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發(fā)表于 2008-2-18 09:28:43
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下個世紀(jì)最大航速為60～80kn、回轉(zhuǎn)率為6～8*的海上平臺， 通過利用簡易且先進(jìn)的單體排水船型就能成為現(xiàn)實。在5級海況下，1200～1600t的輕型護(hù)衛(wèi)艦或護(hù)衛(wèi)艦的失速是最小的（大約7%～10%），而此時采用50～60kn或更快的巡航速度將是可行的。
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: q& J. X5 @7 @5 W! @' c 眾所周知，波音公司海上系統(tǒng)部完成的研究報告闡明了，利用水翼提高航速和回轉(zhuǎn)率的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)越性。然而，由于采購及操作這類平臺的費(fèi)用過高，限制了其推廣應(yīng)用。
) L$ G: b" T. U5 l# X L$ a 與排水型船體不同，“升力”或水翼艇和滑行式艇體對有效負(fù)載帶來的影響極為敏感，且是重量敏感型平臺，俁是，如果這種高航速解決方案能夠在簡單的排水型、先進(jìn)的單位船內(nèi)提出，那么21世紀(jì)對海軍戰(zhàn)艦所要求的航速及操縱性就能實現(xiàn)。% u& V+ W: f! X
耐波性 自1980年以來，已就艦艇的耐波性問題做了大量研究和開發(fā)。艦艇如果沒有適當(dāng)?shù)哪筒ㄐ?，自然就會變成了一個無作戰(zhàn)能力的武器系統(tǒng)。它擁有的電子系統(tǒng)也將不能有效地工作，因為預(yù)期艦艇必須在任何惡劣環(huán)境條件下隨時出航。因此，未來海戰(zhàn)行動也必須建立在耐波性船型基礎(chǔ)上。
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$ q& i( g4 d/ L, _% Q 艦船的主要任務(wù)是要在5級海況下作戰(zhàn)作用。5級海況的有效波率約為3m（最高波高4.5m），間隔時間在6～9s之間（STANAG 4194），航速超過50kn，以上情況都包括在STANAG 4154及美國海軍海上系統(tǒng)司令部的運(yùn)動極限內(nèi)（有效波高）。. e( S8 ]" w1 q6 D1 a5 X& ~$ _% Z7 r- Z
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這些運(yùn)動極限如被超出，作為一個戰(zhàn)斗系統(tǒng)的海軍作戰(zhàn)艦艇效能就會迅速地降級。的確，有些過時的設(shè)計方案試圖通過其自身的尺度和排水量的改進(jìn)來克服所存在的耐波性問題。但是，一種建造大型戰(zhàn)艦就能消除耐波性缺陷的觀點正在被廢棄，將來所有的水面艦艇必須具有小型耐波性船型。
6 i8 h* p9 t0 m3 s( e& C 穩(wěn)性 海上平臺一直遵守最嚴(yán)格的穩(wěn)性規(guī)范，由Sarchin和哥德貝(goldberg) 提高的完整穩(wěn)性和破艙穩(wěn)性衡準(zhǔn)，有可能仍然用于21世紀(jì)的設(shè)計之中。 當(dāng)遇到100kn或70kn的側(cè)向驟風(fēng)時，未損平臺的傾斜不應(yīng)超過15*（在受損情況下，不超過20*）。受損船體在3個艙進(jìn)水，或者是15%水線部分受損情況下，應(yīng)仍能漂浮。 :! A& ^; w. g* u4 W6 F
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強(qiáng)度與生命力 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度計算（有裕度），包括中垂情況下的彎矩、剪應(yīng)力計算，也可能應(yīng)用于一有海上平臺的強(qiáng)度計算中。然而，結(jié)構(gòu)設(shè)計概念可能因為任務(wù)剖面態(tài)勢而有很大的變化。海上平臺主要部分，還是采用高質(zhì)量的民用標(biāo)準(zhǔn)薄鋼板建造。甚至大多數(shù)艦艇都有鋁合金上層建筑，以節(jié)省重量。
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! L4 t1 |6 m6 _1 P2 b6 D" i( H 為了加強(qiáng)未來艦艇的強(qiáng)度與生命力，必須考慮下述要點：
8 U3 U/ a; C. S# [( Y1 \· 鋼質(zhì)鉛體和上層建筑必須采用具有延伸性能的高強(qiáng)度材料建造，絕不能選用一般的鋁合金。必須記住，每噸最好的HY/AH或特殊鋼， 仍然是任何戰(zhàn)艦材料清單中最便宜的品種。另一方面，任何鋼材都存在腐蝕問題，必須用特殊涂覆和絕緣加以解決。
) R9 f3 N& P6 }4 O" W) F/ s· 所有關(guān)鍵部位、導(dǎo)流葉片以及作戰(zhàn)情報中心／艦橋，都要求采用極輕型防彈裝甲。后部甲板，以及距尾板以上1.5m處可安裝厚的裝甲護(hù)板，以承受來自尾部的有限的導(dǎo)彈襲擊。這種護(hù)板可用反作用裝甲板加強(qiáng)。4 ]- k& |/ H8 ?
