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主题:【原创】打造宙斯之盾(上) -- 晨枫

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家园 【原创】打造宙斯之盾(下)

传统上,新舰设计中,舰体、动力设计是主导,作战系统只是一个关键子系统。宙斯盾系统不仅高度复杂,而且整个军舰的设计是围绕宙斯盾系统展开的,这是军舰和作战系统设计一体化的开始。迈耶不仅负责宙斯盾作战系统的研制和建造,还负责宙斯盾级军舰的研制和建造,从舰体的机电设计、作战系统、计算机软件研发到升级维修和备件计划、人员培训、战术技术规范的制定,迈耶统统管起来,使宙斯盾军舰从一开始就作为一个完整的作战整体交给美国海军,而不是铁路警察、各管一段,让使用方去拼七巧板。这也是美国海军研发、采购改革的一个里程碑,从这里开始,新装备的研制、采购、全寿命支持成为一个整体,打破了条块和阶段的分割。

宙斯盾军舰最初计划是造一级17000吨的核动力巡洋舰和一级8000吨的常规动力驱逐舰。后者的设计基础在一开始就很清楚,正在大量建造的“斯普鲁恩斯”级驱逐舰将成为设计起点,这是美国海军第一级采用燃气轮机动力的驱逐舰,具有良好的适航性和武器系统承载能力。燃气轮机的重量轻、体积小,冷启动快,加速快,噪声小,使用维修简便。但与核动力相比,燃气轮机动力依然有航程有限的问题。

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这是历史上唯一一次全核动力特混舰队的环球航行,美国出足了风头,但也领教了核动力的局限

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除了航母外,“弗吉尼亚”级巡洋舰是美国最后一级核动力战舰

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“斯普鲁恩斯”级驱逐舰是美国海军划时代的设计,在美国率先采用燃气轮机动力,其LM2500燃气轮机至今依然是西方海军的标准动力,这成为“宙斯盾”的设计起点

在麦凯恩海军中将(就是和奥巴马竞选失败的麦凯恩参议员的父亲)的建议下,1964年7月31日,美国海军用“企业”号航母、“长滩”号巡洋舰和“班布里奇”号驱逐领舰组成全核动力的第一特混舰队,用两个月时间做了一次代号“海洋轨道”的历史性的不加油环球航行。这次壮举验证了核动力的优越性,但核动力的研制和使用成本都太高昂,连挥金如土的美国海军都为之皱眉。全新的17000吨核动力巡洋舰下马后,美国海军还尝试过用改进的“弗吉尼亚”级取而代之,“只有”12000吨,但也是核动力的。不过缩水之后,生存力和威力都下降太多,作为旗舰使用时,指挥参谋人员的工作和生活空间不足。这后一点对美国海军很重要,在巡洋舰和驱逐舰在大小和作战能力上差别越来越不显著的今天,是否拥有作为旗舰的指挥控制通信设施是区分巡洋舰和驱逐舰的重要标志。另外,核动力虽然具有无限航程,舰上的弹药和给养不是无限的,和常规动力相比,实际的战斗耐久力没有实质性的差别。航母采用核动力不仅不侵占航空燃油的体积,还容易提供大量高压蒸汽,用于弹射起飞,但对于巡洋舰和驱逐舰来说,核动力的优点就不明显。在卡特时代,核动力巡洋舰的概念彻底下马了,原来的宙斯盾驱逐舰“升级”为巡洋舰,这就是“提康德罗加”级的开始,原来预定的舷号DDG47改为CG47,DDG代表导弹驱逐舰,CG代表导弹巡洋舰。

1973年,宙斯盾的相控阵雷达原型被装上“诺顿湾”号驱逐舰,用于在港湾里系留测试。1974年,“诺顿湾”号开始出海,在海上实测宙斯盾的雷达和作战系统。“提康德罗加”级的造舰计划在1978年得到最后批准,1981年5月16日里根总统的夫人南希亲自在舰首敲碎了一瓶香槟酒,1983年1月22日,首舰“提康德罗加”号入役,9个月后就在黎巴嫩外海投入作战行动,炮击威胁美国维和部队的目标。最引人注意的是,如此复杂的新舰通常有很长的磨合期,以解决各种初期的技术问题,但“提康德罗加”号一入役就达到战斗状态,充分显示了迈耶强调系统、严格的测试的成功。正好,一年之前英国皇家海军在马岛战争中,被阿根廷的“飞鱼”导弹干掉好几艘大型舰船,包括一艘先进的42型驱逐舰。同样缺乏反导能力的美国海军唇亡齿寒,“提康德罗加”级及时地补上了这个大漏洞,使美国海军对迈耶倍加感激。

