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不僅是「燒錢」——再談美國海軍下一代驅逐艦DDG(X)專案

2024-03-14軍事

本文原載於【兵器】雜誌2022年05月刊,本次轉載時經重新二次內容完善及編輯、補充整理部份插圖,以與同好共同分享。個人認為【兵器】雜誌是一本專業、客觀的軍事雜誌,推薦持續訂閱,豐富自身的軍事及政治知識。

由於預算因素,巨大的朱姆禾特級驅逐艦僅將作為技術試驗平台使用。

任何一個大型專案的設立都要面對效能、成本和專案進度之間的矛盾糾結,耗費巨大的美國海軍尤其如此,在經歷了從海狼級攻擊型核潛艇、瀕海戰鬥艦、朱姆禾特級驅逐艦直到最新的福特級航母首艦福特號等一系列充滿曲折的新型號研制後,一向心高氣傲的美國海軍終於不再「任性亂堆」新技術了。

2020年4月30日,美國海軍宣布由意大利芬坎蒂尼集團中標星座級護衛艦專案。其設計以法國和意大利聯合研發的歐洲多用途護衛艦為基礎。後者早在2012年就已經開始服役,各方面技術均已成熟。以星座級護衛艦專案為標誌,美國海軍開始轉向更加務實的造艦路線,大量采用經過驗證的成熟技術以降低風險並嚴格落實專案進度規劃。近日公布的用於接替已經服役30年的阿利·伯克級驅逐艦的下一代驅逐艦(DDGX,「X」表示其設計尚未最終定型)專案,同樣采用了這一路線。

將於2030年形成戰鬥力的美國海軍星座級導彈護衛艦

2022年1月12日,美國海軍DDG(X)專案經理大衛·哈特在水面海軍協會全國研討會上披露了該級艦的最新概念圖以及大量設計細節,從中可以很明顯地看到美國海軍在上述造艦路線上的重要變化。

使用經過驗證的技術

新驅逐艦沒有朱姆禾特級驅逐艦那前衛怪異的造型,也沒有福特號航母上那高大上的電磁彈射。簡單來說,從美國海軍最新披露的情況來看,DDG(X)基本上就相當於一艘裝在新船殼裏的阿利·伯克3型驅逐艦。

美國海軍海洋系統司令部公布的下一代驅逐艦方案設想圖

DDG(X)沿用了阿利·伯克3型驅逐艦的戰鬥系統,包括AN/SPY-6主動相控陣空中監視雷達和基線10宙斯盾作戰系統,雷達陣面尺寸可以從14英尺型擴大到18英尺型,以提高雷達的探測距離和精確度。

動力系統將參考朱姆禾特級前進演化為全電推進。由綜合電力系統將燃氣輪機輸出的動力經由渦輪發電機轉化為全艦電力網中流動的電力,在統一的管理和排程之下推進軍艦並驅動全艦的各種裝備以及服務設施。未來還將根據海軍的研究進展進一步升級到綜合電力和能量系統,以便更好地適應各類定向能武器所需的瞬時能量響應。

從目前放出的並非最終設計稿的概念圖來看,艦型設計回歸傳統,雖然也明顯強調了隱身要求,但並沒有朱姆禾特級那麽誇張,而是更容易讓人們想起阿利·伯克級。

阿利伯克級宙斯盾驅逐艦

在概念設計中,DDG(X)在上層建築前方配備了一個32單元的Mk41導彈垂直發射系統,後續可以更換為12個更大的單元,用於海軍的新型高超聲速武器發射。目前的阿利·伯克級驅逐艦擁有96個垂發單元,據披露未來的DDG(X)在導彈方面至少不會低於這個數量。

20年3月在夏威夷進行測試的美國海軍下一代高超音速導彈驗證平台,該彈將首先透過朱姆禾特級進行試驗部署

另外,概念設計中還包含了兩座各21單元的拉姆(RAM)點防禦對空導彈發射裝置,用於在防空圈內層攔截來襲的反艦導彈。未來可以更換為兩座功率各600千瓦的激光武器,同時在概念設計的上層建築前部還裝有一座功率為150千瓦的激光武器。

本圖可以直觀了解阿利·伯克級驅逐艦前甲板武備布置

美國海軍海滾體飛彈系統發射瞬間

概念圖中還有一個所謂「驅逐艦有效載荷模組化選項」,有猜測認為它可能類似於瀕海戰鬥艦那種模組化戰鬥系統概念,可以在出港執行任務之前進行靈活搭配。不過由於瀕海戰鬥艦的概念已經失敗,預計它很可能沒那麽復雜。只是一個可以提供有限變化的功能模組,便於在具體的建造過程中賦予不同軍艦一些功能變化。換句話說,也就是在造船的時候透過使用不同的「有效載荷模組」,讓一些驅逐艦具備某些不同的能力,以及更加方便未來的功能升級和拓展。

從以上披露的概念圖和相關設計細節來看,預計DDG(X)的滿載排水量將高於阿利·伯克3的9700噸,但不會超過朱姆禾特級驅逐艦的15900噸,很可能在12000噸左右。

龐大的朱姆禾特級驅逐艦在河道中航行。

為什麽要更新換代?

