动不动就“趴窝”，凭啥是“欧洲第一舰”？
2024年04月06日 08:22 环球网
45型驱逐舰又称“勇敢”级，或简称D级别（“勇敢”的英文首字母），是目前英国皇家海军最先进的驱逐舰。之前因为故障频发广受诟病，这次红海作战给人的感觉似乎是“重振雄风”了。
45型驱逐舰经历了怎样的蜕变？未来前景又如何呢？ 文|张学峰 编辑 | 蒲海燕 瞭望智库 1 应运而生 上世纪90年代，英国海军深感当时的42型驱逐舰“廉颇老矣”。这型驱逐舰在英阿马岛战争中投入使用，并在马岛海战中被“飞鱼”导弹击沉一艘。面对越来越严重的空中威胁，英国寻求发展新一代的防空型驱逐舰。 英国最初计划根据“90年代北约护卫舰更新计划”（ NFR-90）与其他7个北约国家合作研制新型防空导弹驱逐舰。由于众口难调，最后大家分道扬镳，项目失败。英国随后加入了法国和意大利合作的“地平线”级护卫舰计划。然而，再次由于需求不同、工作分担的争论和拖延，英国于1999年4月26日退出该计划，开始另起炉灶发展自己的驱逐舰。 有了之前和其他国家合作时的技术铺垫，45型驱逐舰招标工作进展很快，1999年11月23日，马可尼电子系统公司（MES）被确认为该项目的总承包商。7天后，MES和英国宇航公司（BAE）合并成立英国宇航系统公司（BAE Systems）。于是，后者便成为45型的主承包商。 2006年2月1日，第一艘45型驱逐舰“勇敢”号下水，并于2009年7月23日投入使用。最后一艘，也就是第六艘于2013年9月投入使用。同年，最后一艘42型驱逐舰退役。45型驱逐舰项目因成本上升和延误而受到批评，6艘舰耗资64.6亿英镑，比原预算增加了15亿英镑（29%）。 45型驱逐舰主要用于防空战，能够防御战斗机、无人机和以超声速飞行的高机动掠海反舰导弹等目标。 甚至，通常情况下它都不携带反舰导弹。其进行防空作战的核心便是“海蝰蛇”（又译“海毒蛇”）防空系统，该系统又被称为PAAMS防空系统，或者PAAMS（S）系统。PAAMS是“主防空导弹系统”的缩写，是法国、意大利和英国联合研制的一套综合防空系统。英国传统上习惯使用海生动物为其舰载防空导弹命名，于是把PAAMS命名为“海蝰蛇”。加之英国的PAAMS系统采用的多功能火控雷达是桑普森（又译“参孙”）雷达，所以该系统被称为PAASM（S）系统，括号中的S，代表桑普森雷达。而意大利和法国的PAAMS系统使用的是欧洲多功能相位阵列雷达（EMPAR），所以被称为PAAMS（E）。 “海蝰蛇”系统包括1部S1850M远程搜索雷达、1部桑普森多功能火控雷达、指挥系统和“阿斯特”防空导弹及发射装置。这套系统工作时，通常先由S1850M雷达对空域进行快速广域搜索。该雷达是英国宇航系统公司的产品，是一部L波段的无源相控阵雷达，英国的“伊丽莎白女王”号航母，也使用该雷达。它使用泰雷兹公司的SMART-L雷达的天线和射频系统，包括其并联的固态发射机，加上英国自行研制的后端接收处理系统。该雷达对大型飞机的最大侦测距离超过400公里，可同时跟踪1000个目标。其水平旋转速度为分钟12转，也就是5秒钟一转。高低角探测范围为0到70度。 从当年研制时的角度来看，其技术水平较高，性能也不差。毕竟，使用了并联的固态发射机和无源相控阵技术。但是现在再看，这样一部大尺寸雷达，探测距离为400公里就略显尴尬了。 SMART-L的改进型SMART-L MM采用有源相控阵技术，最大探测距离达到了2000公里，可探测空气动力目标、弹道导弹，也具备较强的探测隐身目标的能力。相较之下，现役的S1850M雷达探测距离略显不足，特别是应对隐身目标时。当然，无源相控阵体制本身，和有源相控阵技术在抗干扰等诸多领域也存在差距。 2 欧洲第一舰的资本 S1850M探测到目标后，可以将目标坐标指示给桑普森雷达，由后者进行更为精密的跟踪。