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綜合資訊

2020年國外艦船科技與工業發展綜述(下)

發布日期: 2021-03-29 來源:藍海星智庫 訪問量:



三、艦船裝備與技術重要進展

1. 主戰艦艇更新換代
美印航母項目穩步推進,日韓法航母計劃初現端倪。美海軍“福特”號航母11月與第8航母艦載機聯隊、第2驅逐艦中隊等共同完成首次航母打擊群綜合行動。印度首艘國產航母“維克蘭特”號11月在港口內成功進行了首次系泊試驗,計劃2021年正式服役,2022年前具備完全作戰能力。6月,日本首艘“出云”級直升機母艦正在接受改裝,改裝的重點工作之一是加強甲板,以支持 F-35B 的重量以及承受垂直著艦和起飛時發動機產生的熱量和作用力,報道稱,改裝后的“出云”號能攜帶28架固定翼飛機和旋翼機,包括12架F-35B、8架V-22“魚鷹”旋翼機、8架反潛或搜救直升機。韓國國防部8月發布《韓國2021~2025年國防藍圖》,披露了LPX-II航母的項目細節,該航母預計滿載排水量超過40000噸,將搭載F-35B艦載機。法國總統馬克龍12月宣布,將建造新一代核動力航母,該航母滿載排水量預計突破6萬噸。

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圖 1  韓國輕型航母概念設計圖

各國積極發展新型水面主戰艦。驅逐艦方面,美海軍10月表示正在尋求全新的設計方案以建造下一代驅逐艦,該艦在海軍內部稱為DDG NEXT,將重新設計船型,排水量小于16000噸。“朱姆沃爾特”級驅逐艦首艦3月完成作戰系統安裝并交付,正式完整服役;該級艦計劃建造3艘,現已交付2艘。DDG51 Ⅲ型驅逐艦2號艦、3號艦分別于3、4月正式開工,該型艦裝備大型有源相控陣雷達,具備一體化防空反導作戰能力,計劃建造22艘。日本“摩耶”級“宙斯盾”驅逐艦首艦3月服役,該艦計劃建造2艘,替代老舊的“旗風”級防空驅逐艦。韓國現代重工和大宇造船海洋工程有限公司7月提交了下一代驅逐艦的初步設計方案投標書,該艦計劃建造6艘。護衛艦方面,美海軍4月授予芬坎蒂尼公司FFG(X)護衛艦詳細設計建造合同,該級艦后命名為“星座”級。德國1月選定荷蘭達門集團為主承包商,為海軍建造至少4艘MKS-180護衛艦,該級艦排水量9000噸。英國10月與澳大利亞簽署了合作協議,將為澳大利亞海軍建造9艘“獵人”級護衛艦,該艦由BAE系統公司以英國26型護衛艦為母型設計建造。

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圖 2  澳大利亞“獵人”級護衛艦

推進新型潛艇的研制和改進。核潛艇方面,美海軍6月授予通用電船公司總價95億美元合同,用于前2艘“哥倫比亞”級艇建造;“弗吉尼亞”級攻擊型核潛艇4月服役兩艘,使該級潛艇現役數量達19艘;還提出將在潛艇上部署更多反艦巡航導彈,包括即將列裝的“海上打擊戰斧”導彈;此外,在《2021財年國防授權法案》中美海軍還撥付資金開展SSN(X)新一代潛艇的概念設計。根據英國海軍新聞網3月報道,俄羅斯圣彼得堡的孔雀石設計局設計正在設計“哈士奇”級第五代核潛艇,該艇水下排水量達12000~13000噸,聲學隱身性優于“亞森”級潛艇,有兩種設計方案:一是反潛型潛艇,主要用于打擊美國“哥倫比亞”級和英國“前衛”級戰略核潛艇;二是配裝“鋯石”高超聲速導彈,用于打擊航空母艦、巡洋艦、驅逐艦、兩棲攻擊艦等大型水面作戰艦艇;6月,俄羅斯首艘“北風”-A級戰略核潛艇“弗拉基米爾大公”號正式服役,該艇是“北風”級改進型,計劃建造5艘。英國“機敏”級核潛艇4號艇4月開始建造商海試,預計2021年服役,該艇計劃建造7艘,已服役3艘。法國首艘“梭魚”級攻擊型核潛艇11月正式服役,該級艇計劃建造6艘,用于替代“紅寶石”級。常規潛艇方面,日本“蒼龍”級潛艇11號艇3月服役,該艇是世界首艘采用鋰離子電池作為水下動力源的潛艇,計劃建造2艘。印度第五艘“鲉魚”級潛艇“瓦吉爾”號11月在馬扎岡船塢有限公司下水,該級艇計劃建造6艘。

