朱姆沃尔特级驱逐舰-美国海军最新一代驱逐舰

朱姆沃尔特级驱逐舰(英文:Zumwalt-class destroyer,本级原名:DD-X,舷号:DDG 1000-1002)是由诺斯罗普·格鲁曼和巴斯钢铁厂等企业,依据美国“21世纪水面作战”计划,专为海军对陆攻击和沿海优势而设计建造、用于执行下一代多任务水面战斗的主力舰艇。

1991年冷战结束后,美海军战略出现重大调整,从以夺取制海权为中心转变为以力量投送和对陆打击为重点,即“由海向陆”战略。基于此,美海军于1992年提出“21世纪水面作战”计划,规划海军下一代主战舰艇发展方向,“朱姆沃尔特”级驱逐舰的雏形DD一21正是这一计划的产物。“朱姆沃尔特”级驱逐舰的研发设计工作开始于20世纪90年代初期,当时由于美海军内部对于下一代驱逐舰的发展没有达成一致性意见,导致DD-21项目几经搁置、预算被严重缩减。2001年,美国海军将DD一21更名为DD-X后,该项目才被正式提上后续研发建造的日程。

“朱姆沃尔特”级驱逐舰长约183米、宽约24.6米,满载排水量15995吨。在研发过程中,该舰首次应用MK-57垂直发射系统、综合电力推进系统-IPS)、自动火灾抑制系统等多项关键技术。虽然是一款集结尖端科技结晶的先进战舰,但大量创新技术集中上舰,导致建造工程出现超期、成本大大上涨,美国海军原本建造32艘的规划,最后几经削减,仅建造3艘。 前两艘“朱姆沃尔特”级驱逐舰分别于2016年10月15日、2019年1月26日服役,第三艘“林登·B·约翰逊”号目前还在测试阶段,预计2023年服役。

历史沿革

研制背景

“由海向陆”战略:冷战结束后,苏联海军对于美国在海上的威胁大大降低,与此同时,中国海军力量建设还没有崛起,美国成为唯一超级大国,能够在远洋挑战美国海军的力量不复存在。 在这一背景下,美国海军认为未来发展必须要强化三种能力,即确保海军在海上自由往来、可以在有限领土目标的行动中发动攻击、能够支援远征部队海岸作战,对此,美海军开始调整发展战略。1992年9月,美国海军部长、海军作战部长和海军陆战队司令共同批准并颁布《由海向陆——为美国海军进入21世纪做准备》战略白皮书,标志着美国海军战略发生转变,以夺取制海权为中心的马汉传统转变为以力量投送和对陆打击为重点的科贝特传统,即“由海向陆”战略。而“朱姆沃尔特”级驱逐舰项目的上马,就是美国海军“由海向陆”战略的突出体现。

“21世纪水面作战”计划:在海军战略“由海向陆”转变的背景下,1992年,美国海军对于主战舰艇的发展提出了名为“21世纪水面作战”(Surface Combatant of 21th Centry,简称:SC-21)的计划。根据该计划,他们要求舰队能对深入陆地100海里的地面部队支援,为此必须配套完成这个任务的新型水面舰艇。新型水面舰艇将用以取代20世纪70年代建造的“斯普鲁恩斯”级驱逐舰。

研制历程

“朱姆沃尔特”级驱逐舰的研发历经了一个曲折的过程,先后采用DD-21、DD(X)等不同的项目代号,在20余年里历经项目搁置、正式立项、方案选择、装备建造等多个阶段。

项目搁置

在SC-21计划提出后,美国海军经过半年多的概念研究,其“费用与作战有效分析”(Cost and Operational Effectiveness Analyssis,COEA)小组提出三种SC-21基本概念供海军选择,分别是SC-21 COEA 1:利用新技术改造现有舰艇,延长服役寿限;SC-21 COEA 2:以现有舰艇设计建造新的衍生型;SC-21 COEA 3:一个全新的舰艇系列,也是SC-21最重要的提案。其中,SC-21 COEA 3又分3A、3B、3C、3D四个系列。COEA小组选择了一种满载排水量约9400吨级的“SC-21 COEA 3B1”设计方案作为“斯普鲁恩斯”级的替代者,将反潜、陆攻放在重点,但是没有区域防空能力,这种舰艇后来被称为DD-21,SC-21计划单位还打算以这种舰体为基础衍生出新一代防空巡洋舰CG-21来取代“提康德罗加”级。然而,当COEA完全定案之前,时任美国海军作战部长布尔达上将(Admirl Jeremy Boorda)明确表示优先发展COEA草拟的“武库舰”(Arsenal Ship)项目,原本的SC-21/DD-21项目被搁置。不过,美海军作战部长布尔达于1996年自杀后,“武库舰”丧失了最大助力,随后该项目被撤销,DD-21又重新回到了美海军的造舰计划中。

