中国海军舰艇隐身技术突飞猛进

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中国海军舰艇隐身性能分析
舰载武器2006.11
潘梦蕾
舰艇隐身技术的目的是使舰艇的信号特征融合于环境背景中,有效降低敌方探测器的工作效能。隐身舰艇的概念一经提出,就受到各国海军的高度重视,许多国家的海军把保证舰艇隐身性置于和发展新型武器系统同等重要的地位。从上世纪90年代开始,西方国家设计的每一型水面舰艇都在一定程度上考虑了隐身性能。从上世纪80年代末开始,中国海军水面舰艇的发展进入了快车道,对水面舰艇隐身技术的研究也在这一时期开始,并在随后建造的各型驱逐舰、护卫舰上不同程度地采用了隐身技术。经过15年的发展,我国的水面舰艇已完成了从非隐身到初步隐身化的跨越,走在了世界水面舰艇隐身技术的前列。
◆第一代隐身舰艇的发展:112舰的尝试

苏联SS-N-2冥河反舰导弹
在1967年的中东战争中,苏制"冥河"反舰导弹已显示出强大的威力,但随后以色列海军却使用近程高炮和干扰设备对"冥河"进行了有效拦截,因此在随后的十余年里,各国都着重于发展硬杀伤武器以拦截反舰导弹。在1982年马岛战争中,阿根廷海军航空兵用"飞鱼"反舰导弹击沉英国皇家海军舰艇,再次震惊了世界。这一时期,以法国"飞鱼"为代表的反舰导弹在技术上已颇为成熟,该导弹采用亚音速掠海飞行和雷达半主动或红外制导,具备较强的抗干扰性能,极难被防空系统拦截。为此,马岛战争后,英国皇家海军率先开始考虑降低新型舰艇的雷达和红外特征,除在后续建造的42型驱逐舰上采取抑制烟囱热辐射强度措施外,1990年服役的23型反潜护卫舰对上层建筑又进行了一定程度的简化。英国新型舰艇采取的雷达和红外隐身措施,影响了我国90年代初期的新型舰艇设计方案。"旅沪"级导弹驱逐舰在设计过程中参照了欧洲的同级别驱逐舰,采取了上述隐身措施。
90年代末期,笔者曾有幸作为普通观光游客登上112舰参观。还未登上舰面,便在岸边感受到112舰与我国以往建造的水面舰艇外观上的区别。该舰为全封闭战舰,舷侧不开舷窗,从而保证了舷侧面板的完整性;侧线与甲板不再是简单的直线折角,而是在连接处呈平滑过渡。这种圆弧式折角虽然不能完全将敌方的雷达波折射到其他地方,但能有效降低反射回敌方雷达接收机的信号强度。

中国海军112舰
112舰的上层建筑布置也比"旅大"级更为简洁。走在112舰上,感觉不仅其甲板宽敞,而且上面的突出物和附属设备也比"旅大"级少。作为红外隐身的一部分,烟囱也进行了修改,燃气轮机的废气从动力舱排出后,先与空气混合再排出舰外,降低了烟囱出口温度。但遗憾的是,112舰没有考虑舷侧和上层建筑的倾斜化,因此在通常交战距离上的敌方水面舰艇雷达仍可以收到来自112舰的较强的反射信号。此外,由于当时的中国海军舰载武器未进行隐身化外形设计,型号选择余地较少。再者,为保证基本作战能力,112舰上安装了数量众多的雷达和武器系统,这些金属设备外观上尚没有作隐形化设计,从而影响了112舰的雷达隐身性能。
◆准隐身的167舰
作为国产舰艇向隐身化发展的首次尝试,112舰虽然迈出了第一步,但由于当时技术条件的限制,隐身性能并不完善。在国际权威的海军年鉴中,112舰未被归类为"隐身舰艇"。
几乎在112舰服役的同时,美国"阿利.伯克"级"宙斯盾"导弹驱逐舰服役,该舰采用了美国"海影"号隐身试验舰的一些试验成果,全舰舷侧外倾,上层建筑内倾,舰载垂直发射系统和多功能相控阵雷达也极为简洁,有效降低了雷达反射截面积。