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圖 3  “弗吉尼亞”級核潛艇

美俄大力推進新型兩棲艦艇發展。美國2021財年國防預算申請表明,海軍和海軍陸戰隊正在尋求發展中型兩棲艦船,該艦排水量數千噸,將采用搶灘登陸的兵力投送方式。2月,“美國”級兩棲攻擊艦2號艦“的黎波里”號(LHA 7)交付,該級艦計劃發展4艘。4月,美海軍“哈里斯堡”號船塢運輸艦開工建造,該艦是“圣安東尼奧”級Ⅱ型船塢運輸艦首艦,也是該級艦第14艘。此外,11月,美海軍決定退役并報廢因火災嚴重受損的“好人理查德”號兩棲攻擊艦。7月,俄羅斯23900型新型兩棲攻擊艦在位于克里米亞的海灣造船廠開工建造,該級艦首批建造2艘,滿載排水量約3萬噸。
2.艦船電子信息裝備突破性進展
美國推進新型艦載雷達快速發展,多型進入小批量采購階段。AN/SPY-6(V)4雷達1月完成上艦安裝準備,將裝備美海軍“阿利·伯克”級ⅡA型驅逐艦;首部AN/SPY-6(V)1雷達陣列7月交付美海軍,將裝備“阿利?伯克”級Ⅲ型驅逐艦首艦。美國海軍與雷聲公司在7月簽訂了1.26億美元合同,用于采購4部AN/SPY-6(V)2、2部AN/SPY-6(V)3雷達,計劃于2023年1月完成。美海軍水面戰中心懷尼米港分部7月與超級電子公司簽訂4219萬美元合同,采購首批3套“下一代水平搜索雷達”驗證系統,計劃2023年4月完成,該雷達使用最新數字技術及軟件定義的架構核心,擁有一整套可擴展、增強并優化性能的算法,顯著增強惡劣氣象下的搜索能力,抗電子干擾能力,無人機、潛望鏡、漂浮碎片和漂雷等探測能力。

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圖 4  美海軍AN/SPY-6(V)雷達

發展水下通信技術,俄羅斯成功開展現實環境技術測試。加拿大Geo公司6月交付遠程聲通信(LRAM)系統,支持潛艇在巡航狀態下進行雙向水聲通信。俄羅斯海軍11月在巴倫支海域開展了IVA S/W模塊化水下通信系統的測試,配備該系統的蛙人小組在深度26米、距離2600米的水下建立了穩定的高清晰語音通信;該系統是通過無線電與“傳統”水聲裝置結合實現水下通信。
新型艦載電子戰系統持續生產部署。法國泰勒斯公司10月發布全球首款采用全數字平面固定陣列有源天線技術的TSA6000艦載敵我識別系統,該系統從2021年開始裝備法國FDI級下一代多功能護衛艦。美海軍分別于1月和10月授予洛馬公司、諾格公司8.121億、1.008億美元合同,生產艦載電子戰系統AN/SLQ-32(V)6和AN/SLQ-32(V)7;相比老型號,AN/SLQ-32(V)6改進了信號接收器、天線、作戰系統接口,增加了高增益、高靈敏度輔助傳感器,特定發射器識別傳感器;AN/SLQ-32(V)7采用開放式架構,射頻孔徑完全由軟件控制,可重新定義功能、動態配置,未來只需編寫軟件便可增加多種任務能力。
3.新型艦載武器技術
艦載戰術激光武器進展順利,樣機技術研制密集性突破。美海軍首套“奧丁”激光武器樣機2月安裝至“杜威”號驅逐艦,該系統是一型軟殺傷激光武器,可致盲來襲目標的光電和紅外傳感器,主要用于攔截無人機和光學/紅外制導導彈,共計劃采購8套,配裝DDG51 ⅡA型驅逐艦。美洛馬公司研制的“太陽神”(HELIOS)樣機3月通過關鍵設計評審,預計2021年裝艦試驗。美諾格公司研制的“激光武器系統演示樣機”(LWSD)Mk 2 Mod0于5月完成首次海上試射,成功擊落無人靶機。