正式立项

布尔达自杀后,美国海军内部对“武库舰”兴趣大减。接替布尔达的新任海军作战部长杰伊·约翰逊(Jay Johnson)上将上任后,立刻宣布重新采纳先前暂时被冻结的SC-21 COEA 3B1/DD-21造舰计划。1997年7月,在杰伊·约翰逊部长的示意下,联合需求审查委员会(JROC)完成了重新启动的DD-21项目的费用与作战有效性评估(COEA)。这项评估报告分析了DD-21采用全新设计或者从阿利·驱逐舰上进行改良的可能性,评选的方案有三种:第一种是仍以COEA 3B1为基础设计开发新的战舰,第二种是以伯克级原有的设计略为简化,加强陆攻能力,第三种是以伯克级为基础发展专门的陆攻舰艇。评估结果显示伯克级的基本设计无法满足隐身和缩减人力的要求,COEA小组建议采用全新设计、共通船体的DD-21/CG-21方案。1997年11月,杰伊·约翰逊部长签署了DD-21作战需求书,并于11月7日在海上系统司令部(NAVSEA)成立专门负责DD-21的工程生产管理单位。同年12月,国防采购委员会(DAB)批准DD-21进入方案探索与拟定阶段。1998年,美国国防采办委员会批准DD-21项目正式立项。

方案选择

以往美国海军新型舰艇的开发流程,都是先由美海军海上系统司令部-NAVSEA制订具体的需求并完成一系列草案,再发包给私人企业,依照草案进行细部设计与原型舰建造。但是在“武库舰”项目上,私人企业表现出来了许多让NAVSEA想不到的创意,因此,美国海军在1998年1月重新调整了DD-21的计划方向,决定将DD-21的概念设计放手交给竞标厂商决定,海军只负责制订基本需求、设计指标。1998年6月18日,美国海军考量到DD-21是一款具有革命性舰艇,为了降低风险,遂宣布参与厂商必须组成“金队”与“蓝队”两支设计团队,每支团队由总体承包商与系统承包商组成。“蓝队”由通用动力公司的巴斯钢铁厂、洛克希德·马丁等公司组成,“金队”由利顿公司所属的英格尔斯造船厂、雷神等公司组成,金与蓝代表美国海军制服的颜色。

2000年12月份,“蓝队”提交给海军的设计方案显示,DD-21采用综合电力推进系统(IPS)作为动力来源,船体采用的是干舷大幅内倾的船体和综合干舷设计。“蓝队”的DD-21只需要15名舰员的值班小队进行操作,他们位于一个高度自动化的舰桥和一个任务控制中心-MCC,利用多模态工作站和任务管理提示进行工作。此外,“蓝队”设计的DD-21可容纳大约95名舰员,比之前的战舰减少70%以上的人力成本,使得该舰的使用和保障费用将减少42%。

“金队”提出的方案显示,DD-21采用一个由许多模块组成的周边垂直发射系统(共计128个单元),这种设计将导弹分散到船的周边,降低了导弹弹药库被炸导致船只损失的概率。“金队”提出了一种更优越的雷达方案,将VSR雷达与由雷神公司开发的SPY-3 MFR雷达集成,并通过集成雷达套件进行陆上和海上测试。两个团队都提出了永磁电机(PMM)作为主要综合电力推进系统(IPS)解决方案,然而,“蓝队”提出的推进器设计,在30节速度要求之下风险更大,“金队”的动力设计方案由于技术成熟而被海军认为是低风险的。海军认为“金队”综合电力推进系统(IPS)解决方案总体上比“蓝队”更有优势。

