三體:中國下一代護衞艦的宿命?_風聞
晨枫-军事撰稿人-古今多少事,都付笑谈中2020-02-25 12:05
三體是劉慈欣的著名科幻小説,但這裏説的三體是指三體船。這會成為中國下一代護衞艦(簡稱新護)的構型嗎?

三體船在風帆賽艇中很流行,因為便於最大限度地利用風力



現在豪華遊艇中也開始風行了

最大的優點當然是寬大無比的艙室

另一方面,054A是非常成功的設計

但是窄小的直升機甲板影響了反潛能力的發揮

三體會是新護的宿命嗎?
054A人稱“新青年”,這是中國海軍歷史上最成功的護衞艦。火力強大,遠洋性能良好,購置和運作成本較低。但054A需要考慮換代了。人們對045B有各種猜想,從054A的各種大改,到“準052D”,不一而足,但三體的“獨立”級瀕海戰鬥艦或許是有價值的參照。
“獨立”級和“自由”級都是瀕海戰鬥艦,首艦“獨立”號(LCS-2)和“自由”號(LCS-1)分別在2010年和2008年和2012年入役,由於戰鬥力不足,而且缺乏升級價值了,美國海軍已經在2021年預算裏要求國會批准退役,把維修和運作經費騰出來,用於更加緊迫的地方。一同要求退役還有兩級的二號艦“科羅納多”號(LCS-4)和“沃斯堡”號(LCS-3)。
瀕海戰鬥艦是21世紀初美國海軍新思維的產物。那是美國拔劍四顧兩茫茫的時代,美國海軍需要的不是威力強大但昂貴的少量戰艦,而是大量中等成本的戰艦,才好滿足日益增加的警察行動需要。瀕海戰鬥艦速度高達44節,具有多用途艙和寬大的直升機甲板,可搭載不同的作戰模塊,但只有中等造價,似乎是理想選擇。
但在第一艘“自由”號入役的時候,美國海軍已經意識到根本性的定位錯誤,弱小的基本戰鬥力根本無力在大國對抗中生存,很高的速度則對飛機和導彈毫無意義。兩年後入役的“獨立”號也是一樣,儘管外觀更加科幻。抱以很高希望的可更換作戰模塊非但研製進度上嚴重拖延,也無法像期望的那樣在海上更換,現在發現,連在基地更換都要大動干戈,所以實用中不再考慮更換了,使得“定型”的瀕海戰鬥艦的作戰能力嚴重偏廢。但木已成舟,只好硬着頭皮繼續下去。

美國“自由”級瀕海戰鬥艦則不算成功的設計

但異常寬大的直升機甲板和巨大的多功能艙令人羨慕

極大增加直升機在各種氣候、海況下的出動能力和安全性

“獨立”級更加科幻

直升機甲板更加令人羨慕,面積幾乎趕上071兩棲攻擊艦了;多功能艙(圖中關閉,在“2”字門背後)也同樣不弱

但設計時就沒有考慮安裝反艦導彈,臨時加裝總是急就章的意思,“自由”級的甲板空間更加尷尬
多年來,坊間有各種瀕海戰鬥艦對056的假想對抗分析,056除了跑不贏外,幾乎在所有方面都是優勢。這是美國海軍不能接受的。
美國海軍試圖通過改裝、加裝來加強瀕海戰鬥艦,但收效甚微。由於原設計沒有考慮導彈甲板,並無合適的地方安裝防空或者反艦導彈發射架,勉強加裝則是各種彆扭,只適合作為技術驗證使用。在這種情況下,儘早退役最早的瀕海戰鬥艦就不奇怪了。
但瀕海戰鬥艦的思路並非一無是處,一些設計元素正在新一代西方戰艦設計上顯示出來。超大的直升機甲板已經成為新一代西方護衞艦的標配,而英國26型護衞艦還採用並發展了多功能艙(也稱任務艙)的概念。
大面積直升機甲板降低日常起降難度的好處很顯然,使得日常運作更加安全、可靠。直升機甲板需要在惡劣海況下也能起落直升機,最好不需要危險的助降作業,還要便於裝彈。一些戰艦具有雙機庫,但要能高效運作雙機,還是需要大得多的直升機甲板。現代戰艦也對運作多種直升機的能力有新的要求,不僅要能運作典型的艦載直升機,還要能運作陸基直升機,比如英國26級就要求能運作CH-47一級的重型直升機。