要知道,阿利·伯克級驅逐艦可以算是美國海軍最成功的一型水面艦艇。自1985年開始建造以來,最新的3批次將要一直生產到2027年以後,而且這些驅逐艦將會持續在美國海軍的艦隊裏服役到本世紀60年代。它不僅是美國海軍歷史上延續時間最長的造艦專案之一,而且也是美國海軍自二戰以來建造數量最多的艦艇級別之一。

正是由於這型軍艦的優秀,才使得美國海軍十多年來的後續替代計劃始終沒有落實,直到如今,升級到3批次的阿利·伯克級驅逐艦其滿載排水量已經從最初的8315噸增加到9700噸,雖然仍然能夠提供可靠的綜合防空和導彈防禦能力,但艦體潛力已經被挖掘殆盡,再也沒有能力繼續前進了。

已經交付的阿利·伯克級導彈驅逐艦FlightⅢ批次首艘DDG-125「傑克·H·盧卡斯」號

即將隨阿利·伯克3型驅逐艦進入實用的AN/SPY-6相控陣雷達功能示意圖

美國海軍DDG(X)專案副經理凱瑟琳·康納利在研討會上說:「當我們升級阿利·伯克級3批次時,我們占用了該平台上的所有服務冗余量。所有的空間、重量和電力都已經分配完畢。在那級艦上已經沒有足夠的空間用來容納一個需要更多電力或更大占地面積的新系統了。」這就是美國海軍終於下定決心在2021年6月4日成立DDG(X)專案辦公室的最重要原因。

除此之外,隨著全球海上戰略形勢的演變,美國海軍對於印太區域的重視程度逐年提升。與以往相比,軍艦的作戰區域和作戰環境都在發生著變化。

目前美國海軍除航空母艦以外的大型水面艦只共有92艘,包括22艘提康德羅加級巡洋艦(其中一艘處於「擱置」狀態)、69艘阿利·伯克級驅逐艦和1艘朱姆禾特級驅逐艦。在這22艘巡洋艦中,最早的「邦克山」號(CG-52)是1985年下水,最晚的「皇家港」號(CG-73)也是1992年就已經下水了,平均艦齡早已超過30年。

采用MK27吊臂發射系統的第一批次提康德羅加級巡洋艦,當前該級艦已經退役,缺額將由阿利伯克級後續艦遞補。

由於提康德羅加級巡洋艦的後續計劃尚不明朗,隨著這些老舊的巡洋艦陸續結束現役,美國海軍在一段時間內很可能只有靠驅逐艦來包打天下。而之前的阿利·伯克級驅逐艦與巡洋艦相比,最大的短板就在於「腿短」航程不足(同樣20節巡航時的8100千米對11000千米),海上自持力也比較有限,這就對其使用形成了很多限制。特別是放眼水域遼闊的印太區域,這個「短板」就更加被放大了。

因此,美國海軍對於新一代驅逐艦專案在這方面提出了詳細要求:與上一代阿利·伯克級驅逐艦相比,航程提升50%以上、前方部署時間延長120%以上,為此要求DDG(X)的燃料消耗降低25%以上,並減少對於海軍作戰後勤補給資源的依賴。

隨著全球暖化趨勢的愈發明顯,北極海域的戰略重要性日益提升,美國海軍還特別提出要求,希望改善DDG(X)在北極地區的操作表現。而此前阿利·伯克級驅逐艦則被設計為主要在熱帶地區作戰。

另外,美國海軍當然不會忽略他們一直都非常重視的軍艦生存能力,要求DDG(X)在受損後仍然能夠保持比阿利·伯克3批次更好的機動能力以及綜合防空和導彈防禦能力。同時在隱身方面要求在聲學、紅外和水下電磁訊號等方面都要比目前的阿利·伯克級驅逐艦降低50%以上。