2001年初,在两个小组的设计方案都相继公布后,美国海军对DD-21的对陆攻击和隐身性能寄予厚望。当时的克林顿政府将DD一21命名为“朱姆沃尔特”-Zumwalt,并计划于2001年4月宣布中标方案,2005年投入建造。 然而,布什政府上台后,克林顿时期的武器装备采购计划遭到执政当局全面审查,DD-21项目预算遭大幅度削减至1.5亿美元,项目被暂时搁置。不过,一年后,2001年11月美国海军将DD一21更名为DD-X,该项目又被重新提上日程。新的DD-X项目设计方案,保留了全电力推进、隐身能力等诸多优点,美海军将DD-X项目授予了由“金队”中收购了英格尔斯造船厂的诺斯罗普·格鲁曼公司负责全局研发工作,巴斯钢铁厂作为承包商之一也参与其中。

建造生产

2005年,DD-X项目计划进入细节设计和整合阶段,雷神公司负责任务系统整合,诺斯洛普·格鲁曼下属英格尔斯造船厂和巴斯钢铁厂分工制造船体、电机、细节电路。BAE公司完成了舰炮和MK57垂直发射系统的设计研发工作,洛马、L-3通讯公司等国防承包商也参与其中。在美海军与国防承包商的合约中,共规划研发和测试了11个工程模组,包括先进舰炮系统(AGS)、周边垂直发射系统(PVLS)、综合电力推进系统(IPS)等诸多来自DD-21专案的工程模组。由于部分技术过于先进,导致工程验证模型出现研制超期、成本大涨,美海军原计划建造32艘“朱姆沃尔特”级驱逐舰,到最后直接缩减为3艘。2008年2月14日,作为“朱姆沃尔特”级驱逐舰两个主要建造商,美国海军授予巴斯钢铁公司和诺斯洛普·格鲁门公司舰船系统部28亿美元合同,开始建造前两艘“朱姆沃尔特”级驱逐舰。

2009年2月,“朱姆沃尔特”级驱逐舰首舰“朱姆沃尔特”号开始模块化建造。2011年10月,美国海军有史以来最大的舰船模块,重达4000吨的“朱姆沃尔特”号舰体建成,同年11月铺设龙骨时,首舰完成度超过60%。2010年3月,“朱姆沃尔特”级驱逐舰二号舰“迈克尔·蒙苏尔”号展开建造工作。2012年4月4日,巴斯钢铁造船厂为“朱姆沃尔特”级驱逐舰三号舰切割第一块钢板,宣布开工。此时,首舰建造进度已达65%,二号舰建造进度约为25%。

2013年10月28日首舰“朱姆沃尔特”号下水,2019年1月26日“迈克尔·蒙苏尔”号下水,2018年12月9日“林登·B·约翰逊”号举行下水仪式。

基本设计

舰体结构

“朱姆沃尔特”级驱逐舰全长183米、宽24.6米、排水量超过1.5万吨。从外形上看,“朱姆沃尔特”级驱逐舰采用穿浪型船艏设计,兼顾了舰船的适航性和航速,在恶劣海况下也可以很好地破浪航行。穿浪型船艏设计的舰船最早出现在古希腊的撞角快船上,因为建造方便,且适用于大多数海况,这种设计一直沿用到19世纪,多应用于当时的铁甲舰上。此后,因各国海军对远洋航行的追求,穿浪型船艏才逐渐让位于适航性能更好的前倾型船艏。在“朱姆沃尔特”级驱逐舰采用穿浪型船艏后,穿浪型船艏似乎迎来了一次“复辟”。如今,双体及三体船艏,挪威乌斯坦集团的X-Bow型船艏,都可视作穿浪型船艏的现代新型态。

“朱姆沃尔特”级驱逐舰的球鼻艏处为声呐舱,舰艉为棱角突出的方形艉,配有直升机甲板,直升机甲板下面布置有小艇收纳舱,可容纳2只7米长的硬壳充气艇。整舰采用了智能蒙皮和整体式舰桥设计,全舰实现高度隐身。 在舰桥设计上,该舰采用了集成合成孔径雷达和通讯系统的整体式舰桥,其采用雷达波吸收与频选复合材料建造,在减少雷达反射截面积的同时,也解决了众多天线之间的电磁兼容性问题。此外,“朱姆沃尔特”级驱逐舰舰炮采用高度隐身设计的多角型炮塔,舰炮在不用的状态下折收于炮塔前方的整流罩内,可有效避免被雷达发现的概率。

