更强、更致命、更经济——美国海军下一代护卫舰FFG(X)计划浅析

美国海军预计将在今年春季结束前对五家未来护卫舰竞争厂商的设计方案完成设计审查。这将有助于海军最终确定其要求,并为选择一家公司建造20艘单价超过8亿美元护卫舰的完全公开竞争铺平道路。这些舰只将成为美军日益复兴的水面战力量的重要组成部分。

美海军官员在2019年1月15日举行的海军水面力量协会(SNA)主要年会上提供了有关该项目状态的最新细节。美军在2017年首次宣布其将从市场上采购新的导弹护卫舰,目前称为 FFG(X)。随后,通用动力巴斯钢铁分部,Fincantieri海洋公司,亨廷顿∙英格斯船厂,澳斯托(Austal)美国公司和洛克希德∙马丁公司各自在2018年获得了1500万美元的合同,以做出各自的方案设计并帮助海军明确定义这该是怎样一艘船。

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里根∙坎贝尔博士在SNA会上展示的除亨廷顿∙英格斯船厂之外四家厂商的FFG(X)设计方案

更明确的需求

“我们的要求已经成熟,”海军海上系统司令部FFG(X)项目经理里根∙坎贝尔博士在1月17日举行的SNA会议上发表讲话时说道,“我们与业界开展合作,并从中得到了很多极好的反馈并显著地节省了时间和金钱。我们正在按计划完成这些概念设计合同。通过这个过程,我认为我们在详细的设计和施工阶段会有一个健壮的竞争。”

坎贝尔说,海军收到了五个承包商关于护卫舰要求以及降低单价方法的300多项具体建议。军方采纳了其中大约200条。没有详细说明这些要求变化究竟是什么,但现在美军越来越有信心,单舰的平均成本将接近8亿美元。初始单价不高于每艘9.5亿美元。

“我们最早开始于差不多950美元;现在趋向于很接近800美元。我们已经从后续舰只的平均成本中省下了非常大的部分。”坎贝尔解释道,“首舰? 我不会给你一个数字,但你很快就会在总统的预算中看到。”

关于护卫舰成本的这种保证几乎可以肯定地反映了美军对FFG(X)计划的要求越来越强烈。 在2018年1月,美军发布了它希望新舰具有的系统和整体性能规格的详细细分需求。坎贝尔在SNA展示了下面的图表,其中显示了一些重要的更新。

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美国海军对于FFG(X)需求概览,包括了部分未来升级需求

FFG(X)基本需求

1. 基本需求

  • 装备可用性,定义为随时可以执行任务的战舰数量/全部服役战舰数量:>0.64
  • 运营可用性,定义为无故障时间/总时间:>0.72
  • 服役寿命:25年
  • 易损性,定义为承受第一轮打击继续执行主要任务的能力:对推进器,关键系统和作战系统元件进行对抗A级冲击的强化,以保持完整的防空和推进能力

2. 主要需求

  • 人员居住:最多200人(包括非本舰船员)
  • 航程,仅使用本舰自带燃料不加油可以航行的最小距离:3000海里(时速16节)
  • 为将来装备定向能和主动电子战武器的空间/重量/电力/冷却预留:26公吨,600千瓦,每分钟300加仑

3. 次要需求

  • 服务周期内的空间/重量/电力/冷却预留:5%
  • 可持续速度,定义为满载,干净船底,普通外挂情况下可以达到的速度:28节(最大额定输出功率的80%)

武器系统要求

1. 基本要求

  • C4I(指挥/控制/通信/计算机/情报)套件(附带高频/甚高频/超高频/卫星通信天线,综合海上网络和企业服务)
  • COMBATSS-21 Mod作战管理系统(宙斯盾系统的变体,共享代码库)
  • 企业空中监视雷达(EASR),3面固定阵列(3x3x3雷达模块组合)
  • 1架MH-60R“海鹰”直升机
  • 自我防御发射能力:32联装Mk 41垂直发射系统
  • Mk53诱饵发射系统
  • 带火控系统的超视距导弹:至少4x2,期望8x2
  • 海拉姆Mk15 Mod 31
  • SLQ-32(V)6水面电子战改进计划Block II
  • 战术密码系统
  • 1架无人机(MQ-8C或者未来类似机型)

