终成正果

2021-08-10 10:06陈涛
兵器知识 2021年7期
关键词:紫菀烟囱驱逐舰

陈涛

美国海军的下一代护卫舰“星座”级将于2021年秋季开始建造,它以法意两国联合研制的FREMM护卫舰为基础研制。说起FREMM护卫舰就必须要说说“地平线”级驱逐舰,因为这是法意两国的第一次尝试还尝到了甜头。

起源

“地平线”级驱逐舰最早要追溯到1980年代的NFR-90计划,内容是北约的八个国家希望通过共担研发费用、共享研究成果的方式,解决各自舰队防空舰的需要。NFR-90的关键任务之一就是区域防空。由于各国需求“众口难调”,且都想独自主导防空系统,NFR-90计划最终在1992年结束。在此之后各国重新排列组合,其中英国、法国、意大利又联合提出CNGF(通用新一代护卫舰)计划,继续研发自己的护卫舰,项目的名称是“地平线”。

美国海军“星座”级护卫舰(FFG62)设想图

“地平线”的核心防空系统为PAAMS(主防空导弹系统),英法意三国的需求又一次“众口难调”。英军经常伴随美军行动,对性能要求高,要求采用性能好价格贵的“桑普森”雷达。法意则主张采用意大利开发的欧洲多功能相控阵雷达(EMPAR),性能虽低一点,但成本也低。防空导弹方面,英国想装“标准”3防空导弹,倾向于Mk41垂直发射系统,法国想用自己的“席尔瓦”垂发系统和“紫菀”导弹;动力上英国也要求使用综合电力推进(IEP),法意更倾向于成本略低的柴燃交替动力(CODOG)。种种分歧令“地平线”项目一直进展缓慢。

英国在1999年4月退出CNGF,法意两国在2000年9月正式签署“地平线”级驱逐舰的发展协议,第一阶段两国各建造两艘,2000年10月,当时的法国DCN、泰雷兹公司及意大利芬坎蒂尼集团、芬梅卡尼卡公司等CNGF的主承包商重新成立HorizonSAS公司,负责CNGF的研发整合工作。

意大利“安多利亚·多利亚”号驱逐舰(D553)

法国海军计划造四艘,以取代1960年代服役的两艘“絮弗伦”级和两艘“卡萨尔”级导弹驱逐舰,后因预算紧张决定只造两艘,以取代“絮佛伦”级。首艘“地平线”级被命名为“福尔班”号(D620),第二艘是“骑士保罗”号(D621)号(题图),都由洛里昂造船厂建造。“福尔班”号在2002年4月8日切割第一块钢板,2005年3月10日下水,2008年12月19日才完成交付,又经过了近2年的测试,直到2010年10月14年才正式服役。二号舰“骑士保罗”号则在2003年12月开工,2006年7月12日下水,2011年6月10日服役。

意大利海军最初计划造六艘以取代“勇敢”级导弹驱逐舰,最终也是因预算紧张只造了两艘,都由芬坎蒂尼集团里瓦·特里戈索船厂建造。首舰“安多利亚·多利亚”号(D553),2002年7月19日开工,2005年10月14日下水,2007年12月22日交付,2008年夏天正式服役。二号舰“卡欧·迪里奥”号(D553)在2003年9月19日开工,2007年10月23日下水,2009年4月3日交付。“地平线”级造价高昂,平均单价15亿美元左右,这是两国最后削减规模的重要原因。

加裝毫米波雷达的新型炮塔

这四艘舰的主要工作就是给两国的航母编队“打伞”,因此它们的主要设计都围绕防空展开。

“飞镖”制导炮弹,采用雷达制导

基本情况介绍

基本参数舰长153米,宽20.3米,满载排水量7050吨,吃水7.6米(艏部),型深11.8米,最大航速29节,续航力7000海里(18节)/3500海里(25节),舰员最多为180人。该舰采用了成熟可靠的柴燃交替动力(CODOG),主动力为两台美国通用电气公司生产的LM2500燃气轮机,总功率为41兆瓦,辅助动力是两台皮尔斯蒂克公司生产的12PA6STC柴油发动机,总功率为8.64兆瓦,采用双轴4桨叶双舵推进,还装有一台艏侧推。舰上所需的电力则由四台伊索塔·弗里西尼公司VL1716T2ME柴油发电机提供。

