分享

宙斯盾作战系统

 yezhu8888 2017-01-07




从1980年代开始,配备宙斯盾作战系统的提康德罗加级导弹巡洋舰(前)与伯克级导弹驱逐舰( (后二艘)就成为美国海军最器重的水面舰艇。


伯克级Flight 2A导弹驱逐舰史泰瑞特号(USS Sterett DDG-104)连续发射四枚标准SM-2防空导弹的镜头。宙斯盾系统被设计来同时拦截大量空中目标。


宙斯盾的起源


在1963年11月堤丰(Typhoon)舰载防空系统被取消的同时,美国国防部长麦纳马拉(Robert McNamara)提出另一个替代方案──先进水面导弹系统(Advanced Surface Missile System,ASMS),目的为发展可摧毁飞机、导弹及水面目标的导弹系统,其电子反反制能力要求比堤丰稍低,但维持大致同级的多目标拦截能力,并且着重于利用新科技来降低系统的体积与功率需求,避免重蹈堤丰系统过于庞大的覆辙,这就是宙斯盾系统的前身。美国海军水面导弹计划办公室(SMSPO)在1964年初开始向各厂商征求ASMS设计提案,并于1965年1月成立ASMS评估小组,该小组以退役的美国海军少将威辛顿(FS Withington)领衔,故又称为威辛顿委员会,其余参与的研究单位还包括海军舰艇局(BuSHIP)、兵器局(BuOrd)、IBM的贝尔实验室、APL以及若干从陆军防空导弹部门借将的专家。

最初美国海军规划的ASMS系统架构仍类似堤丰系统,其核心仍为一套类似SPG-59的全功能相控阵雷达, 防空导弹也继续沿用TVM制导机制,唯将雷达波段由C波段改为波长较长的S波段;在ASMP小组最初的评估中,兵器局基于本位考虑而主张继续沿用精确度高的C波段,以利于导弹火控,而舰艇局则力主搜索距离较长的S波段。最后,小组主席威辛顿裁示以侦测能力优先,并将搜索距离性能指标追加到超过当时SPG-59的250海里,故S波段最后得以获胜;此外,此阶段ASMS增加了原本SPG-59雷达所没有的250海里外长程拦截管制能力,因此采用S波段势在必行。由于S波段的波长较长,鉴别度较差,若要达成目标锁定等级的火控能力,就必需采用更大的天线孔径,这对于容积有限的导弹而言根本无法接受,势必得使用波长较短、精确度高的波段(通常为X波段,波长比C波段更短),故S波段雷达势必无法与导弹寻标器匹配。因此,ASMS小组最后将照射机能从雷达中独立出来,交由专门的X波段照射雷达负责,整个系统架构遂得以简化。此外,ASMS小组也决定新雷达舍弃SPG-59技术艰困复杂的球面天线/伦波电磁透镜技术,改用类似企业号核能航空母舰、长堤号核能巡洋舰使用的SPS-33雷达的平板天线,并完全以移相器(phase shifter)技术来控制波束变换方向;此外,ASMS也以并联的正交场放大器(CFA)来取代原本SPG-59后端的并联小型TWT发射机。

由于电子科技日益进步,完全使用移相器构成的相控阵雷达,性能已非最初发展堤丰系统的时代可比,体积重量已经缩减到可接受的程度,而且不用像SPS-32/33般分别用两种天线满足远程搜索与多目标精确跟踪能力。为了避免重蹈SPG-59与SPS-32/33的覆辙,ASMS雷达系统在起步阶段时便十分重视后端数字系统的研发与整合,以便有效控制主波束并缩小旁波瓣,并精确完整地处理接收到的雷达信号,如此才能确保新系统能有效运作,而不像先前SPG-59与SPS-32/33在原型测试阶段才发现性能有诸多问题;此外,逐渐成熟的新固态电子科技,为ASMS提供更好的条件来缩小体积与功率。为了将来漫长服役生涯的发展,新雷达系统的后端系统软件与雷达发射机/天线本身是完全独立的,这使未来雷达能在不更动硬件架构的情况下,仍能透过软件与元件的更新来完成升级,并且增加系统操作时的可维修性与可靠度,这些考量在日后被证实是非常成功的。ASAM的雷达系统的性能指标较SPG-59宽松,并能根据研发情况适度降级,以避免研发成本进度失控等问题。

舰体方面,在1965年的最初规划中,ASMS评估小组建议将此系统安装载排水量5000~7000ton的导弹巡防舰(DLG)上,此系统采用模组化建造方式,相关的次系统(尤其是雷达)容纳于两座大型舱室结构中,等到舰体建造后期再安装于上层结构。不过随后由于技术要求的不断增加,ASMS的体积重量与复杂度也水涨船高,所需的舰体规模遂成为原本估计的两倍左右。在1969年时,美国海军的新造舰艇里,只有规划中的DLGN-38核子动力导弹巡洋舰(日后的维吉尼亚级)有搭载ASMS的条件,因此美国海军部长便指示ASMS必须锁定DLGN-38来设计,而DLGN-38也必须预作搭载ASMS的准备。