2 主要要求

  • 2艘7米长的刚性充气艇(RHIB)
  • AN/SLQ-61轻型拖拽声纳
  • AN/SQS-62变深声纳
  • AN/SQQ-89F水下武器/反潜艇武器作战系统
  • 合作参与能力(CEC)
  • 360°光电/红外集成系统
  • 任务控制系统(MCS)(MD-4A)
  • Mk110 57毫米火炮(发射先进低成本弹药)
  • Mk160 火炮火控系统
  • Mk20 Mod 1光电观察系统(EOSS)
  • 下一代水面搜索雷达
  • 地对地导弹模块(长弓海尔法)
  • TB-37多功能拖拽声呐阵列
  • UPX-29敌我识别系统

FFG(X)护卫舰的需求变化

  • 更多的武器

也许最值得注意的是,每个FFG(X)将一步到位装备具有32单元的Mk 41垂直发射系统(VLS)。 尽管当时就知道垂发数量需要增加,最开始的基本要求还是只有16单元。这种一步到位的布置构成了FFG(X)的防空能力核心。海军还表示,这些发射单元的主要武器将是四联装RIM-162演进型海麻雀导弹(ESSM)Block II型。这将使全舰最大装载128枚这种导弹。

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一个MK41垂直发射单元可以装4枚射程50公里的演进型海麻雀防空导弹

这些发射单元还可能在未来容纳其他导弹,包括越来越强大和多用途的标准6导弹(SM-6)。 目前尚不清楚海军是否有需求在FFG(X)上安装更长的“打击长度”Mk 41单元,从而让它可以发射“战斧”对陆攻击巡航导弹。该船的主要防空传感器按计划还是拥有三面固定阵列的企业空中监视雷达(EASR)。它是一个可扩展性很强的系统,由一些独立的雷达组成,每个雷达都在一个两平方英尺的容器内。完整系统可以具有任意数量的这些独立电子扫描单元,每个单元能够执行单独的功能或连接在一起以将它们的能量集中在单个任务上。FFG(X)上的EASR将采用三乘三乘三的布局,每个面板各有九个较小的雷达模块。这种雷达的其他版本也将被装在未来的美国级两栖攻击舰“布干维尔号”和福特级航空母舰“约翰∙肯尼迪号”上。九模块EASR的精度和最新宙斯盾系统的雷达SPY-1D(V)相当。

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雷声公司的EASR雷达(3x3模块)

此外,坎贝尔的演讲明确的表明,未来还需要整合RUM-139垂直发射反潜火箭或VLA,以便为FFG(X)提供全天候防区外反潜武器。VLA携带轻型自导鱼雷作为有效载荷,可以攻击13英里之外的目标区域。在那里,VLA会释放该鱼雷以便与敌方潜艇交战。

现在还有一个进一步提高FFG(X)的反潜能力客观要求,即加装舰载鱼雷发射管。海军已经希望FFG(X)装备两种类型的拖曳声纳,以及一个固定的声纳阵列,以发现水下威胁。鉴于日益增长的潜在对手水下舰队的范围和能力,这一需求非常具有现实性和紧迫性。

关于护卫舰要求的另一个重要的新细节是,如果可能的话,海军希望有两个八联装发射器用于该舰的超视距反舰导弹。基本要求是不少于一对4联装发射器。几乎可以肯定,FFG(X)采用的反舰导弹应该是雷神公司和挪威Kongsberg公司合作生产的海军打击导弹(NSM)。雷神公司和Kongsberg公司已经开始向海军提供这些导弹,以装备某些濒海战斗舰(LCS)

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射程158公里的NSM反舰导弹

海军希望FFG(X)装备的其他武器仍然保持不变。除了他们的各种导弹和反潜武器外,这些护卫舰将配备能够发射先进低成本弹药(AlaMO)制导炮弹的57毫米主炮,海拉姆近程防御系统,以及其他机关炮和机关枪。

美国海军现在还表示,它希望FFG(X)拥有足够的空间和发电能力,以便在未来容纳150千瓦的固态激光定向能武器。最初的要求只是要求空间和权力“保留未来的定向能源”。

一个150千瓦的系统将是护卫舰的重要补充,并且是对海军现有的定向能源计划进行的更广泛升级。从2020年开始,美军希望开始将60千瓦的海军水面激光武器系统(SNLWS)集成到更大的阿利∙伯克级驱逐舰上。目前,美军在“圣安东尼奥”级船坞登陆舰“波特兰”号上安装了一个30千瓦的原型系统。

无论激光系统的功率有多大,它的主要工作仍然是近距离防卫小型无人驾驶飞机以及小型有人驾驶和无人驾驶水面舰艇。在后一个角色中,它可能是对抗集群小艇的一个有用补充。取决于150千瓦系统的射程和输出功率,它也可以作为击毁来袭反舰导弹的额外防御层。

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艺术家眼中装备激光武器的阿克∙伯利级驱逐舰击落来袭敌方目标

