“集各国先进技术之大成”,竟把国防司令拉下马……

“集各国先进技术之大成”,竟把国防司令拉下马……
2024年06月13日 20:51 灼见
返航的伊弗·惠特费尔特号(图源:丹麦武装部队)

灼见(ID:penetratingview)

作为防空护卫舰,雷达先进与否当然非常关键。

作者 | 张学峰

来源 | 瞭望智库(zhczyj)

前段时间,丹麦海军伊弗·惠特费尔特号护卫舰参加了美国主导的“繁荣卫士”护航行动,期间击落多架胡塞武装发射的无人机。

然而,这艘本应该“立功”且集世界先进技术于一体的“丹麦最强护卫舰”,却不小心把丹麦国防司令拉下了马。

这艘护卫舰神奇在哪?

01

德国的动力

伊弗·惠特费尔特级(Iver Huitfeldt-class,也被译为伊万·休特菲尔德级)护卫舰的研制始于本世纪初。冷战结束后相当长一段时间里,丹麦皇家海军依旧保持着冷战时期的舰艇搭配,也就是依靠护卫舰、导弹艇以及空军和岸防火力负责防御,以控制波罗的海西部的出口。但是进入21世纪,北约海军的任务发生改变。丹麦海军之前的护卫舰也就略显落伍。

于是,2004年丹麦海军和欧登钢铁船厂签订合同,以阿布萨隆(Absalon)级多功能支援舰为基础,基于该级舰的基本船体设计,研制新型的防空护卫舰,也就是伊弗·惠特费尔特级护卫舰。

2008年,该级防空护卫舰的首舰开始建造,不同模块的建造分别放在了爱沙尼亚和立陶宛,以降低成本。然后这些模块被拖到丹麦欧登钢铁造船厂进行组装。2011年,该级舰共3艘全部完成建造并进入丹麦海军服役,也堪称欧洲各国护卫舰中的最新型号。

该级护卫舰是丹麦海军装备的大型防空护卫舰,满载排水量达到6600吨。在护卫舰中,它绝对算是大号的。之前我们介绍的英国45型驱逐舰,满载排水量也不过7500吨。应该说该级护卫舰舰体还是十分成熟的,英国在建的31型通用护卫舰,就是基于其舰体设计的。

从总体设计上看,该级护卫舰采用了众多降低雷达散射截面积的措施。舰体上部建筑全部内倾,和外飘的舰体有明显脊线,这样可以尽量避免反射的雷达信号原路返回。而且整个上层建筑相对比较简洁,减少了雷达反射源。其舰桥窗口也采用了金属化处理,类似于隐身战斗机座舱玻璃的金属镀膜,防止雷达波由此进入后再次反射,成为强的雷达反射源。

该舰采用了全柴联合推进方式。实际上,最初,也考虑过柴燃联合动力(CODAD)系统,采用一套LM-2500燃气轮机加两台德国MTU 8000柴油机,但最终选择了油耗率更低的柴柴联合方案。4台德国的MTU 20V 8000 M70柴油发动机,最大输出功率可以达到44000马力,通过德国伦克公司生产的变速箱带动传动轴。该舰采用双轴双桨模式,螺旋桨则采用德国曼恩柴油发动机公司的“阿尔法”可调螺距螺旋桨。

事实上,欧洲这个级别的舰艇,近年来很少采用这种全柴推进。相对保守的,使用柴燃联合或者燃燃联合。比如,同样使用SMART-L搜索雷达、阿帕火控雷达和标准-2防空导弹的德国F-124级护卫舰,满载排水量为5690吨,使用柴燃联合动力装置,最大航速29节,续航里程4000海里。柴燃联合动力系统在巡航期间使用柴油机,需要高速航行时,燃气轮机启动,进一步提升功率。这样可以分别发挥柴油机运行经济性好、采购成本低,燃气轮机功重比高、体积小、振动小、在高速运行期间热效率高等优点。

更加先进的舰艇,则采用全电推进。比如英国45型驱逐舰,采用燃气轮机加柴油机作为原动机的全电推进系统,最大续航里程达到7000海里。排水量超过万吨的德国F-126“万吨大护”虽然也使用柴油机,但是它采用的是柴-电-柴联合推进。巡航时,由柴油机发电,电动机驱动前进;高速航行时,再由额外的柴油发动机增速。