在ASMS的发展过程中还发生一个小插曲:当ASMS评估小组在1965年5月向ASMS计划办公室提交初步研究结果时,美国国防部长办公室(OSD)注意到当时美国陆军即将开展名为SAM- D的防空导弹计划(日后成为爱国者导弹),而特别注重经济效益的国防部长麦纳玛拉便指示设法将两军种的需求案合并成一个陆/海军通用的导弹计划,为此特别成立一个合并ASAM与SAM-D的陆/海军联合研究小组。由于陆军与海军的作战环境与需求有着本质上的极大差异,联合研究小组便在初步评估结论中反对将两案合并,但麦纳玛拉拒绝这个结果,要求陆军SAM-D向厂商发出需求书时,另需拟定一份以系统共通为基础的需求书作为备案。由于海军与陆军各有本位主义,加上两军种需求上的本质差异,故此一被强行搓合的通用化计划自然不可能顺利发展,很快就成为徒具形式、纯粹是向麦纳玛拉敷衍交差的装模作样。由于海军ASMS发展进度较快,加上背后有NTDS的研发经验基础,其数字技术比陆军先进,自然在这个联合案中处于优势;因为如此,美国陆军害怕如果什么都没做,国防部就会取消SAM-D而完全依着海军ASMS走,因此不得不决定在系统运算单元上与ASMS达成共通,以便交代麦纳玛拉。因此虽然陆军SAM-D选择的新电脑接近开发完成,但还是在部分地面系统中采用陆用版的NTDS系统──也就是ASMS使用的标准电脑。不过很快地,这种硬将怨偶送做堆的案子便再也执行不下去,即便所谓的「共通程度」已经降到徒具形式也没办法消弭两军种间巨大的歧见。ASMS/SAM-D共通化小组只存在了四个月,便于1966年初解散,这个构想也不了了之。

在ASMS/SAM-D共通化闹得风风雨雨的同时,美国海军内部对ASMS的发展方向也有了新的看法。SMSPO认为现阶段ASMS的发展模式(各系统都是全新开发、另起炉灶)只会步上堤丰计划成本节节高涨、进度严重落后的后尘。由于当时美国海军对鞑靼、小猎犬防空导弹的改良十分成功,ASMS计划遂改为利用现有导弹系统为基础进行改良,搭配一套全新设计、具备多目标拦截能力的侦测与火控系统,整个计划的成功率遂可进一步增加。在1970年代初期,ASMS当局正是决定以现有标准SM-1防空导弹为基础,换装新的寻标系统与电子元件,成为ASMS的配套防空导弹,这就是后来的标准SM-2防空导弹。此外,美国海军也认识到水面舰艇面临来自空中、水面与水下,且日益密集的武器系统之威胁,便扩充、延伸ASMS计划,最后演变成发展一种精密复杂的全方位舰载战斗系统。

ASMS在1967至1968年进入技术研究与合约规范拟定阶段,ASMS计划联合办公室在这段期间从28个提案中,挑选了由波音、通用(GD)与美国无线电公司(Radio Corporation of America,RCA )三家公司进入定义阶段,并于1968年20月签订价值1800万美元的发展合约。在1969年12月1日,ASMS计划办公室正式选择RCA作为主承包商,并签订一份价值2.59亿美元的系统工程发展合约;同时,ASMS正式更名为先进电子化制导拦截系统(Advanced Electronic Guided Interceptor System,AEGIS),而其缩写恰巧与希腊神话中宙斯使用的盾牌为同一个字,所以「宙斯盾」就成为这套系统的俗称了。而宙斯盾计划办公室的代号则为PMS400。

鉴于过去堤丰系过于庞大复杂导致失败的经验,当时美国国防部长办公室参谋斯特克上校(Louis Stecker)便要求RCA进行宙斯盾系统架构简化的研究,并指派当时一位正从美国海军退伍转入RCA宙斯盾计划办公室的英曼(Bryce Inman)前上校作为该研究的负责人,他在海军服役期间曾接触ASMS计划。当时美国海军已经开始研讨在新规划的史普鲁恩斯级大型驱逐舰上安装宙斯盾系统,然而当英曼进入RCA并接手宙斯盾计划时,发现其尺寸重量比过去ASMS的时代大幅增加,于是他立刻索取一份当时刚刚完成的DD963史普鲁恩斯级整体设计配置图的副本给RCA团队,要求作为搭载宙斯盾系统的基本参考。以当时宙斯盾系统的尺寸重量并非DD963的设计可承受,所以RCA努力进行架构简化,透过设计变更缩减了SPY-1雷达发射机与信号处理器的50%重量,火控装备重量也减少1/ 3,并对其他设备进行删减或整合,最后终于将宙斯盾系统缩减到可以搭载于DD963舰体上的理论程度。

与堤丰系统时代打算采用TVM火控技术相比,宙斯盾系统发展标准SM-2时,电子技术已经进步到能将包含惯性导航仪在内的自动驾驶仪放入导弹里,自动驾驶仪靠着发射舰间歇性提供的上链修正指令以及终端分时照射提供的信息,就能自动修正自身位置信息并产生新的控制指令,因此可将制导机制简化为中途指令修正与终端分时照射半主动制导,不再需要TVM以及附带的跟踪火控雷达。



