标题: 三体:中国下一代护卫舰的宿命? [打印本页] 作者: 晨枫 时间: 2020-2-23 23:40 标题: 三体:中国下一代护卫舰的宿命? 本帖最后由 晨枫 于 2020-2-23 09:44 编辑 : L) `5 d6 j q: K/ Y 7 q: V4 W3 y5 p3 ~! O三体是刘慈欣的著名科幻小说,但这里说的三体是指三体船。这会成为中国下一代护卫舰(简称新护)的构型吗?4 m7 a/ ?9 j" q9 N9 Z! w
5 s% ?; j6 r1 I* B: b$ H- K * I9 o% g# v- s. Y; \1 J三体船在风帆赛艇中很流行,因为便于最大限度地利用风力 ( w6 d. r2 S7 C! B/ J$ w/ N / x5 O( W+ X# C& A: q3 E1 S " p. @4 z; N1 {. v3 B( r& m' j* A! Y9 a9 Z6 ]: y- l; H! {+ x 4 i# l) g; K3 J0 L1 e0 j$ n7 ]4 P现在豪华游艇中也开始风行了 0 p0 K. M. o2 ?" B! ]' {) y. W, k4 F: b. I' M7 I7 S1 L' k% @, m6 R7 x/ ` + ?& o, D6 g$ i- w7 k
最大的优点当然是宽大无比的舱室 & Z9 U8 D2 E7 N! l $ o4 L* V7 p; Z R& C. F2 N+ ^5 v$ v0 F m4 x& t/ F- ?- o) S
另一方面,054A是非常成功的设计 c; i& p/ n: ?& o$ Y7 f
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但是窄小的直升机甲板影响了反潜能力的发挥* D( h& W7 y) Z5 R1 n3 b3 X& h }
* O) y8 [3 H, d& f0 A. T8 C" S( m 5 Q! w1 w& a: {4 c三体会是新护的宿命吗? + j1 H9 y1 X6 d; O% c6 P1 x# J5 ]/ e7 e. O% l! S
054A人称“新青年”,这是中国海军历史上最成功的护卫舰。火力强大,远洋性能良好,购置和运作成本较低。但054A需要考虑换代了。人们对045B有各种猜想,从054A的各种大改,到“准052D”,不一而足,但三体的“独立”级濒海战斗舰或许是有价值的参照。 2 P8 J8 T$ @1 O6 V# a" J. y4 V6 }% G8 _: q
“独立”级和“自由”级都是濒海战斗舰,首舰“独立”号(LCS-2)和“自由”号(LCS-1)分别在2010年和2008年和2012年入役,由于战斗力不足,而且缺乏升级价值了,美国海军已经在2021年预算里要求国会批准退役,把维修和运作经费腾出来,用于更加紧迫的地方。一同要求退役还有两级的二号舰“科罗纳多”号(LCS-4)和“沃斯堡”号(LCS-3)。" r) W6 Q5 h2 G% s) F, F
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濒海战斗舰是21世纪初美国海军新思维的产物。那是美国拔剑四顾两茫茫的时代,美国海军需要的不是威力强大但昂贵的少量战舰,而是大量中等成本的战舰,才好满足日益增加的警察行动需要。濒海战斗舰速度高达44节,具有多用途舱和宽大的直升机甲板,可搭载不同的作战模块,但只有中等造价,似乎是理想选择。 6 ?; l# a3 r7 i* h4 F1 |, d # K" \) i: O, m1 B* I, ?但在第一艘“自由”号入役的时候,美国海军已经意识到根本性的定位错误,弱小的基本战斗力根本无力在大国对抗中生存,很高的速度则对飞机和导弹毫无意义。两年后入役的“独立”号也是一样,尽管外观更加科幻。抱以很高希望的可更换作战模块非但研制进度上严重拖延,也无法像期望的那样在海上更换,现在发现,连在基地更换都要大动干戈,所以实用中不再考虑更换了,使得“定型”的濒海战斗舰的作战能力严重偏废。但木已成舟,只好硬着头皮继续下去。- y- }. ~2 N+ L" o" X/ \
6 x" P5 b# I, U$ o3 j % n" k/ s: R. Q9 J美国“自由”级濒海战斗舰则不算成功的设计* L$ ^4 [3 \ ?: a* O# W6 W
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但异常宽大的直升机甲板和巨大的多功能舱令人羡慕 % k3 `; q& \$ J4 S/ h, h& c7 j3 s- F- `; e - H* U# Q# ^' N
