本文是曹晓光外军研究第24篇文章,本公众号所有涉及课题都在本人研究范围之内。本文总字数:7000字。本文总配图:10张。 曹晓光微信号:caoxiaoguang_cool
2008年5月,美国海军在例行的技术验证会上提交了一种具备舰体变形能力的概念型军舰T-CRAFT。这种概念型军舰中的T-CRAFT中的字母T代表英文单词TRANSFORMABLE,意为可变形的。在公海海域,这种新型变形双体概念舰能够以类似于SWATH(小水线面面积双体船)双体船模式进行航行;在近海海域,这种概念舰又能够部分通过气垫护板进行航行,从而变成一艘气垫双体船军舰,其正式名称为SES(海面效应船),在这种情况下,双体船船体突起,吃水深度相应稍微增加,于是,海水对船体的阻力也就相应的减少了,从而使船体的航行速度加快,然而,与纯粹的气垫船相比,这种具有舰体变形能力的双体船在航行期间具备更好的稳定性能,适航性非常好,因此,更适合海军使用;而在水域状况构成比较复杂的近岸区域,这种变形双体概念舰就会完全变成一艘具备两栖航行能力的双体气垫船,然后,就会像一只脱缰的野马一样向海岸迅速飞弛过去,直至驶到滩头或海岸沙滩上。
这种具有舰体变形能力的变形双体新型概念舰,可以建造成一艘护卫舰那么大,并且,在美国海军未来军舰建造计划中,这种概念舰已经完全具备了军舰的特性。虽然,这种新型概念舰的研制计划已经确定两年时间了,但是,美国海军的舰船制造专家才根据计算出的效能参数和提交的研制方案设计出概念舰的具体建造细节,其基本技术参数如下,舰长介于80米至90米之间,舰宽大约为25米,设计满载排水量为2000吨。
就美国海军现在的研制计划来看,变形双体概念舰的研制与开发应当服务于美国海军未来“海上基地”作战思想的实现与推行。以此为出发点,为了应对未来日益猖獗的近海恐怖主义危机的不断发生,美国国防部五角大楼计划以“海上基地”作为主要近海屏障去阻止一切可能对近海港口造成威胁的力量进入港口内部。在美国与周围邻国展开反恐合作过程中,这种美国海军构想的未来“海上基地”作战系统应该可以产生非常大的独立性,从而降低美国对其它国家在反恐方面的过度依赖。美国国防部计划,从2017年至2022年的五年时间内建造十二艘新型作战军舰,并由这十二艘军舰组成一支未来海上预先阻击力量,其正式名称为MPFF(未来海上预先阻击力量)中型舰队,除了构成的十二艘主战军舰外,这支中型舰队还将配备很多的旅一级作战单位的海军陆战队,同时,除了海军部队外,在近海附近的岸上还将驻守大量可以随时进入战斗状态的陆军部队,并且,将为海上作战部队提供旅一级的后勤军事保障系统。现代海战开始之前要在军舰上提前安放好各种作战武器装备,作战之后要在军港内拆卸下所有作战装备,这是现代海军的一般程序,而未来以海上基地作战系统为中心的海战将会与此不同。未来海战中,海上基地将会配备很多海军后勤保障舰船,这些后勤保障舰船可以随时进入战时的后勤补给状态,海战一旦开始,后勤保障舰上的物资及装备将会立刻装入具有舰体变形能力的登陆双体舰上。
上述未来海战中的作战物资及装备移交将会发生在距离陆地100海里至250海里远的近海海域内,这样的距离通常被称作是超地平线距离,也叫超视距距离。之所以选择这样的距离是因为超地平线距离对我方保护自身武装力量是最优的,而且,作战的灵活性也最大。一方面,在这样的距离上,敌人定位、发现和袭击我方的军舰将会是最困难的,从另一个方面来讲,超地平线距离让敌人离得是如此的远,以致于他们的两栖登陆部队不能准确地找到适合登陆的地点。