宙斯盾系统概要


宙斯盾系统的正式编号是Weapon System Mk7,是全世界第一个全数字化的舰载战斗系统,是美国海军第一个部备决策辅助功能的系统,也是史上第一个利用电脑将舰上所有作战系统(包括雷达、声纳、电子战、武器系统等等)连结在一起运作的整体化舰载战斗系统,其整合程度为史上空前,大幅增加了系统运作效率,并减少拦截时的系统反应时间。在以往一般人的印象中,宙斯盾系统只是一个防空作战系统,但实际上舰上所有的作战装备──包括对付空中、水面与水下的所有感测器与武装──都由宙斯盾系统全权整合控制,是一个完整而全面的舰载战斗系统,可对付空中目标、水面舰艇、水下潜舰等在现代海战中一切可能出现的威胁。在这些威胁中,最主要的就是由敌机、敌舰或敌方潜射来的掠海反舰导弹,或者来自于潜艇的威胁。其中,掠海反舰导弹极低的终端弹道使其雷达回波掩盖在海杂波中,再加上某些导弹具备的复杂欺敌路径,使得侦测与拦截的难度大幅增加。而美国在冷战时期的主要对手苏联为了制衡美国的航舰战斗群,积极发展各种威力强大、速度快的反舰导弹,其海空力量更拥有同时从空中、水面、水下不同平台在同时间以不同轴向朝目标投射大量反舰导弹的惊人饱和攻击能力,在冷战期间成为美国航舰战斗群最头痛的问题。因此,宙斯盾系统最强调的部分就是对大量空中目标的侦测、管制与同时拦截多目标等能力,以应付苏联海空力量对美国航舰发动的强大饱和攻击,所以其防空能力才会特别被凸显。 


宙斯盾系统组成


宙斯盾战斗系统整合了许多可独立运作的武器系统及其指挥管制系统,其相当于人类大脑的核心部位,连接相当于感官、四肢的舰上各种侦测与武器系统。宙斯盾的核心包括指挥决策系统(C&D)、武器控制系统(WCS)、宙斯盾显示系统(ADS)、作战整备检视系统(ORTS)、AN/SPY-1相控阵雷达等,以其为中枢,连结舰上各种侦测、电子战、通讯与武器等次系统,包括:

MK-99防空火控系统(包含AN/SPG-62照射器)、AN/SLQ-32电子战系统、卫星导航系统、美国海军军规的Link-4A/11/14等NTDS数据链(Baseline5以后又纳入Link-16 JTIDS)、敌我识别系统等电子装备,从配备宙斯盾Baseline2的提康德罗加级的圣贾辛托号(USS San Jacinto CG-56)起开始配备AN/SQQ-89反潜作战系统(整合有MK-116Mod7反潜战斗系统、LAMPS-3轻载多用途反潜系统、SQS-53舰首声纳与SQR-19拖曳阵列声纳),以及舰炮火控、标准防空导弹、鱼叉反舰导弹、战斧巡航导弹、方阵近迫武器系统等,在未来还将整合公羊(RAM)短程反导弹系统。舰上的各种武器系统本身就是可独立操作的完整系统,但与宙斯盾系统连结后则接收来自WCS的指令而操作。宙斯盾舰上的许多装备都是现货,并非专为宙斯盾系统而发展出来,不过在宙斯盾系统中枢的高度整合下,却彰显出远高于各系统单打独斗的战斗效率。以下便分别介绍宙斯盾系统的核心部位:

 指挥决策系统(Command & Decision System,C&D)

C&D是一艘宙斯盾舰艇的指挥/控制核心,负责建立战术原则,显示、整合并处理船舰上以及舰载直升机各感测器获得的所有资料,接着进行敌我识别、威胁判断、排定目标的优先拦截顺序以及拦截时的火力分配,然后指挥WCS遂行拦截,此外也负责协调与控制整个宙斯盾作战系统的运作。依照人力介入的程度,C&D有以下四种运作模式:全自动(automatic special)、自动(automatic)、半自动(semiautomatic)以及人工操作(casualty)。在全自动模式时,宙斯盾系统乃至于舰上所有作战装备的运作都无须人力介入,C&D统整所有感测器的资料并完成分析判断后,指挥WCS以舰上任何武器系统自动拦截任何进入警戒范围的目标;至于其他模式都需要人力介入,只是程度的不同。顾名思义,自动模式应为在整个宙斯盾系统自动运作的基础下,加入人力监控的机制,而不是全自动模式不分青红皂白,看到目标就打。

由于宙斯盾系统随着时间进行一直改良,因此C&D也随着宙斯盾系统版本的演进而逐步精进,编号也有所不同。提康德罗加级导弹巡洋舰的C&D编号为MK-1,伯克级导弹驱逐舰的则改称为MK-2。 

 武器控制系统(Weapon Control System)