提升海上續航能力和容納未來技術發展兩方面的需求,都使綜合電力系統在DDG(X)上的套用成為必然。

一方面,綜合電力系統(全電推進)可以有效提升能源利用效率,降低燃料消耗;另一方面,未來高效能雷達等各種傳感器的不斷增強、艦上計算能力的不斷提升以及直接使用能量作為彈藥的定向能武器逐漸實用化,都對艦上電力提出了更高要求。在這種情況下,只有綜合電力系統才能滿足來自各方面的需求。

正在舾裝的首艘「伯克」級Flight Ⅲ型驅逐艦「傑克·H·盧卡斯」號(DDG-125)。

使用綜合電力系統還有一個好處,就是為軍艦提供了套用上的一種靈活性:現在指揮官可以決定在動力和火力兩方面對能源進行靈活分配——既可以暫時降低機動性以換取更高的作戰能力,也可以暫時降低作戰能力以換取更快的速度。

在這方面,除朱姆禾特級驅逐艦已經采用了全艦綜合電力系統之外,美國海軍並沒有放棄在現有的傳統動力在阿利·伯克級驅逐艦上探索進一步提升能源利用效率的嘗試和努力。2016年,他們宣布將開始為34艘2A型阿利·伯克艦配備混合電力驅動模式,以降低燃料成本。這種模式是在軍艦的主減速器上安裝電動機,在速度低於13節(24千米/小時)時改用電機驅動,以改善燃氣輪機在低速時經濟性急劇下降的缺陷。

「阿利·伯克」級Flight IIA技術增進型驅逐艦「小哈維·巴納姆」號(DDG-124)下水。

據預測,在一半的低速情況下使用混動模式,可以將加油前的部署時間延長2.5天。但由於預算和設計等方面的問題,美國海軍只完成了在「特魯克斯頓」號(DDG-103)上的混動模式改裝,這艘驅逐艦將被用來測試混動技術,以確認其實際表現和適用性。

透過博斯普魯斯海峽的GGD-103戰艦。

「高超」是矛,激光是盾

如前所述,經過多年的發展,美國海軍的兩項利器——高超聲速武器和定向能武器,很可能將在新一代驅逐艦DDG(X)上迎來全面實戰化部署。其中高超聲速武器將使軍艦具備對陸/對海遠端快速戰略打擊能力,而定向能武器則可以極大提升軍艦面對無人機、反艦導彈等空中威脅以及小型快艇等水面騷擾時的防禦能力、效率以及經濟性。

由洛-馬公司為美國空軍開發的AGM-183A空射快速反應武器(APRW)設想圖該導彈具有搭載戰術核武器的潛力。

根據公開資訊,美國的高超聲速武器主要包括以海軍為主研發、海軍和陸軍通用的常規快速打擊計劃和空軍單獨開發的兩種高超聲速武器,以及國防部直接開展的一些相關研究專案。

2018年6月,美國國防部宣布由海軍領導開發一種通用的高超聲速滑翔彈頭,供各軍種使用。它是從美國陸軍的一種飛行速度達到馬赫數6的原型彈頭發展而來,其最初設計者桑迪亞國家實驗室已經分別在2011年和2017年對其進行了成功測試。這種高超聲速武器系統的助推器是另外單獨開發的。

圖示:2021年10月28日,美軍常規快速打擊計劃(CPS)的高超聲速導彈發動機樣機在猶他州普羅蒙泰利進行測試,這是首次對火箭發動機的推力向量控制系統進行測試。

美國海軍2022財年預算檔顯示,他們計劃在2025財年之前在朱姆禾特級驅逐艦以及2028財年之前在維珍尼亞級攻擊型核潛艇上對這種高超聲速武器進行測試。

盡管在2020年10月當時的國家安全顧問奧布萊恩曾經表示,根據常規快速打擊計劃開發的高超聲速導彈將在阿利·伯克級驅逐艦上進行部署。但這種導彈的直徑達到了0.87米,無法裝入艦上的Mk41垂發系統(容納箱最大寬度只有0.71米)。因此,在設計之初就有針對性考慮的DDG(X)很可能才是這種武器的真正部署平台。

美國陸軍在2021年5月透露,計劃開發的高超聲速導彈的射程可能超過2700千米,海軍版導彈也同樣具備這個射程。這使其在射程、反應速度以及對防空系統的穿透性等方面都遠遠超過目前美國海軍裝備的對陸攻擊型戰斧式巡航導彈。如果專案進展順利的話,它將成為未來DDG(X)手中的一柄銳利之矛。

美國海軍及陸軍目前正在共同開發其中一款海陸基通用的高超音速導彈。

另一方面,美國自上世紀60年代以來一直在研究定向能武器,在這個過程中投資了數十億美元,很多專案失敗並被取消了,直到近年來才取得實質性進展。2014年,美國海軍在已經退役的「龐塞」號船塢運輸艦上試驗安裝了美國海軍第一種實用的激光武器,用於對付無人機和小艇。此後,艦載激光武器的研發逐步走上正軌。

