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不仅是「烧钱」——再谈美国海军下一代驱逐舰DDG(X)项目

2024-03-14军事

本文原载于【兵器】杂志2022年05月刊,本次转载时经重新二次内容完善及编辑、补充整理部分插图,以与同好共同分享。个人认为【兵器】杂志是一本专业、客观的军事杂志,推荐持续订阅,丰富自身的军事及政治知识。

由于预算因素,巨大的朱姆沃尔特级驱逐舰仅将作为技术试验平台使用。

任何一个大型项目的设立都要面对性能、成本和项目进度之间的矛盾纠结,耗费巨大的美国海军尤其如此,在经历了从海狼级攻击型核潜艇、濒海战斗舰、朱姆沃尔特级驱逐舰直到最新的福特级航母首舰福特号等一系列充满曲折的新型号研制后,一向心高气傲的美国海军终于不再「任性乱堆」新技术了。

2020年4月30日,美国海军宣布由意大利芬坎蒂尼集团中标星座级护卫舰项目。其设计以法国和意大利联合研发的欧洲多用途护卫舰为基础。后者早在2012年就已经开始服役,各方面技术均已成熟。以星座级护卫舰项目为标志,美国海军开始转向更加务实的造舰路线,大量采用经过验证的成熟技术以降低风险并严格落实项目进度规划。近日公布的用于接替已经服役30年的阿利·伯克级驱逐舰的下一代驱逐舰(DDGX,「X」表示其设计尚未最终定型)项目,同样采用了这一路线。

将于2030年形成战斗力的美国海军星座级导弹护卫舰

2022年1月12日,美国海军DDG(X)项目经理大卫·哈特在水面海军协会全国研讨会上披露了该级舰的最新概念图以及大量设计细节,从中可以很明显地看到美国海军在上述造舰路线上的重要变化。

使用经过验证的技术

新驱逐舰没有朱姆沃尔特级驱逐舰那前卫怪异的造型,也没有福特号航母上那高大上的电磁弹射。简单来说,从美国海军最新披露的情况来看,DDG(X)基本上就相当于一艘装在新船壳里的阿利·伯克3型驱逐舰。

美国海军海洋系统司令部公布的下一代驱逐舰方案设想图

DDG(X)沿用了阿利·伯克3型驱逐舰的战斗系统,包括AN/SPY-6主动相控阵空中监视雷达和基线10宙斯盾作战系统,雷达阵面尺寸可以从14英尺型扩大到18英尺型,以提高雷达的探测距离和精确度。

动力系统将参考朱姆沃尔特级进化为全电推进。由综合电力系统将燃气轮机输出的动力经由涡轮发电机转化为全舰电力网中流动的电力,在统一的管理和调度之下推进军舰并驱动全舰的各种装备以及服务设施。未来还将根据海军的研究进展进一步升级到综合电力和能量系统,以便更好地适应各类定向能武器所需的瞬时能量响应。

从目前放出的并非最终设计稿的概念图来看,舰型设计回归传统,虽然也明显强调了隐身要求,但并没有朱姆沃尔特级那么夸张,而是更容易让人们想起阿利·伯克级。

阿利伯克级宙斯盾驱逐舰

在概念设计中,DDG(X)在上层建筑前方配备了一个32单元的Mk41导弹垂直发射系统,后续可以更换为12个更大的单元,用于海军的新型高超声速武器发射。目前的阿利·伯克级驱逐舰拥有96个垂发单元,据披露未来的DDG(X)在导弹方面至少不会低于这个数量。

20年3月在夏威夷进行测试的美国海军下一代高超音速导弹验证平台,该弹将首先通过朱姆沃尔特级进行试验部署

另外,概念设计中还包含了两座各21单元的拉姆(RAM)点防御对空导弹发射装置,用于在防空圈内层拦截来袭的反舰导弹。未来可以更换为两座功率各600千瓦的激光武器,同时在概念设计的上层建筑前部还装有一座功率为150千瓦的激光武器。

本图可以直观了解阿利·伯克级驱逐舰前甲板武备布置

美国海军海拉姆导弹系统发射瞬间

概念图中还有一个所谓「驱逐舰有效载荷模块化选项」,有猜测认为它可能类似于濒海战斗舰那种模块化战斗系统概念,可以在出港执行任务之前进行灵活搭配。不过由于濒海战斗舰的概念已经失败,预计它很可能没那么复杂。只是一个可以提供有限变化的功能模组,便于在具体的建造过程中赋予不同军舰一些功能变化。换句话说,也就是在造船的时候通过使用不同的「有效载荷模块」,让一些驱逐舰具备某些不同的能力,以及更加方便未来的功能升级和拓展。

从以上披露的概念图和相关设计细节来看,预计DDG(X)的满载排水量将高于阿利·伯克3的9700吨,但不会超过朱姆沃尔特级驱逐舰的15900吨,很可能在12000吨左右。

庞大的朱姆沃尔特级驱逐舰在河道中航行。

为什么要更新换代?