WCS是宙斯盾舰艇所有武器系统的管制中枢,由C&D指挥控制,接收C&D传输的指令与资料后,针对各武器系统进行目标分配、拦截计算、下达发射指令以及导弹发射后的导控工作等。因此,WCS连结并控制舰上各武器系统的火控系统(包括MK-99导弹火控系统、MK-86舰炮火控系统(仅提康德罗加级装备)、MK-116(提康德罗加级的CG-47~55)或SQQ-89反潜作战系统(SQQ-89还配备在以反潜为主要任务的史普鲁恩斯级驱逐舰的后期型上,足见宙斯盾系统不光只是种防空作战系统,对反潜也相当重视)等,在进行标准SM-2防空导弹的制导照射工作时还可命令SPY-1相控阵雷达将资料传输过来,以校正标准导弹的航道以及SPG-62照射器的指向。而WCS的所有资料也将回馈至C&D,并显示在控制台屏幕上供决策者参考。在提康德罗加级上,WCS的编号为MK-1,到了伯克级则变成MK-8。

 

宙斯盾显示系统(Aegis Display System,ADS)


ADS位于宙斯盾舰艇的战情中心,由一些大型显示屏幕以及负责控制显示的电脑组成,负责将宙斯盾系统统整的信息显示给舰上的最高指挥官。

 

作战整备检视系统(Operational Readiness and Test System,ORTS)


ORTS相当于宙斯盾系统中各部位的「后勤支援单位」,与作战任务无直接关系,但却是不可或缺的幕后角色。ORTS连结宙斯盾系统的各主要与子系统,监视各系统的运作,故障时进行自动检测,并调整整个宙斯盾系统的运作,将故障装备的影响降至最低并尽量维持整个宙斯盾系统的正常运作。具体而言,如果宙斯盾系统的局部部位发生问题,ORTS就能将该部分与整个系统加以隔离,避免妨碍其他部分的运作;此外,ORTS也会告知故障的发生,并立刻提供维修记录,供负责维修与排除问题的人员参考。提康德罗加级的ORTS编号为MK-1,在伯克级上则为MK-7。

 在不同版本的宙斯盾系统中,上述宙斯盾系统核心使用的硬件都逐渐改良,这些将列于下文简介宙斯盾系统各版本中。


优越的防空效能


宙斯盾系统核心的防空管制能力极为出色,加上搭配了功能强大的SPY-1相控阵雷达,使其可同时处理大量目标。相较于以往一座火控雷达需为同一枚雷达指挥或半主动雷达制导防空导弹提供全程制导的老方法,多目标同时跟踪能力优秀且作业能量强大的SPY-1雷达在搜索监视之余还能同时为多枚标准防空导弹提供中途制导,仅需在终端制导阶段需借助SPG-62照射器的分时照射,同时拦截多目标的能力便较以往高出三至四倍。绝大部分宙斯盾舰艇使用的MK-41垂直发射系统突破了发射速度与射击范围的问题,更使宙斯盾系统应付饱和攻击的能力倍增。

得益于SPY-1相控阵雷达的高速扫瞄能力与高精确度,与先前使用SPS-48E雷达扫瞄空域的防空舰艇(如维吉尼亚级、纪德级等)相较,宙斯盾系统在防空拦截时无论是反应时间或连续拦截表现都大幅提升。以SPS-48E为例,至少需要三次扫描才能建立目标信息,再花费一次扫描取得第二次目标的方位距离并计算出速率,再经由数次计算速度向量来完成威胁判定,而SPS-48E的最大水平旋转速率是每四秒一周,三次扫描就要花费12秒,更不提后续还需要更多雷达扫描来完成速率计算与威胁判定。即便是纪德级这类同时拥有两部防空雷达的NTU舰,能以SPS-49雷达保持360度水平搜索、用SPS-48E专门指向特定方位来大幅节省扫瞄时间,也需要3到4秒才能建立目标档案并计算出速率, 到完成威胁判定至少需要10秒;接着,由于SPS-48E本身精确度不足,因此需要再将资料转移给MK-74导弹火控系统,再由MK-74启动SPG-51照射雷达重新在空中搜索目标并展开射击拦截,又要多花费数秒,因此从SPS-48E首次接触目标到第一枚导弹射出,最快也不可能低于15秒。而SPY-1相控阵雷达接触目标并建立跟踪档案(此过程约亦需三秒左右)之后,只需要几十分之一秒的时间就能朝目标方位密集送出波束并完成速率计算和威胁判定,而且由于SPY-1精确度足够,能直接指挥SPG-62照射器指向目标方位发送照射脉冲(不需要重新搜索目标,称为「仆役照射」(Slave Illuminators),因此从第一次雷达扫描到发射第一枚导弹可在10秒以内完成。首次拦截后,SPS-48E需要3至8次扫瞄才能判定是否拦截成功,即便继续天线保持在固定方位,起码也需要3至8秒;如果发现拦截失败,很难有机会以标准导弹进行第二波拦截(只能仰赖舰上近迫武器系统自行拦截);而精确度与扫瞄速率高的SPY-1则可在不到1秒的时间完成再扫瞄,因此仍有时间进行第二次发射标准导弹。以上假设还是基于威胁来自于单一轴线,如果同时因应两个以上不同方向的威胁,考虑到SPS-48E还需要花费额外时间轮流转至不同的威胁方位进行精确锁定,加上配套SPS-49雷达比SPS-48E更低的精确度与目标更新速率(最快只能五秒完成一周扫瞄),整个拦截过程花费的时间只会更长,但同时对周遭全部空域保持密集监视的SPY-1相控阵雷达则不受影响。