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“诺顿湾”号作为宙斯盾系统的测试平台,立下了汗马功劳

前5艘“提康德罗加”级巡洋舰采用的还是传统的双臂防空导弹发射架,从第6艘“邦克山”号开始,“提康德罗加”级采用Mk41垂直发射装置(简称垂发),这是宙斯盾的另一个特色。双臂发射架的射速比单臂发射架提高一倍,但再装弹的时间还是很长,抗击饱和攻击最重要的射速问题依然无法根本解决。最理想的方式是把所有导弹都装上发射架,任何时候都可以一下子把所有导弹都发射出去,但只要还是采用倾斜发射,这样的做法是不现实的。然而,要是所有导弹都在垂直的发射井里,发射井兼作弹舱,同时发射就成为可能。垂直发射装置还有重心低、占地紧凑的优点,还免除了复杂、沉重的装弹机构。单臂或者双臂倾斜发射架具有可靠性问题,万一发射架或者装弹机发生故障,弹库里再多的导弹也没有用。但垂发就不受此限制,要是一个发射管故障,不影响其他发射管工作,极大地提高了系统的可靠性。垂发的另一个好处是省下了发射架转向目标的时间,可以对来自不同方向的目标没有延迟地接连发射导弹,由导弹在升空的同时完成转向,节约宝贵的时间。不过垂发对于已经进入特别近距离的高速掠海目标有点吃力,导弹有可能来不及完成转向,导致拦截失败。

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“宙斯盾”的首舰“提康德罗加”号

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南希·里根亲自为“提康德罗加”号举行命名仪式

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如今已经退役,前景不明,要么转做博物馆,要么等待肢解

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从“邦克山”号开始,“提康德罗加”级采用Mk41垂发,这也是1996年台海危机期间在东海监视解放军导弹落点的家伙

核潜艇的潜射弹道导弹已经采用垂直发射,所以宙斯盾的垂直发射装置在原理上没有什么问题。不过宙斯盾没有简单地照搬核潜艇上的垂发技术,而是另辟蹊径,采用了热发射技术。核潜艇上由于水下发射安全的要求,采用冷发射技术。也就是说,导弹在发射井里被压缩空气或者高压蒸汽推出去,上升到水面以上时才点火启动自己的火箭发动机。舰载防空导弹的垂发也可以采用同样的技术,事实上,在宙斯盾之前抢先实用化的苏联的舰载垂发就是采用冷发射的。冷发射具有避免导弹在发射井里烟熏火燎的问题,弹上娇嫩的电子系统不易受到损伤,发射井本身受到的损伤也较小。冷发射还有安全的好处,如果发射管略有倾斜,点火失败的导弹会自然地掉落到海里,不会对军舰造成损害。但冷发射的系统比较复杂、沉重,对不同导弹的兼容性也不理想,需要按不同导弹的重量和发射要求调整发射压力。热发射正好相反,导弹在发射井内点火,用自身动力发射出去,所以只要在尺寸上和发射井相容,对不同导弹的兼容性很好,甚至可以在同一发射井内密集包装若干枚导弹,极大地增加弹舱容量和作战耐久性。另外,热发射的导弹升空时已经在自身动力推动之下,可以直接转向和进入与目标的交战,没有在空中点火所造成的略微延迟。

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核潜艇的导弹发射是垂直的,但这和水面舰艇上的垂发还是不一样

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水面舰艇的垂发可以是热发射

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也可以冷发射

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但不管冷热发射,每一枚导弹都有自己的发射管,在理论上有可能在一次齐射中打出所有导弹,当然在实际上这不可能,舰上火控系统根本没有那么多的火力通道

