突破代差,中国海军第三代驱护舰垂发系统大分析

突破代差,中国海军第三代驱护舰垂发系统大分析
2024年12月13日 13:30 内容集散地

来源:极速视野

进入21世纪后,中国海军面临着严峻的安全形势。该军种长期以来存在主战装备技术水平较落后、发展不均衡等现实问题,技术装备的发展与整体实力和新时期的任务需求有着巨大差距。从2005年开始,中国海军在完成了初期技术积累后进入第三代主战装备快速发展、建造的时期,其中以第三代驱逐舰和护卫舰的建造最为典型。一方面,这批舰的技术定位都比较高,其性能在满足中国海军作战需求的前提下,都是以当时世界上最先进水平作为参照或追赶对象的,基本上实现了消除“代差”的设计初衷。另一方面,这批舰的建造数量非常庞大,由于老一代051型和053型驱护舰的建造、服役数量达60多艘,即使到21世纪初仍然有30多艘在役,因此第三代驱护舰的建造时间非常紧张,中国海军必须在尽可能短的时间内完成主战舰艇的全面更新换代。这也是后来主战舰艇建造持续10多年呈现“井喷”式发展的主要原因。

而中国海军第三代驱护舰与以往国产驱护舰最显著的区别(或者说改变),除了诸如舰体吨位和尺寸更大、雷达电子设备技术水平更高、作战功能更为完善,还包括各型主要舰载导弹开始全面实现“垂直发射化”。这一改变既满足了海军新时期海上作战的更高要求,为保证第三代驱护舰大幅提升作战能力打下了坚实的基础,又对水面舰艇平台在结构布局方面进行优化,以最大程度上发掘空间潜力发挥了重要作用。

具备完整防空、反舰、反潜、对地攻击能力的052D型驱逐舰已经成为了中国海军远海作战的主力水面作战舰艇

在舰载导弹垂直发射方式出现之前,舰载导弹(特别是舰空导弹)都采用的是倾斜发射方式,该方式存在占用舰内空间大、作战范围小、反应速度慢、故障率高、备弹量少、持续作战能力不足等问题。在20世纪70年代之前,由于各方面技术条件的限制,这些不足对于作战的影响还比较有限,但是到了70年代之后,随着战场环境的变化以及反舰导弹饱和攻击战术的日趋成熟,增大舰载导弹特别是舰空导弹防御范围、缩短反应时间、增加同时拦截目标的数量就成了需要尽快解决的问题。虽然在作战平台上增加舰空导弹倾斜发射装置数量(无论是单联装还是双联装)可以在一定程度上解决这些问题,但终归因受结构、设计的限制而无法完全满足作战需求,舰载导弹发射垂直化就成为可以彻底解决这些问题的最佳途径。

首先,舰载导弹采用垂直发射方式后,其发射率增加,系统反应时间则大幅缩短。由于所有导弹都属于待发弹,因此倾斜发射方式所存在的同时可用导弹数量极为有限的问题就得到了彻底解决,而且不再需要考虑导弹再装填间隔时间。采用垂直发射方式的导弹持续发射速度可以达到1枚/秒,是倾斜发射方式的5~7倍,系统反应时间相应地缩短到3~5秒,而倾斜发射方式一般不会短于10~15秒。

其次,垂直发射系统载弹量大,无发射盲区限制。舰载导弹采用垂直发射系统后,同等空间可以携带更多数量的导弹,还可以简化舰体平台的布局设计,优化空间利用率,这对于提升作战平台火力打击强度是有着巨大帮助的。而采用垂直发射方式后,舰载导弹可以通过尾部矢量舵(或燃气舵)实现向任意方向转向,快速完成对不同方向来袭目标的攻击和拦截,防御范围可以实现360度无盲区半球覆盖。

最后,舰载导弹采用垂直发射方式后,可以实现多弹种共架发射。一套发射装置即可满足不同类型舰载导弹武器的储存、发射要求,从而使作战平台拥有了前所未有的多任务作战能力,具有非常理想的模块化和通用化能力。