意大利“地平线”级导弹驱逐舰上部分舰载设备和舰载武器的标注

舰载武器两国都在舰桥前端的二层甲板上装了2门62倍径76毫米“奥托”超速射炮,射速120发/分,对空有效射程6千米,对舰/地最远射程超过20千米。该炮主要承担近距离的防空任务。由于法意两国都没有装备小口径多管近防炮,同其它同类舰艇相比就少一份保障。为此,法国计划安装两部6联装“萨德尔”近程防空导弹系统,后来因为经济原因没有安装,意大利直接在舰尾直升机库上方增加了1门76毫米奥托超速射炮以弥补后方防空不足。副炮,“福尔班”级在主桅两侧装两门20毫米的20F2机炮,射速750发/分,有效射程2千米;“安多利亚·多利亚”级装两门25毫米KBA25机炮,射速570发/分,有效射程2千米。

意大利近水楼台,将76毫米超速射炮后来换成了增加毫米波雷达的新型炮以使用“飞镖”制导炮弹。

“飞镖”制导炮弹采用次口径加尾翼稳定设计,炮口初速为1200米/秒,有效射程8~10千米。炮弹主要由3A+近炸引信、预制破片战斗部和用于连续接收舰炮指令的无线电接收机组成。3A+近炸引信具有近炸、碰炸、延迟爆炸以及时间控制空爆四种预编工作模式,执行反导任务时主要使用近炸模式,引爆距离为10米,最低可在海平面上2米的高度起爆。预制破片战斗部重2.5千克,由高爆炸药、钨制弹丸、钢制壳体组成,对导弹的有效杀伤距离超过10米。制导系统采用瞄准线指令制导技术,Ka波段连续波制导雷达可同时引导多枚“飞镖”炮弹作战。

EMPAR 雷达的天线

反舰导弹两国也是各自选择。法国选择了MM40BLOCK3,射程180千米;意大利选择了奥托马特Mk2/A(Mk2BlockIV),射程为180千米。

鱼雷选用的是两国联合研制的MU90鱼雷。鱼雷长2.85米,直径324毫米,重304千克,采用电动力推进,制导方式为主动声制导,速度超过50节,射程12千米,共备弹24条,鱼雷发射管隐藏在舰体上层建筑内部。

电子设备作战指挥和控制系统是发展自“戴高乐”航母上的“塞尼特”8系统,能处理2000个各类目标。通信系統有11和16号数据链和各种频率的通讯设备,水下通信是泰雷兹TUUM-6数字通信系统。

卫星通信法国采用“锡拉库斯”III卫星通信系统和商用卫星,意大利则只有商用卫星。

火控雷达“安多利亚·多利亚”级装2部NA-25X雷达和光电火控系统,“福尔班”级装备1部性能更好的NA-30S单脉冲雷达和光电火控系统,用于引导76毫米炮。意大利型在舰桥上方装备了一台X波段多功能监视雷达RAN-30X,它具有四种作战模式:地面和空中监视模式,导航和直升机控制模式,超视距探测模式,反掠海导弹探测模式。该型号和RTN-30X有一定的通用性。

“紫菀”30 舰空导弹发射瞬间,同“紫菀”15 相比,助推器长了一些

导航和敌我识别器空中导航有塔康导航系统,两部SPN-753G(V)10ARPA导航雷达,1部SPN-753G(V)10导航/直升机管制雷达,两部FURUNO导航雷达(法国型,意大利选用1部SPN-730雷达)。敌我识别器为SelexESSIRM5-PA。

声呐舰艏装备泰雷兹UMS4110CL低频主/被动声呐。

电子战两部NETTUNO-4100电子干扰系统,据称有非常高的性能,能智能干扰、可以发射阻塞信号和欺骗信号、具有多威胁干扰能力、电子束定向能力,全固态设计。电子支援系统主要装在EMPAR雷达下方和后桅上,具有很高的灵敏度和全向接收能力。

干扰弹方面,“地平线”级驱逐舰装备新一代“达盖”干扰弹发系统,由两座12管发射器和红外、雷达或声学诱饵组成。“安多利亚·多利亚”级则装备2座15管SCLAR-H诱饵发射器,只能发射箔条和红外照明弹。

法国“戴高乐”号航母发射“紫菀”15 舰空导弹

同时展出的“紫菀”15 防空导弹(左)和“紫菀”30防空导弹(右),两种导弹的外观差异一目了然

“地平线”级还装备SLAT(也被称为CANTO-V)鱼雷防御系统,该系统也安装在法国和意大利的“戴高乐”号和“加里波第”号航母上,使军舰在3000米外发现鱼雷时有95%的逃生概率。