苏联的冷垂发到现在为止都是专用的,每一种系统只用于一种特定的导弹,同一艘军舰往往需要同时装备多个专用系统才能兼顾不同的作战需要。相比之下,宙斯盾的热垂发可以和“标准”防空导弹、“海麻雀”防空导弹、“战斧”反舰和陆攻巡航导弹、“阿斯罗克”反潜导弹等兼容,大家共用标准的垂发装置,极大地优化了系统设计,为各种导弹的灵活混装提供了条件。通过灵活混装不同的导弹,宙斯盾系统可以适应防空、反舰、反潜、陆攻等多种任务,按任务要求有所侧重,极大地增加了舰艇的作战灵活性。当然,美国导弹的小型化和标准化做得比较好,在客观上也为共用标准垂发提供了条件。

宙斯盾系统将相控阵雷达和垂发结合在一起,极大地提高了水面舰艇抗击饱和攻击的能力,给饱受空中威胁之苦的水面舰艇以第二个春天。戈尔什科夫是苏联海军之父,将苏联海军打造成一个远洋的独立作战力量,并特别强调饱和攻击战术。冷战时代的美国海军爱说:“且慢,戈尔什科夫海军元帅,宙斯盾来啦!”虽然航母依然是美国海军的中坚,脱离航母保护的水面舰艇在饱和攻击面前不再是不堪一击。不仅如此,在宙斯盾面前,飞机用直射火力或重力炸弹近距离攻击基本上已经成为过时的作战模式,掠海或者高轨道攻击的反舰导弹的威力也不再可靠。这不仅对美国海军很重要,对没有大甲板航母的世界各国海军更加重要。在宙斯盾之后,相控阵和垂发成为新一代水面舰艇的标杆配备,没有这个强大组合的新型舰艇很难自称达到世界先进水平。美国海军对宙斯盾深感满意,不光以此为核心建造了“提康德罗加”级导弹巡洋舰,还建造了略微缩水但成本降低的“伯克”级导弹驱逐舰。

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“伯克”级成为现代美国最大量建造的一级驱逐舰,短肥的舰型一反驱逐舰修长的传统

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从“奥斯卡·奥斯汀”号开始,“伯克”级拥有直升机库,舰载直升机不再需要餐风宿露了

“伯克”级的设计一反传统高速军舰瘦长的线型,改用较为短肥的线型。不再强调航速,而是强调适航性和可用空间。相比之下,“提康德罗加”级的原型“斯普鲁恩斯”级依旧强调速度,线型还比较瘦长。较宽的“伯克”级不仅降低重心,还有足够的宽度可以在两个直升机机库之间容纳后甲板的垂发装置,这对瘦长船形来说是不可思议的。“伯克”级平顶金字塔形的舰桥是为了使相控阵天线具有较好的海空视界,但这样的倾斜角度也降低了雷达反射特征,以后成为当代驱护舰艇的范本。“伯克”级的宙斯盾系统和“提康德罗加”级大体相当,但指挥控制能力有所降级,比如“提康德罗加”级有4个大型彩色战场态势显示器,“伯克”级降低到2个。

宙斯盾级(“提康德罗加”级、“伯克”级和改进“伯克”级的非官方通称)是美国海军近三十年最成功的设计,不仅舰队防空水平有了质的提高,还通过电子技术的进步,使舰队的网络战水平发生根本变化。宙斯盾级军舰具有强大的探测和火控能力,不仅可以为舰队提供防空保护伞,还可以通过“协同交战能力”(全称为Cooperative Engagement Capability,简称CEC)组网,使网内所有军舰可以共享数据,掌握全局。这样每艘CEC军舰可以监视和覆盖一个方向的同时,还可以看到整个战场的情况,并在必要的时候超越控制,帮助补漏。对于广域作战的情况,单舰的覆盖范围有限,多艘CEC军舰组网,还可以用于接力探测和制导,这对于反弹道导弹作战特别有用。