要知道,阿利·伯克级驱逐舰可以算是美国海军最成功的一型水面舰艇。自1985年开始建造以来,最新的3批次将要一直生产到2027年以后,而且这些驱逐舰将会持续在美国海军的舰队里服役到本世纪60年代。它不仅是美国海军历史上延续时间最长的造舰项目之一,而且也是美国海军自二战以来建造数量最多的舰艇级别之一。

正是由于这型军舰的优秀,才使得美国海军十多年来的后续替代计划始终没有落实,直到如今,升级到3批次的阿利·伯克级驱逐舰其满载排水量已经从最初的8315吨增加到9700吨,虽然仍然能够提供可靠的综合防空和导弹防御能力,但舰体潜力已经被挖掘殆尽,再也没有能力继续前进了。

已经交付的阿利·伯克级导弹驱逐舰FlightⅢ批次首艘DDG-125「杰克·H·卢卡斯」号

即将随阿利·伯克3型驱逐舰进入实用的AN/SPY-6相控阵雷达功能示意图

美国海军DDG(X)项目副经理凯瑟琳·康纳利在研讨会上说:「当我们升级阿利·伯克级3批次时,我们占用了该平台上的所有服务冗余量。所有的空间、重量和电力都已经分配完毕。在那级舰上已经没有足够的空间用来容纳一个需要更多电力或更大占地面积的新系统了。」这就是美国海军终于下定决心在2021年6月4日成立DDG(X)项目办公室的最重要原因。

除此之外,随着全球海上战略形势的演变,美国海军对于印太区域的重视程度逐年提升。与以往相比,军舰的作战区域和作战环境都在发生着变化。

目前美国海军除航空母舰以外的大型水面舰只共有92艘,包括22艘提康德罗加级巡洋舰(其中一艘处于「搁置」状态)、69艘阿利·伯克级驱逐舰和1艘朱姆沃尔特级驱逐舰。在这22艘巡洋舰中,最早的「邦克山」号(CG-52)是1985年下水,最晚的「皇家港」号(CG-73)也是1992年就已经下水了,平均舰龄早已超过30年。

采用MK27吊臂发射系统的第一批次提康德罗加级巡洋舰,当前该级舰已经退役,缺额将由阿利伯克级后续舰递补。

由于提康德罗加级巡洋舰的后续计划尚不明朗,随着这些老旧的巡洋舰陆续退出现役,美国海军在一段时间内很可能只有靠驱逐舰来包打天下。而之前的阿利·伯克级驱逐舰与巡洋舰相比,最大的短板就在于「腿短」航程不足(同样20节巡航时的8100千米对11000千米),海上自持力也比较有限,这就对其使用形成了很多限制。特别是放眼水域辽阔的印太区域,这个「短板」就更加被放大了。

因此,美国海军对于新一代驱逐舰项目在这方面提出了详细要求:与上一代阿利·伯克级驱逐舰相比,航程提升50%以上、前方部署时间延长120%以上,为此要求DDG(X)的燃料消耗降低25%以上,并减少对于海军作战后勤补给资源的依赖。

随着全球变暖趋势的愈发明显,北极海域的战略重要性日益提升,美国海军还特别提出要求,希望改善DDG(X)在北极地区的操作表现。而此前阿利·伯克级驱逐舰则被设计为主要在热带地区作战。

另外,美国海军当然不会忽略他们一直都非常重视的军舰生存能力,要求DDG(X)在受损后仍然能够保持比阿利·伯克3批次更好的机动能力以及综合防空和导弹防御能力。同时在隐身方面要求在声学、红外和水下电磁信号等方面都要比目前的阿利·伯克级驱逐舰降低50%以上。

