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美国海军LCS项目探秘(Z.2017.6)

新闻来源:中国船检    浏览量:315 刘方琦 2017-07-13
        上世纪90年代,受到丹麦海军STANDARD FLEX概念的启发,美国海军也产生了建造一型未来型低端水面战斗主力舰的想法。随着电子技术、机器人技术以及快速重构技术的发展,最终提出了濒海战斗舰(Littoral Combat Ship,LCS) 建造计划。目前,LCS已服役6艘,在建12艘,计划中8艘。但由于预算缩减,该计划的总造舰数量由最初的82艘减少至不超过40艘。
        冷战结束后美国海军的主要任务是由海向陆地投送武器与兵力,作战强度大大降低。因此,为取代“佩里”级导弹护卫舰,美海军计划建造一种快速灵活、成本低、网络化的多功能小型舰船。
        概念及需求
        LCS概念的提出是基于广义的水面战斗力量输送战略,认为未来大部分威胁都产生于浅水区域,因此在LCS的任务需求中近岸浅水区域甚至河流内的灵活作战能力至关重要。同时由于现代舰艇的实际服役时间大多在30年以上,因此对舰载电子系统和武器装备的可升级能力也提出了较高要求。
        2001年,美国海军取消了DD-21大型驱逐舰计划、重新定义需求为DD(X),并提出了新一代防空巡洋舰CG(X)以及LCS两个计划。2002年,公布了LCS的任务需求说明,其任务包括:濒海反舰作战,特别是针对敌方小型船舶;濒海水雷对抗作战;濒海反潜作战;情报搜集、监视与侦察;本土防卫、海上拦截;特种作战支持;人员和物资运输。
        该计划下新建的LCS将用于代替56艘陆续退役的老旧舰艇,包括30艘FFG-7“佩里”级导弹护卫舰、14艘MCM“复仇者”级反水雷舰以及12艘MHC-51“鹗”级近海扫雷舰。
        LCS设计
        濒海战斗舰原计划造价为2.2亿美元/ 艘,要求排水量2500t以上,最大时速40kn以上,同时续航力达到1500nm。两家制造商参与了竞标,洛克希德·马丁联合芬坎蒂尼提出了“半滑行”钢质单体船设计,通用动力联合奥斯塔推出了铝制三体船设计。美国海军本来计划让两家制造商各建造一艘示范舰,然后两者选优,由中标者再建造10艘。然而,由于各种原因,最后海军决定同时采纳两个设计。
        期间,由于预算不断飙高,美国海军曾于2007年下令两家船厂终止建造。经过约两年的重新评估,2009年又重启该计划。
        • “自由”级滨海战斗舰
        首艘LCS-1“自由”号濒海战斗舰在威斯康辛州的马林内特船厂建造,2005年6月铺设龙骨,2006年9月下水。2008年11月8日正式服役,母港为圣地亚哥。2010年2月16日离开梅波特海军基地进行第一次部署,比预定时间提前了两年。目前,该级舰建造合同共授予了13艘,其中已服役3艘,分别是LCS-1“自由号”、LCS-3“沃斯堡”号和LCS-5“密尔沃基”号。
       “自由”级为虽然是单体船,但采用了半滑行船体设计,利用高速航行时船体对水面的压力而使船体上浮,船头翘起,船体接触面随速度的增加而减少,达到减少摩擦阻力和兴波阻力、提高航速的效果。“自由”级采用钢制船体和铝制舰桥的设计,以减轻重量,降低重心。
        为使这种非传统的单体船达到40kn以上的速度,“自由”级配备了2台RR MT30燃气轮机和2台柴油机,燃气轮机的单机功率为36MW。相比之下,英国新建的65000吨级航母也只用了2台MT30和4台柴油机,可见“自由”级功率需求之大。主机功率通过4台750kW的柴电机驱动4个RR Kamewa喷水推进器,其中位于舷外的2个推进器为固定的,而中间的2个推进器方向可调,以此提高舰船的操纵性。据称,该舰可沿码头“行走”,不需拖船辅助完成靠泊,且曾经在90秒内零半径转弯。