变形双体概念舰在未来海战中的主要任务是运送陆军装甲坦克、装甲车及其它类型的后勤运输车辆。当然,这种变形双体概念舰也可以负责运输各种陆军、海军部队。未来海战中,变形双体概念舰预定设计中的一种作战任务是对滩头登陆部队的运输,在邻近战区的地域,滩头登陆部队可以登陆到海军后勤保障舰船上,在这些后勤保障舰船上,登陆部队的士兵们可以进入各种运输车辆内,然后,再通过变形双体概念舰运输到指定的登陆地域内。此外,变形双体概念舰还可以用来运输军事与技术人员、其它类型的作战部队以及在MPFF舰队的后勤保障船和两栖军舰之间为美国陆军远征突击作战部队运输武器装备及后勤物资。在美国登陆部队抢滩登陆到指定的作战地域后,变形双体概念舰还可以直接充当正在作战中部队的后勤补给生命线。
因此,事实上,未来海战中的变形双体概念舰就相当于一艘非常重要的可以进行两栖运输的小型LCAC气垫船,这样的运输功能是不可替换的,并且,为了完成这样的运送任务,变形双体概念舰需要非常大的而且要求非常严格的功率特性。
美国海军以一种幽默诙谐的展示方式来描述变形双体概念舰的变形能力。
变形双体概念舰的综合功率特性
变形双体概念舰的功率特性是直接与概念舰的三种不同航行模式紧密相连的。
第一种,在公海海域航行时的SWATH航行模式。在公海上航行时,变形双体概念舰没有有效载荷的负担时,其巡航航速可以达到20节,舰载发动机燃料可以提供最远达2500海里的航程,在此期间,不用补充添加油料。以这样的航行方式,变形双体概念舰有能力为美国或其它友好盟国运送部队和武器装备到位于公海上MPFF舰队中的军舰上。变形双体概念舰以20节巡航航速航行时可以抵抗住5级海浪强度(海浪的高度大约为3.7米)的摇摆,如果降低巡航的航速,那么,在公海上航行时,变形双体概念舰可以承受住6级海浪强度的恶劣影响,在航行适当的情况下,变形双体概念舰最高可承受的海浪强度为8级,这时的海浪高度大约为9米。
第二种,在近海海域航行时采用高速航行模式(也可以称作是气垫双体船模式)。在近海海域航行时,变形双体概念舰的最高航速可以达到大约40节,在4级海浪强度的条件下,在满负有效载荷而不使用备用油箱的情况下,可以航行不到500海里,最理想的状态下可以航行600海里。在运送MPFF舰队的军舰时,如果按指定要求运送到指定登陆区域时,那么,变形双体概念舰最远可以运送250海里的距离。
第三种,在近海濒岸区域航行时采用两栖模式(也可以称作是气垫船模式)。在濒岸充满各种复杂水域及地域区间航行时,变形双体概念舰就完全是一艘两栖登陆舰,这时,它可以顺利通行海边沙滩区、海边碎石沙砂区、淤泥聚集区、复杂沼泽区以及其它妨碍舰船航行的危险区域,并且,可以迅速穿过这些区域到达指定的登陆滩头,之后,在登陆滩头变形双体概念舰便可以卸下底盘干燥的各种陆军装甲运兵车及其它运输工具。在未来海战中,对于不同的障碍区域,变形双体概念舰所具有的这种能够根据海域及水域变化而改变航行方式的能力是非常重要的。充当两栖登陆舰航行模式的变形双体概念舰在拆卸下有效载荷后,便可以停靠在所登陆的滩头区。
美国海军负责变形双体概念舰开发计划的官方机构是海军研究办公室(ONR)。海军研究办公室将负责确定变形双体概念舰的全部开发工作,以及完成所有的效率参数,此外,还包括下列一系列工作:
变形双体概念舰的有效载荷负担能力(主要指运输陆军装甲车):设计中的变形双体概念舰最少可以搭载四辆陆军作战装甲坦克,最理想的载重能力为十辆装甲坦克;
有效载荷的载重能力(运输其它部队及物资):最小载重量为200吨,最理想的载重量为750吨;
有效载荷的载重面积:最小载重面积为208平方米,最理想的载重面积为521平方米;
甲板的载重能力:最小载重能力为1679千克每平方米,最理想的载重能力为2640千克每平方米;
爬坡能力:最小为0.50,最理想的为20;
上升斜坡的陡度:最大为150,最理想的为12.50;
舰载乘员状况:最多三名水兵,最理想为两名水兵。
此外,为了增强航行的稳定性,在充当两栖登陆运输舰运送陆军装甲车等运输工具期间,变形双体概念舰必须要能克服至少4级以上海浪强度所造成的不良影响,以确保在海浪剧烈摇摆的情况下仍能安全航行。