· 所有的電纜必須具有低毒Zerohal技術(shù)要求， 以確保不會出現(xiàn)有毒煙霧及發(fā)生迷眼現(xiàn)象。
) }4 h) S- b0 m/ O; P· 必須備有足夠數(shù)量的專用自動抽煙器及海水泵。1 c% N& u% z: k$ ] ^# e
· 必須設(shè)置一個具有有限武器控制系統(tǒng)的備用作戰(zhàn)中心。
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· 應(yīng)避免采用深燃油艙，并避免其設(shè)置在操舵和控制機(jī)構(gòu)附近，或主甲板及作戰(zhàn)情報中心之上。
2 d7 j. d9 H2 E' }% D4 W· 必須細(xì)致地研究復(fù)合材料和裝甲方面最新發(fā)展，以便將它們用到船體和上層建設(shè)設(shè)計中，取代鋼基材料。: B" u5 o( ^1 W7 G4 g
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· 必須保留某些關(guān)鍵部件（例如：發(fā)動機(jī)組和舵機(jī)），它們通過有保護(hù)裝置的二重或三重接頭裝入遙控?zé)o線應(yīng)急控制器。$ {7 F" Q. [% g6 {% a
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# r) l& T7 d, m' q4 }· 輕型的雙層底及雙層船體結(jié)構(gòu)將增強(qiáng)艦艇的生命力。 _1 I* P' }1 v( v3 a& a6 a) t1 o3 L5 G
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· 利用自封式燃油艙，以及（對戰(zhàn)斗而言）加入某些低閃光的添加劑， 如FM9，就能阻燃油起火?？沼团搼?yīng)充滿惰性氣體。同時，也可以開發(fā)出新的、安全的推進(jìn)系統(tǒng)燃油。9 _* I0 U; n3 z; q5 j: m
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· 按照目前已有的設(shè)計，船體必須分成好幾個煙火區(qū)及進(jìn)水區(qū)，各個區(qū)有獨立的應(yīng)急煙火及進(jìn)水的操作系統(tǒng)，區(qū)與區(qū)之間應(yīng)有水密和氣密接頭。
3 F7 j2 ~1 P/ y8 h8 j, z3 [· 彈藥必須采用混合式進(jìn)水和惰性氣體系統(tǒng)防護(hù)。對采用防爆技術(shù)的彈藥艙必須改裝輕型裝甲保護(hù)。
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· 設(shè)計階段必須全部或部分地采用STANGAG4142中的水面艦艇易損性(SSVU) 計算機(jī)程序。
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3 T+ Y8 C' v! r- o+ z& M· 還必須考慮采用可伸縮傳感器（和桅桿）。) Z+ O# b$ O$ n9 W9 Z4 T
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% o$ ~1 C9 t3 n5 I* o! ` 隱身 隱身技術(shù)的概念并不是要求實現(xiàn)“不可視”，而是降低被探測系數(shù)，并盡量減少電子信號特征。船體及上層建筑的形態(tài)、結(jié)構(gòu)材料、內(nèi)部工程之類問題確定了隱身特性。% P: t4 s' u+ H# \) y
就雷達(dá)探測而言，傾斜的表面對厘米雷達(dá)波是有效的，而對其低頻及毫米雷達(dá)波就不那么有效。船體側(cè)面傾斜約9～10*，上層建筑大約為15*， 可以用來減少因厘米雷達(dá)波剃齒單態(tài)特性引起的反射。解決雙基地雷達(dá)問題將是新的隱身設(shè)計要點問題。上層建筑幾何形狀可以利用如Lockheed Echo 1程序或者類似程序的改版進(jìn)行最佳表述。在傾斜表面的頂面上，必須鋪設(shè)各種雷達(dá)吸波材料，以抵消低頻與毫米雷達(dá)波帶來的影響。有兩種不同的、特殊的雷達(dá)吸波材料層能夠掩蔽艦艇的信號特征，對付已經(jīng)明確的雷達(dá)波(the Salisbury principles)。在新的艦艇設(shè)計中，要避免產(chǎn)生雷達(dá)波反射源的船體、上層建筑及舷窗的開口，應(yīng)該采用經(jīng)過錫氧化物處理的、無反射的玻璃材料制作艦橋窗。根據(jù)在消音室內(nèi)用銅模型做的試驗，用計算機(jī)程序設(shè)計桅桿、天線、炮管、導(dǎo)線、支柱、排氣管及角形物，以降低反射。10～30 °“出射點”角的雷達(dá)反射面積數(shù)據(jù)， 不得大于波束的60/70m2和波束頭的 10/15m2。但值得注意的是：1980～1990年期間設(shè)計的護(hù)衛(wèi)艦的波束雷達(dá)反射截面積值大約為500/700m2，或者超過這個數(shù)字。