同时,垂直发射系统极大地简化了舰载导弹装填、发射、检测等复杂操作和控制过程,整套系统的可靠性、可维护性都有了极大提升。因此,舰载导弹发射方式的转变对于现代水面舰艇的结构设计、作战能力、技术水平等方面的迭代和提高都产生了巨大的影响。

美国海军“提康德罗加”级巡洋舰“考彭斯”号(CG 63)用舰载MK-41垂直发射装置发射“标准”-2舰空导弹

美国则在20世纪70年代中期开始研制世界上第一种通用化舰载垂直发射装置,即目前装备在世界数百艘水面舰艇上的MK-41。作为当时海军新一代宙斯盾舰载防空系统的重要组成部分(该系统也是美军有效对抗苏联海空军“对海饱和打击”能力的重要举措),它除了实现了舰载导弹垂直发射,最大的特点就是可以兼容美国海军现役以及未来所有舰载导弹武器,并且整体体积较小,重量较轻,平台适装性非常好。

虽然俄、英、法、以、韩等国也先后独立研制了一些舰载垂直发射装置,但它们在通用化、多弹种兼容性等方面仍然无法与MK-41舰载垂直发射装置相比。这个局面直到21世纪后中国海军第三代驱护舰装舰使用的两种舰载通用垂直发射装置出现后才得以改变,而这也预示着中国海军整体实力开始进入全新发展时代。

20世纪90年代中期,中国海军针对未来海军作战需求以及现役第一、第二代驱逐舰在技术和作战能力方面所存在的不足,开始了第三代驱护舰的研制计划。这一代驱护舰需要在中远程区域防空以及区域反潜方面填补中国海军长期存在的能力缺失,而这是中国海军在21世纪后有效应对中国周边出现的更为严峻海空威胁所必须具备的能力。但因受到当时大功率舰用动力技术的限制,第三代驱护舰在设计时仍然受到了诸多不利因素的制约,其中最主要的就是吨位仍然没有达到理想的程度。

虽然相对于第二代驱护舰,第三代驱护舰的吨位有了较大增加,但054、054A型护卫舰只有4000吨左右,052C/D型驱逐舰也仅仅6000吨左右,这就导致在满足平台基本性能达标并且有大量新型雷达、电子设备同时上舰时,用于布置和安装舰载导弹武器的空间实际上是非常局促的。如果仍然采用舰载导弹倾斜发射方式,要想在武器数量、作战功能、作战效能上全面超越第二代驱护舰,根本就没有可能。因此,在众多不利因素和条件的制约下,第三代驱护舰只有在舰载导弹发射方式上实现突破,才能在总体作战性能上达到国外同类型驱护舰的先进水平。

中国海军为了满足第三代驱护舰不同时期的建造需求,根据自身技术基础能力和作战需求的紧迫性,先后研制了三种舰载垂直发射装置。

第一种是作为过渡装备在052C型驱逐舰上的第一代舰载垂直发射装置。052C型驱逐舰的设计目的是为中国海军提供一种可以在21世纪海上作战环境下进行有效防空作战的驱逐舰。该型舰的技术跨越太大,除了首次上舰装备的新一代国产346型舰载有源相控阵雷达,与之搭配的“海红旗”9远程舰空导弹也是首次上舰。

“海红旗”9舰空导弹的前身是20世纪80年代中期研制的陆基“红旗”9地空导弹。“红旗”9是一种中远程地空导弹,主要用于打击、拦截中高空飞机目标以及中低空小型飞机目标或导弹。在90年代中期开始研制052C型防空驱逐舰时,国内所能选择的远程防空导弹只有“红旗”9地空导弹,其性能与美国海军现役主力“标准”-2ER远程舰空导弹基本相当,完全可以满足中国海军21世纪初海上区域防空作战的需求。并且,将地空导弹改为舰空导弹在国外早有先例,可以在很大程度上减少研制时间,降低技术风险,因此在其基础上发展的“海红旗”9是保证052C型驱逐舰研制进度的最佳选择。