直升机舰艉有一个26.5米×20米的直升机起降甲板和一个12米×15米的机库,法国型携带NH90直升机一架,意大利型携带AW101直升机一架。

四大关键技术

看罢“地平线”级驱逐舰的基本概况之后,我们继续看“地平线”级驱逐舰上的四大关键技术。

EMPAR雷达是由意大利阿莱尼亚·马可尼公司研制的一种无源相控阵雷达,工作在G波段。它主要由下列部分组成:前端是一个含2160个天线单元的单面平板天线,天线长、宽各1.5米,转速为60转/分,天线由一个球型护罩保护;后端主要是一台高功率行波管发射机,一套两段式变频转换超外差接收器和中央计算机等。雷达峰值输出功率120千瓦,最大作用距离250千米,跟踪距离120千米。

该雷达天线位于主桅杆的顶部,可以同时跟踪300个目标,可以同时指挥24枚导弹拦截12个目标。EMPAR拥有数字脉冲压缩、频率捷变等先进信号处理技术,可完成对空搜索、跟踪并对在空中飞行的“紫菀”15/30防空导弹提供中段制导。

英国“邓肯”号导弹驱逐舰(D36)的上层建筑,左边天线为S1850M 雷达的天线

相比欧洲其它国家的防空雷达,EMPAR雷达的搜索距离、跟踪目标数、指挥拦截目标数都比不上英国的“桑普森”雷达,但比APAR雷达在探测距离、跟踪目标数上有优势,数据刷新率、同时拦截目标数上不如固定四面阵的APAR雷达,所以只能说中规中矩。

防空导弹系统“地平线”级在舰艏甲板装一座48单元的“席尔瓦”A50垂直发射系统,以6×8单元的形式排列。它由法国DCN设计,根据适装导弹和装舰对象的不同,分为多种规格,比如“席尔瓦”A43、“席尔瓦”A50、“席尔瓦”A70。“地平线”级装的是A50系统,可以发射欧洲导弹集团研制的“紫菀”15/30防空导弹,通常配比是16枚“紫菀”15和32枚“紫菀”30。

“紫菀”15是近程导弹,主要对付掠海飞行的反舰导弹,长2.6米,直径0.18米,重110千克;助推器长1.6米,直径0.36米,重200千克,最大飞行速度M3,射程1.7~30千米,最大射高1万米。

导弹的弹体中部装有4个长方形弹翼,尾部是4个可操作舵面,在导弹中心附近装有燃气阀,利用4个横向喷嘴,直接产生横向加速度,提高导弹对付机动目标的能力,导弹最大过载可达62g,可以对付速度M2.5,过载为15g以上的反舰导弹。

导弹采用惯导和主动雷达制导相结合的制导方式,飞行初段和中段采用惯性制导并加无线电指令修正,末段为主动雷达制导,导引头为马特拉公司研制的“米卡”空空导弹的导引头。导弹战斗部为破片式高爆战斗部,重10~15千克。

法国“拉斐特”级“库尔贝”号护卫舰

“紫菀”30是区域防空导弹,弹体和“紫菀”15一致,区别是助推器;助推器长2.2米,直径0.54米,重340千克,最大飞行速度M4.5,射程3~120千米,最大射高2万米。

遠程警戒雷达“地平线”级在直升机库顶端装了一部D波段(1~2GHz)的S1850M远程警戒雷达,S1850M雷达基于荷兰泰雷兹公司的SMART-L搜索雷达研制,具备自动探测、跟踪初始化和跟踪大量空中目标的能力。

S1850M雷达是采用电子稳定波束技术的相控阵雷达,工作在分米波段,仰角扫描为+70°,对空探测距离为400千米,能持续跟踪1000个空中目标,具有更高的天线转速和改善的电子对抗能力。这些改进将提高雷达在滨海环境中工作的性能,以及探测和跟踪高杂波环境中隐身目标的能力。

值得一提的是,欧洲防空舰都采用了相控阵雷达+远程警戒雷达的搭配,这样可以克服相控阵雷达耗电大,不易长期工作,探测距离近(45型除外)的弱点,而远程警戒雷达可以长时间开机工作,探测距离又远,只是精度不佳,是一种不错的体制。