而柴柴联合的最大优势就是非常经济,伊弗·惠特费尔特的巡航里程高达9000海里。

02

荷兰的雷达

作为防空护卫舰,雷达先进与否当然非常关键。该舰采用搜索雷达+多用途火控雷达的配置模式。

搜索雷达,就是著名的SMART-L多波束远程对空/对海搜索雷达。该雷达为原荷兰信号公司(现在的泰雷兹荷兰公司)研制,最大探测距离400公里。之前我们谈到的英国45型驱逐舰配备的S1850M雷达,和这部SMART-L雷达外形上非常相似——黑色的天线,固定的仰角。其实两者确有渊源。S1850M采用了SAMRT-L雷达的天线和射频系统,后端接受处理系统则由英国公司自行设计。

目前,泰雷兹荷兰公司对SMART-L进行了重大升级,将原有的无源相控阵体制改为更加先进的有源相控阵体制,这种新型雷达被称为SMART-L MM(多任务)。

其最明显的性能提升,就是探测距离大幅提升。SMART-L MM的探测距离达到2000公里,不仅可以用于反导预警,也极大增加了反隐身能力。因为隐身目标简而言之就是雷达散射面积大幅度降低,会大幅缩小对方雷达探测距离。而SMART-L MM雷达反隐身的原理就是简单粗暴法——提高功率,提高探测距离。当然,SMART-L MM研制时间较晚,并未装备在伊弗·惠特费尔特级舰上。

该舰配备的火控雷达,则是阿帕(APAR的音译,APAR则是Active Phased Array Radar即有源相控阵雷达的首字母缩写)有源相控阵雷达(现在多用AESA代表有源相控阵雷达)。该雷达同样由荷兰信号公司研制,工作在X波段。阿帕雷达有4个固定安装的阵面,每个阵面直径1米,由3424个发射/接收组件组成,可以对水平90度、俯仰超过70度范围内的目标精确跟踪,最大搜索范围则达到120度(方位角)

之前我们谈到过的45型驱逐舰使用的雷达,则采用两个阵面呈A型背靠背布置,然后进行旋转来实现360度覆盖。这两种模式的不同在于,4面有源相控阵雷达相当于4部雷达,在采用相同跟踪、制导技术的条件下,跟踪目标更多,同时抗击的目标数量也更多,抗饱和攻击能力更强。

但是多出了两个阵面,价格也更贵。不过,两面阵往往有探测距离优势。在电力供应相当的情况下,均摊给两面阵雷达的电力会更强,阵面通常更大,探测距离会远一些。当然,上述对比仅仅是理论上的。不同导弹采用的不同制导体制,对同时抗击目标的数量也影响很大。

阿帕雷达配合的是标准-2 Block IIIA和“改进型海麻雀”(ESSM)导弹,这两种导弹都使用半主动雷达制导体制,需要雷达对目标进行照射。阿帕雷达使用间断连续波照射(ICWI)技术,允许同时制导32枚半主动雷达制导导弹飞行,其中16枚处于终端制导阶段。也就是说,一个阵面,可以同时制导8枚导弹,其中4枚处于末段制导阶段。有资料显示,该雷达一个阵面最多可以同时引导导弹攻击4个目标(2枚导弹打击一个目标)

这样的话,其实其多目标抗击能力并不出众。而在伯克级驱逐舰上,终端引导和末段照射,是由两种雷达来实现的。2023年,安装阿帕雷达的荷兰七省级护卫舰,在世界上首次实现了ICWI技术的实弹验证。除了末段照射目标之外,阿帕雷达也负责对标准-2 Block IIIA和“改进型海麻雀”导弹的中段指令修正,因此搭配的标准-2和“改进型海麻雀”是使用X波段数据链的版本。

有意思的是,阿帕雷达的“雷达罩”是柔性的,不工作的时候,雷达罩是瘪的。雷达工作时,由于阵面热量很大,再向内部充满冷空气用来冷却阵面,这时候雷达罩向外鼓起。

这种SMART-L雷达和阿帕雷达的配置方式,和德国的萨克森级护卫舰以及荷兰的七省级护卫舰相同。

此外,舰上配备4部瑞典萨博(SAAB)公司的Ceros 200火控雷达,可以用来控制舰炮,或者制导ESSM防空导弹。该舰的作战指挥系统则与阿布萨隆级支援舰相同,为丹麦TERMA公司自行研制的C-Flex战斗系统,可执行传感器数据融合、决策支持、武器控制等任务。在进行防空作战时,该战斗系统负责整合来自雷达以及其他传感器的信息,然后计算射击诸元,向操作人员进行显示,然后控制导弹发射并对导弹进行制导。