“獨立”級的多任務艙空間巨大,面積約合三個半籃球場

“自由”級則不僅能從尾門滑道收放,還能從側門吊放

英國26型護衞艦更進一步,把機庫與多功能艙結合起來,可以更有效地利用空間

兩舷對穿則增加了收放的效率,可以左舷搭載無人艇,右舷搭載潛水器,使用時互不干擾
多功能艙是另一個新概念。這是從反恐、反海盜和特種作戰開始的,要求能搭載和收放衝鋒艇之類的小艇。但隨着無人艇、無人潛航器的發展,多功能艙的作用越顯重要。在形式上,有滑道式,小艇在牽引機控制下從尾滑道收放;也有吊車式,可伸縮的桁架從艙口伸到水面上,小艇用吊車收放。
坊間對054A的下一代儘管設想紛紜,但一般都是現有基本格局的延申和強化,繼續定位於“小驅逐艦”,着重艦隊作戰,這是不妥的。
中國海軍曾經把054A作為“小驅逐艦”使用,主要是由於當時艦隊防空力量嚴重缺乏,而054A是第一代具有區域防空能力的戰艦。現在不同了。052D不僅在性能上遠遠超過054A,在數量上也在迅速接近。加上更加強大的055,054A的艦隊防空作用大大降低了。054A的反潛能力較好,但也落後於大洋反潛的要求了,尤其是侷促的直升機甲板。下一代應該重新定位。

052D不僅在性能上大大超過054A,在數量上也在迅速趕上,不再需要新護充當“小驅逐艦”了

事實上,052D的王座也丟了,現在是055了,更沒有“小驅逐艦”的必要了

風帆時代的護衞艦就是遠洋獨立作戰的,這是美國現存最古老的“憲法”號,這就是護衞艦,曾經和友艦一起打到利比亞的特里波利,美國海軍陸戰隊軍歌裏“從蒙蒂祖馬的宮殿到特里波利的海灘”就是這一段典故
新護應該側重反潛和多用途,側重在第一島鏈到第二島鏈之間的遠洋獨立作戰。
航母、部分055和052D將組成航母戰鬥羣,其餘055和052D將組成水面戰鬥羣,這些戰鬥羣將以遊獵形式,在岸基空中和導彈火力支援下,擔任遠海決戰主力。中國海軍還需要具有遠洋獨立作戰能力的巡邏戰艦,側重遠洋反潛,但還包括攔截低防護艦船(如補給船、商船、兩棲艦船等)的任務,後者實際上正是19世紀“古典護衞艦”的典型任務。
聲納依然是反潛探測的主要手段。艦艇聲納的水聲條件不好,一般艦艇的速度也拼不過核潛艇,需要以直升機加吊放聲納作為主要搜潛手段,無人潛航器則成為搜潛新軍。這使得新護不宜從054A修修改改,而需要全新思維。

“獨立”級品字形的三體佈局會是新護的理想起點嗎?
除了常規的雷達、導彈等方面的考慮,新護需要寬大的直升機甲板、機庫和多用途艙,“獨立”級的三體佈局是理想的起點,“品”字形三體由較長較寬的中央體和一對較短但特別瘦長的側體組成,上面用平台連接成剛性的整體。三個船體增加阻力,但船體本身瘦長又有利於減阻,權衡下來,總阻力還是降低的。
“獨立”級的滿載排水量3100噸,但直升機甲板有628平方米,幾乎兩倍於噸位大得多的“伯克”級。由於艦體寬度大,機庫面積達325平方米,足夠容納兩架MH-60。多任務艙更是超過1400平方米,約合三個半籃球場。
“獨立”級可以作為新護的參照,但新護還可以結合26型護衞艦的經驗。與“獨立”級用中央船體後半段的甲板下空間作為多用途艙不同,26型的多用途艙是與機庫相連的,成T字型。“橫槓”的兩端是大型側門,用於小艇或者潛航器的舷外吊放。“豎槓”的底端是機庫門,通向直升機甲板。機庫可借用多用途艙是26型能搭載CH-47一級重型直升機的原因。
新護未必有搭載重型直升機的要求,但需要有垂髮裝置的空間。從“獨立”級的基本格局開始,拉長“品”字形的“橫雙口”段,並拉長上層建築,可在機庫前中線位置增加24-36管通用垂髮。垂髮的常規位置在艦體內,但新護的三體結構使得艦體較窄較淺,只有利用上層建築的空間佈置。這樣重心較高,但考慮到三體的寬度很大,穩定性還是有保證的。機庫與多用途艙“環抱”垂髮艙成“凹”字形,延申的空間可作為兩側的多用途艙。這樣的佈局沒有26型的空間利用率高,面積更是與“獨立”級不能比,但就規定任務而言,應該夠用了。
但新護不需要“獨立”級44節那樣變態的高速。作為遠洋獨立作戰的反潛護衞艦,28節的速度夠用了。這樣,按照海軍部係數估算,即使把滿載排水量從“獨立”級的3100噸增加到054A的4100噸,動力要求也依然比“獨立”級降低3/4,只需要從054A的現有動力增加20%就夠用了。這是控制成本的關鍵。這樣,既可以從054A現有的4台16PA6柴油機增加功率,也可以換用更加緊湊、安靜的燃氣輪機。如果從直接推進改為全電推進,動力佈置還很靈活。
24-36管垂髮可以容納足夠的遠程反艦導彈、遠程反潛導彈、一坑四彈的中近程防空導彈,單面旋轉主動相控陣可以在成本和性能之間較好地折中,寬大的艙室有利於改善長期遠洋航行中的生活條件。這樣的“三體054A”比現有054A更適合獨立的遠洋反潛作戰。