       “自由” 级任务舱总面积为604m2,分为一个湿舱(可通过右舷侧门或尾跳板收放小艇等)和两个可重构室(用于储藏任务模块和小艇及备件等),舱室之间设有水密门。当进行尾部收放操作时,通过任务舱顶部贯穿的三轴行车系统将小艇放置到跳板上,进行人员和装备装载,随后开启尾门,放下跳板,小艇即可滑入水中。整个操作过程只需3人操作,耗时仅2分钟,操作效率大大提高。对于远程猎雷系统和水面无人艇等不适宜通过跳板收放的载具,可用折叠吊臂将其吊至舷外进行操作。
        尽管LCS仅有传统舰艇的三分之一尺寸,但其飞行甲板面积却是传统舰艇的1.5倍,直升机可以不受限制地起降。“自由”级的飞行甲板按照美国海军所有水面战斗舰艇飞行甲板风速包络线的最大值进行设计,意味着直升机可在相对风速为55kn时安全降落在甲板上。另外,由于飞行甲板位于水线以上6m,且控制塔位于飞行甲板正上方,这些设计特点都有利于保证直升机安全起降。
       “自由”级LCS的直升机库面积为435m2,可停放2架H-60黑鹰直升机。美海军更倾向于停1架H-60和3架Fire Scout无人机,这样便可将20x8x8 ft的CONEX吊挂集装箱一并储存在机库内。机库内有电梯通向下方的任务舱。武器系统由57mm口径炮、21管RIM-116防空导弹和12.7mm口径机枪三部分组成,位于机库上方的武器模块库内。
       “自由”级舰桥控制系统可能是美国海军所有舰艇中自动化程度最高的,船员可利用自己的个人电脑接入局域网,以获取舰上的涉密或非密信息。全舰共有超过8000处计算机系统监测点,大大超过“阿利·伯克”级驱逐舰的2500处。所有的信息都被显示在综合控制系统的显示屏上,包括火灾报警、进水报警以及油压、油温监测等。驾驶室两侧延伸出的桥翼可方便靠泊操作。
       “自由”级的主要作战系统为COMBATSS-21,在宙斯盾作战系统的开放式结构组件的基础上,结合加固的集成通信技术计算环境。与其他舰船通用的作战系统是“自由”级舰的一大优势,不仅方便联合指挥作战,而且可减少船员培训花费的额外时间和金钱成本。
        • “独立”级濒海战斗舰
        濒海战斗舰采用澳大利亚的奥斯塔公司设计的三体船技术,船壳由奥斯塔在亚拉巴马州的莫比尔船厂生产,然后由通用动力巴斯钢铁厂进行总装。2010年以后建造的LCS-6及后续舰皆由奥斯塔总装。已服役的三艘舰分别是LCS-2“独立”号、LCS-4“克罗纳多”号以及LCS-6“杰克逊”号。2014年,“独立”号参加环太平洋军演,出色地完成了航母护航、战斗打击和浮式前沿平台等任务,隐身能力也得到了验证。
       “独立”号铝制三体船的外形充满未来科技感,一些士兵昵称其为“克林贡战舰”,奥斯塔的设计团队曾在加那利群岛的一艘渡轮上成功应用过这种高速三体船设计。由于船宽增加,“独立”号上的飞行甲板、机库和任务舱面积都相应增加,相比传统船型,稳性也大大提升。动力系统方面,除2台GE LM2500燃气轮机、2台MTU8000柴油机和4台发电机外,还有1台小型柴油机用来驱动位于艏部的Azi可回收式推进器的液压泵。艉部的四台喷水推进器均为可旋转式。艏部推进器不仅能提升船舶操纵性,还能作为应急推进,提升了舰艇的生存能力。
       “独立” 号的任务舱是一个4.6m高27.4m宽,长度约为全长一半的巨大空间,可存放两个任务模块。武器系统配置与“自由”号基本相同,三个武器模块区分别位于艏部的舰炮后方和两侧舷侧。任务舱可通过右舷后部的滚装跳板装卸装备和货物,且能允许地面车辆驶入任务舱内。顶部有一台双臂可伸缩吊机(TBEC)用于小艇的收放,通过尾门伸至水面上方。
       “独立”号的飞行甲板面积为678m2,是整个美海军水面战斗舰艇中最大的,几乎接近两栖运输登陆舰的飞行甲板面积,可供两架展开旋翼的SH-60“海鹰”号直升机同时停放。GD设计团队称,“独立”号的甲板面积和结构强度亦可供CH-53“超级种马”重型直升机起降,但并未验证。甲板距水线高度为10.67m。舰载牵引系统为MANTIS智能牵引车系统。