此外,在宙斯盾系在设计阶段时已经考虑到苏联各种电子反制措施的进步,故花了极大的心力,使宙斯盾系统能在强烈的电子干扰环境中运作。


宙斯盾平台的选择


松华特规划的DG/Aegis方案想像图,这是一种简化的六千吨级宙斯盾驱逐舰。此图是较后期的设计,发射器从最初的MK-13改为MK-26,并且加上一座额外的SPS-49对空搜索雷达(最初方案只装备SPY-1雷达)。由于DG/Aegis极端控制成本与排水量,性能缩水到无法接受的地步,等到松华特去职之后就被搁置。


美国海军在1970年代规划的宙斯盾舰艇──CSGN核子动力打击巡洋舰,满载排水量超过17000ton。


美国海军船舰工程中心技术总监李波德在1975年自行提出的CSGN Mk2提案,基本上是一种配备宙斯盾系统的航空巡洋舰,搭载数架STOVL战机与直升机。此模型的舰首与舰尾各装置一座MK-26双臂发射器,稍后舰尾的MK-26就换成一座新推出的MK-41垂直发射系统。


后期CSGN Mk.2把舰尾的MK-26换成一座MK-41垂直发射器。


CSGN在1977年取消后,美国海军以维吉尼亚级搭载宙斯盾系统成为CGN-42,不过还是在1979年被取消。


由史普鲁恩斯级驱逐舰衍生而来的DDG-47宙斯盾驱逐舰(左)以及CGN-42核子动力宙斯盾巡洋舰(右)。DDG-47是第一种付诸建造的宙斯盾舰艇,在建造过程中被升格为巡洋舰,成为提康德罗加级。



在宙斯盾系统的发展期间,美国海军也陆续规划宙斯盾系统的平台,其间历经了十年的曲折。以下便依照时间顺序介绍宙斯盾他的演进,直到第一种付诸实现的提康德罗加级(Ticonderoga class)为止。

1.DLGN-38导弹巡防舰

这是美国第一个打算用来配备宙斯盾系统的平台,是1960年代末期规划的DLGN-38型核子动力导弹巡防舰上,也就是维吉尼亚级。由于维吉尼亚级的造价太过高昂,美国海军在1970年代初期也开始感到难以承受,在建造前四艘未配备宙斯盾系统的维吉尼亚级后,便于1975年取消了所有的后续建造计划。

2. DG/Aegis宙斯盾驱逐舰

根据美国海军分析中心(CNA)在1971年4月提出的NAVWAG 69评估报告,美国海军需要从1980年代开始建造18~35艘宙斯盾舰艇,才能有效满足航舰战斗群的护航需求,并取代即将退役的亚当斯级导弹驱逐舰。在1971年8月,上任仅一年的新任海军部长松华特上将(Adm. Elmo Zumwalt, Jr)指示海军军备司令部开始研究一种名为宙斯盾导弹驱逐舰(DG/Aegis)的方案,作为当时在成本上已出现隐患的DLGN-38的备案,而这种DG/Aegis的预备设计工作从1972年4月展开。一开始这种宙斯盾驱逐舰的排水量限制在5000ton,以当时新出现的燃气涡轮为动力,一开始给定的造价限制是1.2~1.8亿美元(相当于当时规划的派里级导弹巡防舰的两倍),稍后更降至一亿美元(1973年币值)以下。不过由于成本和舰体规模的限制过于严苛,所以此计划进行第一轮电脑分析中,139种候选船型只有一种能满足这样的成本/吨位限制,此船型只能搭载一座装有16枚导弹的MK-22单臂发射器(MK-13的轻量缩水版),而且舰上只容得下SPY-1相控阵雷达,无法安装其他的备用2D对空搜索雷达, 其他如直升机起降设施(起降甲板与机库)、声纳、ASROC、鱼叉导弹系统、舰炮等一应俱缺,甚至为了限制成本而把Link-11数据链删除;因此这样的宙斯盾驱逐舰不仅完全无法发挥宙斯盾系统的潜能,也不能满足舰队的各种实务需求,甚至连配合舰队进行作业的能力都没有。而为了兼顾续航力以及跟随航舰战斗群的30节航速需求,DG/Aegis还被迫采用美国造舰界一向不熟悉的复合柴油机或燃气涡轮(CODOG)推进系统,而不是全燃气涡轮推进(COGAG)。