美國海軍目前正在開發多種不同用途的激光武器,其目的在於提高軍艦防禦水面艦艇和無人機的能力,並最終形成針對反艦巡航導彈的防禦能力。

2019年11月,美國海軍在阿利·伯克級驅逐艦「杜威」號(DDG-105)上安裝了一種光學炫目攔截器。它是30千瓦級激光器的後繼者,可以致盲或損壞無人機上那些脆弱的光學傳感器而不是完全擊落飛機。

安裝在DDG105戰艦上的激光武器系統

2020年5月,美國海軍宣布「波特蘭」號兩棲船塢運輸艦使用一種綜合激光武器系統驗證裝置擊落了一架無人機。2021年12月,「波特蘭」號又在亞丁灣海域的試驗中使用這種激光武器成功破壞一個靜止的水面目標。

美國海軍「波特蘭」號船塢登陸艦在艦橋前方改裝的LWSD海軍激光武器驗證樣機

由洛-馬公司開發的另一種60千瓦至150千瓦級激光武器「HELIOS」正在進行陸上測試,於2021年12月安裝在美國海軍阿利·伯克級驅逐艦「普雷布爾」號上進行相關的艦隊測試和維護工作。

用於防禦反艦巡航導彈的激光武器專案被稱為「HELCAP」,功率將達到300千瓦以上。它需要解決諸如大氣亂流、自動目標辨識和瞄準點選擇、掠海高雜波條件下的精確目標跟蹤、先進的光束控制以及更高功率的激光束開發等一系列難題,目標是在反艦巡航導彈的飛越過程中(非迎頭來襲)將其破壞。美國海軍計劃在2023財年進行相關測試。

美國國防部釋出的激光武器發展路線圖計劃在2024財年將功率提升到500千瓦,2030財年達到1兆瓦。作為參考,當前外界認為大約100千瓦的激光器可以對付無人機系統、火箭、火炮和迫擊炮,大約300千瓦的激光器就可以對付小船和穿越飛行的巡航導彈,而功率達到1兆瓦的激光器則有可能使彈道導彈和高超聲速武器失效。

正在亞丁灣水域試驗LWSD激光武器的「波特蘭」號,它正對水面目標進行照射。

由此可見,激光武器這種傳說中的科幻裝備已經離實用化、實戰化越來越近了。在利用全艦綜合電力和能量系統解決能源問題之後,DDG(X)上所規劃的一座150千瓦級激光武器和兩座600千瓦級激光武器,將有效提升軍艦面對空中、掠海和水面威脅的綜合防禦能力,成為它的一面堅固盾牌。

早先承擔海基激光武器驗證任務的美國海軍「龐塞」號船塢登陸艦,該艦屬柯士甸級。

全電推進難在哪裏?

電動船其實並不新鮮,而美國恰好又是這個領域的先行者。但這並非因為美國的技術先進,反而是美國在船舶動力方面技術落後的結果。

上世紀初,美國尚不掌握大功率蒸汽輪機的減速齒輪制造技術,因此海軍在建造運煤船「木星」號時就想到利用蒸汽輪機發電,再用電動機來驅動螺旋槳。「木星」號於1912年8月14日下水,1922年因當時航空技術的飛速發展而被改造成為美國海軍第一艘航空母艦,名稱也改用美國航空先驅之一的山緲·蘭利博士的姓名——「蘭利」。這個改變無意間使其成為美國海軍歷史上第一艘電動戰艦。後續的美國海軍「田納西」號戰列艦、「科羅拉多」號戰列艦以及列克星敦級航母也都采用了這種電推設計。

由「木星」號運煤船改裝的美國海軍「蘭利」號航空母艦

但限於當時的技術發展水平,電路抗損性較差,動力可靠性不如傳統的機械驅動,同時電推軍艦上需要安裝兩套獨立的電力系統,一套用來推進,另一套用來支持艦上其他用電負載,效率非常低下,因此當大型減速齒輪研制成功之後,美國海軍就放棄了這種推進方式。

隨著技術的不斷發展,電力推進概念在上世紀80年代開始復蘇,民用大型郵輪紛紛轉向電推。在軍艦方面。從最初的混合電力推進到後來的全電推進,英國人都走在前列。他們在2001年下水的「阿爾比昂」號船塢登陸艦、2006年下水的45型驅逐艦和2014年下水的伊莉莎伯女王級航空母艦,都采用了全電推進的方式。法國海軍緊隨其後,2006年下水的西北風級兩棲攻擊艦也套用了全電推進技術。美國海軍則是在2013年開始下水的朱姆禾特級驅逐艦上采用這一技術。