极大增加直升机在各种气候、海况下的出动能力和安全性 " o: p7 |& j' w8 R; J2 b4 g! P7 a 4 L* H6 R" s5 k% |4 L h2 l! b - Q0 k; c. H w! N1 `“独立”级更加科幻. T1 Y- A/ g5 M8 y, H4 M/ l& k9 w
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直升机甲板更加令人羡慕,多功能舱(图中关闭,在“2”字门背后)也同样不弱 # f$ |9 R: D; S$ Z; ^7 u) [* h% h2 ?8 a+ r! P6 M7 B 4 K$ C( h" p. g" f' s/ T1 X但设计时就没有考虑安装反舰导弹,临时加装总是急就章的意思,“自由”级的甲板空间更加尴尬; k) M" ^# I7 x
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多年来,坊间有各种濒海战斗舰对056的假想对抗分析,056除了跑不赢外,几乎在所有方面都是优势。这是美国海军不能接受的。8 A# d2 u6 i( ~" G% Y8 c6 r8 n
5 ^! L S& B, K/ x K7 n美国海军试图通过改装、加装来加强濒海战斗舰,但收效甚微。由于原设计没有考虑导弹甲板,并无合适的地方安装防空或者反舰导弹发射架,勉强加装则是各种别扭,只适合作为技术验证使用。在这种情况下,尽早退役最早的濒海战斗舰就不奇怪了。2 C) X6 u5 x+ a8 A. F: I$ R5 ?
: C$ r! |/ Y% ?; r但濒海战斗舰的思路并非一无是处,一些设计元素正在新一代西方战舰设计上显示出来。超大的直升机甲板已经成为新一代西方护卫舰的标配,而英国26型护卫舰还采用并发展了多功能舱(也称任务舱)的概念。 , c/ a# E. v k+ x- f! ` / ?4 s, i V$ s/ l2 l+ s/ Z+ g6 u大面积直升机甲板降低日常起降难度的好处很显然,使得日常运作更加安全、可靠。直升机甲板需要在恶劣海况下也能起落直升机,最好不需要危险的助降作业,还要便于装弹。一些战舰具有双机库,但要能高效运作双机,还是需要大得多的直升机甲板。现代战舰也对运作多种直升机的能力有新的要求,不仅要能运作典型的舰载直升机,还要能运作陆基直升机,比如英国26级就要求能运作CH-47一级的重型直升机。 3 f. a9 B3 S+ Y8 ?9 x 1 |9 P' W4 d. a, {0 d% ` , F" P9 S# p& A4 G! @“独立”级的多任务舱空间巨大,面积约合三个半篮球场 7 @- G9 d) ~* N+ \( w, _ \$ J9 A# ]+ i4 Y2 D& u2 ]5 _- D
“自由”级则不仅能从尾门滑道收放,还能从侧门吊放! \6 [1 l) N% l' V
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两舷对穿则增加了收放的效率,可以左舷搭载无人艇,右舷搭载潜水器,使用时互不干扰& Z" Y9 Y( L/ K( l! L' I% H
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多功能舱是另一个新概念。这是从反恐、反海盗和特种作战开始的,要求能搭载和收放冲锋艇之类的小艇。但随着无人艇、无人潜航器的发展,多功能舱的作用越显重要。在形式上,有滑道式,小艇在牵引机控制下从尾滑道收放;也有吊车式,可伸缩的桁架从舱口伸到水面上,小艇用吊车收放。4 u9 G0 h8 S$ ]; g' `* y: |
; L% E/ K8 N% w5 e8 l; {坊间对054A的下一代尽管设想纷纭,但一般都是现有基本格局的延申和强化,继续定位于“小驱逐舰”,着重舰队作战,这是不妥的。, A% A8 G# ~4 o" o
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中国海军曾经把054A作为“小驱逐舰”使用,主要是由于当时舰队防空力量严重缺乏,而054A是第一代具有区域防空能力的战舰。现在不同了。052D不仅在性能上远远超过054A,在数量上也在迅速接近。加上更加强大的055,054A的舰队防空作用大大降低了。054A的反潜能力较好,但也落后于大洋反潜的要求了,尤其是局促的直升机甲板。下一代应该重新定位。 4 O/ \+ l% ~3 z , c: f/ Q0 ?4 {3 G8 h4 S/ X- ~) T, M: Y: i6 ^* N4 _0 O, ]
