海 軍：綜合考慮能力需求重點(diǎn)關(guān)注新銳技術(shù)

□ 崔軼亮

（作者為《現(xiàn)代艦船》雜志執(zhí)行主編）

現(xiàn)代海軍技術(shù)是一個非常龐大復(fù)雜的系統(tǒng)。海軍技術(shù)的發(fā)展既要考慮能力，也要考慮需求。結(jié)合國外海軍近些年裝備和技術(shù)發(fā)展的趨勢，綜合考慮能力與需求，我們應(yīng)著力關(guān)注幾種有代表性的新技術(shù)。

全電推進(jìn)技術(shù)

全電推進(jìn)艦艇，是指動力系統(tǒng)以電傳動設(shè)備為主體的艦艇，艦艇原動機(jī)發(fā)出的全部功率均用于帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，所發(fā)出的電力經(jīng)過艦艇綜合電力系統(tǒng)分配，傳送給推進(jìn)系統(tǒng)的螺旋槳，或是艦上的武器、電子、生活等系統(tǒng)使用。

全電推進(jìn)艦艇其實(shí)早已有之。上世紀(jì)20年代，美國海軍研發(fā)的“列克星頓”級航空母艦、“田納西”級戰(zhàn)列艦就是這種艦艇，兩種艦艇的排水量都在3萬噸以上。不過，它們采用全電推進(jìn)的初衷是為了回避傳統(tǒng)機(jī)械傳動系統(tǒng)的問題，受限于當(dāng)時的機(jī)械加工工藝，制造適合大型艦艇使用的大型齒輪箱是非常困難的。如果采用電力推進(jìn)，則可以繞開這個難題。不過當(dāng)時的電機(jī)技術(shù)也并不完美，發(fā)電機(jī)和電動機(jī)體積龐大，能量轉(zhuǎn)換效率也不高，整個動力系統(tǒng)因而龐大異常。隨著機(jī)械加工能力的進(jìn)步，大型戰(zhàn)艦配用的機(jī)械傳動裝置制造技術(shù)逐漸成熟，全電推進(jìn)被束之高閣了。

上世紀(jì)80年代之后，自動化和電子技術(shù)、可控硅整流技術(shù)及稀土材料的應(yīng)用，使電機(jī)能量轉(zhuǎn)換率得到提高，也就是說電機(jī)可以做小、做輕了，同時，新技術(shù)的應(yīng)用也使電機(jī)的控制性得到提高。雖然現(xiàn)役艦艇上仍然是機(jī)械傳動系統(tǒng)包打天下，但全電推進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)越發(fā)明顯，大有在未來取而代之的架式。對全電推進(jìn)最熱心、投入研發(fā)精力最大的是美國，美國海軍下一代驅(qū)逐艦DDG 1000和下一代航母CVN 78均已確定要采用全電推進(jìn)，英國海軍的45型驅(qū)逐艦也采用了綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)。此外，法、俄等海軍傳統(tǒng)大國也在加速研發(fā)全電推進(jìn)技術(shù)。

全電推進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是：第一，動力系統(tǒng)布置非常靈活。傳統(tǒng)的機(jī)械傳動艦艇上，動力系統(tǒng)的布置基本是固定的，主機(jī)必須安裝在長長的傳動軸附近，放在艦艇底部。全電推進(jìn)艦艇的主機(jī)和發(fā)電機(jī)，理論上講可以布置在艦艇的任何部位，推進(jìn)裝置的布置也得到了更大的靈活性。

第二，系統(tǒng)振動較小，可以有效降低艦艇自身噪聲，也有利于控制艦艇結(jié)構(gòu)的機(jī)械疲勞，進(jìn)而提高艦體的主體結(jié)構(gòu)壽命。上世紀(jì)70年代英國海軍在23型護(hù)衛(wèi)艦上同時安裝了燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)的機(jī)械傳動系統(tǒng)和一套電力推進(jìn)系統(tǒng)。前者用于正常航行和活動，當(dāng)執(zhí)行反潛任務(wù)時，則使用電力推進(jìn)系統(tǒng)。反潛作戰(zhàn)時航速要求不高，而且在電力傳動模式下，艦艇本身的噪聲得到很好的控制，這對反潛作戰(zhàn)是很有好處的。

第三，放眼未來，艦艇的電子系統(tǒng)、武器系統(tǒng)對電能的需求日益增長，采用全電推進(jìn)系統(tǒng)，可以方便地滿足需要。上世紀(jì)60年代，美國海軍在開發(fā)“宙斯盾”系統(tǒng)的原型機(jī)時發(fā)現(xiàn)，它對電力的需求太大，已經(jīng)超出了當(dāng)時美國海軍艦艇發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量。如果采用全電推進(jìn)系統(tǒng)，則只需通過簡單的電能分配，滿足全艦各種裝備的電能需求。即便電磁能武器和大功率激光武器裝艦，全電推進(jìn)系統(tǒng)仍可以為這些電老虎提供充足能源。

全電推進(jìn)艦艇的前景是非常光明的，它的技術(shù)關(guān)鍵在于先進(jìn)電機(jī)的研發(fā)。

電磁彈射技術(shù)

電磁能武器是指利用電磁系統(tǒng)中磁場的作用力發(fā)射彈丸的系統(tǒng)。電磁系統(tǒng)的原理非常簡單，但實(shí)用化的條件卻非?？量蹋陙?，新材料的應(yīng)用和電氣設(shè)備性能的不斷提高，已經(jīng)使電磁武器實(shí)用化曙光初露。