052C型驱逐舰上首次装备了346型舰载有源相控阵雷达,该雷达要比“红旗”9所使用的无源相控阵雷达在探测距离、目标分辨率、跟踪目标数量、抗干扰能力、多目标拦截能力等方面有着更好的表现。为充分发挥这套先进雷达的性能和作战优势,中国专门为“海红旗”9研制了舰载垂直发射装置。

虽然“红旗”9也采用了垂直冷发射方式(每辆发射车载有4具导弹垂直发射筒),但由于使用平台和作战环境不同,“海红旗”9的垂直发射装置必须要重新设计。为了节约时间并降低技术风险,该垂直发射装置研制时借鉴了俄罗斯“里夫”舰载防空系统中垂直发射装置的部分设计理念,但结合中国海军的作战需求进行了相应的改进,从而在技术上更为先进,设计也更为合理。

受052C型驱逐舰平台的尺寸和吨位所限,“海红旗”9垂直发射装置的标准模块采用了6单元设计,而非国外常用的8单元设计。一个标准发射模块是由6个直径0.7米、深7米的导弹发射井组成,并且呈圆形排列。这样改进后,一个标准发射模块的体积要比俄制“里夫”系统减小15%左右,保证了该垂直发射装置在只有6000吨左右的052C型驱逐舰上能有相对较好的适装性。

052C型驱逐舰在艏部布置有6座6单元垂直发射装置

“海红旗”9垂直发射装置模块中部设有支撑装置,用于固定并挂载导弹贮运发射筒,而每个发射井口都设有独立的发射舱盖,可以独立开启,便于随时发射发射井内的舰空导弹,同时取消了俄制装置内复杂的旋转机构,从而使导弹的持续发射速率能达到最高1枚/1.5秒(不同发射模块)或1枚/3秒(同一发射模块),与美国海军的MK-41舰载垂直发射装置相差不大。

“海红旗”9舰空导弹仍然采用的是冷发射方式,其发射筒底部设有燃气发生器,产生的高压气体将导弹弹射出发射筒,在20米高度时导弹发动机点火并通过尾部的燃气矢量舵实现导弹转弯。为了避免点火失败的舰空导弹跌落造成舰体平台设备损坏,发射装置同样采用了外倾5度的设计,这一点与俄制“里夫”舰载垂直发射装置基本上是一致的。

“海红旗”9垂直发射装置还设有1部导弹装填吊车,它可以根据垂直发射装置位置灵活布置,原则上每组垂直发射装置配置1部,这一点与美国MK-41垂直发射装置类似。吊车可以在海上或港口对导弹发射装置进行再装填,补弹速度可以达到8枚/时。

虽然“海红旗”9垂直发射装置在设计时已经尽可能减小体积,但最终在052C型驱逐舰上只安装了8组6单元垂直发射装置(舰首6组,舰尾2组),共携带48枚“海红旗”9舰空导弹。虽然在数量上相较国外防空驱逐舰或巡洋舰(比如俄罗斯海军的“光荣”级巡洋舰,美国海军的“伯克”级驱逐舰、“提康德罗加”级巡洋舰)少了50%~70%,但对于中国海军来说仍然是一个巨大突破,初步赋予了中国海军抗击“饱和式攻击”的能力。

这种舰载垂直发射装置在设计之初没有考虑“通用化及多弹种兼容”的问题,这实际上失去了垂直发射方式最大的优势。052C型驱逐舰的舰体布局和武器布置非常局促,为了满足48个垂直发射单元的安装,很多方面都进行了取舍,一定程度上影响了052C型驱逐舰的反舰和反潜作战能力。这决定了无论是“海红旗”9舰载垂直发射装置,还是052C型驱逐舰,都只是中国海军在特定时期解决有无、满足迫切作战需求的过渡型产品。