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圖 5  美海軍測試艦載激光武器

艦載高超聲速武器取得突破,俄羅斯首次實現海上實彈試射。俄羅斯22350型護衛艦1月從巴倫支海水域向地面目標發射了“鋯石”高超聲速反艦巡航導彈,導彈飛行距離超500千米,這也是世界首次水面艦艇發射高超聲速導彈的試驗,俄還計劃在核潛艇等其他海上平臺上測試這種導彈。
積極推進電磁導軌炮研制,俄羅斯成功開展樣炮試驗。根據歐洲防務局2019年提案要求,法國圣路易斯法德研究所聯合歐洲五國等九家研究機構,于6月成立“提升電磁軌道炮遠程威力的炮彈”(PILUM)聯盟,開啟電磁軌道炮技術開發,項目將持續2年。俄羅斯國防工業綜合體7月宣稱,電磁導軌炮樣炮在一次試驗中擊中10千米外的地面和空中目標。
新型魚雷研制取得進展,多型輕型微型魚雷開展測試或認證。美國諾格公司5月成功測試了第一枚新型超輕型魚雷原理樣機,該雷重量僅99.8kg,長2.15m,約是美海軍目前重型魚雷重量的1/16、大小的1/3,可從多型飛機及MQ-8C“火力偵察兵”無人機上發射。意大利萊昂納多公司“黑蝎”微型魚雷7月開始開展交付客戶的資格認證,預計2021年完成,該魚雷長1.1m,直徑127mm,重11kg,最高航速15kn,采用2.5kg PBX炸藥,作戰深度30-200m。瑞典武裝部隊6月成功完成了47型輕型魚雷從水面艦艇和潛艇的首次試射,該魚雷長2.85m,直徑400mm,重340kg,采用模塊化設計,可在瑞典群島和波羅的海的復雜淺水環境中使用。
4. 無人系統
美國多型無人系統裝備開始招標、研制或設計。1月,DARPA發布“海上列車”項目跨機構公告,旨在研發能航行數千海里的智能無人系統,并提出設想,將不少于4艘無人水面艇通過物理連接或編隊航行的方式創建“海上列車”,提高海軍和海軍陸戰隊無人水面艇遠征作戰能力;3月,DARPA向四家公司授出“魔鬼魚”無人潛航器項目第一階段合同,旨在開發新型長航時、長航程、負載能力強的無人潛航器,能遠離港口、有人平臺獨立作業。6月,美海軍海上系統司令部證實,“霸主”項目發展的1艘無人艦完成了2次為期4天的自主航行測試,累計181小時以上航行符合國際海上避碰法規。7月,美海軍授予L3哈里斯技術公司3499萬美元合同,用于研發中型無人水面艇原型艇,計劃2023年初交付,該艇岸基布放回收,采用模塊化開放式體系架構,可攜帶相當于40英尺集裝箱大小的有效載荷。9月,美海軍分別授予奧斯塔美國公司、亨廷頓?英格爾斯工業公司、芬坎蒂尼造船廠、博菱格造船廠、洛馬公司、吉布斯?考克斯公司700萬美元合同,開展大型無人水面艦概念設計工作,預計2021年8月前完成。此外,英國防部在3月授予MSubs公司100萬英鎊合同,為英皇家海軍研制一型長30米、航程達3000海里的超大型無人潛航器“曼塔”,要求14個月內完成該無人潛航器的設計與建造。