052D不仅在性能上大大超过054A,在数量上也在迅速赶上,不再需要新护充当“小驱逐舰”了9 X3 i' R d5 |- q7 d
; d" x$ y# K! P) u 9 Z. ^5 A4 q: B5 k6 ?2 e1 f事实上,052D的王座也丢了,现在是055了,更没有“小驱逐舰”的必要了" c1 C9 R3 L' B b1 e; o: x0 l
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事实上,风帆时代的护卫舰就是远洋独立作战的,这是美国现存最古老的“宪法”号,这就是护卫舰,曾经和友舰一起打到利比亚的特里波利,美国海军陆战队军歌里“从蒙蒂祖马的宫殿到特里波利的海滩”就是这一段典故 3 u5 i1 i# Y! d( x3 k* g9 }- W4 M- M) H8 g
新护应该侧重反潜和多用途,侧重在第一岛链到第二岛链之间的远洋独立作战。 5 Q+ s- l" W8 Q; I8 g$ w% p+ S9 r) e1 f3 ~( w B
航母、部分055和052D将组成航母战斗群,其余055和052D将组成水面战斗群,这些战斗群将以游猎形式,在岸基空中和导弹火力支援下,担任远海决战主力。中国海军还需要具有远洋独立作战能力的巡逻战舰,侧重远洋反潜,但还包括拦截低防护舰船(如补给船、商船、两栖舰船等)的任务,后者实际上正是19世纪“古典护卫舰”的典型任务。 ' Q1 A7 d( V& @! G- _$ H R- V4 a# k- X声纳依然是反潜探测的主要手段。舰艇声纳的水声条件不好,一般舰艇的速度也拼不过核潜艇,需要以直升机加吊放声纳作为主要搜潜手段,无人潜航器则成为搜潜新军。这使得新护不宜从054A修修改改,而需要全新思维。" C8 d2 K5 k2 [( H" S+ l0 B
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“独立”级品字形的三体布局会是新护的理想起点吗?+ y G- o$ y/ }
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除了常规的雷达、导弹等方面的考虑,新护需要宽大的直升机甲板、机库和多用途舱,“独立”级的三体布局是理想的起点,“品”字形三体由较长较宽的中央体和一对较短但特别瘦长的侧体组成,上面用平台连接成刚性的整体。三个船体增加阻力,但船体本身瘦长又有利于减阻,权衡下来,总阻力还是降低的。9 D' g) x% j2 v- u9 C p1 o: f
' a4 P5 Y. y- {& \$ V( F“独立”级的满载排水量3100吨,但直升机甲板有628平方米,几乎两倍于吨位大得多的“伯克”级。由于舰体宽度大,机库面积达325平方米,足够容纳两架MH-60。多任务舱更是超过1400平方米,约合三个半篮球场。# R: {3 k1 j6 o1 Y; r+ f
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“独立”级可以作为新护的参照,但新护还可以结合26型护卫舰的经验。与“独立”级用中央船体后半段的甲板下空间作为多用途舱不同,26型的多用途舱是与机库相连的,成T字型。“横杠”的两端是大型侧门,用于小艇或者潜航器的舷外吊放。“竖杠”的底端是机库门,通向直升机甲板。机库可借用多用途舱是26型能搭载CH-47一级重型直升机的原因。 8 L& N, y k8 O& ^4 Z+ y$ c0 a0 ]3 O" f( e& p# N
新护未必有搭载重型直升机的要求,但需要有垂发装置的空间。从“独立”级的基本格局开始,拉长“品”字形的“横双口”段,并拉长上层建筑,可在机库前中线位置增加24-36管通用垂发。垂发的常规位置在舰体内,但新护的三体结构使得舰体较窄较浅,只有利用上层建筑的空间布置。这样重心较高,但考虑到三体的宽度很大,稳定性还是有保证的。机库与多用途舱“环抱”垂发舱成“凹”字形,延申的空间可作为两侧的多用途舱。这样的布局没有26型的空间利用率高,面积更是与“独立”级不能比,但就规定任务而言,应该够用了。. I, b& v: [: u