为追求彻底的隐身性能,“朱姆沃尔特”级驱逐舰船体上部,仅有的突出物为前甲板上的155毫米舰炮以及封闭式上层建筑,这一部分又被称为集成式上层建筑与孔阵(IDHA)。上层建筑上方为直升机库,配备57毫米舰炮,炮塔侧面和船体一样采用了倾斜的设计。雷达、电子战装备以及光电装备也设置在IDHA上,IDHA采用复合材料制作。同时,该舰还通过空气冷却和海水冷却的方式,使舰体红外辐射变得很小。此外,该舰船身附着有一层1英寸厚的橡胶层,橡胶层的使用消除了柴油发动机所发出的噪音,使“朱姆沃尔特”级驱逐舰航行起来几乎悄无声息,敌方雷达很难察觉。

“朱姆沃尔特”级驱逐舰主船体大部分采用双层结构,舰体主要部位采用凯夫拉装甲,抗毁伤能力强。为研究该舰的防护能力,研发人员专门建造了一艘排水量为126吨的试验舰,这艘舰经受了严格的抗毁伤测试,甚至在其船舷进行了相当于战术核弹头级别的爆炸。

动力系统

美国在“朱姆沃尔特”级驱逐舰上采用了革命性的综合电力推进系统(IPS),与传统舰艇的推进系统和电力系统相比,综合电力系统优势明显。该系统由发电、配电、变电、推进、监控/管理5个模块组成,它可以为舰上的动力装置供电,也可以为生活设施和武器系统供电,并根据耗电量不同调配电力,从而提高电能使用效率。由于使用推进电机驱动螺旋桨,“朱姆沃尔特”级驱逐舰取消了发电机与动力电机之间的变速箱和传动装置,使航行控制更加方便,噪音也显著降低。此外,综合电力推进系统的使用,也使得军舰的机舱布置更加灵活,改善了操作环境,减少了操控人员,降低了后勤保障和维修难度。

“朱姆沃尔特”级驱逐舰采用的综合电力推进系统,包含高压电力系统(HVPS)与低压电力系统(LVPS)两部分,它既可以提供交流电,也可以提供直流电。IPS系统核心包括2台罗·罗公司生产的MT30燃气轮机,功率为36MW,以及2台RR4500辅助燃气轮机发电机,功率4MW。同时,该系统还配置有2台总功率达到104000马力的先进感应电机(AIM),以及2台功率为500KW应急发电机组。“朱姆沃尔特”级驱逐舰的发电量为“阿利·伯克”级驱逐舰的8倍,以20节的航速航行时,仍保有74%的总发电容量可供舰上其他系统使用,即使一部主燃气轮机丧失动力,该舰仍能由两台小的辅助燃气轮机以27节航速支撑航行。

船电系统

雷达:按照美海军的规划,原本为“朱姆沃尔特”级驱逐舰装备由AN/SPY-4型S波段雷达和AN/SPY-3型X波段雷达,组成的DBR双波段雷达系统,但考虑降低系统成本,最终只保留雷神(Raytheon)公司制造的AN/SPY-3型雷达。AN/SPY-3型多功能雷达是X波段,频率为10千兆赫,天线包括20000-24000个收/发组件的固体有源相控阵雷达,布置在上层建筑的外壁上,前部左右舷各一块,后部一块,可进行360°探测。AN/SPY-3型X波段雷达最突出的特点是,能自动探测与跟踪低空来袭导弹,并能为改进型“海麻雀”导弹(ESSM)、“标准”导弹(SM-2/SM-3)等导弹提供目标照射和上行/下行通讯。AN/SPY-3多功能雷达的核心技术是内置式合成孔径技术,其内置式的相控阵列可融入综合集成的上层建筑中。此外,AN/SPY-3多功能雷达还可有效提高舰艇的隐身性能,减少舰员需求,降低维修工作量。此外,“朱姆沃尔特”级驱逐舰对海警戒和导航采用的是AN/SPS-73雷达,AN/SPS-73雷达由美国雷神公司生产的处理器和日本吉野电气公司生产的雷达阵面组合而成,该型雷达可同时跟踪200个目标,最大探测距离为93海里。