圖示:英國海軍伊莉莎伯女王級航母。標準排水量65000噸,是英軍有史以來建造的最大的艦艇,2017年12月服役。它采用燃氣輪機和全電驅動。

法國西北風級兩棲攻擊艦

與上世紀初那種簡陋的電動船不同,現代的艦船綜合電力系統是將原動機所產生的動力全部轉化為電能,透過電腦控制的全艦電力網進行分配、傳輸、使用和儲存。與傳統方式相比,它具有顯而易見的巨大優勢。

首先是只需要更少的原動機,也就是節省了原來專門用來發電的那些原動機,從而節約空間占用以及相關的維護和人員成本。其次,由於可以透過電纜傳遞動力,大大提升艦船內部布置的靈活性。因為不再需要穿過船體的長長的傳動軸以及巨大的機械變速系統,抗損性和安靜性都得到提升。

采用全電推進英國45型驅逐艦。

第三就是能夠提供充沛的、不間斷的電力供應,同時便於快速分配和故障隔離,適應現代武器系統對於能源的巨大需求。第四就是艦船上除原動機之外全部使用電力,便於高度的自動化,大幅節約人力。例如采用綜合電力系統的朱姆禾特級驅逐艦,排水量超過阿利·伯克級驅逐艦67%,艦員編制卻只有阿利·伯克級的一半左右。

雖然在原動機轉換為電能再轉換回機械能驅動船舶的過程中會有額外的損耗,但由於在全電推進模式下,控制系統使得原動機能始終保持在最佳工況下工作,因此與傳統方式相比還是能夠大大降低燃料消耗。據計算與典型的燃氣輪機動力戰艦相比,全電推進可以節約15%至19%左右的燃料。

與這麽多優點相比,軍艦上套用的綜合電力系統的缺點只有一個字,那就是「難」。雖然人們已經能夠設計和管理覆蓋上億人口和廣闊地域的龐大電網,並在大型商業郵輪上引入綜合電力系統,但在軍艦上運用這種技術還是非常復雜的。這主要是因為使用環境的差異。

采用電推動力模式的英國海軍阿爾比昂級船塢運輸艦

軍艦上的綜合電力系統,必須考慮生存力,也就是在遭受各種損壞和沖擊的情況下還要盡可能保持正常工作。這是軍艦與普通民用系統的最大不同。只是這一點就會造成軍艦上的綜合電力系統設計難度成倍提升。而且軍艦上的作戰系統對於電力供應的連續性要求極高,哪怕是瞬間的中斷也會造成很嚴重的後果。

另外系統還要面對負載在短時間內的巨大變化,例如雷達開機和關機的那一刻、激光或高能微波武器開火的剎那等等。這些都很是容易造成電力系統崩潰的因素,在軍艦上卻是必須經常面對和處理的常規操作。

這些問題早就在朱姆禾特級驅逐艦身上顯露出來。例如2017年12月,朱姆禾特級驅逐艦的二號艦「邁克爾·蒙索爾」號僅僅離開船廠一天就因一個電力諧波濾波器的故障而被迫返廠。而且由於全艦電氣系統的復雜測試,導致它們的交付時間一再拖延。

2021年4月參與美國海軍無人系統驗證演習的「邁克爾·蒙索爾」號,請註意其艦橋外凸的數據鏈天線莢艙。

綜合電力系統還有一個問題就是艦員們需要接受更多的培訓,也需要具備更高的知識和技術水平,才能順利操作使用這類系統,並充分發揮出系統潛力。

不過有了朱姆禾特級驅逐艦、哥倫比亞級戰略核潛艇和福特號航母的相關經驗,相信代表未來艦船動力發展趨勢的綜合電力系統在DDG(X)上應該會有更好的表現。

回到起點

上世紀90年代中期,美國海軍開始為即將到來的新世紀做準備,他們提出了所謂二十一世紀水面作戰艦艇的SC-21計劃,其中包括名為DD-21的新型驅逐艦和名為CG-21的新巡洋艦。直到新世紀開始以後的2001年,隨著反恐戰爭的來臨,美國海軍認為來自水面的威脅已經消失,海軍更重要任務應該轉向「由海向陸」,為深人內陸的戰鬥提供更遠、更強大的火力支援。因此,他們在2001年11月1日宣布用新的未來水面戰鬥艦計劃取代SC-21計劃。其中包含三種新級別的水面艦艇。