当然，桑普森雷达本身也能进行自主搜索，它是一部集搜索、跟踪、制导等功能于一体的多功能雷达。 桑普森雷达就“藏”在45型驱逐舰主桅杆上直径4.5米的“刺球”内。球形的整流罩内，是两个背靠背布置的S波段有源相控阵天线。该雷达整流罩外部，有若干根金属防雷针，看上去像是带刺的球。 大多数雷达的天线罩本身并不旋转，仅仅是内部的雷达天线旋转，天线罩仅对雷达天线起到保护作用。连同天线罩一起旋转会增加转动惯量。而桑普森雷达的天线罩，是和雷达天线一体的，可以一起旋转。 这是因为汤普森雷达采用了独特的风冷系统。有源相控阵雷达天线阵面有大量的收发组件，会产生很大热量。所以有源相控阵雷达要充分考虑对雷达阵面的散热降温。而桑普森雷达的散温系统使用的是风冷设计，冷气从A字形雷达阵面下方中间进入，经过雷达阵面带走热量后，热空气从两侧向下排出。所以这个天线罩做得“严丝合缝”。 因为需要用于控制导弹，该雷达对于目标的数据刷新率要求较高，雷达转速比较快，能以每分钟30转或60转的速度旋转，加之采用电子扫描，可以很快“回访”目标。而且，雷达可覆盖天顶位置，其安装高度约是美国AN/SPY-1雷达的两倍，对低空目标有更好的侦测能力。
这部雷达可以说是45型驱逐舰的核心竞争力，也是45型被称为“欧洲第一舰”的资本之一。 当年，英国之所以退出“地平线”级护卫舰计划，一个重要原因就是有点“看不上”EMPAR雷达。 桑普森雷达是一种多功能雷达，可实现对空、对海搜索跟踪和导弹控制。 它在高低角上进行电子扫描，方位上进行机械结合电子扫描，具有很大的灵活性。由于该雷达使用有源相控阵技术，并且使用了可降低天线尺寸的S波段，所以使用面积并不算大的天线，就具备了对常规目标至少400公里的探测距离。 美国海军战争学院认为，桑普森雷达能够跟踪1000个板球大小的目标，这些目标以三倍于声速的速度飞行，强调了该系统对付高性能隐身目标的能力。 《赫芬顿邮报》援引《简氏国际防务评论》主编尼克·布朗的话说：“它无疑是世界上最先进的防空舰艇之一。。。。。。美国的宙斯盾系统类似，但海蝰蛇更先进。” 这些评价主要是基于桑普森雷达的先进性能来说的。当然，电子技术日新月异。桑普森雷达虽然是有源相控阵雷达，但是采用了砷化镓收发组件。而现在的新型有源相控阵雷达，已经开始使用更先进的氮化镓技术。 “海蝰蛇”的“毒牙”是阿斯特导弹，包括阿斯特-15和阿斯特-30。这两种导弹共享相同的导弹第二级，阿斯特-15的助推器较小，射程稍近。阿斯特-30的射程更远，最大射程为120公里，有西方媒体称其可拦截“所有类型的高性能空中威胁”。 45型驱逐舰配备了48单元的席尔瓦A-50垂直发射系统，最多可混装48枚阿斯特系列导弹。目前英国并没有公开“海蝰蛇”防空导弹同时打击目标数量。如果打击远距离目标，需要桑普森雷达为导弹提供中继修正指令，笔者判断其同时打击的目标数量在20个左右。 除了防空以外，“海蝰蛇”还具备一定的反弹道导弹能力。 其阿斯特-30使用径向发动机直接控制技术，控制精度很高，可对目标实现直接碰撞杀伤。 3 成也萧何，败也萧何 45型驱逐舰排水量为7500吨，舰长152.4米，最大船宽21.2米，船员约190人，最高速度27节，续航里程7000英里。这么大的驱逐舰，当然对动力系统要求很高。 而 45型驱逐舰另外亮点，便是它的整合式电力推进系统。 这类动力装置在其他国家有不同的叫法 ，本质上是对一类系统的不同描述。 这类系统的基本原理是使用柴油机、燃气轮机甚至核动力系统等原动机带动发电机发电，然后通过舰船综合电力系统进行电力分配，一部分提供给电动机带动螺旋桨或者泵喷装置，另一部分提供给舰上的用电装备和设备。