提升海上续航能力和容纳未来技术发展两方面的需求,都使综合电力系统在DDG(X)上的应用成为必然。

一方面,综合电力系统(全电推进)可以有效提升能源利用效率,降低燃料消耗;另一方面,未来高性能雷达等各种传感器的不断增强、舰上计算能力的不断提升以及直接使用能量作为弹药的定向能武器逐渐实用化,都对舰上电力提出了更高要求。在这种情况下,只有综合电力系统才能满足来自各方面的需求。

正在舾装的首艘「伯克」级Flight Ⅲ型驱逐舰「杰克·H·卢卡斯」号(DDG-125)。

使用综合电力系统还有一个好处,就是为军舰提供了应用上的一种灵活性:现在指挥官可以决定在动力和火力两方面对能源进行灵活分配——既可以暂时降低机动性以换取更高的作战能力,也可以暂时降低作战能力以换取更快的速度。

在这方面,除朱姆沃尔特级驱逐舰已经采用了全舰综合电力系统之外,美国海军并没有放弃在现有的传统动力在阿利·伯克级驱逐舰上探索进一步提升能源利用效率的尝试和努力。2016年,他们宣布将开始为34艘2A型阿利·伯克舰配备混合电力驱动模式,以降低燃料成本。这种模式是在军舰的主减速器上安装电动机,在速度低于13节(24千米/小时)时改用电机驱动,以改善燃气轮机在低速时经济性急剧下降的缺陷。

「阿利·伯克」级Flight IIA技术增进型驱逐舰「小哈维·巴纳姆」号(DDG-124)下水。

据预测,在一半的低速情况下使用混动模式,可以将加油前的部署时间延长2.5天。但由于预算和设计等方面的问题,美国海军只完成了在「特鲁克斯顿」号(DDG-103)上的混动模式改装,这艘驱逐舰将被用来测试混动技术,以确认其实际表现和适用性。

通过博斯普鲁斯海峡的GGD-103战舰。

「高超」是矛,激光是盾

如前所述,经过多年的发展,美国海军的两项利器——高超声速武器和定向能武器,很可能将在新一代驱逐舰DDG(X)上迎来全面实战化部署。其中高超声速武器将使军舰具备对陆/对海远程快速战略打击能力,而定向能武器则可以极大提升军舰面对无人机、反舰导弹等空中威胁以及小型快艇等水面骚扰时的防御能力、效率以及经济性。

由洛-马公司为美国空军开发的AGM-183A空射快速反应武器(APRW)设想图该导弹具有搭载战术核武器的潜力。

根据公开信息,美国的高超声速武器主要包括以海军为主研发、海军和陆军通用的常规快速打击计划和空军单独开发的两种高超声速武器,以及国防部直接开展的一些相关研究项目。

2018年6月,美国国防部宣布由海军领导开发一种通用的高超声速滑翔弹头,供各军种使用。它是从美国陆军的一种飞行速度达到马赫数6的原型弹头发展而来,其最初设计者桑迪亚国家实验室已经分别在2011年和2017年对其进行了成功测试。这种高超声速武器系统的助推器是另外单独开发的。

图示:2021年10月28日,美军常规快速打击计划(CPS)的高超声速导弹发动机样机在犹他州普罗蒙特里进行测试,这是首次对火箭发动机的推力矢量控制系统进行测试。

美国海军2022财年预算文件显示,他们计划在2025财年之前在朱姆沃尔特级驱逐舰以及2028财年之前在弗吉尼亚级攻击型核潜艇上对这种高超声速武器进行测试。

尽管在2020年10月当时的国家安全顾问奥布莱恩曾经表示,根据常规快速打击计划开发的高超声速导弹将在阿利·伯克级驱逐舰上进行部署。但这种导弹的直径达到了0.87米,无法装入舰上的Mk41垂发系统(容纳箱最大宽度只有0.71米)。因此,在设计之初就有针对性考虑的DDG(X)很可能才是这种武器的真正部署平台。

美国陆军在2021年5月透露,计划开发的高超声速导弹的射程可能超过2700千米,海军版导弹也同样具备这个射程。这使其在射程、反应速度以及对防空系统的穿透性等方面都远远超过目前美国海军装备的对陆攻击型战斧式巡航导弹。如果项目进展顺利的话,它将成为未来DDG(X)手中的一柄锐利之矛。

美国海军及陆军目前正在共同开发其中一款海陆基通用的高超音速导弹。

另一方面,美国自上世纪60年代以来一直在研究定向能武器,在这个过程中投资了数十亿美元,很多项目失败并被取消了,直到近年来才取得实质性进展。2014年,美国海军在已经退役的「庞塞」号船坞运输舰上试验安装了美国海军第一种实用的激光武器,用于对付无人机和小艇。此后,舰载激光武器的研发逐步走上正轨。