原來的DD-21驅逐艦由DD(X)所取代,負責精確遠端打擊和對陸艦炮火力支援任務。原來的CG-21巡洋艦由CG(X)所取代,負責防空和彈道導彈防禦任務。一種被稱為瀕海戰鬥艦的較小型戰艦,用於對付近岸水域的潛艇、小型快艇以及水雷等威脅。

洛克希德・馬丁公司設計、建造的「自由」級瀕海戰鬥艦。

通用動力公司建造「獨立」級瀕海戰鬥艦

此時DD-21的開發工作已經進行了幾年,而CG-21則還只是停留在一個名稱上。2006年4月7日,美國海軍宣布將DD(X)重新指定為DDG-1000,同時確認該級艦的首艦DDG-1000將被命名為「朱姆禾特」號,以紀念1970年至1974年間的美國海軍作戰部長埃爾默·R·朱姆禾特上將。這就是現在廣為人知的科幻戰艦DDG-1000的來歷。

從「1000」這個新開辟的編號序列就能看出美國海軍當時的雄心壯誌,他們幾乎把那時所有的未成熟技術都堆在了這一級體現「由海向陸」新戰略的驅逐艦上。這包括主要目標在於隱身的極具顛覆性的穿波式艦體設計、由大面積復合材料建造的一體化綜合上層建築、雙波段雷達、全艦綜合電力推進系統、高度自動化的全艦計算環境、新型垂直發射系統,以及當時朱姆禾特級驅逐艦用於提供對陸火力支援的重頭戲——兩門被稱為「先進火炮系統」(AGS)的新型155毫米艦炮。

DDG-1000「先進火炮系統」(AGS)的新型155毫米艦炮。

圖示:AGS先進艦炮過於龐大,占據了整個艦體前部,以至於DDG-1000噸位即便比伯克級驅逐艦增大一半,其垂直發射系統也僅有80個單元,少於伯克級的96單元,更遠遠少於提康德羅加級巡洋艦的128單元。所以,DDG-1000的導彈持續火力實際上不及現有的伯克級驅逐艦和提康德羅加級巡洋艦。

讓美國海軍始料未及的是,各種不成熟的黑科技一個個暴露出嚴重問題,朱姆禾特級驅逐艦很快就變成了他們的噩夢:

先進火炮系統的炮彈單價上升到至少80萬美元一枚,令這兩門炮變得無比尷尬,最後不得不被拆掉以便給高超聲速導彈騰出空間;雙波段雷達系統被取消了其中的S波段SPY-4型,只剩下X波段的SPY-3多功能雷達。復合材料一體化綜合上層建築在第三艘上變成了鋼結構,隱身的一體化設計也被發現很難實作,不得不在上層建築外部增加「耳台」以便安裝天線;全艦計算環境至今尚未完成,美國海軍不得不將艦員編制永久性增加31個人,以彌補自動化的缺失所造成的影響。

朱姆禾特級驅逐艦的作戰傳感器系統尚有很大升級余地,圖中的體搜尋雷達就尚未安裝到位。

采用分段建造的朱姆禾特級甲板建築,它依舊采取了相對較重的鋼結構。

這些問題導致朱姆禾特級驅逐艦出現了一個很奇特的現象,就是軍艦已經服役,卻遲遲未能交付。例如一號艦DDG-1000早在2016年10月就已經服役,卻直到三年半以後的2020年4月才正式交付。二號艦DDG-1001也在2019年1月服役,至今尚未交付。美國政府問責局在一份報告中認為,朱姆禾特級驅逐艦「至少在2025年之前仍然是不完整的,沒有能力執行其計劃的任務」。

更重要的是形勢發展變化之快超出了美國海軍之前的預估。後冷戰時代很快結束,被新的所謂「大國競爭」所取代。僅僅在DDG-1000被宣布開工兩年之後,2008年7月底,美國海軍表示它已經重新評估了未來的作戰環境,並確定驅逐艦的采購現在需要強調三個任務:遠洋反潛作戰、反艦巡航導彈防禦以及彈道導彈防禦。

這標誌著美國海軍之前「由海向陸」戰略的徹底轉變。盡管DDG-1000可以執行其中的前兩項任務,並且可以透過改裝來執行第三項任務,但美國海軍認為阿利·伯克級驅逐艦的設計可以充分執行這三項任務,並且采購成本比DDG-1000低。

2010財年,美國海軍將朱姆禾特級驅逐艦的采購數量限制為三艘,並開始重新采購阿利·伯克級驅逐艦,同時開始設計阿利·伯克3型驅逐艦。而此時朱姆禾特級驅逐艦的首艦朱姆禾特號(DDG-1000)甚至還沒開始建造。