声呐:“朱姆沃尔特”级驱逐舰舰艏的声呐舱里装备了2种新型声呐,上层是AN/SQS-61高频声呐,下层是AN/SQS-60中频声呐。高频声呐SQQ-61用于探测、规避水雷,能为鱼雷防御系统提供报警;中频声呐SQS-60则是为探测近海水域的柴电潜艇而开发。“朱姆沃尔特”级驱逐舰的反潜战系统是以“阿利·伯克”级驱逐舰的SQQ-89(V)15为基础研发的SQQ-90综合水下作战系统(IUW),该系统是一种双频声呐技术,拥有反潜感应及操作、探测目标的管理和反潜作战指挥、反潜兵器的设计指挥等各种必要的辅助功能,除此之外,还配有SQS-61的鱼雷识别和报警等新功能。

武器系统

舰炮:“朱姆沃尔特”号驱逐舰采用2套155毫米的先进舰炮系统(AGS),该系统可在接到火力打击命令后的几分钟内对任意方向的目标实施打击。AGS系统主要由火炮、隐身炮塔、供弹系统、自动化弹仓、随动系统、电气控制系统和弹药等部分组成。由于采用了大容量模块化自动弹仓技术,AGS能将弹仓中的300多发炮弹以10发/分的速度全部自动射出,无需人工搬运。AGS还采用了远程制导炮弹技术,在使用远程对陆攻击弹药-LRLAP时,射速约10-12发/分钟,最大射程超过100海里(185.2公里)。此外,舰载火炮系统还包括2门Mk-46 Mod2速射炮,以及30毫米的火炮武器系统(GWS)。 MK46 GWS使用的是高速加农炮,前视红外传感器,低光电视摄像机和激光测距仪,可对小型高速水面目标进行自卫。

导弹:“朱姆沃尔特”级驱逐舰配备了20×4,80个MK 57垂直发射系统模块。 MK-57垂直发射系统是由雷神公司专门为“朱姆沃尔特”级驱逐舰设计的,海军舰载舷侧垂直发射系统。MK-57垂直发射系统比Mk 41垂直发射系统的发射单元直径更大,技术更先进,该系统不仅可以发射多型“标准”和“增程海麻雀”防空导弹,还兼容“战术战斧”巡航导弹、“阿斯洛克”反潜导弹等。同时,MK-57垂直发射系统还把80个发射模块平分为4组,部署在前甲板和飞行甲板的两舷,降低了导弹集中部署对舰体安全构成的威胁。“朱姆沃尔特”级驱逐舰与阿利·伯克级驱逐舰相比,水面火力和反舰导弹能力提高了3倍,雷达辐射面减少了50倍,防空能力提高了10倍,近海作战能力提高了10倍。

电磁炮:美军计划未来会在“朱姆沃尔特”级驱逐舰上安装电磁炮。电磁炮由英国BAE系统公司研发,炮管长12米,射程为370公里,射速10发/分钟,设计使用寿命为5000发。目前,该舰采用先进的全电力推进装置,可以产生75兆瓦的能量,这也为“朱姆沃尔特”级驱逐舰使用高能激光武器和电磁炮提供了可能性。

超音速导弹:2021年,美海军提出为“朱姆沃尔特”级驱逐舰安装高超音速导弹的方案。设计方案显示,可以在“朱姆沃尔特”级驱逐舰一门主炮的位置上安装4枚常规快速打击导弹(CPS),这是一种采用通用高超音速滑翔体弹头的非核战略高超音速导弹,飞行速度超过5马赫。美国国防部称,该导弹的打击精度可能达到分米级,有能力攻击机动舰船,航母等高价值目标。