美国海军目前正在开发多种不同用途的激光武器,其目的在于提高军舰防御水面舰艇和无人机的能力,并最终形成针对反舰巡航导弹的防御能力。

2019年11月,美国海军在阿利·伯克级驱逐舰「杜威」号(DDG-105)上安装了一种光学炫目拦截器。它是30千瓦级激光器的后继者,可以致盲或损坏无人机上那些脆弱的光学传感器而不是完全击落飞机。

安装在DDG105战舰上的激光武器系统

2020年5月,美国海军宣布「波特兰」号两栖船坞运输舰使用一种综合激光武器系统验证装置击落了一架无人机。2021年12月,「波特兰」号又在亚丁湾海域的试验中使用这种激光武器成功破坏一个静止的水面目标。

美国海军「波特兰」号船坞登陆舰在舰桥前方改装的LWSD海军激光武器验证样机

由洛-马公司开发的另一种60千瓦至150千瓦级激光武器「HELIOS」正在进行陆上测试,于2021年12月安装在美国海军阿利·伯克级驱逐舰「普雷布尔」号上进行相关的舰队测试和维护工作。

用于防御反舰巡航导弹的激光武器项目被称为「HELCAP」,功率将达到300千瓦以上。它需要解决诸如大气湍流、自动目标识别和瞄准点选择、掠海高杂波条件下的精确目标跟踪、先进的光束控制以及更高功率的激光束开发等一系列难题,目标是在反舰巡航导弹的飞越过程中(非迎头来袭)将其破坏。美国海军计划在2023财年进行相关测试。

美国国防部发布的激光武器发展路线图计划在2024财年将功率提升到500千瓦,2030财年达到1兆瓦。作为参考,当前外界认为大约100千瓦的激光器可以对付无人机系统、火箭、火炮和迫击炮,大约300千瓦的激光器就可以对付小船和穿越飞行的巡航导弹,而功率达到1兆瓦的激光器则有可能使弹道导弹和高超声速武器失效。

正在亚丁湾水域试验LWSD激光武器的「波特兰」号,它正对水面目标进行照射。

由此可见,激光武器这种传说中的科幻装备已经离实用化、实战化越来越近了。在利用全舰综合电力和能量系统解决能源问题之后,DDG(X)上所规划的一座150千瓦级激光武器和两座600千瓦级激光武器,将有效提升军舰面对空中、掠海和水面威胁的综合防御能力,成为它的一面坚固盾牌。

早先承担海基激光武器验证任务的美国海军「庞塞」号船坞登陆舰,该舰属奥斯汀级。

全电推进难在哪里?

电动船其实并不新鲜,而美国恰好又是这个领域的先行者。但这并非因为美国的技术先进,反而是美国在船舶动力方面技术落后的结果。

上世纪初,美国尚不掌握大功率蒸汽轮机的减速齿轮制造技术,因此海军在建造运煤船「木星」号时就想到利用蒸汽轮机发电,再用电动机来驱动螺旋桨。「木星」号于1912年8月14日下水,1922年因当时航空技术的飞速发展而被改造成为美国海军第一艘航空母舰,名称也改用美国航空先驱之一的塞缪尔·兰利博士的姓名——「兰利」。这个改变无意间使其成为美国海军历史上第一艘电动战舰。后续的美国海军「田纳西」号战列舰、「科罗拉多」号战列舰以及列克星敦级航母也都采用了这种电推设计。

由「木星」号运煤船改装的美国海军「兰利」号航空母舰

但限于当时的技术发展水平,电路抗损性较差,动力可靠性不如传统的机械驱动,同时电推军舰上需要安装两套独立的电力系统,一套用来推进,另一套用来支持舰上其他用电负载,效率非常低下,因此当大型减速齿轮研制成功之后,美国海军就放弃了这种推进方式。

随着技术的不断发展,电力推进概念在上世纪80年代开始复苏,民用大型邮轮纷纷转向电推。在军舰方面。从最初的混合电力推进到后来的全电推进,英国人都走在前列。他们在2001年下水的「阿尔比昂」号船坞登陆舰、2006年下水的45型驱逐舰和2014年下水的伊丽莎白女王级航空母舰,都采用了全电推进的方式。法国海军紧随其后,2006年下水的西北风级两栖攻击舰也应用了全电推进技术。美国海军则是在2013年开始下水的朱姆沃尔特级驱逐舰上采用这一技术。