在建的美國DDG1000驅逐艦

美國海軍的戰略轉變和阿利·伯克級驅逐艦的不斷升級也影響到了最初計劃替換提康德羅加級巡洋艦的CG(X)專案。這個專案原本打算利用DDG-1000的艦體設計搭配比提康德羅加級巡洋艦所使用的SPY-1雷達更大、功能更強的新型空中和導彈防禦雷達,實作更好的防空和反導效能。但透過傳感器數據聯網,美國海軍認為可以使用更小的可以安裝到阿利·伯克級驅逐艦上的雷達來完成同樣的任務。

因此,就在截斷朱姆禾特級驅逐艦采購的同一個時期,美國海軍在2011財年預算中提議取消CG(X)專案。2010年初,時任美國海軍作戰部長加利·羅格海德在向國會作證時說:「利用阿利·伯克級驅逐艦的艦體是最經濟的選擇。因此,我們在2011財年的預算中取消了下一代巡洋艦CG(X)計劃,因為預計該艦的技術和設計成本及風險都很高。」

2014年4月,美國海軍還曾經啟動過一個開發新型驅逐艦以取代阿利·伯克級的計劃,這可以看做是現在的DDG(X)的前身。因此,這二十年來我們可以看到美國海軍兜兜轉轉,經歷了作戰思想的逆轉、黑科技的探索和隨之而來的重大挫敗,結果又回到了原來的起點。

本世紀初的DDG1000設想圖,圖中的垂直發射系統當前尚未完成研制。

全新的專案管理

在新世紀的頭二十年裏,美國海軍對於形勢的判斷錯誤以及在一系列專案上不切實際技術堆砌,導致裝備發展出現斷層,同時也使得現有資源的使用趨於緊張,而且還產生了巨大的經費超支。

這次DDG(X)采取這種先將成熟技術過渡到一個新的、具備較高冗余度的船體中,然後再根據各方面發展不斷升級改造以具備更多更強大作戰能力的方式,實在是國會議員們受夠了美國海軍在文首提到的一系列專案上的「盲目冒進」和「揮霍無度」。

最為外界所知的就是福特級航母首艦「福特」號的長期拖延和嚴重超支,其首艦直到2021年底才交付艦上的最後一台先進武器升降機,而此時距離它在2017年7月服役已經過去了差不多四年半的時間。

武器升降機一般用於運送彈藥載荷,它的通道位置設計考慮了抗損性需求,並非僅僅是一部小型升降機。

根據美國2020財年國防授權法案,命令美國海軍必須為每個艦級都設立一名高級技術主管。這個崗位將負責監督艦艇設計過程,在新艦開發早期就能更好地了解關鍵系統,並制定計劃,透過大量測試和數碼建模工作降低開發風險。

同時,艦上的關鍵系統都必須先透過陸上模擬測試之後才能上艦,這一要求明顯是受到福特號航母上那些未經陸地測試就上艦安裝,結果遲遲無法交付使用的先進武器升降機的打擊之後所提出的。而DDG(X)專案也「有幸」成為首批將在高級技術部門領導下透過這一新程式的主要專案之一。

之前已經在新澤西州陸上試驗的全尺寸AN/SPY-6(V)1相控陣雷達天線樣機,TF元件的進一步整合化是其工程特征

美國國防部還在2020年引入新的國防采辦系統,將武器系統的方案論證、立項、設計、研制、試驗、簽訂采購合約、生產、部署、後勤保障和退役處理等全過程活動使用系統工程方法納入管理。根據這個系統的要求,美國海軍作戰部長已經在2020年12月批準了DDG(X)的頂層需求,為專案執行設定明確的路徑。專案辦公室於2021年10月制定出能力開發文件草案。

由於DDG(X)專案啟動之初,並無可參考的成熟先例,因此這回美國海軍采取了一種被稱為「套裝」的方法,也就是透過對廣泛的原型設計不斷進行測試和觀察,以了解各種不同的設計內容,最終縮小到一種單一的設計方案。

美國海軍首次公開了下一代防空驅逐艦DDGX草圖

目前它的各種設計方案模型以及綜合電力系統都在美國海軍水面戰中心位於馬里蘭州卡德洛克和賓夕法尼亞州費城的陸上試驗場進行元件水平原型設計、系統整合測試和全尺寸演示。特別是專案最基礎的艦體形式,目標是在下一個裏程碑節點被批準之前,完成關鍵的系統測試,以充分暴露風險。船廠方面的人員也在2021年3月被納入專案團隊,以便在早期就能為專案提供建造可行性方面的建議,並盡早發現未來可能節約成本並提高建造效率的方法。