       “独立”号的战斗指挥系统集成在驾驶台桥楼上,称综合指挥中心(ICC)。驾驶台类似飞机驾驶室,一部分显示器被放置于上方,保证了更好的视线,ICC位于驾驶台后方。另外,通过船上的局域网,船员可以用个人电脑在任何地方登入系统获取信息。任务模块指挥中心与ICC独立,称ICC-2,主要职能为操作无人装置UAV等,但也可获取ICC和驾驶台信息。
        任务模块
        LCS与以往海军舰艇最大的区别为,除舰上装备的最基本的系统外,预留40%的空间用于灵活装载任务模块,作战能力由任务模块决定,任务模块可以根据需求在24小时内更换、测试并投入作战。美海军购买的三个任务模块分别为水雷战(MIW)、反潜战(ASW)和水面战(SUW)。
        MIW包括AN/WLD-1远程猎雷系统、AN/AQS-20A声纳探雷系统、有机机载水面感应扫雷系统、机载激光水雷探测系统以及机载灭雷系统。
        ASW包括“海爪”海底监视系统、海底阵列声波监测系统、带远程拖曳主动源的和多波段转换器的半潜式AN/WLD-1远程猎雷系统,以及可以从MH-60R部署的系统(MK 54鱼雷、声纳浮标、AN/AQS-22机载低频声纳)和无人水面载具等。
        SUW包括MK46型30mm舰炮和改进型非视距精确攻击弹药导弹系统(NLOS),MH-60R直升机装备机炮和“地狱火”导弹。
        数量与质量的权衡
        在美国之前,瑞典、英国、挪威已率先验证了这种隐身性能好、高航速、机动灵活、自动化程度高的小型近海作战舰艇来完成濒海水面作战、反水雷和反潜任务的效能。而美国LCS的性能更出色,“自由”号能够在2个船长的距离内从30kn的航速立即停泊,在3个船长的距离内以30kn的航速突然转弯,全速航行时,可在7个船长的距离内作360°回转。“独立”号在演习中面对4艘敌方舰艇作战,2小时未被发现和定位。
        然而美国海军建造LCS的初衷是希望在不损失战斗能力的前提下,以较小的成本快速补充舰队数量,目前来看这两个目标都没有达到。自服役以来,LCS一直被人诟病,花了5亿美元的造的现代化舰艇却只能用来打击海盗和走私。2014年1月,国防部宣布LCS总购买数量止步于32艘,有消息称,海军已向国防部提交了建造LCS升级版——小型水面战斗舰(SSC)的建议,总计建造数量52艘。
        由上图可以看出,LCS的单舰建造成本并没有比“佩里”级护卫舰减少太多,而且由于维护成本高且服役时间短,其全寿命周期年平均成本较高,已接近“阿利·伯克”级驱逐舰。
        根据海军对LCS的定位,LCS的生存能力为Level 1+,指带有额外防护的Level 1水平,低于“佩里”级护卫舰Level 2的全面生存能力,仅意味着当LCS被敌方火力损伤时可以从战斗区域撤离。“自由”号使用铝制上层建筑减轻重量,因此也有人认为LCS的高航速是用牺牲生存能力换来的。为降低建造成本,美国海军根据兰德公司的建议选用ABS的民用高速艇规范进行建造,这就更令人担心其在真正作战环境中能否有效自保。
        另外,美军对于“即插即用”式任务模块的构想也有些过于理想化。首先,这种做法不可避免的会导致本体结构和交互系统的复杂化,提高建造成本。其次,由于船舶操作和模块操作是由两组舰员独立进行,两种船型、三个模块给舰员培训增加大量工作量,而且给舰员配备带来困难。一个实际的情况是,“自由”号服役以来舰员超负荷工作的情况十分普遍,平均每天的睡眠时间仅为6小时,负责任务模块的舰员往往还需要额外承担嘹望或机器维护等工作,水面战模块的岗位重叠甚至是100%。最后,更糟糕的是,他们还不得不面对更换任务模块只能回到美国船厂内进行,且耗时数日的残酷现实,也就是说进入战场的濒海战斗舰只能以单一能力行动,无法更换任务内容。
        目前,美国海军已着手研究武力更强大、生存能力更强的改进型濒海战斗舰(SSC),着重优化其防空、反舰和反潜能力,将更适合航母护航任务。预计首艘订单将在2019财年签订。
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