图示:英国海军伊丽莎白女王级航母。标准排水量65000吨,是英军有史以来建造的最大的舰艇,2017年12月服役。它采用燃气轮机和全电驱动。

法国西北风级两栖攻击舰

与上世纪初那种简陋的电动船不同,现代的舰船综合电力系统是将原动机所产生的动力全部转化为电能,通过计算机控制的全舰电力网进行分配、传输、使用和储存。与传统方式相比,它具有显而易见的巨大优势。

首先是只需要更少的原动机,也就是节省了原来专门用来发电的那些原动机,从而节约空间占用以及相关的维护和人员成本。其次,由于可以通过电缆传递动力,大大提升舰船内部布置的灵活性。因为不再需要穿过船体的长长的传动轴以及巨大的机械变速系统,抗损性和安静性都得到提升。

采用全电推进英国45型驱逐舰。

第三就是能够提供充沛的、不间断的电力供应,同时便于快速分配和故障隔离,适应现代武器系统对于能源的巨大需求。第四就是舰船上除原动机之外全部使用电力,便于高度的自动化,大幅节约人力。例如采用综合电力系统的朱姆沃尔特级驱逐舰,排水量超过阿利·伯克级驱逐舰67%,舰员编制却只有阿利·伯克级的一半左右。

虽然在原动机转换为电能再转换回机械能驱动船舶的过程中会有额外的损耗,但由于在全电推进模式下,控制系统使得原动机能始终保持在最佳工况下工作,因此与传统方式相比还是能够大大降低燃料消耗。据计算与典型的燃气轮机动力战舰相比,全电推进可以节约15%至19%左右的燃料。

与这么多优点相比,军舰上应用的综合电力系统的缺点只有一个字,那就是「难」。虽然人们已经能够设计和管理覆盖上亿人口和广阔地域的庞大电网,并在大型商业邮轮上引入综合电力系统,但在军舰上运用这种技术还是非常复杂的。这主要是因为使用环境的差异。

采用电推动力模式的英国海军阿尔比昂级船坞运输舰

军舰上的综合电力系统,必须考虑生存力,也就是在遭受各种损坏和冲击的情况下还要尽可能保持正常工作。这是军舰与普通民用系统的最大不同。只是这一点就会造成军舰上的综合电力系统设计难度成倍提升。而且军舰上的作战系统对于电力供应的连续性要求极高,哪怕是瞬间的中断也会造成很严重的后果。

另外系统还要面对负载在短时间内的巨大变化,例如雷达开机和关机的那一刻、激光或高能微波武器开火的刹那等等。这些都很是容易造成电力系统崩溃的因素,在军舰上却是必须经常面对和处理的常规操作。

这些问题早就在朱姆沃尔特级驱逐舰身上显露出来。例如2017年12月,朱姆沃尔特级驱逐舰的二号舰「迈克尔·蒙索尔」号仅仅离开船厂一天就因一个电力谐波滤波器的故障而被迫返厂。而且由于全舰电气系统的复杂测试,导致它们的交付时间一再拖延。

2021年4月参与美国海军无人系统验证演习的「迈克尔·蒙索尔」号,请注意其舰桥外凸的数据链天线荚舱。

综合电力系统还有一个问题就是舰员们需要接受更多的培训,也需要具备更高的知识和技术水平,才能顺利操作使用这类系统,并充分发挥出系统潜力。

不过有了朱姆沃尔特级驱逐舰、哥伦比亚级战略核潜艇和福特号航母的相关经验,相信代表未来舰船动力发展趋势的综合电力系统在DDG(X)上应该会有更好的表现。

回到起点

上世纪90年代中期,美国海军开始为即将到来的新世纪做准备,他们提出了所谓二十一世纪水面作战舰艇的SC-21计划,其中包括名为DD-21的新型驱逐舰和名为CG-21的新巡洋舰。直到新世纪开始以后的2001年,随着反恐战争的来临,美国海军认为来自水面的威胁已经消失,海军更重要任务应该转向「由海向陆」,为深人内陆的战斗提供更远、更强大的火力支援。因此,他们在2001年11月1日宣布用新的未来水面战斗舰计划取代SC-21计划。其中包含三种新级别的水面舰艇。