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隱身概念中所包含的另一部分，就是抑制紅外輻射?？臻g或飛機(jī)平臺上的測熱系統(tǒng)能夠容易地探測水面艦艇，如同安裝了全適熱傳感器的潛艇及岸基站目標(biāo)也很容易被發(fā)現(xiàn)一樣。與雷達(dá)系統(tǒng)所不同的是，紅外系統(tǒng)是無源的，艦艇指揮人員往往不知道他們的艦艇已在被監(jiān)視之中。/ x ^8 [2 R5 w+ }7 t6 k9 v
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7 `! x2 s( R# a; O/ K% @& n 為了解決紅外抑制問題，人們?nèi)栽谶M(jìn)行著大量的努力。艦艇上的發(fā)動機(jī)、排氣裝置及其羽煙都屬發(fā)熱部分，今后必須為排氣裝置（配備擴(kuò)散器／排泄器）及機(jī)艙主設(shè)計輕型冷卻系統(tǒng)，可以在機(jī)艙外用海水不停沖淋；用噴灑系統(tǒng)對排氣裝置后面噴水。有水／氣冷卻尾板的排氣裝置也是為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動機(jī)實施冷卻的選擇方案。實際上，設(shè)計恰當(dāng)?shù)奈舶迮艢庋b置將有可能替代現(xiàn)有的煙道。: f ?7 [. U* C% h5 K
要避免熱源的集中，采用輕型的熱絕緣產(chǎn)進(jìn)行屏蔽也是重要的。當(dāng)艦艇向戰(zhàn)區(qū)轉(zhuǎn)移期間，應(yīng)停止使用廚房及生產(chǎn)類似熱源的部門，且在作戰(zhàn)期間只能使用最基本的輔助熱源，所有非必需的熱源均應(yīng)切斷。! s3 D9 R' n! z+ r' X6 D! v
大量的有關(guān)抑制紅外的研究工作正在進(jìn)行中。如得到應(yīng)用的話，就會為包括沿船體及上層建筑熱信號特征的均勻性（即均勻傳播）在內(nèi)的特征帶來好處。
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5 y. j0 ~; O* j* o; Q 聲信號特征問題也屬于隱身技術(shù)的范圍，借助隔聲模塊的安靜型發(fā)動機(jī)和機(jī)械系統(tǒng)，單雙浮筏上的減振座已用了幾十年了，而安靜型泵、空氣壓縮機(jī)和現(xiàn)有的類似系統(tǒng)都是成功的研制成果。
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盡管側(cè)斜多葉螺旋漿的設(shè)計已獲得成功，但螺旋槳仍然是一個重要的聲信號特征源。當(dāng)航速約15～20kn時，110～130dB基準(zhǔn)是10～10000Hz頻率的聲極限。 一般來講，聲信號特征較大的反潛護(hù)衛(wèi)艦或輕型護(hù)衛(wèi)艦是不能被接受的。然而不幸的是，有些新投入使用的護(hù)衛(wèi)艦設(shè)計的聲信號特征超過了160dB,有些低頻聲信號特征高達(dá)190～200dB。相比之下，噴水推進(jìn)器泵（在未來的推進(jìn)系統(tǒng)中將要使用）據(jù)稱在較高速度時能減少20dB聲信號。" } r, L8 Z1 d0 O0 B% B+ l
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對于低速，裝在“分離式尾構(gòu)架”吊艙上的柴電驅(qū)動的可伸縮安靜型螺旋槳或噴水推進(jìn)器可以提供一種解決辦法。由于“分離式尾構(gòu)架”在低速時浸入水中，而高速時（傅汝德數(shù)大于0.4）脫離水面， 這種噴水推進(jìn)吊艙式推進(jìn)器或泵噴水推進(jìn)組合裝置可以提供一種有效推進(jìn)的解決辦法，條件是在船型描述中使用正確設(shè)計的“分離式尾構(gòu)架”。在這種系統(tǒng)中使用兩種完全不同的推進(jìn)手段，對選定的速度都有最佳效率。
7 t: O3 [( l0 l8 y6 w4 b0 X' n7 I 船型產(chǎn)生了因高速湍流及不利海況下運(yùn)動所引起的明顯噪聲。層流船體型線與改進(jìn)的耐波船型相結(jié)合，由噴水射流式泵及吊艙式推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)，將會在新型輕型護(hù)衛(wèi)艦和護(hù)衛(wèi)艦設(shè)計中加以認(rèn)真考慮。減少尾流信號特征也是非常重要的，尾流信號特征必須加以偽 裝，以防來自空中的目視探測?！ τ谕ǔＳ蓾撏晠仁褂玫哪承╊l率，水下船型的目標(biāo)信號特征亦必須減少。( h- B2 J8 N+ C5 ?' b( C* _