后续052C型驱逐舰的发展也印证了上面的说法。由于新技术应用过多,首批2艘舰在交付中国海军后仍然持续进行了近3年的试验测试工作(为此,中国海军还引进了2套俄制“里夫”M舰载远程防空系统,建造了2艘051C型防空驱逐舰,用于弥补052C型驱逐舰未形成作战能力的问题)。052C只建造了4艘同型舰,在其基础上改进升级的052D型驱逐舰则开始批量建造。

052C型驱逐舰第二批次的“西安”舰

第二种是在054A型护卫舰上大量装备的第二代舰载垂直发射装置。20世纪90年代中后期,中国海军现役数十艘驱护舰中,除了从俄罗斯采购的2艘956E“现代”级驱逐舰具备一定的中程区域防空能力外,其他舰艇只具备有限的点防空能力,这显然不能满足中国海军在21世纪后海上作战的需求。

现代海上防空体系都需要建立远、中、近多层拦截火力以应对更为严峻的空中威胁,使用“海红旗”9舰空导弹的052C型驱逐舰显然是为了解决远程防空的问题,中程防空的重任则由同时期研制的054型护卫舰负责。

当时中国从俄罗斯引进了956E“现代”级驱逐舰,舰上的“施基利”系统所使用的中程9M38E舰空导弹对于当时的中国海军是有着巨大吸引力的,其较大的射程(约25千米)、较高的飞行速度(最高3马赫)、独特的多目标拦截能力(2具单臂发射架与4~6部照射雷达可实现同时打击4~6个目标),都是中国海军决定采购这型驱逐舰的重要原因。除射程稍有不足外,该型导弹的整体技术水平和性能实际上要比美国海军在“佩里”级护卫舰上使用的“标准”-MR中程舰空导弹更优秀。

不过,对于只有4000吨左右的054型护卫舰来说,如果配备与“现代”级驱逐舰相同的“施基利”防空系统显然不现实,如果简配到1具单臂发射装置和2部照射雷达,在作战性能上又满足不了中国海军的作战需要。同时,中国海军对于054型护卫舰的任务要求也不仅仅是中程区域防空,考虑到未来远海作战时水下潜艇的威胁,它还要担负更为重要的区域反潜任务,并仍然要具备基本的反舰能力。这也就意味着,在同等体积下,054型护卫舰的火力密度要比052C型驱逐舰更高,而实现的技术难度将更大。改变舰载导弹的发射方式,使舰上的一种或多种导弹武器采用垂直发射,就可以在很大程度上降低技术实现难度,保证054型护卫舰的研制顺利进行。

为实现这一目标,在20世纪90年代末中国开始研制为054型护卫舰配套的中国海军第一种通用舰载垂直发射装置,它可以兼容发射中程舰空导弹和反潜导弹,并具有较好的可扩展性,是继美国海军装备的MK-41之后世界上第二种通用舰载垂直发射装置。

054A型护卫舰布置在艏部的32单元垂直发射装置

该通用舰载垂直发射装置的设计和结构与MK-41类似,即由标准发射模块、导弹贮运发射箱以及相关控制系统组成。其中,标准发射模块是整个舰载垂直发射装置的基础,它由8个0.6米的矩形隔舱组件构成,整个标准发射模块长3.2米,宽2.2米,深6米,根据平台吨位和大小可以选择1个或多个模块组合(一般为2组8单元、4组8单元或6组8单元)。

这种舰载垂直发射装置每个隔舱组件均有独立的舱盖开启机构,表面采用了具备防弹能力的高强度钢,对小口径弹药和导弹破片有较好的防护能力。每个标准发射模块中部设有一个共用导弹排焰通道(这一设计与MK-41相同),用于排除导弹点火后的高温燃气尾焰。这就意味着它所使用的舰载导弹也都采用了热发射方式。