后期宙斯盾系统采用了开放系统的概念,在计算机硬件、软件架构上采用商用标准,大量采用商标通用件,减少对军标专用件的依赖,使系统升级速度大大加快,制造和维修成本降低,并且能充分利用民用计算机技术飞速发展的成果和规模经济的成本优势。 “伯克”级已经有7次系统升级,最新的是所谓“基线7”标准。由于开放系统和软件升级能力,宙斯盾级军舰没有系统过时的问题,只要时间和资金上排得过来,所有军舰都具有同等的能力。

1991年的第一次海湾战争是美国军事史上的一个重大转折点。美军一改越南战争以来的颓势,打了一场漂亮仗,在眼花缭乱中就把萨达姆号称世界第四的军事力量收拾得没了脾气。在军事技术上,第一次海湾战争标志着隐身、制导武器、非线性打击和海空地一体化的现代战争特征。美国海军动用了大量舰艇发射“战斧”巡航导弹,对突破伊拉克的防御体系起到重大作用。第一次海湾战争的另一个重大特点是极大地提高了反弹道导弹的重要性,这也是美军作战体系中唯一显眼的漏洞。作为美国海军的主要作战平台,宙斯盾的强大的探测、控制和导弹能力使其成为自然的首选。经过技术改造,宙斯盾不负重望,在系统硬件基本不变,只需要软件升级和新的导弹的情况下,实现了有效、可靠的反导作战能力。从此,反导也成为宙斯盾系统的一大任务,使宙斯盾级军舰成为名副其实的海陆空天通吃的作战平台。至此,宙斯盾系统在概念上超出了最初的防空框架,打开了通往未来作战能力的大门,这是水面作战的一次革命。

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两次海湾战争中,美国海军“宙斯盾”军舰上发射的“战斧”巡航导弹都对打碎萨达姆的防御体系起到重大作用

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“伊利湖”号在进行发射“标准3”导弹拦截短程弹道导弹的试验

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“伊利湖”号发射“标准3”导弹,击毁193号卫星

从1998年开始,“伊利湖”号和“皇家港”号开始接受宙斯盾反导系统的改装,这是“提康德罗加”级里的第24艘和第27艘。与美国空军的GMI和美国陆军的THAAD相比,宙斯盾反导的成功率高达83%,以至于五角大楼有计划采用陆基的宙斯盾作为反导的补充,以色列对此也深感兴趣。另外,2008年2月21日,“伊利湖”号发射了一枚改进的“标准3”导弹,成功地击毁了在轨道上失控并正在向大气层滑落的第193号卫星,显示了宙斯盾反导系统已经具备初步反卫星实战能力。可巧,“伊利湖”号是迈耶的亡妻玛格丽特主持下水的。美国海军现在已有20艘宙斯盾级具有反导能力,其中包括3艘“提康德罗加”级巡洋舰和17艘“伯克”级驱逐舰。到2013年,具有反导能力的宙斯盾级将增加到27艘。

不过宙斯盾的唯一的实战记录不大光彩。1988年7月3日,伊朗航空公司的一架A300客机在波斯湾上空正常飞行时,被“提康德罗加”级3号舰“文森斯”号发射的导弹击落,机上290人全部丧生。事后的调查表明,宙斯盾系统工作正常,事件是人为失误。在调查中,舰上人员声称伊朗飞机正在下降加速,进入攻击状态;伊朗飞机发射的识别信号是伊朗F-14战斗机所特有的,所以“文森斯”号发射导弹自卫。由于这正是两伊战争后期,波斯湾内的油船战正在高峰,美国海军向波斯湾内派入军舰为西方油船护航,但缺乏预警机的支持,于是调进“文森斯”号,利用其优秀的空情掌握能力,为舰队提供防空保护。“文森斯”号刚和伊朗武装快艇交火,在追击中进入波斯湾的伊朗领水线内,全舰上下高度戒备到草木皆兵的地步,正好这架伊朗A300从班达尔-阿巴斯起飞,就以为是伊朗战斗机前来攻击,急于先下手为强,结果酿成悲剧。但宙斯盾系统的电子记录显示:伊朗航空655航班在事件期间一直在稳定匀速爬升,而且一直按规定发送民航识别信号。“文森斯”号上下被强烈的自我心理暗示所误导,不按交战规则仔细核查数据,甚至有说法舰长是一个草莽之徒,正在找茬子要教训教训不知天高地厚的伊朗人,发生悲剧就不奇怪了。美国在1996年同意赔偿伊朗6180万美元,但美国至今拒绝承担责任和道歉。