03

美德意的武器

该舰使用两种防空导弹,分别是标准-2 Block IIIA和“改进型海麻雀”(ESSM)导弹,都是美国货。其中,标准-2 Block IIIA是一种远程防空导弹,使用半主动雷达制导体制。除了具备防空作战任务之外,该弹还具备一定反舰能力。美国海军曾在实战中使用标准-2反舰导弹,打击过敌方舰艇。

最早的一批标准-2 Block IIIA导弹是1991年服役的,最大射程170公里。标准-2系列导弹中最先进的型号是Block IIIB,使用了半主动雷达加红外导引头的复合制导模式,抗干扰能力更强。

目前尚不清楚美国是否将Block IIIB出售给丹麦。最近一次可查的销售记录是2018年7月31日,美国国务院批准向丹麦出售46枚标准-2 Block IIIA导弹及相关支援设备,估计价值1.52亿美元,平均单价超过300万美元。丹麦该舰的标准-2导弹使用32单元Mk-41垂直发射系统,最多装备32枚导弹。

ESSM由美国雷神公司研制,也是一种采用半主动雷达制导方式的防空导弹。不过它个头更小,最大射程约50公里,价格也更便宜。它采用12单元的Mk-57垂发系统,最多装备24枚导弹。

除了上述防空导弹,该舰还可以装备16枚美国的“鱼叉”反舰导弹。该弹几乎是当时北约舰艇的标配。Mk-41和Mk-57以及鱼叉反舰导弹发射装置都位于舰体中部。

伊弗·惠特费尔特型护卫舰的导弹主要部署在舰体中部
伊弗·惠特费尔特型护卫舰的导弹主要部署在舰体中部

该舰主炮位于舰首。靠前的A炮位理论上可以选装Mk-45型127毫米舰炮或者76毫米舰炮,而相对靠后、位于舰桥前部的B炮位可以选装76毫米炮或者千禧年近程防御系统。目前该舰在两个炮位上都使用了意大利的奥托-梅莱拉76毫米舰炮。该炮兼顾防空、反舰以及对陆攻击,是目前世界上使用最广泛的舰炮之一,被称为舰炮中的AK-47。

在舰尾直升机库上方,则安装了GDM-008“千禧年”近防炮系统。该系统由著名防空火炮生产商瑞士厄利空研制,该公司2009年和德国莱茵金属公司合并后更名为莱茵金属防空公司。“千禧年”以厄利空的35/1000陆基防空系统为蓝本研制,用于舰艇的近程防御。GDM-008“千禧年”35毫米火炮系统在2005年5月通过了美国海军的测试,第一个用户就是丹麦皇家海军,首先装备于该国阿布萨隆级多功能支援舰上。

该炮发射35x228毫米炮弹,其最大特点是可以发射阿海德(AHEAD)弹药。这种弹药使用了可编程定时引信,炮口装有传感器,能够测量每一发炮弹的炮口初速,然后计算飞抵目标的时间,再通过炮口装置设置引信的定时起爆时间,极大提高了毁伤概率。每发AHEAD弹重量1.78千克,装有152枚钨合金金属块,每枚钨合金子战斗部的重量是3.3克,弹药引爆时会分散并且打击袭来的目标。该炮对低空或掠海飞行的反舰导弹射程为1500米。

该舰的武器系统采用模块化设计,可以实现“即插即用”,快速更换武器系统。

04

系统整合并不简单

该级舰的首舰伊弗·惠特费尔特号于今年1月底前往红海,加入美国组织的“繁荣卫士”行动。期间,于3月9日击落了4架胡塞武装的无人机。美国中央司令部(CENTCOM)当时表示,美国和其他联军当天击落了至少28架无人机,这里面就有丹麦护卫舰的战果。

但是在这之前发生的事,却让该舰官兵出了一身冷汗。

第一个问题是,它的战斗管理系统或者阿帕火控雷达在作战中遇到了重大问题,在30分钟时间内无法发射“改进型海麻雀”导弹。不过,在防空系统重新启动后,该舰使用三枚ESSM导弹以及50-100发76毫米弹药,最终击落4架无人机,这个交战过程总共持续了大约一个小时。但这期间也暴露出了第二个问题,该舰所装备76毫米火炮发射的一半炮弹出现早炸的问题,有的时候刚离开炮口没多远就炸了。

