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美國跟不跟?網曝055升級版,排水1.8萬噸144垂發,設計實在膽大

2024-07-27軍事

近日,哈爾濱工程大學的一篇碩士論文被曝光,似乎是一種驅逐艦的設計方案,這個方案可謂是十分的膽大。如果按照論文裏的描述建造軍艦的話,那麽我們將會得到一個排水量1.8萬噸、一體化桅桿、吊艙推進系統、擁有144垂發、備彈500多枚,並且配備有電磁炮、雷射能武器的超級戰艦,部份媒體認為這可能是未來055的升級方向。光是看配置,這就是一款妥妥的「怪物」戰艦。

新一代驅逐艦的外觀設計類似於現役的055型驅逐艦,外觀設計有點像朱姆華特,采用了高度整合和流線型的外觀,外部裝置大量減少,可以有效地降低雷達反射面積。相較於055,這款戰艦的設計可能具備更強的隱身能力,但是其武力系統的配置更是殘暴。但是看起來,這款戰艦的設計,似乎有點走極端,就是將現有的高端武器裝備都往上堆,雖然理論上有實作的可能,但是系統整合的難度可能會很大。

就像是手機一樣,要考慮效能還要考慮能耗、散熱等問題,發熱會影響能耗,效能也影響能耗,這麽多高端的需要用到電力的裝備,對戰艦內部的設計提出了很大的挑戰。其實在這方面有一個著名的反例,那就是美國的DDG-1000——朱姆華特。美國目前建造了幾艘朱姆華特,但是由於始終不能解決內部設計的問題,導致散熱不佳,使得這款戰艦數次遇到斷電趴窩的情況。

戰艦設計的極端——朱姆華特

朱姆華特級驅逐艦是美國海軍原本想要采用的新型驅逐艦,設計目的類似於美國「下一代空中優勢戰機」,是為了在21世紀的海戰中占據優勢,這就導致美國瘋狂地往上堆最新的技術,導致它具有很多的缺陷,而且經費節節攀升,目前一艘花大幾十億美元。而美國海軍依然在索要經費,依然想要繼續升級,繼續對該艦艇進行更新的設計。

朱姆華特 長度 約190公尺, 寬度 約24.6公尺, 排水量大 約14500噸,采用兩台36百萬瓦的羅爾斯·羅伊斯燃氣渦輪發電機(MT30)和兩台4百萬瓦的燃氣渦輪發電機(RR4500),總發電量為80百萬瓦,使得朱姆華特的最高 速度 超過30節,配備了80單元垂直發射系統(兩座155公釐先進火炮系統,設計用於發射遠端對地攻擊彈,但由於彈高成本,目前該系統處於擱置狀態多種防空、反艦和對地攻擊彈。

其雷達和傳感器也利用了美國最新的技術,包括AN/SPY-3多功能雷達,AN/SPY-4多功能雷達(雙波段雷達系統,後期因成本原因取消SPY-4),外觀采用隱身化的設計,大振幅減少了艦艇外露結構,使得雷達反射面積極小,外觀呈現多面體設計,甚至還利用了吸波材料。這就使得這款戰艦具備一定的隱身能力,在美國的設想中,這款戰艦如果成功的話,將會是一款大殺器。但是事不遂人願。

盡管朱姆華特級驅逐艦在設計上具有許多先進的特點,但在實際套用中遇到了多種問題,尤其是在內部設計和系統整合方面。由於采用全電力推進系統和高功率武器系統,導致它發熱嚴重,需要用額外的載荷來用於散熱。然而,朱姆華特級的散熱設計並未達到預期效果,導致艦船在執行中多次遇到過熱問題,不僅影響系統效能,還可能導致關鍵裝置故障。

朱姆華特級驅逐艦的全電力推進系統雖然理論上提高了效率,但實際使用中卻頻繁遇到電力系統故障。2016年11月,首艘朱姆華特號在巴拿馬運河透過時由於電力系統故障而癱瘓。大大降低了艦艇的可靠性;高功率武器系統(如計劃中的電磁軌域炮和雷射武器)對電力需求極高,長時間高強度作戰情況下,能耗管理和能量回收仍是巨大挑戰,這會影響到續航還增加了補給的負擔。朱姆華特的儲能裝置還達不到需求。

朱姆華特級驅逐艦的設計采用了大量的新技術和新系統,這在提升戰鬥力的同時,也增加了系統整合的復雜性,多種先進系統在整合過程中出現相容性和協同工作的問題,導致整體系統的可靠性和穩定性受到影響。在設計中,朱姆華特也包括電磁軌域炮、雷射近防武器系統和微波近防武器系統。此外,這款驅逐艦將配備80單元垂直發射系統,能夠發射各種彈,包括防空彈、反艦彈和對地攻擊彈。

中國在電力套用上具有優勢

我們搞2萬噸的超級驅逐艦,或許有一定的優勢,我們的電力推進系統,目前是領先於美國的。我們多款艦艇利用了吊艙推進系統,將馬達和螺旋槳等推進裝置整合在一個吊艙內,透過吊臂連線到船體外部,設計減少了船體內部的空間占用,減少了能量傳遞的損失,提高了推進效率。而且也減少了機械傳動帶來的噪音和振動,顯著降低了船舶的噪音水平胡紅外放射線特征。

我們的093B型核潛艇、055型驅逐艦(燃氣渦輪和柴電聯合推進系統)、「雪龍2號」破冰船等,都采用了這種電力推進技術。而除此之外,我們還利用多種形式的儲能系統,使得055的供能系統可以帶的動多面有源相控陣雷達;福建艦的電磁彈射系統的儲能技術更是先進,而且在能量輸出方面很靈活,適應於彈射不同型號不同重量的戰機。同時兼顧了各系統的供能和散熱等需求,使得艦艇綜合的能力相當優越。

拿055來說,綜合電力系統整合了發電、配電和推進系統,能夠在需要時動態調整功率分配,以滿足不同的作戰需求。在儲能方面,055型驅逐艦采用了高效的電池系統,以應對瞬時高能量需求,而且還能平衡電力供應,還能在關鍵時刻為高功率武器系統提供必要的能量支持。例如,雷射武器和電磁軌域炮等高能量武器系統在使用時需要瞬間大量電能,而高效的儲能系統可以確保這些武器的可靠性和持續性。

在福建艦上,中國在電力系統方面的優勢再次體現。福建艦是第一艘采用電磁彈射系統的航空母艦,電磁彈射系統利用電磁力將戰機加速至起飛速度,其核心技術包括馬達、能量儲存和轉換裝置。我們為這個電力系統配備了超級電容器,它允許短時間內儲存和釋放大量電能,滿足高能量需求的戰機彈射任務;還利用了飛輪儲能系統,將電能轉化為機械能儲存在高速旋轉的飛輪中,需要時再將機械能轉換為電能輸出。

這些技術可以轉化,或授權以用於新一代的大型驅逐艦。戰艦要做到防空、反潛、打擊,需要更多的垂發系統,這是美國也十分強調的事情。因此,在設計未來的戰艦時,垂發系統的數量很重要。055現在是118垂發系統,如果進一步擴增的話,按照現在的技術,055的體積勢必需要增大一些。

得益於我們在電力系統方面的優勢,我們可能先於美國打造出美國口中所謂的「下一代優勢戰艦」。實際上我們的055目前就很先進,綜合配置已經超過了世界上所有的同型別軍艦,在其基礎上進一步升級的話,真的可能打造出一款屬於未來的超級戰艦。