V型剖面具有的對某些聲吶信號的反射特性比圓舭形低，為-10/15dB,而對于某些頻率，還進(jìn)一步低到-28dB?！ 〈判盘柼卣鞯碾姶偶澎o和控制是21世紀(jì)艦艇面臨的另一個問題。使用無磁復(fù)合也許將會在100m長的艦艇的船體和上層建筑建造中占優(yōu)勢。
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重量控制工程將在新艦艇建造過程中起著重要作用。使用復(fù)合材料使重量減輕并增強(qiáng)了隱身性、生命力及性能，進(jìn)而由于能夠增加有效負(fù)載而帶來更大的優(yōu)勢。復(fù)合材料輕型裝甲也必須應(yīng)用在所有關(guān)鍵性部位的設(shè)計中。
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攻擊與自防御 海軍戰(zhàn)斗艦艇裝備有區(qū)域防御系統(tǒng)，使用火炮、導(dǎo)彈和魚雷進(jìn)行進(jìn)攻作戰(zhàn)。 箔條和電子對抗措施被認(rèn)為是被動防御的一部分。 隨著高航速（ 40kn以上）與高回轉(zhuǎn)率（4°/s以上），使得被動防御效果不斷增加。7 w1 W0 m+ U& N& L
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目標(biāo)照射應(yīng)限制在幾秒鐘內(nèi)?！鞍l(fā)射即忘掉”型導(dǎo)彈必須用于反擊敵方導(dǎo)彈和水面或空中平臺， 而監(jiān)視雷達(dá)必須具備超視距能力， 并研制成高頻表面波雷達(dá)（ HFSWR）系統(tǒng)。 超音速船一艦導(dǎo)彈及更加先進(jìn)的全自動電子對抗和通信系統(tǒng)將逐步引入，到2015年，水面戰(zhàn)艦將擁有Aster15/30,Barak 1/11先進(jìn)型“海麻雀”和垂直發(fā)射的滾動彈體導(dǎo)彈(RAM)。2015年后，激光炮、 電熱化學(xué)炮及更先進(jìn)的靈巧型超音速導(dǎo)彈將逐漸投入使用。電子設(shè)備及武器系統(tǒng)的快速持續(xù)性發(fā)展需要集裝箱式裝置，每隔一段時間，當(dāng)必要時就可以用現(xiàn)代化高技術(shù)改進(jìn)型將其更換。
' _7 n6 R2 d7 y& Z/ ` 下個世紀(jì)對付來襲導(dǎo)彈的時間僅幾秒鐘，因此要求所有的電子對抗及作戰(zhàn)系統(tǒng)、規(guī)避動作的指令、速度和操縱性實現(xiàn)自動化。 : i/ L! H* \- J7 W* \
) R) { M+ e1 K0 C* R/ P 自防御單元將包括裝有輕型傳感器的被動式導(dǎo)彈和電子彈報警系統(tǒng)，這種傳感器在伸縮桅上，可以上升到非常高的高度。這類頂警系統(tǒng)還可以通過不同的陸基、空基／太空基平臺，使信息源得以增加。選擇武器的電子設(shè)備和作戰(zhàn)情報中心系統(tǒng)將主要取決于任務(wù)剖面、及海戰(zhàn)的特殊需求。以前的趨勢是使用相同設(shè)計或相同戰(zhàn)艦參與不同的任務(wù)剖面，這種做法業(yè)已過時。此外，由于不可能設(shè)計一種信號特征不被看見的水面戰(zhàn)艦，有一種可供選擇的方案就是提供一種發(fā)射出導(dǎo)虛假信號特征的能力，提供的虛假回波及錯誤標(biāo)志可迷惑敵方兵力。
c3 Y6 ]# V1 H' e 打亂敵方識別程序，如能運(yùn)用得當(dāng)，就是最有效的隱身設(shè)計之一。能發(fā)出虛假信號特征的電子系統(tǒng)將是最重要的電子技術(shù)開發(fā)項目之一。另一方面，這需要開發(fā)尖端的敵 我識別系統(tǒng)，以對抗這類電子威脅。) V' I- n Z0 n {( ~
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總而言之，提供優(yōu)秀艦艇的唯一方案是設(shè)計一種費(fèi)用少、速度快、耐波性強(qiáng)、操縱性佳的隱身平臺。 |
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發(fā)表于 2008-2-18 09:17:29
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發(fā)表于 2008-2-18 17:57:54