法国“福尔班”号导弹驱逐舰(D620),主炮炮塔采用了隐身炮塔设计

红外探测在后桅上装备了赛峰电子与防务公司的“旺皮尔”MB红外搜索和跟踪系统(IRST)作为被动探测系统,不易受电磁干扰和海面杂波干扰,能够很好的弥补雷达的缺陷。“旺皮尔”MB红外搜索与跟踪系统能在3-5和8-12微米双波段工作,目标指示精度为0.5毫弧度,平均虚警间隔时间为1小时,可同时跟踪多达100个目标,对掠海目标的探测距离是:亚音速导弹16千米,战斗机18千米,超音速导弹27千米。

优点

“地平线”级的主要优点如下:

隐身能力强大中型军舰的隐身是法国最早做起来的,世界上第一种隐身护卫舰就是法国的“拉斐特”级,上世纪90年代服役,3600吨的舰雷达反射面积相当于1200吨。

隐身特点和“拉斐特”级接近,舰体极其简洁;上部舰体向内侧倾斜,使雷达回波方向改变,能不外露的设备和武器都隐藏以来;两处桅杆和远程警戒雷达平台都采用了金字塔型,减小了反射;鱼雷、小艇都用门遮蔽起来,反舰导弹也是半隐藏的,上面还增加了挡板,防止雷达波的多次反射。

主炮采用隐身炮塔,其它突出物只有诸如副炮、卫星通信天线、干扰弹发射器和SLAT鱼雷诱饵等少量设备。该舰采用了少见的烟囱和桅杆并列的设计,两个烟囱分别和后桅及S1850雷达基座并列,可以互相遮蔽,尤其烟囱的红外信号被桅杆和基座部分阻挡。虽说雷达信号一旦进入两者之间会被多次反射而容易被探测,但是在正前方的主要入射方向,有隐身能力强的主桅杆遮蔽,所以也不会产生太多反射。

烟囱采用了排气冷却技术,减小了红外特征。综合看隐身能力超过英国的45型,丹麦的“七省”级护卫舰和德国的“萨克森”级、美国的“伯克”级等,是21世纪前10年里,西方国家中隐身做得最好的驱逐舰。

生存力强同一时期欧洲各型7000吨级驱逐舰,不管采用什么动力方式,都只有一个烟囱(或两个烟囱并排),并且动力单元都是集中布置,这样军舰可以造短一些,便于控制排水量和成本。但坏处也很明显,动力部分容易被一锅端,影响到军舰生存。

法国“福尔班”号导弹驱逐舰(D620)的后测图,可以看到两个烟囱的独特排列方式

意大利海军的“卡欧·迪里奥”号(D-554)号导弹驱逐舰

“地平线”级采用两套独立的动力单元,两部烟囱。由于拉开了距离,一枚导弹或者鱼雷无法同时击中两套动力单元,大幅提高了生存力。

那么舰长如何控制呢?作为舰上有5处高点(2个烟囱,2个桅杆,1个高大的雷达基座)的军舰,在153米的舰长内,地平线的处理方法是后桅杆和前烟囱并排,雷达基座和后桅杆并排,很好地解决了这个问题。两个烟囱都不在中线上,说明下部的动力舱室也是靠两舷安装,大多数情况导弹和鱼雷是从一个方向来,理论上看两枚武器同时命中舰体也难以击沉它。

相比同样舰宽,9000吨级“伯克”级也是两套动力系统,两部烟囱分离,布置在中轴线上。如果是被两枚武器命中动力部分位置,虽然有舰体内的分舱保护,缓冲空间大于“地平线”,但是按照现在武器的威力,应该会失去动力,而“地平线”两侧动力单元更难被同方向入射的武器击毁。

自动化水平高,舰员少,居住空间大。比如法国型水兵和下士都住在四人间内,配有公共卫生间和淋浴间,上士可以住在两人间内,而军官则拥有干净舒适的单人间。

“地平线”级也有应急居住舱,供临时人员、操纵舰载直升机的海军航空兵人员居住,可以多带50人,其中还有一套豪华的、由三个舱室组成的套间,预留给上舰的海军上将级军官。

缺点

一个是防空能力相比其它国家偏弱,无论是防空导弹的数量,还是雷达的探测距离等在同吨位舰中都不算突出。二是造价高、数量少,单价都在15亿美元左右,高于同时期的“伯克”级2A型,最后只能减小数量。

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