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圖 6  美海軍“霸主”項目

小型無人水面艇項目穩步推進,多型已達關鍵節點。3月,美海軍無人感應掃雷系統進入小批量生產階段,達到里程碑節點C,計劃2021年交付首批3套系統,該系統包括1艘無人水面艇和1套可探測磁、聲信號的拖曳式掃雷具,可根據任務需求更換有效載荷。4月,以色列埃爾比特系統公司宣布成功將收放式主被動拖曳聲納(TRAPS)集成在“海鷗”無人水面艇上,將大幅擴展“海鷗”號作戰范圍。
5. 艦艇動力技術
相關國家動力系統開始采用人工智能技術進行故障預測和診斷。英國23型護衛艦4月換裝新的PGMU推進系統,配備現代化監控系統,能更方便地控制和監視發動機狀態并進行故障診斷。西班牙海軍9月開始利用無監督學習的人工智能系統預測發動機故障,該系統能自主學習、自主決策、無需人工干預,預測結果與過去5年艦艇故障數據吻合。
拓展燃料電池、鋰離子電池等新型動力源在艦船領域的應用。2月,西班牙完成S80潛艇燃料電池AIP系統最終測試,該系統利用生物乙醇重整制氫技術,可使潛艇在水下連續運行三周。4月,通用原子公司研制的鋰離子容錯電池用于特種作戰司令部干式作戰潛器(DCS)上,該電池的模塊化和容錯設計在保障重要任務電力供應的同時,可防止失控和災難性的級聯電池故障。10月,韓國啟動“張保皋-III”級潛艇鋰離子電池研發工作,與現役209型潛艇的鉛酸電池相比,該新型電池壽命提高1倍、比功提高3~4倍,可使潛艇的水下續航時間提高2~3倍。

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圖 7  特種作戰司令部干式作戰潛器(DCS)

6.基礎性、前沿性技術
新型水聽器陣列提高水面艦艇定位跟蹤能力。北約海洋研究與實驗中心聯合美國加州大學在2月提出了一種利用被動水下聲陣列定位和跟蹤多水面艦船的方法。該方法依靠6對水聽器,克服了原有模型高度非線性、數據關聯不確定、船只數量不確定的問題。在意大利沿海淺水區的實驗表明,在一定距離范圍內,水聽器陣列可對目標進行準確估計。
諾格公司開發無人潛航器新型充電技術。2月,諾格公司稱已簽署一份非排他性協議,將生產適用于較惡劣環境的鈮連接器(NiobiCon),可為無人潛航器充電。NiobiCon連接器是一項創新性濕式連接器技術,遇水后,會自行生成隔離層,連接后隔離層自行刮除,斷開連接后又會重新生成,無需使用密封件、機油或活動組件,就可進行電力傳輸和數據交換,可有效解決無人潛航器水下充電效率低的問題。
美高校研制出新型智能聲學超材料。美國南加州大學的研究人員受鯊魚皮膚啟發,在3月研發出新型智能聲學超材料,可控制聲波傳播方式。研究人員利用鯊魚皮膚具有雙重聲學特性的原理,采用橡膠和鐵納米顆粒制備出智能聲學超材料,通過控制磁場可改變聲波傳播方式。橡膠易于彎曲和拉伸,鐵納米顆粒可響應磁場變化,因此由該聲學超材料構成的柱狀陣列通過分開或靠近即可實現聲波傳播或阻斷。
四、結語
隨著美國“大國競爭”戰略的提出,世界海上競爭態勢日趨激烈,相關國家加強了海上裝備的發展,多國計劃發展新型航母,美俄均在大力發展彈道導彈核潛艇,并正在推進新一代攻擊型核潛艇設計,水面主戰艦艇依然保持較熱的發展局面;無人系統作為可能對未來海戰產生重大影響的裝備,是各國重點發展的裝備,近年持續保持快速發展,同時電子信息系統、前沿技術也持續取得新進展,將進一步助推海上裝備作戰能力的提升。

(藍海星)



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