  • 增加的传感器和电子战系统

除了主雷达之外,海军还计划让护卫舰拥有一套强大的传感器和电子战能力,并和舰载MH-60R“海鹰”直升机和MQ-8C“火力侦察兵”无人机上的防区外系统结合作战。例如,每个FFG(X)将具有SLQ-32(V)6水面电子战改进计划(SEWIP)Block II型系统。

SLQ-32(V)6可以干扰敌方雷达,以及对无线发射源进行地理定位,识别和分类。后面的这些功能为系统提供了重要的电子情报能力,使护卫舰能够更好地了解周围的潜在威胁,向分析人员提供信息,用于建立一个在广阔区域间更大规模的敌军电子战态势。

在SNA会议的演讲中,坎贝尔博士还表示,现在的计划是在新建造的护卫舰上有目的地安装未来Block III系统的轻型版本,也称为SLQ-32C(V)7或SEWIP Block III Lite。标准Block III系统具有自己的新型有源电子扫描阵列(AESA)发射器,与早期版本的系统相比,它提供了显著的能力改进。该系统甚至可以发射高功率微波能量的脉冲,在物理上摧毁诸如反舰导弹在内的来袭威胁上的雷达导引头或其他电子设备。

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在测试架上安装的全尺寸SLQ-32C(V)7组件

  • 合作参与能力(CEC)

每一艘FFG(X)都将拥有一系列通信系统和数据链路,以便与其他海军舰只,空中的飞机和岸上部队交换信息。与所有海军的舰艇一样,这些护卫舰将使用CEC网络连接在一起,该网络是美国“

海军综合火力控制 - 防空(NIFC-CA)”概念的一部分。

这也再次提供了额外的态势感知能力,以及快速交换目标信息的能力,这样这些护卫舰就可以在他们自己的传感器探测范围之外和敌方军队交战。这些舰只也可以向其他战舰或飞机提供相同类型的目标数据。

在后一种情况下,处以“雷达静音”模式的战斗机可以向敌人发射远程空对空导弹,同时隐藏自己的位置。这也将有助于缓解某些飞机上有限的“弹匣容量”问题,特别是F-35联合攻击战斗机等隐身平台,它们不能在不牺牲其隐身能力的情况下再携带额外的外部挂载。

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通过CEC网络,联网的友军都能共享同一战区态势图

CEC对于将来有人战舰与无人水面舰艇的连接至关重要。海军有一个长期的路线图,在未来几年内开发各种各样的小型,中型和大型无人驾驶船只和其他飞机。

中小型无人机已经越来越成熟,能够作为持久的传感器节点和分布式轻型攻击平台。海军现在也计划建造更大的(通常而言长度会超过164英尺)无人驾驶船只。他们会提供更多的能力。

为这些无人驾驶舰艇设计的潜在任务之一是作为携带防区外攻击导弹的浮动武器库,以增加水面特遣部队的整体火力。通过CEC与FFG(X)等船只以及其他友军相连,这些无人武库船甚至可以不需要携带自己的传感器,从而为更多的武器提供额外空间。

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美国海军“海上猎人”中距无人水面艇

  • 系统通用性

但是对于所有这些新发展,美国海军仍然坚持认为它不希望新的护卫舰包含任何只为某一特定船舶开发的特有系统。所有的武器,传感器和其他设备都将与已有的或美军正在开发的多种其他海军舰艇上的系统通用,最少也能做到部分通用。

“我们在FFG(X)上投入的任何系统都不需要支付额外的整合费用,因为它将装备我们已经拥有和知道的通用雷达和武器系统。”美国海军作战部长下属海军最高水面战争办公室主任隆∙博克索(Ron Boxall)海军少将在2019年1月早些时候的一次采访中告诉《防务新闻》,“随着我们越来越多地通过软件升级这些系统,他们和使用同样‘作战系统’的其他系统之间变得天衣无缝。我们希望做到的事之一就是确保我们能够预先确定这种通用性。“

通用性将有助于设备维护,因为可以在物流链中减少专门组件,并培训专业人员来维护它们。这也将使培训更简化,重新分配人员从一艘船到另一艘船变得更容易,因为他们都知道如何操作相同武器,传感器或其他特定通用设备。

美国海军的目标是开发一种日益通用的作战系统架构,以便在未来更加轻松地将水手从一种类型的船舶重新分配到另一种船舶上去。所有这些都将有助于军队节省资金,并帮助加快新兵培训。这是他们迫切需要的。