相对于传统的动力装置，这种布置有众多优点。 首先，通过电力传动和电控系统调速，可以取消对复杂的机械变速箱的需求，提高系统的可靠性和可维护性，还可以增加发动机布置的自由度，并以更适合日常维护和更换整个组件的方式进行布置。允许电动机更靠近螺旋桨，从而减少传动轴所需的长度，整套系统也相对紧凑，体积和重量大为降低。 由于取消了变速器，还能使得舰船的噪声更小。减少声学特征对于海军舰艇的声学隐身尤为重要。而且，这种动力系统可以让原动机处于比较经济的运行区间，更省油。 具体到45型驱逐舰，它使用两台罗尔斯·罗伊斯WR-21燃气轮机和两台瓦锡兰W200柴油发电机来产生高压电力。大部分电力用来驱动一对通用电气公司的感应电机以推动船舶。同时，电力分配系统还分配部分电力来运行船上的各种用电设施。 其中，两台WR-21最大并联输出功率为43兆瓦（57600马力），每具燃气涡轮分别驱动一个21兆瓦的交流主发电机。瓦锡兰柴油发电机是2兆瓦级的辅助发电机。两台原法国科孚德机电（Converteam）公司生产的20兆瓦感应电动机（AIM）直接驱动螺旋桨。科孚德机电是阿尔斯通集团旗下负责机电业务的子公司，后来被通用电气公司收购，成为通用电气公司的子公司。 大型海军舰艇上典型的电力推进系统经常使用柴油发电机和燃气轮机作为原动机。燃气轮机的优点是功重比高，也就是功率大、重量轻，尺寸也比类似功率的柴油机更小，噪声和振动要小得多，但它们只有在最大功率或接近最大功率时才实现这种高效率。柴油发电机的优点则是在很宽的功率水平范围内具有高效率。将它们组合使用可以带来较好的综合运行效率、低振动的安静运行模式以及相对于纯柴油装置更小的重量和体积。 按说45型这套整合式电力推进系统优势不少，但是45型驱逐舰的主要问题也出在这套系统上。 服役后，45型驱逐舰动力系统频出故障：“勇敢”号的发动机在2009年、2010年和2012年多次发生故障；“无畏”号在2014年的一次训练中失去动力。 甚至在2016年，发生了所有6艘45型驱逐舰在朴次茅斯基地集体“趴窝”的事情。 根据英国媒体2022年披露，“勇敢”号“在2017年全年，基本上没有在海上待过一天。2020年“邓肯”号也全年宅在港口。整个2020年，6艘45型驱逐舰共在海上停留了339天。英国媒体还说，45型护卫舰的噪声极大，潜艇在100海里外都能听到，而且无法在温暖的水域长期可靠运转，没办法在波斯湾行动。 在重大任务中，45型也频繁“掉链子”。 2022年，英国组织“伊丽莎白女王”号航母编队进行全球航行部署行动。一艘参加护航的45型“钻石”号没航行多久，就留在了意大利的西西里岛进行修理，英国媒体说，是燃气轮机的“老毛病”犯了。英国皇家海军发言人也证实，“钻石”号遇到了一些技术问题，外界认为是“旧病复发”。 4 治病救船 英军对45型驱逐舰的表现不满意，更不甘心。所以，推出多个计划，对其进行升级完善。 首先解决能不能航行的问题，这就得先找病根，而病根出在先进但是复杂的WR-21燃气轮机上。 WR-21是一种中间冷却回热循环（或称间冷回热循环、中冷回热循环）燃气轮机，要比目前普遍采用的简单循环燃气轮机多了一个中间冷却器和一个回流换热器。 它具有提高压比、提高热效率、增加输出功率的优势。它是第一款同时使用增压中间冷却器和换热器（ICR）的燃气轮机。中间冷却器位于低压压气机和高压压气机之间，对进入高压压气机的空气进行冷却，减少了高压压气机所需的功率，提升了发动机输出功率。简单循环燃气轮机中燃烧产生的热能有相当一部分会随排气而损失，用回流换热器回收废气中的热能，对进入燃烧室的燃气进行预热，明显地降低了燃油消耗率，提高了热效率。 但是，问题就出在中间冷却器和回流换热器上。 诺斯罗普·格鲁曼公司设计的这个设备经常发生故障，特别是在炎热和潮湿的环境下，导致燃气轮机失效。