根据054型护卫舰的任务需求,这套垂直发射装置所配备的舰载导弹主要有两种:一种是“红旗”16中程舰空导弹;另一种则为中程火箭助飞鱼雷(也称反潜导弹)。“红旗”16是在引进的“施基利”防空导弹技术基础上发展的新一代中程防空导弹,分为陆基型和舰载型。

054A型护卫舰在发射“红旗”16舰空导弹

与陆基型“红旗”16不同,舰载型“红旗”16的发射方式由“冷发射”改为了“热发射”,这主要是考虑到节省空间、提高弹种兼容性。由于054型护卫舰的吨位较小,上甲板到底舱的最大垂直深度只有8.5米左右,如果考虑到舰内(特别是底舱)需要设置的一些必要舱室,那么垂直发射装置的最大高度必须控制在7米以内。因此,在改为热发射方式后,“红旗”16的矩形导弹贮运发射箱的长度要比陆基型圆形发射筒短了近0.35米(即省去了发射筒内的燃气弹射装置),发射箱总体长度只有6米,完全不影响平台适装性。

除舰空导弹外,该通用舰载垂直发射装置还可以兼容发射中国海军第一种远程反潜武器-火箭助飞鱼雷。由于054型护卫舰的定位是执行中程防空和区域反潜,传统反潜火箭深弹和轻型反潜鱼雷的打击体系显然无法满足海军的反潜作战需求,而火箭助飞鱼雷则赋予了中国海军全新的远程反潜打击能力。其战斗部为一枚国产轻型反潜鱼雷,自身动力射程在10千米左右,可以有效打击航速30节、潜深450米的各类潜艇目标。

为了增加打击范围,国产中程火箭助飞鱼雷的弹体后部加装了一具固体火箭发动机,鱼雷最大动力射程不小于20千米,最大飞行速度超过1马赫,它也采用垂直热发射方式,发动机尾部设有燃气舵,垂直发射后可实现快速转向。火箭助飞鱼雷的出现,使中国海军拥有了可以快速对远距离水下潜艇目标实施打击的能力(全射程打击时间可以控制在100秒之内,而传统反潜鱼雷即使以40节的高速航行,打击时间也将在30分钟以上),反潜打击反应时间更短,覆盖范围更大。火箭助飞鱼雷是现代反潜舰艇最重要、最有效的反潜打击武器之一,也从根本上保证了054型护卫舰在反潜作战方面实现了质的飞跃。

国产火箭助飞鱼雷的整体尺寸和体积并不大,弹长约5米,比“红旗”16略短,前部弹径约0.33米,后部发动机部分弹径约0.45米,因此其矩形导弹贮运发射箱的长度只有5.5米,可以完全兼容在通用舰载垂直发射装置中。

054A型护卫舰垂直发射火箭助飞鱼雷

可见,中国海军的第一种通用舰载垂直发射装置的研制起点非常高,因此其研制难度也是前所未有的,加之配套使用的舰空导弹和火箭助飞鱼雷的研制进度拖后的原因,在21世纪初完成其研制的目标没能实现。因054型护卫舰的建造工作相应延后,中国海军又从俄罗斯引进了2艘改进型956EM“现代”级驱逐舰,同时还引进了2套“施基利”系统,建造了2艘052B型驱逐舰。

技术完全达标的全状态054A型护卫舰自2005年开始建造(首制舰共有4艘),在交付中国海军后进行了长时间的武器测试(其中最核心的是通用舰载垂直发射装置与两型舰载导弹的匹配试验),2010年后全面形成作战能力,054A型护卫舰进入批量建造的阶段,中国海军在短短10年左右的时间里就完成了30余艘后续舰的建造。

054A型护卫舰的快速批量建造,不仅在较短的时间内使中国海军水面舰艇力量实现了更新换代,而且彻底解决了中国海军在中程区域防空和反潜作战方面的问题,满足了中国海军在新世纪的作战需求。

财经自媒体联盟更多自媒体作者

新浪首页 语音播报 相关新闻 返回顶部