于是,松华特被迫将成本/吨位限制调高到1.25亿美元/6000ton,因此海军能在舰上增添一些装备,包括一套舰体声纳、一部SPS-49对空搜索雷达,并改用MK-26 Mod1双臂导弹发射器(备弹量44枚,相容于标准导弹和ASROC),此外舰尾设置一座直升机起降甲板(无机库)。不过海军方面仍坚持舰上需加装两座导弹发射器,才能具备可接受的防空拦截火力。因此,DG/Aegis在1973年演变成配备两座MK-13发射器(备弹量各40枚,只能选择标准导弹),具备SPS-49雷达与LAPMS-1反潜直升机的操作能力;不过这种设计的排水量提高到6161ton,造价则为1.361亿美元,超出松华特给定的上限。尔后美国海军又认为MK-13的性能与弹种选择性不敷需求,因此又改回一部MK-26 Mod2双臂发射器,备弹量提高为64枚。此一版本的吨位还在松华特的上限以内,但是成本却高达2亿美元,接近DLGN的七成,但无论是武器筹载量或续航力都远逊于DLGN;。虽然如此,此时DG/Aegis仍被视为能满足舰队防空需求的最小型平台。在1973年6月,DG/Aegis进入预备设计阶段,并列入1977预算年度的需求计划中。这种DG/Aegis的设计在1974年8月大致定案,轻载排水量4375.8ton,满载排水量约5884.3ton,舰体长148.8m,舷宽16m,吃水4.94m,舰上配备两具照射雷达;除了MK -26 Mod2发射器外,其他装备还包括两座MK-32鱼雷发射器、一架LAMPS-1/SH-2F反潜直升机等,主机功率70000马力,最大航速29.4节,以20节速度的续航力5000海里。

但是采用传统动力的DG/Aegis却影响到当时美国海军十分重视的「核能化」政策,美国海军部长约翰.华纳(John Warner)在1973年春季检视美国未来五年的造舰计划时,认为美国海军必须在1979年度之前订购一艘新舰来取代届龄的首艘DLGN班桥号,不过海军内部希望接替者还是核子动力船舰,因此华纳在1973年5月指示海军恢复以核能动力舰艇作为宙斯盾平台的计划。在1974年,最支持DG/Aegis的松华特离开海军军令部长职位,由偏好核子动力船舰的詹姆.哈罗威三世上将(Adm. James Holloway III)接任,所以DG/Aegis立刻人去政息,在1974年5月喊停。

3.DG(N)核子动力导弹巡防舰

1974年哈罗威上任海军军令部长后,宙斯盾平台的研究再度回到核子动力舰艇,型号暂订为DG(N)。DG(N)并未去找业已过于昂贵的维吉尼亚级当平台,而是努力寻求性能与成本的折衷点,最后美国海军决定将轻载/满载排水量分别订为9144/9695 ton,水线长度为530英尺(161.6m)。几经研究后,DG(N)的初步方案于1974年1月正式提出。DG(N)的动力系统仍与维吉尼亚级相同,采用功率60000马力的二座D2G反应器,配备两座MK-26 Mod2双臂导弹发射器(总备弹量128枚)以及四部终端照射雷达,战情中心(CIC)拥有更多导弹显控台,使其防空拦截能量大增,此外还装备两座研发中的MK-15方阵近迫武器系统,并能操作二架LAMPS -1/SH-2F反潜直升机。虽然DG(N)的战斗力强于DG/Aegis甚多,但轻载/满载排水量提高到9961/10708ton,稍后在1974年4月又把满载排水量提高到11900ton,比维吉尼亚级还大。不过,哈罗威部长认为DG(N)功能太单纯,缺乏足够攻击火力,遂在1974年7月终止DG(N),代之以更具野心的核子打击巡洋舰(Strike Cruiser,CSGN)。

4.CSGN核子打击巡洋舰

CSGN可说是完全基于美国海军作战需求、没有过多成本限制的「理想方案」,基本上是堤丰系统时代的17000吨级核子打击巡洋舰的延续。CSGN结合了核子动力系统无远弗届的续航力、宙斯盾系统的卓越防空能力、包括鱼叉反舰导弹/战斧巡航导弹在内的强大反舰/对地打击能力、藉由大型拖曳阵列声纳与反潜直升机获得的充裕反潜自卫能力,其直升机甲板在必要时甚至能支援STOVL战机的操作。美国海军认为全能的CSGN可在没有航舰支援的中强度威胁环境下,独自进行水面作战任务,并以之为核心组成水面作战群(SAG)。

在1974年11月,CSGN通过防卫装备获得评议会(DSARC)的审查,进入详细设计阶段。由于当时采用的两部D2G反应器只能提供60000轴马力,因此CSGN在1975年5月完成的初步方案刻意减低了尺寸,不过即便如此,这样规模的舰艇还是大得惊人,其水线长度176.78 m,满载排水量12700ton,配备两座MK-26 Mod2发射器,总备弹量高达128枚;此外,舰上还安装两座四联装MK-44战斧导弹发射器以及四组四联装MK- 141鱼叉反舰导弹发射器,舰尾机库可容纳两架新型LAMPA-3/SH-60B反潜直升机,此外装备一部SQS-53大型舰首声纳以及两组MK-32型324mm鱼雷发射器,但省略拖曳阵列声纳。此外,舰上没有设置任何中口径舰炮,唯一的火炮是两座MK-15方阵近迫武器系统。除了宙斯盾系统外,CSGN还配备独力作战所需的舰队指挥设施,不过只具备战队层级(Squardon)的指挥能力。


安装MK-71八吋舰炮原型的佛莱契级驱逐舰胡号(USS Hull DD-945)