原来的DD-21驱逐舰由DD(X)所取代,负责精确远程打击和对陆舰炮火力支援任务。原来的CG-21巡洋舰由CG(X)所取代,负责防空和弹道导弹防御任务。一种被称为濒海战斗舰的较小型战舰,用于对付近岸水域的潜艇、小型快艇以及水雷等威胁。

洛克希德・马丁公司设计、建造的「自由」级濒海战斗舰。

通用动力公司建造「独立」级濒海战斗舰

此时DD-21的开发工作已经进行了几年,而CG-21则还只是停留在一个名称上。2006年4月7日,美国海军宣布将DD(X)重新指定为DDG-1000,同时确认该级舰的首舰DDG-1000将被命名为「朱姆沃尔特」号,以纪念1970年至1974年间的美国海军作战部长埃尔默·R·朱姆沃尔特上将。这就是现在广为人知的科幻战舰DDG-1000的来历。

从「1000」这个新开辟的编号序列就能看出美国海军当时的雄心壮志,他们几乎把那时所有的未成熟技术都堆在了这一级体现「由海向陆」新战略的驱逐舰上。这包括主要目标在于隐身的极具颠覆性的穿波式舰体设计、由大面积复合材料建造的一体化综合上层建筑、双波段雷达、全舰综合电力推进系统、高度自动化的全舰计算环境、新型垂直发射系统,以及当时朱姆沃尔特级驱逐舰用于提供对陆火力支援的重头戏——两门被称为「先进火炮系统」(AGS)的新型155毫米舰炮。

DDG-1000「先进火炮系统」(AGS)的新型155毫米舰炮。

图示:AGS先进舰炮过于庞大,占据了整个舰体前部,以至于DDG-1000吨位即便比伯克级驱逐舰增大一半,其垂直发射系统也仅有80个单元,少于伯克级的96单元,更远远少于提康德罗加级巡洋舰的128单元。所以,DDG-1000的导弹持续火力实际上不及现有的伯克级驱逐舰和提康德罗加级巡洋舰。

让美国海军始料未及的是,各种不成熟的黑科技一个个暴露出严重问题,朱姆沃尔特级驱逐舰很快就变成了他们的噩梦:

先进火炮系统的炮弹单价上升到至少80万美元一枚,令这两门炮变得无比尴尬,最后不得不被拆掉以便给高超声速导弹腾出空间;双波段雷达系统被取消了其中的S波段SPY-4型,只剩下X波段的SPY-3多功能雷达。复合材料一体化综合上层建筑在第三艘上变成了钢结构,隐身的一体化设计也被发现很难实现,不得不在上层建筑外部增加「耳台」以便安装天线;全舰计算环境至今尚未完成,美国海军不得不将舰员编制永久性增加31个人,以弥补自动化的缺失所造成的影响。

朱姆沃尔特级驱逐舰的作战传感器系统尚有很大升级余地,图中的体搜索雷达就尚未安装到位。

采用分段建造的朱姆沃尔特级甲板建筑,它依旧采取了相对较重的钢结构。

这些问题导致朱姆沃尔特级驱逐舰出现了一个很奇特的现象,就是军舰已经服役,却迟迟未能交付。例如一号舰DDG-1000早在2016年10月就已经服役,却直到三年半以后的2020年4月才正式交付。二号舰DDG-1001也在2019年1月服役,至今尚未交付。美国政府问责局在一份报告中认为,朱姆沃尔特级驱逐舰「至少在2025年之前仍然是不完整的,没有能力执行其计划的任务」。

更重要的是形势发展变化之快超出了美国海军之前的预估。后冷战时代很快结束,被新的所谓「大国竞争」所取代。仅仅在DDG-1000被宣布开工两年之后,2008年7月底,美国海军表示它已经重新评估了未来的作战环境,并确定驱逐舰的采购现在需要强调三个任务:远洋反潜作战、反舰巡航导弹防御以及弹道导弹防御。

这标志着美国海军之前「由海向陆」战略的彻底转变。尽管DDG-1000可以执行其中的前两项任务,并且可以通过改装来执行第三项任务,但美国海军认为阿利·伯克级驱逐舰的设计可以充分执行这三项任务,并且采购成本比DDG-1000低。

2010财年,美国海军将朱姆沃尔特级驱逐舰的采购数量限制为三艘,并开始重新采购阿利·伯克级驱逐舰,同时开始设计阿利·伯克3型驱逐舰。而此时朱姆沃尔特级驱逐舰的首舰朱姆沃尔特号(DDG-1000)甚至还没开始建造。