DDG(X)專案目前還處於概念制定階段。隨著專案概念資訊向公眾披露,意味著這個階段很可能已經完成,接下來將進入到初步設計階段。美國海軍在2021年5月末釋出的2022財年預算請求中申請了7970萬美元的資金用於概念開發,以及4210萬美元的資金用於動力和推進系統風險緩釋。

國會盡管在2022財年國防授權法案中批準了這兩項開支,但參議院撥款委員會仍然表示了極大的疑慮:「委員會對海軍目前管理新一級大型水面戰鬥艦只的采購和合約的能力沒有信心。」可見議員們被海軍「傷得有多嚴重」。

同時停靠在泊位的阿利·伯克級驅逐艦和朱姆禾特級驅逐艦

如果一切順利,後續計劃是到2026財年進入詳細設計階段,然後從2028財年開始施工建造。由於此時阿利·伯克級驅逐艦3批次還在建造中,因此可能需要一個考慮完善的過渡計劃,以幫助管理這些大型水面戰鬥艦船的建造工作安排。

在朱姆禾特級驅逐艦的建造期間顯示出強大威力的數碼化生產模式也將繼續在DDG(X)專案中得到更好的套用。造船廠透過非常詳盡的數碼化模型來提升艦艇和作戰系統的建造效率,降低風險。同時艦員以及維護工程師們透過隨身攜帶的平板電腦上儲存的輕量化艦艇模型、系統模型以及參數圖表,可以非常方便地在艦上隨時展開自己的工作。這種便利性是以前的方式根本無法企及的。

美國海軍水面戰中心測試水池,請註意池中正在模擬的波浪.縮比船模在池中的試驗可透過電腦形成模擬數據。

昂貴的美國海軍

眾所周知,海軍是一個非常昂貴的軍種。這是因為現代海軍的裝備涵蓋了空中、水面、水下甚至是陸地的各種類別,技術密集,使用環境惡劣,不僅采購費用高昂,後期的人員學習訓練培養和裝備使用維護升級處理成本都超乎大部份人想象。

由於通常一個級別的首艦將承擔該級別的大部份或者全部研發及非經常性成本,因此每個級別的首艦采購成本都會大大高於平均水平。目前,美國海軍預計第一艘DDG(X)的采購成本為35億至40億美元,該級別第10艘艦的采購成本下降到21億至25億美元(以2019財年不變美元計算)。美國國會預算辦公室在2021年4月的一份報告中估計每艘DDG(X)的平均采購成本為29億美元(以2021財年不變美元計算)。作為比較,阿利·伯克3型驅逐艦目前的采購費用約為20億美元/艘。

由於朱姆禾特級驅逐艦被意外縮減為只采購三艘的數量,且大量采用最新技術,又遭遇了長期的拖延,其采購成本已經比原計劃增加了48.2%,達到44.35億美元/艘。如果再算上前期的研發成本,每艘朱姆禾特級驅逐艦的總成本將達到驚人的74億美元。而且這三艘軍艦目前尚未具備完全的作戰能力,還需要繼續花錢。

過於夢幻的朱姆禾特級驅逐艦

美國海軍也確實被各種重大專案的巨額開銷壓得喘不過氣來,本來計劃的阿利·伯克級驅逐艦4批次的開發因為需要支付哥倫比亞級戰略核潛艇的費用而被取消。在2022財年,美國海軍將原定的采購兩艘阿利·伯克級驅逐艦改為只采購一艘,寧願因此而承受采購數量下降導致的單艦采購成本由約20億美元上升到約24億美元、且因為違反合約還要另外承擔3300萬美元罰金的代價,由此可見其在經費方面的捉襟見肘。當前擺在美國海軍案頭的重大專案包括用於替換F/A-18E/F「超級大黃蜂」的海軍版下一代戰鬥機NGAD、下一代驅逐艦DDG(X)以及下一代攻擊型核潛艇SSN (X)。

美國海軍NGAD下一代空中優勢計劃第六代戰機

美國海軍第12艘佛吉尼亞級攻擊核潛艇約翰-華納號(SSN785 John Warner)在紐波特紐斯船廠舉行命名洗禮儀式。

美國海軍真的有能力同時推動空中、水面和水下這三大專案麽?更不用說還有正在實施的星座級護衛艦、福特級航母、F-35C、哥倫比亞級戰略核潛艇等耗資巨大的專案的采購和更新改進。這令局外人都會發出「想想就頭疼」的感嘆。