不过负责宙斯盾系统开发的PMS 403组织认为此一方案的对地、反舰攻击能力不足,航速也不够,因此在1975年7月要求变更设计。CSGN的新变更方案重点为加强对水面与陆地的攻击火力,在舰首MK-26导弹发射器后方加装一座当时正在研发的MK-71八吋大口径轻量化舰炮(MCLWG,在1978年因经费问题取消),舰尾则装置一门MK-45五寸舰炮;此外,最初规划的拖曳声纳也予以恢复。新设计也强化了舰体防护装甲,关键区域以及弹舱均设置箱型装甲来保护,全舰空间也具备核生化防护能力。为了提高航空支援能力,CSGN也特地强化起降设施,飞行甲板起始于舰首算起全长3/4处,可操作两架SH-60B反潜直升机与两架AV-8B猎鹰STOVL攻击机。飞行甲板后方舰尾处设置第二组MK-26导弹发射器,较直升机甲板降低一层,避免干扰飞行甲板运作。动力方面,CSGN拟换用两部改良后的D2G反应器,增加输出功率,使其航速恢复到30节。CSGN的主要防空系统为宙斯盾与四面SPY-1相控阵雷达,并搭配三部照射雷达与一套备用的SPS-49 2D对空搜索雷达。


CSGN的相控阵雷达配置曾引发争论,四面天线集中在单一上层结构可节省相关管路的长度,并降低SPY-1天线与照射雷达之间的校准误差,且能节约甲板面积的使用,但是受损时完全瘫痪的机率也随之增加。而将雷达分散在两座独立的上层结构则拥有较佳的生存性,但是将占用较多的体积,排水量与造价都会上升,而要确保雷达安装精确度也比较困难。不只是雷达,当时CSGN对于究竟要将主机集中于单一舱间抑或分置于两个独立舱室也有争论,前者的成本与效率较佳,后者的生存性较高。此外,也有人批评此阶段CSGN对雷达导波管等电子设备的防护仍然不足。

在1975年12月,美国海军正式提出CSGN提案,舰体长度进一步增加到201.17m,全长213.4m,宽24.3m,吃水6.7m,满载排水量大增到17172ton,两组推进系统(各由一部反应器、一部蒸汽涡轮与一套传动系统构成)分别位于两个独立的主机舱内,两舱一前一后,之间的距离达30.17m,同时被瘫痪的机率大幅降低。此外,防护能力进一步加码,不仅为雷达导波管设置防护装甲,战情中心也移至水面以下。雷达布置方面,四面SPY-1天线最终选择分置于两个独立的上层结构之中,两个船艛尽可能集中在两主机舱上方的位置。此外,舰首MK-71八吋主炮移至MK-26发射器前方,以改善火炮的前方射界,而这不会对MK-26的射界造成太大妨碍,甚至前方炮塔还能对MK -26发射器形成一定的遮蔽保护作用;此外,舰上还装备两部MK-15近迫武器系统与两组MK-32鱼雷发射器,照射雷达增为四部。

CSGN Mk.2宙斯盾航空巡洋舰

在CSGN规划的同时,美国海军船舰工程中心技术总监李波德(Reuven Leopold,即史普鲁恩斯级驱逐舰的设计师)也在1975年推出自己规划的CSGN提案,当时暂称为CSGN Mk2。李波德认为如果CSGN要满足海军期望的独立打击能力(不依赖航空母舰),就必须将重点放在航空武力的强化,而非一味地增加导弹数量。因此,李波德设计的CSGN Mk.2就成为一种航空巡洋舰,舰体左侧设有航空起降甲板,可搭载数架STOVL攻击机。船艛结构设置在右舷,采用长方形布局,底部是一层机库,船艛前段的舰桥结构顶端安装两部朝向前半的SPY-1相控阵雷达天线,船艛后段另设置一个高起的结构物,装置两面朝向后半的SPY-1阵列天线;由于机库设置在船艛内,而不是位于主甲板以下,因此不需要安装昂贵而沉重的甲板升降机。飞行甲板从舰体中部左侧(约上层结构前缘处)突出舷外,一直延伸到舰尾;至于舰首仍维持传统的巡洋舰式,在此处配备武器系统。这样的CSGN Mk.2全长约203m,舷宽24.3m,吃水7.77m,轻载排水量18896ton,满载排水量21146ton,除了SPY-1之外还拥有备用的2D对空搜索雷达以及四部照射雷达。早期CSGN Mk.2的舰首与舰尾各配置一座MK-26双臂导弹发射器,尔后则把舰尾的MK-26换成一组最新开发的MK-41垂直发射系统(VLS),能大幅增加武器发射的速度。由于CSGN Mk.2以STOVL战机作为主要的火力投射手段,原本的MK-44战斧导弹发射器就被取消,而鱼叉反舰导弹发射器则减至八部,设置在机库结构上方、舰桥与后方相控阵雷达塔的中间。

虽然CSGN Mk.2的满载排水量增加到21000ton以上,但整体成本相较于CSGN并未大幅膨胀。李波德设计的CSGN Mk.2有K、L、M三种版本,其中K版本仍沿用CSGN的舰体,L构型则采用全新设计的全通甲板构型,M构型则是在L构型的舰首加装一门MK-71八吋舰炮。