当这种情况发生时，电力负载会在连接的柴油发电机中积聚，在某一点上会触发故障安全机制，导致柴油发电机也关闭，并进一步导致整艘舰船的电力系统瘫痪。如果在战斗中，这将是致命的。 为45型驱逐舰选择整合式电力推进系统是在设计过程相对后期时做出的决定，并且没有像其他主力舰那样在岸上进行彻底测试。 为解决这个问题，英国海军2014年推出了“纳皮尔计划”（Napier）。 最先进行的改进被称为“装备改进计划”（EIP），对RW-21的中间冷却器和回流换热器进行改进和更换。尽管燃气轮机是故障的主要来源，但在这套复杂的系统中还有其他不同严重程度的故障点，EIP包括了对推进相关设备的47项单独修改或增加的内容。EIP最初追求快速取胜，处理明显弱点，使平均故障间隔时间急剧增加。到 2019 年，整个45型驱逐舰舰队已完成约55%的“装备改进计划”（EIP），并在改装和维护期间执行任务。 继“装备改进计划”（EIP）之后，英国皇家海军又开展了“电力改进计划”（PIP），于2018年启动。 也有媒体认为，PIP计划是EIP计划的一部分。该计划使用3台德国MTU公司（单台功率3兆瓦） 20V4000系列柴油发电机替换了之前的两台柴油发电机，使得辅助发电机的总功率从4兆瓦提高到9兆瓦，并修改船上的高压系统以处理额外电力。 其中两台直接替换原有发电机，第三台发电机则被放置在前机房中，这项改进就涉及切开船体。军官宿舍的一小部分已被改建为一个新的高压配电室，以帮助管理目前可用的大约5兆瓦额外电力。增大功率之后，可以提高动力系统的冗余性，避免出现全舰电力系统瘫痪的现象。更关键的是，45型驱逐舰将改变其标准操作程序，使用柴油机巡航，仅使用燃气轮机用于高速航行。 “无畏”号是第一艘进行这一改进的45型驱逐舰，于2022年完成，随后是“勇敢”号，于2023年1月完成。根据计划，所有六艘 45 型驱逐舰将在2028年之前完成 PIP。而目前在红海行动的“钻石”号则计划在2024年年底前完成改装。 除了动力系统，45型驱逐舰的防空系统也在不断改进。 2021年7月，英国皇家海军提出用“海受体”防空导弹代替阿斯特-15近程防空导弹。45型驱逐舰将配备一个新的24个发射井的垂直发射系统，用于发射“海受体”导弹。这将使该舰防空导弹数量提高50%。原来的垂直发射系统将专门用于发射远程的阿斯特-30。“海受体”具备中近程覆盖能力，除了应对传统的高速空中威胁外，该导弹还有望与“小型快速近海攻击艇、悬停直升机和低速目标”交战。
此外，英国海军也在计划对阿斯特-30进行改进。 英国国防大臣格兰特·沙普斯（Grant Shapps）2024年1月宣布，对“海蝰蛇”号进行4.05亿英镑的新投资。改造的第一阶段将是升级阿斯特-30导弹，使其能够拦截最新的反舰弹道导弹，还会对桑普森多功能雷达、指挥控制系统和作战管理系统进行改进。阿斯特-30导弹的变化将包括升级的Block 1弹头和新的制导和导引头软件，这些软件经过优化，可以在飞行的最后阶段与反舰弹道导弹交战。 改造计划的第二阶段将评估新型阿斯特-30Block1NT（New Technology）导弹。英国正在与法国和意大利合作开发这种导弹，采用泰雷兹新开发的Ka波段雷达导引头取代原本的Ku段雷达导引头，制导精度更高，抗干扰能力更强，可对付射程更远的、进行复杂机动的战术弹道导弹。其针对空气动力目标的射程达到150公里。 此外，45型驱逐舰未来还可能装备隐身的NSM反舰导弹，使其具备较强的反舰能力。不过，按照英国海军的规划，45型驱逐舰将在本世纪30年代末退役，它能不能实现逆风翻盘，还需要看其后续表现。
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发表于 2024-4-6 21:16