竞争厂商与方案

众所周知,正在开发的五种护卫舰设计中,常规的船体形状都没有发生剧烈变化。

澳斯托美国公司是唯一一家在SNA展示其现有设计模型的公司,该模型源于其独立级濒海战斗舰(LCS)。为了满足美国海军的要求,他们的新护卫舰比LCS长约40英尺,宽约一英尺。这个额外空间的大部分是在船尾,主要是为32单元Mk 41垂直发射系统阵列提供空间。两个四联发超视距导弹发射器也在尾部。

更重要的是,澳斯托不得不放弃独立级的喷水推进系统,而采用传统的传动轴和螺旋桨。这从一开始就是海军的常规要求,并且军方还要求某些发动机和传动链部件间隔足够大,以减少来自对手的单次打击就使FFG(X)瘫在水中的可能性。

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澳斯托美国公司的FFG(X)设计方案模型的舰艉特写

这些要求也影响了洛克希德·马丁公司的产品,该产品源于他们的自由级濒海战斗舰设计。因此,该公司的设计方案总体上也比现在的自由级更长。

“考虑到这些分离需求以及设计错开组合齿轮/减速齿轮在左舷和右舷的配置,并在每一侧都安装一根轴,它确实需要更长的船。”洛克希德·马丁的小型作战人员和船舶系统副总裁乔·德·皮耶罗于2018年10月对《防务新闻》说道。“你必须有一定程度的分离,他们必须完全独立。”

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基于洛克希德马丁公司自由级濒海战斗舰的FFG(X)方案,该方案还没有加进满足海军最新需求的修改

其他竞争对手也提出了完善的,专门建造的护卫舰设计。 意大利的Fincantieri海洋公司提出了基于其多任务欧洲护卫舰(FREMM)的衍生产品。该设计是与法国海军集团合作设计的,基于此设计的战舰现已在意大利,法国,摩洛哥和埃及海军投入使用。x

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Fincantieri海洋公司的FFG(X)设计基于反潜型FREMM船体方案

通用动力巴斯钢铁分部与西班牙的Navantia公司合作推出了基于后者F100护卫舰的FFG(X)版本。除了西班牙,挪威的新型护卫舰正在使用这种设计,澳大利亚也正在购买自己的F100版本。

目前参与FFG(X)计划的最后一家公司是亨廷顿·英格斯船厂,该公司提出了一艘基于其巡逻护卫舰概念的设计方案,该概念本身来自海岸警卫队的传奇级国家安全快速巡逻舰(NSC)。

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艺术家笔中基于巡逻护卫舰设计的亨廷顿·英格斯FFG(X)方案

白热化的竞争

很难说哪家公司会最终赢得FFG(X)项目的最佳人选。澳斯托美国公司和洛克希德·马丁公司显然希望通过利用其各自LCS设计的现有经验和工业能力来提供有吸引力的竞标,但值得注意的是其他竞争者的方案也都是基于现有成熟产品的。

鉴于LCS表现不佳的记录以及其难以适应更复杂的任务集,LCS的血统最终可能不会成为卖点。最初尝试通过增加更多能力来提升两级LCS的“小型水面战斗舰”设计仍然缺乏真正的防空能力,即使在中等风险的环境中也会有受到损伤的危险。

澳斯托美国公司和洛克希德·马丁公司的确设计了LCS,以满足美军为靠近岸边进行濒海作战船只所规定的要求。目前还不清楚它们对更广泛的FFG(X)作战概念的适应性。必须进行的重大修改,包括修改整个推进系统,也给最终设计与其前代的实际相似程度打上了问号。

挪威皇家海军的Fridtjof Nansen级护卫舰“Helge Ingstad”号在2018年11月与油轮相撞沉没后,Navantia的F100设计也可能面临更严格的审查。Fridtjof Nansens级护卫舰基于F100设计,他们的许多基本设计特征都是相通的。

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挪威”Helge Ingstad”号护卫舰在于油轮相撞后几乎完全沉没

2018年11月29日,挪威当局发布了他们关于事故的第一份正式报告,该报告提出了关于船舶潜在设计缺陷是否会导致严重损害的问题。Navantia公司此后表示,对潜在故障的分析是草率的,并且对这些发现提出异议。挪威的报告肯定是基于有限的信息,因为挪威人还没有将船重新打捞进干船坞,进行全面检查。

这些发展或任何未来问题是否会在最终的护卫舰竞标中发挥作用仍有待观察。美国海军希望在2019年9月底之前发布其最终的RFP。目标是在一年之内签订合同。之后,海军将在2020年和2021年财政年度各购买一艘FFG(X),并以每年两艘的速度购买剩余的18艘船直到2030年财政年度。

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计划中的FFG(X)项目采购计划


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