DDG-47宙斯盾驱逐舰

由CSGN的吨位演进可知,最初美国海军还打算在成本与性能之间取得一个平衡,但是随后便改弦易辙成为专注追求作战能力,不断地追加新的装备,导致其吨位直线上升,甚至大幅超过最初已嫌昂贵的维吉尼亚级。明显地,只会比维吉尼亚级昂贵得多的CSGN,风险与成本极高,很难获得国防部的认同;而哈罗威部长也意识到这点,遂又向当时的国防部长史勒辛格(James Schelsinger)提出另一种高/低搭配的宙斯盾舰艇方案,以8艘高端CSGN搭配16艘由极成功的现有史普鲁恩斯级驱逐舰修改而来的传统动力版宙斯盾驱逐舰(暂称DDG-47,编号接在法拉盖特级导弹驱逐舰之后)。早在1970年,美国海军就已经开始研究在当时规划中的史普鲁恩斯级驱逐舰上加装宙斯盾系统的可能。

根据美国海军的规划,首艘CSGN将于1978年开始建造,在1977年先编列1.7亿美元购买该舰所需的核子推进系统与宙斯盾做战系统,1978年度编列其余12亿费用,故首舰将达到13.7亿美元的天价;而首艘DDG-47宙斯盾驱逐舰的预算则在1977财政年度编列,除了首舰之外的后续舰的报价预计为5.1亿美元。不过当时福特政府所制订的1978~1982预算年度的造舰计划中,仅在1979与1982预算年度各纳入一艘CSGN,以及总数10艘的DDG-47,比美国海军的需求数量少很多。随后卡特政府走马上任,在1977年2月22日以成本过高、工期过长与效益不佳等理由,将昂贵的CSGN腰斩,只保留DDG-47计划;当然,前述李波德设计的CSGN Mk. 2也同时不了了之。

5.长堤号改装案


长堤号改装宙斯盾系统的想像图。

美国海军发展CSGN的同时,也打算以CSGN的主要装备规格来大幅改造现役的长堤号核子动力导弹巡洋舰(。虽然美国国会同意在1978预算年度编列改装长堤号的3.71亿美元经费,不过当时的福特总统却在卸任前夕,于1977年1月17日取消了长堤号的改装案。


6.CGN-42核子动力导弹巡洋舰


衍生自维吉尼亚级的CGN-42核子动力宙斯盾巡洋舰。

虽然卡特政府一上任便取消了CSGN,不过还是同意海军发展一种较为便宜的核子动力宙斯盾巡洋舰,并承诺可建造四艘左右。新计划的代号为CGN-42,接续在1975年升格为导弹巡洋舰的维吉尼亚级(CGN-38~41)之后。CGN-42旧事重提地以维吉尼亚级为基础进行「宙斯盾化」,舰体的主要变更包括将隔舱数目由原本的527个增至634个,两座MK-26发射器的构型分别为Mod 1/2,导弹搭载量由原本68枚增至108枚(仍比CSGN低20枚),上层结构安装四面SPY-1A相控阵雷达天线(同样分置于两个上层结构中),照射雷达数量由原本两部增为四部,搭载的反潜直升机数量也由一架增为两架,此外增设拖曳阵列声纳。与维吉尼亚级相同,CSGN-42配备两门MK-45舰炮、两座MK-32鱼雷发射器、两座MK-15近迫武器系统、两组四联装MK-141鱼叉导弹发射器与两组四联装MK-44战斧导弹发射器。原本维吉尼亚级的两座MK-26分别设置于舰首MK-45舰炮之前与舰尾MK-45舰炮之后,追求MK-26的射界最佳化;然而,实际操作经验却显示真正需要优先考量射界的其实是舰炮,导弹发射器反而可以在其次,所以CGN-42将舰首、舰尾的MK-26发射器与MK-45舰炮的位置对调,让舰首舰炮在MK-26之前、舰尾舰炮在尾部MK-26之后,使得舰炮在舰首与舰尾方向有最好的射界;而DDG-47也比照办理。经过以上种种变更后,CGN-42的排水量比维吉尼亚级增加近2000ton,达到12185ton,全长172.2m,宽19.2m,吃水7.3m。虽然CGN-42将使用两部改良后的D2W反应器,不过最大航速还是比维吉尼亚级低一节。CGN-42的战力虽远不及CSGN,但仍不失为一个更务实且相对廉价的方案。

美国海军预计在1979、1981、1983、1985年各编列一艘CGN-42型的建造预算,首舰报价约10.82亿美元,后续舰的成本则介于8.4~10亿美元。然而,卡特政府在1978年3月首先将CGN-42的建造数量砍至两艘,紧接着国防部长布朗(Harold Brown)又认为一艘CGN-42的造价几乎等于两艘DDG-47,但防空能量却完全相同,加上核子动力的高成本以及麻烦的核废料处理问题,抵销了续航力等优点,因此在1979年1月将CGN-42取消,只剩下DDG-47继续存活。虽然美国海军在1981年3月意图让CGN-42复活,最后还是在1983年2月遭到取消(也是最后一次的取消),从此以后美国海军再也没有任何核子动力水面护航舰艇的计划。尔后DDG-47在1980年1月1日被美国海军升格为巡洋舰(CG),就是今日的提康德罗加级。提康德罗加级总共建造27艘,在1983至1994年陆续服役。

电波之矛


欢迎留言、转发 和关注    感谢点赞

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多