据媒体报道,交战结束后,该舰舰长于3月13日发出一份报告,描述了传感器、战斗管理系统和76毫米炮弹的问题,并指出炮弹消耗的显著增加将“严重”降低护卫舰的作战能力和作战弹性。“所有炮弹都已有30多年的历史,它们已经改装了‘2005年近炸引信’(在2005年改装的新型近炸引信,以帮助提高其对抗空中威胁的有效性),这被证明不适合实际战斗。”这位指挥官写道。

该舰装备的76毫米炮射速为每分钟85发,爆发射速达到每分钟120发。该舰有两门此型火炮。可能正因为如此,尽管一半的炮弹甚至没有接近目标,但该舰还是击退了胡塞武装的无人机攻击。该舰舰长强调,这艘护卫舰需要大量弹药来消灭目标,并且很快就会耗尽弹药。他还报告说,这“严重降低了战斗力,也降低了该舰的生存机会”。

此后,丹麦国防司令部(Defence Command)和海军立即采取了行动,但丹麦国防部长特罗尔斯·波尔森(Troels Lund Poulsen)告诉媒体,他只是在防务网站OLFI于4月2日首次报道该事件后才知道这个问题。

然而,丹麦电视2台看到的一份机密文件描绘了一个截然不同的故事:丹麦国防部是在3月15日举行的会议上获悉这一消息的,会议决定三天后就此问题举行更详细的简报会。丹麦电视2台的消息来源称,国防部认为,故障的炮弹数量比最初担心的要少得多。

一个值得注意的细节是,在此之前,德国F124型萨克森级护卫舰黑森号的防空系统在2月份也出现了问题。该舰将执行秘密侦察任务、未打开敌我识别装置的MQ-9无人机视为敌机,向该机发射了两枚标准-2防空导弹,但是却未能命中这架无人机。而出问题的黑森号,同样装备SMART-L雷达、阿帕火控雷达和标准-2防空导弹。尚不清楚这是因为MQ-9装备了干扰装置,还是标准-2导弹故障或者是和阿帕雷达之间的兼容性不佳。

说回丹麦的这艘舰,初步调查显示,荷兰阿帕雷达和丹麦C-FLEX作战管理系统(CMS)之间的问题阻止了该舰发射ESSM导弹。这个问题之前就出现过,但是一直没有解决。丹麦的相关部门建议阿帕雷达只用于搜索和跟踪目标,不用作火控。在制导ESSM导弹时,使用萨博的Ceros火控雷达。不过,泰雷兹后来发表的一份简短声明称,丹麦当局的初步调查“并未表明阿帕雷达存在问题”。

另一个值得注意的问题是,在护卫舰被送往红海之前,一些备件和装备,甚至包括两门76毫米火炮,都是从其他丹麦舰船借来的。虽然伊弗·惠特费尔特号在安装这些武器后顺利通过了所有测试,但它引发了对新安装武器的集成可能存在问题的质疑。

显然,由于这艘舰存在的问题,丹麦最高级别军职官员“国防司令”(Chief of Defence)弗莱明·伦特弗(Flemming Lentfer)将军被解除职务。具有讽刺意味的是,他曾在防空部队(包括丹麦的“霍克”防空导弹连)任职。同时,伊弗·惠特费尔特号护卫舰也提前两周结束任务,打道回府。

但这并没有阻止该级舰再出问题。就在伦特弗被解职的第二天,也就是4月4号,该级舰3号舰尼尔斯·朱尔号搭载的“鱼叉”反舰导弹在测试期间,固体助推器被意外“激活”。虽然没有发射出去,但是风险很高,迫使丹麦官方预防性地关闭了丹麦连接波罗的海和大西洋的大贝尔特海峡。

媒体报道的“激活”是个什么概念呢?可以理解为,在导弹具备发射条件的情况下,操作人员按下了发射按钮。正常情况下,导弹应该发射出去,结果由于出现故障并没有发射出去,但是有随时点火发射的风险。很可能是一次故障,阻止了一次错误引发的更大灾难。

伊弗·惠特费尔特级护卫舰短时间内出现多次重大故障,说明该舰固然堆砌了很多先进技术,但是进行系统整合并不简单。该舰使用了多个国家的关键子系统,而且舰体在不同国家进行建造,最后由丹麦本国公司进行整合,听上去似乎是“集各国先进技术之大成”,但实际上让来自不同国家的子系统相互兼容、高效、可靠的工作没有那么容易。

丹麦本土公司对这些子系统的细节技术、核心技术掌握不充分,最终给作战埋下了很多隐患。

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