在建的美国DDG1000驱逐舰

美国海军的战略转变和阿利·伯克级驱逐舰的不断升级也影响到了最初计划替换提康德罗加级巡洋舰的CG(X)项目。这个项目原本打算利用DDG-1000的舰体设计搭配比提康德罗加级巡洋舰所使用的SPY-1雷达更大、功能更强的新型空中和导弹防御雷达,实现更好的防空和反导性能。但通过传感器数据联网,美国海军认为可以使用更小的可以安装到阿利·伯克级驱逐舰上的雷达来完成同样的任务。

因此,就在截断朱姆沃尔特级驱逐舰采购的同一个时期,美国海军在2011财年预算中提议取消CG(X)项目。2010年初,时任美国海军作战部长加里·罗格海德在向国会作证时说:「利用阿利·伯克级驱逐舰的舰体是最经济的选择。因此,我们在2011财年的预算中取消了下一代巡洋舰CG(X)计划,因为预计该舰的技术和设计成本及风险都很高。」

2014年4月,美国海军还曾经启动过一个开发新型驱逐舰以取代阿利·伯克级的计划,这可以看做是现在的DDG(X)的前身。因此,这二十年来我们可以看到美国海军兜兜转转,经历了作战思想的逆转、黑科技的探索和随之而来的重大挫败,结果又回到了原来的起点。

本世纪初的DDG1000设想图,图中的垂直发射系统当前尚未完成研制。

全新的项目管理

在新世纪的头二十年里,美国海军对于形势的判断错误以及在一系列项目上不切实际技术堆砌,导致装备发展出现断层,同时也使得现有资源的使用趋于紧张,而且还产生了巨大的经费超支。

这次DDG(X)采取这种先将成熟技术过渡到一个新的、具备较高冗余度的船体中,然后再根据各方面发展不断升级改造以具备更多更强大作战能力的方式,实在是国会议员们受够了美国海军在文首提到的一系列项目上的「盲目冒进」和「挥霍无度」。

最为外界所知的就是福特级航母首舰「福特」号的长期拖延和严重超支,其首舰直到2021年底才交付舰上的最后一台先进武器升降机,而此时距离它在2017年7月服役已经过去了差不多四年半的时间。

武器升降机一般用于运送弹药载荷,它的通道位置设计考虑了抗损性需求,并非仅仅是一部小型升降机。

根据美国2020财年国防授权法案,命令美国海军必须为每个舰级都设立一名高级技术主管。这个岗位将负责监督舰艇设计过程,在新舰开发早期就能更好地了解关键系统,并制定计划,通过大量测试和数字建模工作降低开发风险。

同时,舰上的关键系统都必须先通过陆上模拟测试之后才能上舰,这一要求明显是受到福特号航母上那些未经陆地测试就上舰安装,结果迟迟无法交付使用的先进武器升降机的打击之后所提出的。而DDG(X)项目也「有幸」成为首批将在高级技术部门领导下通过这一新程序的主要项目之一。

之前已经在新泽西州陆上试验的全尺寸AN/SPY-6(V)1相控阵雷达天线样机,TF组件的进一步集成化是其工程特征

美国国防部还在2020年引入新的国防采办系统,将武器系统的方案论证、立项、设计、研制、试验、签订采购合同、生产、部署、后勤保障和退役处理等全过程活动使用系统工程方法纳入管理。根据这个系统的要求,美国海军作战部长已经在2020年12月批准了DDG(X)的顶层需求,为项目执行设定明确的路径。项目办公室于2021年10月制定出能力开发文档草案。

由于DDG(X)项目启动之初,并无可参考的成熟先例,因此这回美国海军采取了一种被称为「套装」的方法,也就是通过对广泛的原型设计不断进行测试和观察,以了解各种不同的设计属性,最终缩小到一种单一的设计方案。

美国海军首次公开了下一代防空驱逐舰DDGX草图

目前它的各种设计方案模型以及综合电力系统都在美国海军水面战中心位于马里兰州卡德洛克和宾夕法尼亚州费城的陆上试验场进行组件水平原型设计、系统集成测试和全尺寸演示。特别是项目最基础的舰体形式,目标是在下一个里程碑节点被批准之前,完成关键的系统测试,以充分暴露风险。船厂方面的人员也在2021年3月被纳入项目团队,以便在早期就能为项目提供建造可行性方面的建议,并尽早发现未来可能节约成本并提高建造效率的方法。