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但新护不需要“独立”级44节那样变态的高速。作为远洋独立作战的反潜护卫舰,28节的速度够用了。这样,按照海军部系数估算,即使把满载排水量从“独立”级的3100吨增加到054A的4100吨,动力要求也依然比“独立”级降低3/4,只需要从054A的现有动力增加20%就够用了。这是控制成本的关键。这样,既可以从054A现有的4台16PA6柴油机增加功率,也可以换用更加紧凑、安静的燃气轮机。如果从直接推进改为全电推进,动力布置还很灵活。 ! D) p( }. @9 b9 K+ K; \ 6 k# b1 `+ d, B8 W( E2 J+ i+ o) K24-36管垂发可以容纳足够的远程反舰导弹、远程反潜导弹、一坑四弹的中近程防空导弹,单面旋转主动相控阵可以在成本和性能之间较好地折中,宽大的舱室有利于改善长期远洋航行中的生活条件。这样的“三体054A”比现有054A更适合独立的远洋反潜作战。 ( F1 i0 S R5 v4 u, Q, \0 N3 E/ [8 x$ O- E* v4 U; ] - F/ c" _6 G% m5 Q
另一个思路是参考英国“海神”级的构想,用“中”字形格局' {) T& F- \- E
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“海神”没有按照全规格护卫舰建在,但还是造了一艘2/3缩比研究船,成功地验证了设计理念6 t, B1 z7 @/ o. T4 L
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从054A开始,增加一对侧体,可以三体化,大大改变现有054A甲板空间局促的问题,并不增加太多的吨位和造价 , K' g7 g8 J, R! { ( E' y' g) \2 V另一个思路是参照英国“海神”三体护卫舰设计方案,从大体与054A相同的中央船体开始,增加一对短小瘦长的侧体,形成“中”字形格局。这样对054A的舰体设计的改动最小,动力要求与前一情况类似,有望使用同样的动力以降低成本。 # n7 i8 C5 ?2 ` @$ @& p/ K- I g/ K1 f9 k; \. L0 ^6 c8 k7 a
054A的48管垂发用24-36管通用垂发替换,原上层建筑前半段大体保留,但在烟道结构后截断,两侧为两个独立机库,原机库位置现在是加宽的三体段的直升机甲板,原直升机甲板位置改为多用途舱-声纳舱。 7 d; \9 ^7 y9 B' @, [% j* P' M @. v2 H: J$ B4 Z v4 F/ ?2 [“中”字形与“品”字形相比,浮力分布比较均匀、对称,船体在波浪中的升沉特性更加可预测,但后甲板的面积不如“品”字形。$ F0 s- W, L, X% o
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三体船常与双体船相提并论,但两者是很不相同的。双体船相对于单体船是质的变化,结构布局、受力特性、水动力特性统统变了。最主要的是,两个船体各自分担一半浮力。三体船有各种做法,但主流思路是以单体船为基础,增加一对只提供很少浮力的瘦长侧体。侧体与其说是额外的船体,不如说是防倾架,从水线以上迅速外漂,在横摇时侧体吃水增加,浮力迅速增加,产生反力矩,抑制横摇,但在正常航行时只是在水面切割而过。因此这样的三体船反而比双体船更接近单体船的特性。与双体船一侧破损就严重影响抗沉性不同,三体船在侧体受损时较少影响抗沉性,但同样提供了大得多的甲板面积,也在一般情况下提供好得多的横摇稳定性。 4 e1 a. }3 Y) }+ v* c, _2 s2 x1 b/ s: s+ i7 K r
但三体船的横摇稳定性比单体船更加复杂。在波浪较小的情况下,三体船的稳定性大大超过单体船。在波高浪大的时候,情况就要复杂了,取决于典型波长与船宽的关系。如果波长大大低于船宽,稳定性依然很好。如果波长大大高于船宽,三体船与单体船的横摇响应没有本质差别。但如果波长与船宽接近,三体船的横摇可能反而不及单体船。单体船可以通过加大吃水来改善横摇特性,理论上吃水无限大的话,波浪对横摇的作用可以忽略不计。在实际上,较深的吃水也可以显著降低横摇的频率。但三体船很难通过吃水来改变横摇特性,波长与船宽接近时,强烈的高频横摇会造成从作业、舒适到结构强度的各种问题。大浪通常与大波长相连,特别宽的跨度对结构要求太高,只有避免船宽过度逼近高海况下的波长,这是很别扭的限制。0 X/ T. p" @! [2 `1 N
- C$ u0 M f9 R# D1 [- l) U ) f& _# y* l) k9 }# G O % L1 G; Z9 h+ E7 [2 ^+ m' I中国已经建造了3艘三体搜救船9 q/ @6 ^8 }* I( k. l