在长期主持研制宙斯盾系统和“提康德罗加”级巡洋舰之后,迈耶在1983年升任美国海军海上系统司令部副司令,继续主管宙斯盾级军舰的建造,1985年,迈耶退休。即使在退休后,迈耶还是出席了每一艘宙斯盾级军舰的下水和入役仪式,以他自己名字命名的DDG108“迈耶”号反而倒是第一艘在入役时缺席的宙斯盾级军舰,历史真是一个顽皮的老小孩。

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前海军作战部长马伦海军上将(现参联会主席)在“韦恩·迈耶”号在第100套“宙斯盾”系统交付仪式上和迈耶在一起

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马伦向迈耶赠送“迈耶”号的画作

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现海军作战部长劳夫海德海军上将在“迈耶”号命名仪式上和迈耶交谈

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迈耶在“迈耶”号命名仪式上讲话,这一定是他一生中最骄傲的时刻了,作为一个海军军官,没有比一艘战舰用自己的名字命名更值得骄傲的事情了

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迈耶夫人在砸碎香槟酒

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“迈耶”号出航

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这才叫老兵不死呢

宙斯盾级不光是技术成功、性能可靠的一级大型军舰,在成本控制上也达到新的高度。通过系统设计和制造工艺的优化,改进型“伯克”级的造价预计每艘可节约3000万美元。这是战后美国海军最成功的一级大型军舰,已建成27艘 “提康德罗加”级巡洋舰和57艘“伯克”级驱逐舰。

宙斯盾系统不光性能先进、威力强大,还具有优秀的升级能力,适应未来的需要。即使在最初4艘“提康德罗加”级巡洋舰(“提康德罗加”号,“约克顿”号,“文森斯”号,“福吉谷”号,其中“福吉谷”已经作为靶船被击沉)已经因为舰龄关系退役之后,宙斯盾级依然是美国海军水面舰队的绝对主力。在宙斯盾级之后,美国海军提出过武库舰、濒海舰等新概念,但最后还是回到建造更多的宙斯盾,“伯克”级最终将达到70艘之多。这还不包括日本的“金刚”级、“爱宕”级、西班牙F-100级、挪威“南森”级、澳大利亚“霍巴特”级、韩国KDX-III级。

宙斯盾是迈耶给美国海军的遗产,但迈耶的遗产还不止这些。迈耶为人耿直、顶真,几近粗鲁。他对部下要求严格,但他的严厉斥责从来不是贬损或者尖酸,而是完美主义的追求和对所有人的激励。他期待每一个遭到斥责的部下在不久的将来回到他这里,骄傲地声称所有的缺失已经弥补,或者“老家伙”的斥责根本是错误的。迈耶的严厉只有一个目的:把活儿干漂亮。迈耶非常想坚持到“迈耶”号服役的那一天,但心脏病终于走在美国海军的日程前面。

迈耶的宙斯盾级军舰上走下来的一代又一代的美国海军将领。现美国参谋长联席会议主席麦克马伦海军上将曾担任“约克顿”号的舰长,现美国海军作战部长盖里劳夫海德海军上将都曾当过“白瑞”号(“伯克”级2号舰)和“皇家港”号的舰长。在担任美国海军作战部长期间,马伦在“迈耶”号命名仪式上称迈耶为“宙斯盾之父”,甚至称他为美国海军的圣人。在加利福尼亚州蒙特雷的美国海军研究生院将系统工程研究所以迈耶的名字命名,在弗吉尼亚州达尔格兰的美国海军水面战中心的宙斯盾培训中心也以他命名。但韦恩迈耶不是圣人,他没有看到以他名字命名的艨艟巨舰驶向大海,但他领导打造的宙斯之盾将继续保护美国海军,并被世界各国海军所模仿。

关键词(Tags): #迈耶(嘉英)#宙斯盾(嘉英)#Meyer(嘉英)通宝推:水风,冰河之水,池塘中的雨滴,
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