另一個思路是參考英國“海神”級的構想,用“中”字形格局



“海神”沒有按照全規格護衞艦建在,但還是造了一艘2/3縮比研究船,成功地驗證了設計理念

從054A開始,增加一對側體,可以三體化,大大改變現有054A甲板空間侷促的問題,並不增加太多的噸位和造價
另一個思路是參照英國“海神”三體護衞艦設計方案,從大體與054A相同的中央船體開始,增加一對短小瘦長的側體,形成“中”字形格局。這樣對054A的艦體設計的改動最小,動力要求與前一情況類似,有望使用同樣的動力以降低成本。
054A的48管垂髮用24-36管通用垂髮替換,原上層建築前半段大體保留,但在煙道結構後截斷,兩側為兩個獨立機庫,原機庫位置現在是加寬的三體段的直升機甲板,原直升機甲板位置改為多用途艙-聲納艙。
“中”字形與“品”字形相比,浮力分佈比較均勻、對稱,船體在波浪中的升沉特性更加可預測,但後甲板的面積不如“品”字形。
三體船常與雙體船相提並論,但兩者是很不相同的。雙體船相對於單體船是質的變化,結構佈局、受力特性、水動力特性統統變了。最主要的是,兩個船體各自分擔一半浮力。三體船有各種做法,但主流思路是以單體船為基礎,增加一對只提供很少浮力的瘦長側體。側體與其説是額外的船體,不如説是防傾架,從水線以上迅速外漂,在橫搖時側體吃水增加,浮力迅速增加,產生反力矩,抑制橫搖,但在正常航行時只是在水面切割而過。因此這樣的三體船反而比雙體船更接近單體船的特性。與雙體船一側破損就嚴重影響抗沉性不同,三體船在側體受損時較少影響抗沉性,但同樣提供了大得多的甲板面積,也在一般情況下提供好得多的橫搖穩定性。
但三體船的橫搖穩定性比單體船更加複雜。在波浪較小的情況下,三體船的穩定性大大超過單體船。在波高浪大的時候,情況就要複雜了,取決於典型波長與船寬的關係。如果波長大大低於船寬,穩定性依然很好。如果波長大大高於船寬,三體船與單體船的橫搖響應沒有本質差別。但如果波長與船寬接近,三體船的橫搖可能反而不及單體船。單體船可以通過加大吃水來改善橫搖特性,理論上吃水無限大的話,波浪對橫搖的作用可以忽略不計。在實際上,較深的吃水也可以顯著降低橫搖的頻率。但三體船很難通過吃水來改變橫搖特性,波長與船寬接近時,強烈的高頻橫搖會造成從作業、舒適到結構強度的各種問題。大浪通常與大波長相連,特別寬的跨度對結構要求太高,只有避免船寬過度逼近高海況下的波長,這是很彆扭的限制。



中國已經建造了3艘三體搜救船


還在2017年阿布扎比國際防務展上推出了三體護衞艦的模型
中國已經有一定的三體船的研製、建造和使用經驗。北海艦隊的北救143號是第一艘917型三體高速搜救艇,2012年入役,排水量550噸。15x20米的直升機甲板與4100噸的054A差不多大,直升機起降條件比噸位三倍於己的056還好。據報道,917型已經有三艘同級船在役,另外兩艘在東海艦隊和南海艦隊。中國也已經在各種防務展上推出三體護衞艦的模型。
新護不會是054A的簡單更新升級,而是與新時代的中國海軍戰略相扣。高度強調反潛和遠洋的新護需要跳出常規思維,三體的新護很值得期待。