中国海军167深圳舰
"伯克"级导弹驱逐舰是世界上第一种投入现役的准隐身舰艇。四年之后正式服役的法国"拉斐特"级导弹护卫舰也采取了多种隐身措施,由于其舰体尺寸较小(满载排水量约3600吨),服役初期竞曾发生过舰载直升机返航时无法用机载雷达发现母舰的事例。与"伯克"级和"拉斐特"级相比,112舰在隐身技术应用方面的差距是明显的。1997年,我国继112之后的又一款新型导弹驱逐舰-167"深圳"号导弹驱逐舰下水。167舰不仅是国产导弹驱逐舰大型化的先驱,也是第一艘成熟的国产准隐身舰艇。167舰的具体性能数据现在仍严格保密,但167舰正式服役后即作为海军的"明星舰"频繁山访,接待中外友人登舰参观,笔者也因此有机会近距离接触167舰,感受这艘"中华隐身第一舰"的风采。
167舰的轮廓线条比112舰更为简洁流畅。可能是由于方便内部舱室布置的考虑,167舰的舷侧仍较为饱满,但设计师将舷侧设计成">"形的内折角形状,下部稍外倾,上部稍向内倾;上层建筑则与"伯克"级一样,舰桥、船楼、烟囱、直升机库、塔式后桅杆均设计成有相同角度的内倾,从而能够良好地散射海平面方向射来的雷达波,即使是遭遇对方的空中预警机,其大部分雷达波都会在167舰的舰体上产生偏反射,导致预警机接收不到足够强度的回波信号,降低了发现距离。
167舰的舰载武器和电子系统也经过重新布置。舰体前部"海红旗"-7防空导弹的装填机构和弹库被埋藏在舰体中,整个武器系统凸出在甲板上的只有一具8联装发射装置。相比112舰直接将整个方形弹库放在甲板上的做法,167舰的布置方式显然隐身性能更好。167最初装备的火炮为传统外形的100毫米舰炮,但现已改为炮塔轮廓重新设计的100毫米隐身舰炮,从而消除了一大雷达反射源。
在采取上述隐身措施后,167舰的综合隐身性能已达到"伯克"级的水准,成为继"伯克"级、"拉斐特"级和日本"金刚"级之后世界上第四型准隐身水面舰艇。
但167舰的隐身设计仍有一些瑕疵:如航海附属设备较为凌乱;由于未装备多功能相控阵雷达,全舰安装的雷达系统型号过多;4座四联装反舰导弹发射装置未采取任何隐身外形,直接安放在中部烟囱之间(不过,"伯克"级配备的"鱼叉"反舰导弹四联装发射筒也是直接安放在甲板上);救生艇等设备也裸露在舰体外等。这一代隐身舰艇的目标是在一定程度上减少雷达反射截面,降低敌方雷达对本舰的发现距离,因此需要在隐身性能和作战性能之间选择一个平衡点。
◆新型驱护舰的隐身性能
进一步隐身的168舰:
168号多用途导弹驱逐舰于2002年下水,在2005年的中俄"和平使命2005"军事演习中,168舰全程参加演习并展示了强大的战斗力。作为继167舰之后的第二款国产大型驱逐舰,168舰在结构上与167舰有明显的继承关系,可说是后者的放大型。但168舰的舰体外形已发生了脱胎换骨的变化,大量采用了经167舰验证的隐身措施。