DDG(X)项目目前还处于概念制定阶段。随着项目概念信息向公众披露,意味着这个阶段很可能已经完成,接下来将进入到初步设计阶段。美国海军在2021年5月末发布的2022财年预算请求中申请了7970万美元的资金用于概念开发,以及4210万美元的资金用于动力和推进系统风险缓释。

国会尽管在2022财年国防授权法案中批准了这两项开支,但参议院拨款委员会仍然表示了极大的疑虑:「委员会对海军目前管理新一级大型水面战斗舰只的采购和合同的能力没有信心。」可见议员们被海军「伤得有多严重」。

同时停靠在泊位的阿利·伯克级驱逐舰和朱姆沃尔特级驱逐舰

如果一切顺利,后续计划是到2026财年进入详细设计阶段,然后从2028财年开始施工建造。由于此时阿利·伯克级驱逐舰3批次还在建造中,因此可能需要一个考虑完善的过渡计划,以帮助管理这些大型水面战斗舰船的建造工作安排。

在朱姆沃尔特级驱逐舰的建造期间显示出强大威力的数字化生产模式也将继续在DDG(X)项目中得到更好的应用。造船厂通过非常详尽的数字化模型来提升舰艇和作战系统的建造效率,降低风险。同时舰员以及维护工程师们通过随身携带的平板电脑上存储的轻量化舰艇模型、系统模型以及参数图表,可以非常方便地在舰上随时展开自己的工作。这种便利性是以前的方式根本无法企及的。

美国海军水面战中心测试水池,请注意池中正在模拟的波浪.缩比船模在池中的试验可通过计算机形成模拟数据。

昂贵的美国海军

众所周知,海军是一个非常昂贵的军种。这是因为现代海军的装备涵盖了空中、水面、水下甚至是陆地的各种类别,技术密集,使用环境恶劣,不仅采购费用高昂,后期的人员学习训练培养和装备使用维护升级处理成本都超乎大部分人想象。

由于通常一个级别的首舰将承担该级别的大部分或者全部研发及非经常性成本,因此每个级别的首舰采购成本都会大大高于平均水平。目前,美国海军预计第一艘DDG(X)的采购成本为35亿至40亿美元,该级别第10艘舰的采购成本下降到21亿至25亿美元(以2019财年不变美元计算)。美国国会预算办公室在2021年4月的一份报告中估计每艘DDG(X)的平均采购成本为29亿美元(以2021财年不变美元计算)。作为比较,阿利·伯克3型驱逐舰目前的采购费用约为20亿美元/艘。

由于朱姆沃尔特级驱逐舰被意外缩减为只采购三艘的数量,且大量采用最新技术,又遭遇了长期的拖延,其采购成本已经比原计划增加了48.2%,达到44.35亿美元/艘。如果再算上前期的研发成本,每艘朱姆沃尔特级驱逐舰的总成本将达到惊人的74亿美元。而且这三艘军舰目前尚未具备完全的作战能力,还需要继续花钱。

过于梦幻的朱姆沃尔特级驱逐舰

美国海军也确实被各种重大项目的巨额开销压得喘不过气来,本来计划的阿利·伯克级驱逐舰4批次的开发因为需要支付哥伦比亚级战略核潜艇的费用而被取消。在2022财年,美国海军将原定的采购两艘阿利·伯克级驱逐舰改为只采购一艘,宁愿因此而承受采购数量下降导致的单舰采购成本由约20亿美元上升到约24亿美元、且因为违反合同还要另外承担3300万美元罚金的代价,由此可见其在经费方面的捉襟见肘。当前摆在美国海军案头的重大项目包括用于替换F/A-18E/F「超级大黄蜂」的海军版下一代战斗机NGAD、下一代驱逐舰DDG(X)以及下一代攻击型核潜艇SSN (X)。

美国海军NGAD下一代空中优势计划第六代战机

美国海军第12艘佛吉尼亚级攻击核潜艇约翰-华纳号(SSN785 John Warner)在纽波特纽斯船厂举行命名洗礼仪式。

美国海军真的有能力同时推动空中、水面和水下这三大项目么?更不用说还有正在实施的星座级护卫舰、福特级航母、F-35C、哥伦比亚级战略核潜艇等耗资巨大的项目的采购和更新改进。这令局外人都会发出「想想就头疼」的感叹。