美国海军为变形双体概念舰设计的一种可能作战样式。
变形双体概念舰在设计上所面临的技术挑战
美国海军变形双体概念舰的设计与开发面临着众多的技术难题与挑战,迄今为止,这种小型军舰的设计已经进行了广泛的且大规模的综合效能特性研究与论证。为了确保变形双体概念舰的变形能力,美国海军研究办公室已经把所有研制出来的新技术都委托给了美国的造船厂,或者说得更确切些,这些技术在目前状态下都是处于世界领先地位的并且都经过实验验证的尖端技术。正如现任美国ALION科学与技术公司副主席的斯科特·福莱所阐明的那样,“在未来海战中,美国海军研制的变形双体概念舰将会改变游戏规则,而目前,世界上所有国家海军的军舰都不具备这种超凡的能力”。
2005年,美国海军正式公布了准备进行的变形双体概念舰的开发计划,全部开发与研制过程将分三个主要阶段展开。第一个开发阶段是从2006年至2007年的两年时间,目前,这个阶段的研究工作已经圆满完成。在第一个阶段的研制过程中,共有四家大型军工企业参与了项目研究,其主要研究内容是提出变形双体概念舰的一般设计思路。在2006年研究的基础上,2007年四家军工企业又对设计思路进行了深入论证与研究。
目前,变形双体概念舰的研究工作正处于第二个开发阶段。有三家美国企业已经接受了美国海军的委托合同,这三家企业分别是美国阿里昂(ALION)科学与技术公司(位于美国芝加哥市)、UMOE美国曼达勒分公司(位于美国首都华盛顿市,是一家挪威造船厂在美国设立的分公司)以及特克斯特伦(TEXTRON)海运与陆路公司(位于新奥尔良市)。这三家企业在第一个开发阶段的基础上,对提出的变形双体概念舰的设计思路进行了细化和完善。美国海军研究办公室已经批准给特克斯特伦海运与陆路公司拨付870万美元的研究经费,给阿里昂科学与技术公司拨付1018万美元的研究经费。预计第二个开发阶段到2010年4、5月份结束,届时,美国海军与上述三家企业所签订的委托合同也将终止。
在第二个开发阶段里,美国海军计划建造具备完整作战功能的变形双体概念舰的原型舰,其中部分系统已经完全进行了革新,并且,准备展示原型舰的各种功能,下面对相关的各种技术与功能进行详细的说明。
变形双体概念舰的原型舰设计有一系列可伸缩式档板和封闭门,这两种设施可用来完成气垫功能,同时,也是进行舰体变形的主要设备;动力推进系统进行了革新性设计,可以根据海域情况的不同使用可变化的推进系统装置,因此,其航行模式也就可以产生变化,具体的航行模式可在SWATH模式、气垫双体船模式以及气垫船模式三种模式之间转换;舰艏部设计有一个可移动可调节式对接装置,在与其它不同舰船对接以及停泊到不同类型的码头时,可以使用这个对接装置顺利而快速地完成对接和停靠操作;采用了全新的舰体航行稳定性设计,在变形双体概念舰进行航行模式的转换过程中以及在不同复杂海况条件下航行时,都可保证舰体航行的稳定姿态。
此外,目前受美国海军委托研制变形双体概念舰的公司正在为概念舰试验新型的复合建造材料,这种新型建造材料经过特殊设计,除了重量非常轻便外,而且抵抗海浪的能力也非常强,在满载有效载荷的情况下,使用上述新型复合建造材料建造的变形双体概念舰可以挑战大航程和高航速两种联合技术难关。
在接下来的第三个开发阶段,受美国海军委托的研制公司还将对变形双体概念舰的设计进行完善和补充,并为原型舰的建造做好各方面的准备工作。
预计到2010年末,也就是在第三个开发阶段的中期,美国海军将最终从变形双体概念舰的设计竞争者中选出占优势的公司,并由选出的公司负责建造功能完善的原型舰以及其它建造后期的测试工作。美国海军计划给负责建造变形双体概念舰原型舰的委托公司提供最多达1.5亿美元的开发资金,这些资金将主要用于原型舰的改良设计和测试工程。按照美国海军现在的研制计划,第三个阶段的变形双体概念舰的开发时间将会持续48个月时间,也就是2010年和2011年两个整年的时间,并且,预计变形双体概念舰原型舰的第一阶段海试工程将于2013年展开。