“朱姆沃尔特”级驱逐舰与阿利·伯克级驱逐舰相比,水面火力和反舰导弹能力提高了3倍,雷达辐射面减少了50倍,防空能力提高了10倍,近海作战能力提高了10倍。

搭载能力

“朱姆沃尔特”级驱逐舰可以搭载2架SH-60LAMPS“海鹰”反潜直升机或1架MH-60R“海鹰”直升机和3架无人直升机,或只搭载2架MH-60R直升机。MH-60R属于10吨级直升机,它配备2台发动机,动力强劲,且内部空间宽敞,能搭载吊放声呐、雷达、电子战设备、反潜反舰武器等多种装备。SH-60“海鹰”反潜直升机是UH-60黑鹰的改型,与UH-60通用直升机外形一致,可以执行反潜战-ASW、反水面战(ASUW)、海军特种作战-NSW、搜索和救援-SAR)、战斗搜索与救援(CSAR、垂直补给-VERTREP以及医疗后送(MEDEVAC)等任务,可大大增强海军舰艇的作战能力。此外,直升机还可以为“朱姆沃尔特”级驱逐舰搭载的刚性充气小艇(RHIB)提供武装监视、以及增援和火力掩护。

其它

“朱姆沃尔特”级驱逐舰首次应用由网格化计算机构成的高性能分布式实时全舰计算环境,实现舰船上各系统之间的集成,极大推动舰载系统的模块化、构件化,实现舰船武器跨系统、跨平台的协同操作。同时,“朱姆沃尔特”级驱逐舰将人作为整个大系统的一部分,注重系统与舰员的一体化设计,进一步减轻了人员的工作负担。

性能参数

技术特点

“朱姆沃尔特”级驱逐舰在设计过程中,舰体、动力系统、通信系统、导航和武器系统等,都是全新研发的尖端科技,其主要技术突破包括穿浪逆船舷舰体(Wave Piercing Tumble Home)、MK-57垂直发射系统(舰体周边垂直发射系统,Peripheral Vertical Lauhcn System,PVLS)、整合复合材料舰岛与孔径(Integrated Composite Deekhouse and Apertures,IHDA)、红外线模型(IR Mockups)、整合式电力推进(Integrated Power System,IPS)、整合水下作战系统(Integrated UnderSea Warfare,IUSW)、先进舰炮系统(Advanced Gun System,AGS)、舰上共通运算环境(Total Ship Computing Enviroment,TSCE)、自动火灾抑制系统(Auomatic Fire Suppression System,AFSS)等技术。

“朱姆沃尔特”级驱逐舰虽然采取了一系列先进的技术,但难以成为美国下一代驱逐舰的核心。1艘“朱姆沃尔特”级驱逐舰的成本超过40亿美元,算上研发费用后每艘成本超过70亿美元,高昂的造价注定使得这款军舰不能大规模量产。“朱姆沃尔特”级驱逐舰更像是美国海军未来技术的试验舰,用该艘战舰应用的技术为未来战舰的发展铺路。

2022年1月12日,在美国水面舰艇协会研讨会上,美国海军展示了下一代驱逐舰DDG(X)的“初步概念设计草案”。该设计草案显示,DDG(X)没有继续采用“朱姆沃尔特”级的穿浪逆船舷舰体设计,而是采用成熟技术的基线版本,然后逐步发展到采用全新技术的未来版本。

服役情况

目前,美国海军已经接装了两艘“朱姆沃尔特”级驱逐舰,分别是“朱姆沃尔特”号和“迈克尔·蒙苏尔”号,第三艘舰“林登·B·约翰逊”号仍在测试之中。首舰“朱姆沃尔特 ”号于2016年10月15日,在美国马里兰州巴尔的摩入列。第二艘“迈克尔·蒙苏尔”号于2019年1月26日在圣迭戈举行服役仪式。2022年9月,“朱姆沃尔特”号从美国圣地亚哥海军基地出发,在访问关岛基地后,于9月26日抵达日本东京附近的横须贺港,正式驻扎西太平洋地区,编入美国海军第七舰队。这是该舰自2016年10月服役以来的第一次海外部署行动。

美国军方刊物《星条旗报》指出,“朱姆沃尔特”级驱逐舰的部署重点是在太平洋阻遏中国。时任美国太平洋司令部司令哈利·B·哈里斯-Harry B. Harris上将曾公开表示,美国海军3艘“朱姆沃尔特”级导弹驱逐舰都会被部署在太平洋地区,以此来应对中国越来越先进的作战能力。

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