中国海军168号导弹驱逐舰
168舰为全封闭舰艇,中央桥楼式设计格局。与167舰不同的是,168舰舷侧不再采用">"形折角,而是呈平面外倾,上层建筑成一定角度内倾,这不仅形成了良好的隐身外形,还为后续变型舰大型相控阵雷达的安装提供了方便。168舰的其他改进措施还包括:烟囱废气冷却系统从简单的混合风冷装置更换为水冷系统,废气先经过海水冷却之后,再与空气混合排放出去,使得烟囱的红外辐射特征大为下降;舰体动力舱部分采用隔热措施,配合水幕降温系统,可以干扰现役的大部分红外制导反舰导弹;舰首增加一段高约0.5米的内倾挡板,较好地遮盖了舰首的锚泊设备,使得水平方向射来的雷达波束被挡板折射开:救生艇被放在船楼的艇库中,使用时才释放下海。遮盖舰上设备的隐身挡板还在中部出现,用于遮盖这一段舰体的反舰导弹发射基座。同时舰首的隐身挡板还具有防浪功能。
经过以上改进,168舰的隐身性能比167舰又有了一定的提高,可归类为世界第一代准隐身舰艇中性能较好的改进型号。
168舰在细节方面的缺陷包括:由于采用了俄式倾斜发射防空导弹,使得舰上的电子设备种类繁多,倾斜式发射架本身就是一个强反射源;舰首的挡板无法完全遮挡多管反潜火箭发射器;主炮后的4具122毫米通用干扰火箭发射器没有经过外形修改,隐身性能较差。最新服役的大型防空驱逐舰与168舰为同一母型的系列驱逐舰,但由于采用了垂直发射防空导弹和多功能相控阵雷达系统,隐身性能与168舰相比又有一定的提高。
安装远程防空系统的新型导弹驱逐舰:
继168等舰之后,我国又建造了新一级大型防空驱逐舰。该舰沿用了167舰的基本结构和布局,因而两者外观极为相似,下水之初曾令军迷们迷惑不解,甚至猜测是167舰的后续姊妹舰。实际上,该舰的隐身技术相对167舰仍有一定的进步,其上采用了与168舰相同的发动机废气水冷系统,降低了舰艇的红外辐射特征:尾部直升机甲板下的舱室取消了开口,有效降低了尾部雷达反射截面并加强了尾部强度。

中国海军170号导弹驱逐舰
在该舰建成服役后,绵延35年的国产双烟囱蒸汽轮机驱逐舰的建造划上了一个句号。从上世纪60年代末期上马的"旅大"级驱逐舰,到2l世纪下水的新锐战舰,这一款源于俄罗斯技术的舰队驱逐舰在中国设计师的手中发生了魔术般的变化,不仅具备了超视距反舰能力和区域防空能力,还拥有了接近世界先进水平的隐身性能,实在可称为舰船建造史上的奇迹。
"现代"级-就是不隐身:
我国从上世纪90末期引进了俄罗斯"现代"级导弹驱逐舰。该级舰设计于上世纪70年代,由于设计时间较早,"现代"级导弹驱逐舰基本上没有考虑舰艇的隐身性能。该级舰的侧舷和上层建筑均基本垂直,武器系统奇形怪状,舰桥上堆满各种型号的雷达和电子设备。在苏联海军的序列中,"现代"级的任务是作为近海防御舰只,驱赶可能威胁到苏联弹道导弹核潜艇的北约水面反潜舰艇。在中国海军的序列中,"现代"级的任务与苏联海军时代类似,将扮演"海上突击炮"的角色,在台湾海峡及附近海域以编队方式对敌实行反舰导弹饱和攻击,用最短的时间为我登陆舰编队清理出一条安全航道。

中国海军现代级导弹驱逐舰完全不具备隐身特性
新型导弹护卫舰一亮点:
国产导弹护卫舰被定位为200海里专属经济区的保卫者,因此出于成本的考虑,我国从"江湖"级导弹护卫舰开始,建造了大批结构相对简单的近海作战型导弹护卫舰。这些护卫舰安装有部分比较先进的武器系统,但在其他关键的地方,如隐身化设计方面则考虑欠周全。2004年,新型导弹护卫舰的出现打破了这一传统弱点,成为我国海军第一艘具备隐身能力的导弹护卫舰。
新型护卫舰的外形非常美观流畅,被军迷称为中国建造过的最漂亮的军舰。由于该舰采用了类似法国"拉斐特"级护卫舰的舰体侧线折角,因此被西方观察家称为"拉斐特级仿制型"。实际上,新型护卫舰从结构到舰载武器、作战定位,均与"拉斐特"级有本质的差别。与我国此前服役的导弹护卫舰相比,新型护卫舰的隐身性能有了质的飞跃,甚至超越了同时期建造的168舰等大型导弹驱逐舰。