变形双体概念舰海上航行电脑模拟示意图。
变形双体概念舰抢滩登陆电脑模拟示意图。
UMOE公司为变形双体概念舰设计的电脑模拟示意图。
变形双体概念舰研制过程中所存在的争论焦点
目前,由于技术上存在着的一些不足和争论,美国海军变形双体概念舰原型舰的采购计划还没有最终确定下来。按照来自美国海军官方的消息称,美国海军目前仍将变形双体概念舰的开发计划当作是一种未来新型军舰在科学与技术方面的验证舰。而且,有军事评论家说,鉴于美国目前紧张的国防财政预算和大量存在着质疑的新型装备和武器的采购计划,美国海军是否真的需要这样具备有如此多先进性能的海军舰船。据专家估计,未来要建造一艘变形双体概念舰大约至少需要1亿美元的建造成本,其成本预算远远高出原来预想,而且,其建造费用是现在建造中的LCAC气垫船的五倍还多。
于是,军事评论家建议,在目前这个阶段,对于美国海军来说只有采购LCAC气垫船才是最适合美军计划安排的。
然而,在这里必须给出LCAC气垫船与变形双体概念舰的功率比较。目前,世界上气垫船的最大有效载荷载重能力介于60吨到75吨之间,或者说得更确切一些,这样的载重量只相当于一辆美国陆军艾布拉姆斯主战坦克的重量,经比较便可以看出,这样气垫船的载重能力只有变形双体概念舰十分之一。气垫船在满载有效载荷的情况下,以40节的最高航速航行时,其最大航程才只有200海里,而变形双体概念舰在不使用备用油箱的情况下,在相同比较的条件下其最大航程是气垫船的三倍还多,或者在平常条件下,其航程就可达到气垫船的三倍,这样,在相关战术登陆的情况下,变形双体概念舰要比气垫船节省很多宝贵的时间,从而更利于夺取战斗的最后胜利。
通过上面的比较可以看出,未来的变形双体概念舰要比目前的气垫船具有更多的有利条件,而且,尽管变形双体概念舰的建造成本是气垫船的五倍还多,但应该看到其有效载荷的运输能力却是现在气垫船的十倍还多。此外,变形双体概念舰还具有更优秀的作战灵活性。而目前的LCAC气垫船又不适合于远洋航行,在作战运用过程中,其抵抗海浪强度的能力也只有3级。
最后,还有一个值得怀疑的地方,那就是LCAC气垫船怎样才能为战区内的MPFF舰队中的舰船提供支援。MPFF舰队的后勤舰船不是用于运输的气垫船或排列整齐的能漂浮的大型集装箱。而且,采购新型的气垫船都是以采购附加的大型运输母船为先决条件的,因此,LCAC气垫船所拥有的最后一个成本优势也就不存在了。
美国海军未来MPFF舰队中的第一艘军舰计划将于2009年定货,预计2017年交货并进入舰队服役。全部计划中的MPFF中型舰队将由12艘军舰组成,全部建成服役估计要到2022年左右。在美国海军完成全部MPFF舰队军舰的建造计划表之后,就必不可少的需要装备具有完善功率频谱的变形双体概念舰,而这种变形双体概念舰将会为美国海军主导的“海上基地”作战思想提供意义深远的支持。美国海军研究办公室关于“海上基地”作战思想的纲领性文件中写道:“变形双体概念舰对于提高美国海军未来海战中的作战能力是必不可少的,而海上基地是建立于近海水域可以对近海环境承担起安全保护的作用,假如海上基地有能力把装甲战斗车辆等重型装备以及抢滩登陆作战部队投送到陆地上去的话,那么,在现实可行的短期和中期时间内,我们应该看到没有第二种选择可以弥补计划中变形双体概念舰所能完成的各种作战能力。”
事实上,美国海军的这份官方文件也赞成了或者更确切的说是强烈要求采购变形双体概念舰的计划。假如目前由美国三家公司竞争设计的概念舰的原型舰经过试验证明是切实可行的,而且,可以实施实质性的采购计划,那么一定会有利于美国国防部决定是否采购变形双体概念舰的最终态度。