低廉。

随后的电影情节，却是一个“尺有所短寸有所长”式的故事：在先进的驱逐舰被击沉之后，一艘已经被改造成博物馆的老战列舰紧急重新服役，成为人类战胜外星入侵者的关键。不过，尽管剧情如此设计，但在现实生活中，美国海军以导弹驱逐舰取代战列舰，已是不可逆转的趋势。而电影中军官的台词，也点明了一点：驱逐舰的精确打击能力，在很大程度上有赖于那些精密的电子设备，或者说，来自电能的稳定供应。

使军舰拥有发电能力的做法，可以追溯到相当久远的年月，甚至是电气革命的黎明时期。即使是中国清末北洋水师的“定远”级铁甲舰上，也安装了3台发电机，为探照灯提供电能。著名的“致远”号巡洋舰同样装有发电机，而且在炮塔和舱室中安装了电灯。

第二次世界大战时期雷达发明以后，发电能力才成为海军舰船的必需品。因为雷达的运转需要电能，而稳定工作的雷达系统，会给索敌和瞄准带来巨大的优势。此外，随着造船技术的进步，战列舰和航空母舰被建造得越来越大，编制人员随之增加;为了有效地供给官兵们的饮食，以及提供尽可能舒适的生活环境，军舰使用了越来越多的电器，比如空调系统、电冰箱和电动烹饪设备。到20世纪下半叶，电子技术突飞猛进，这也意味着越来越多的电子设备入驻军舰。

进入20世纪末，军舰急剧攀升的用电负荷，终于成为一个必须予以正视的难题。人们开始审视自现代军舰诞生以来的设计思路，并且意识到现有的设计理念已经严重落后于技术本身。在设计军舰的时候，设计师们其实还沿袭着19世纪或者第一次世界大战时期的设计思路，为军舰配备动力尽可能强劲的主机，以便得到更高的航速，再设置一套独立的发电系统来产生电能。但在日常使用乃至实战当中，主机很少会全速运转;而大部分用电器却需要一直处在工作状态，这意味着发电机往往满负荷运行，供电系统甚至需要为用电器分配优先级。在军舰用电量已经非常可观的今天，这样的设计思路需要改变。

核反应堆带来的曙光

在2016年《知识就是力量》第8期刊载的《碧波之下的较量》一文中，我们已经介绍过法国科幻作家儒勒·凡尔纳笔下的“鹦鹉螺”号潜艇。这艘出现在小说《海底两万里》和《神秘岛》中的超级潜艇，安装了一套特殊的电池系统。它可以产生强大的电能，为潜艇提供不竭的动力，还可满足舱内照明等其他一些用电需求。

但在现实生活中，人们并没有勇气“一步到位”，将所有军舰和潜艇直接转变为以电能来推进的模式。但有鉴于军舰巨大的用电需求，寻找在军舰上大量生产电能的手段，是必须要完成的任务。幸运的是，核能技术提供了一种“盘外招”式的解决方案。由于核反应堆可以产生持续的热能，而且更换一次核燃料之后，能够持续使用的时间很长，因此核动力军舰无需考虑燃料补给问题，可以将供给充足的热能转化为电能。

美国海军“尼米兹”级核动力航空母舰上的官兵，就享受到了核能带来的这种便利。常规动力军舰能够搭载的燃料有限，因此发电的时候必须精打细算，海水淡化设备等与战斗关系不大的用电器，就有可能得不到充足的电能供应。但在“尼米兹”级航空母舰这样的核动力军舰上，核反应堆成为电能的保障，因此，海水淡化设备可以全力运转，甚至能让官兵们能够享受到洗热水澡的奢侈。

2013年下水的新一代核动力航母“福特”级首舰“福特”号，搭载了功率更为强劲的新式核反应堆，以及更先进的发电设备。因此，“福特”号的发电能力相当于“尼米兹”级的3倍，可以为电磁弹射器、电动升降机等大功率用电器提供能源。在设计之初，美国海军甚至希望“福特”号使用电力推进，核反应堆只负责发电以供应全舰，驱动军舰的任务则交给超大功率的电动机来完成，但由于人类目前还无法生产这样的电动机，因此只得暂时作罢。但未来的第四艘“福特”级航空母舰可能会尝试电力推进。

面向未来的海战平台

以电力推进的航空母舰暂时无法实现，但吨位要小得多的驱逐舰，却完全有可能“尝鲜”。而且，满足驱逐舰的全部能源需求，不必让核反应堆上阵，只需大功率的燃气轮机即可解决。DDG-1000级驱逐舰的首舰“朱姆沃尔特”号安装了2台由英国劳斯莱斯公司生产的MT-30燃气轮机，这种动力装置由波音777客机使用的特伦特-800航空发动机衍生而来，最大功率可达36兆瓦。此外，“朱姆沃尔特”号还拥有2台功率为4.5兆瓦的辅助燃气轮机，它们共同把军舰变成了流动的发电厂，生产的电能供应主电动机和军舰上的其他用电器。

这样一套独特的动力系统，使“朱姆沃尔特”号可以达到30节的高航速，但它的价值远不止于此。“整合式电力推进”的全新概念，完全打通了军舰上的能源流通渠道，令主机“窝工”的现象成为历史。在绝大多数时间里，军舰上的各种用电器都可以得到稳定的电能供应，甚至还留有余量，从而为以后安装一些需要电能驱动的武器，比如电磁炮和激光炮提供了可能。

正是这种着眼于未来，并为可能实用化的武器“预留接口”的做法，与反雷达和噪音特性两方面的“隐身”设计结合，使DDG-1000级驱逐舰成为可怕的对手。今天，大多数驱逐舰都以导弹作为远程精确打击的主力武器，但导弹的飞行速度毕竟有限，因此人们可以为军舰开发一些防御反舰导弹的方法，比如“密集阵”那样的点防御武器，可以通过转管机炮高速发射的弹丸来拦截导弹。不过，“密集阵”仍然有被突防的可能性，特别是这类武器无法长时间连续射击，防御效果就会打一些折扣。而如果以小型激光武器来承担这一职责，就有可能实现更为高效的拦截。至于我们在2016年《知识就是力量》第9期介绍过的高速动能武器电磁炮，也同样有赖于充足的电能供应。它可以发射比传统化学能火炮速度快得多的弹丸，而且比导弹更为廉价，很可能会成为未来海战的主力武器。

我们曾经在若干科幻题材的游戏里，设计过威力强大的未来宇宙战舰。为了让战舰的护盾和武器能够正常使用，供电设备往往是玩家优先考虑的事项。如今，这样的设计思路，在现实生活中被美国海军变成了现实。DDG-1000级驱逐舰会有怎样的实战表现，让我们拭目以待。

（责任编辑/房宁）