国产新型导弹护卫舰隐身性能优秀
与168舰一样,新型护卫舰舰首的挡板有效掩盖了前甲板的锚泊设备,而舰中部的折角平面向上延伸,几乎将整个舰桥包在其中,并一直延伸到直升机库尾部;救生艇、反潜鱼雷发射管等均安放在侧面的保形舱内,使用时才打开舱门。整个舰体线形可谓一气呵成,简洁优美。新型护卫舰的烟囱和动力舱同样采用了红外抑制措施,舰首安装一门新型100毫米单管隐身舰炮,近防火炮系统也更换为多管"加特林"机关炮,体积和雷达反射截面明显小于此前装备的双联装37毫米高炮。
新型护卫舰的综合隐身性能已位居当今世界准隐身舰艇的前列。在未来的近海作战中,新型护卫舰在敌方雷达屏幕上的发射截面将只有渔船大小,如再遇上大风浪或恶劣天气,该舰将更难被发现。不过,新型护卫舰在一些细节处仍有待完善,如舰首的锚及锚链似可放置在保形舱室中以减小雷达反射截面;中部的反舰导弹发射装置仍旧没有采取隐形修改;122毫米多用途干扰火箭发射器也没有采用保形设计或升降式设计等。
◆DDX的启示
美国资深研究机构曾在一份报告中断言,隐身技术的出现和完善将使海战的形式出现根本性的改变。隐身技术问世以来受到各国海军的高度重视,许多国家的海军将保证舰艇隐身性置于和发展新型武器系统同等重要的地位。战斗机的隐身化对空战模式的变革也从侧面证明了这一点。

中国022型隐身导弹艇的隐身技术已相对成熟
隐身技术是海战思想的革命,像当年迷彩服的出现一样是战争和技术发展的必然结果。在未来的海战中,舰艇隐身技术不是万能的,但没有隐身技术则是万万不能的。中国海军经过不懈的努力,在21世纪初叶实现了主力战舰的"准隐身"化。但与此同时,美国新一代驱逐舰DDX已开工建造一这是一型具备完全隐身能力的"真正隐身"战舰。面对未来的挑战,我们的"未来战舰"该何去何从?笔者认为应该从以下两方面着手。
1、外形更特殊。舰艇隐身技术主要针对物理场为雷达波、红外、水声和磁场等的几个方面,其中的重点是反雷达波探测。因此,舰艇外形已经成为衡量其先进性的重要标志。通常,应将舰艇传统的垂直壁面改为倾斜面,减少舰面设备,甚至减少整个舰艇的上层建筑体积和舰体体积。DDX就是依照这样的原则设计的隐身战舰,为了减小甲板面积,DDX甚至恢复了100多年前装甲舰上使用过的内倾首,在高速航行时舰首会剧烈上浪,此时的首部平衡完全依赖电脑控制的水下平衡舵,而这一切仅仅是为了DDX首部区域的雷达隐身性能。我国的下一代导弹驱逐舰也将走"真正隐身"的道路,这样的舰艇,从水下线形到上层建筑的布置都需要全新设计。
2、细节更周到。"真正隐身"舰艇的隐身能力将发生质的飞跃,如果说"准隐身"战舰的目标是让敌方的探测器"近视",那么"真正隐身"战舰的目标则是让敌方的探测器"失明"。为达此目的,战舰所有外露的设备都需要通过隐身验证,并在最大限度上减少外露设备的数量。因此,从武器系统角度出发,开发多用途的导弹发射模块、简化武器系统和雷达系统等是中国海军舰艇隐身的当务之急。
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