電磁武器系統(tǒng)與傳統(tǒng)火炮的重點(diǎn)不同。傳統(tǒng)的化學(xué)能火炮，彈丸推進(jìn)的能量來源于火藥，受制于口徑、膛壓，火藥的供應(yīng)量是有限的，自火炮發(fā)明至今，其性能挖潛已經(jīng)接近極限。而電磁炮的彈丸推進(jìn)能量來源于彈丸甚至炮塔之外，由艦艇的電力系統(tǒng)提供，它所能提供的能量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)炮彈的推進(jìn)火藥的。

1901年，挪威人制造了世界上第一門電磁線圈炮，它可以把一顆10公斤的彈頭加速到100米/秒。但要發(fā)射這顆彈丸需要很長的充電時間，而且這套設(shè)備龐大異常，高效率、高能量存儲密度的電容是縮小體積、縮短工作周期的關(guān)鍵，但在當(dāng)時，這是無法解決的難題。上世紀(jì)90年代后，技術(shù)的發(fā)展，使得鴻溝可以逾越，電磁炮的發(fā)射機(jī)構(gòu)已經(jīng)接近傳統(tǒng)的中口徑艦炮炮塔大小。2008年，美國海軍電磁炮原理炮發(fā)射試驗(yàn)取得成功，電磁炮的實(shí)用化已經(jīng)越來越近了。

美海軍下一代航母cvn78“福特”號結(jié)構(gòu)圖

如果發(fā)射彈丸就是電磁炮，如果彈射飛機(jī)，就成了電磁彈射系統(tǒng)。從原理上講，電磁彈射系統(tǒng)和電磁炮是一樣的。美國海軍非常重視電磁彈射器系統(tǒng)的研發(fā)。在美國海軍下一代航母上，電磁彈射器將取代服役超過半個世紀(jì)的蒸汽彈射器。與后者相比，前者的優(yōu)勢非常明顯。蒸汽彈射器系統(tǒng)龐大，重量也大，組成蒸汽彈射器的汽缸、活塞、復(fù)位機(jī)構(gòu)，無論制造、安裝、維護(hù)都非常復(fù)雜。相對而言，電磁彈射器的結(jié)構(gòu)就簡單很多。蒸汽彈射器需要消耗大量蒸汽，即便美國航母的反應(yīng)堆，其二回路生產(chǎn)的蒸汽壓力都不能滿足蒸汽彈射器的需要，必須另設(shè)熱轉(zhuǎn)換鍋爐，為了提供鍋爐用水，還必須搭配海水淡化系統(tǒng)和無數(shù)的管線。而電磁彈射器只需艦艇提供電能即可。

蒸汽彈射器彈射功率非常強(qiáng)勁，但卻無法調(diào)節(jié)，這導(dǎo)致它無法彈射尺寸較小的無人機(jī)，因?yàn)橹亓枯^小的無人機(jī)會因彈射的加速而被破壞，而電磁彈射器的彈射功率可以調(diào)節(jié)，對日益強(qiáng)調(diào)無人機(jī)使用的美國海軍而言，這無疑是一個福音。美國海軍認(rèn)為，采用電磁彈射器后，CVN 78型航母的艦載機(jī)日出動架次可以從現(xiàn)役“尼米茲”級的120架次增長到160架次。

電磁彈射技術(shù)的優(yōu)異性能是顯而易見的，它對于航母作戰(zhàn)能力的提升也非常明顯。

深海開發(fā)技術(shù)

人類已經(jīng)登上了月球，卻對海底的情形了解卻非常有限。從某種意義上說，深海技術(shù)比航天的難度更高，很多人可能忽視這樣的事實(shí)：一型先進(jìn)魚雷的研發(fā)難度絲毫不亞于導(dǎo)彈，甚至可能更加困難。國家間角逐的戰(zhàn)場甚至伸進(jìn)了太空，可在深海，似乎一切還都那么寧靜。不過，未來這種寧靜可能被打破。

海底蘊(yùn)含了大量重要的能源和礦產(chǎn)資源，其經(jīng)濟(jì)和國防價(jià)值是非常巨大的。目前已探明深水區(qū)石油儲量高達(dá)70億噸，未探明儲量估計(jì)約為150億噸。深海錳結(jié)核的儲量約為30億噸。這些資源對人類社會發(fā)展的重要意義無須多言。要開發(fā)這些資源，需要適合深海作業(yè)的特殊裝備，甚至需要提供人類在這種惡劣條件下的生活環(huán)境，所有這些要求都指向了深?？臻g站，深?？臻g站的建設(shè)已經(jīng)提上了各海洋大國的議事日程。

由于海底的超高壓和無光環(huán)境的制約，深?？臻g站的設(shè)計(jì)和建造甚至比太空空間站更為復(fù)雜。深海空間站可以看作是一系列功能不同的深潛器的組合體。這些深潛器按功能不同可分為居住艙、動力艙、返回艙等等。

深?？臻g站是一個復(fù)雜龐大的系統(tǒng)，它的設(shè)計(jì)和建造依賴于一系列高新技術(shù)，比如結(jié)構(gòu)、材料、遙控技術(shù)等等，這些技術(shù)的集成和使用，是對一個國家科技水平和工業(yè)能力的考驗(yàn)。

雖然聽起來是遙遠(yuǎn)未來的事，但深?？臻g站的諸多基礎(chǔ)技術(shù)均來源于今天，很多正在快速發(fā)展的裝備技術(shù)（比如無人潛水器）構(gòu)成了它的基礎(chǔ)。對海底的開發(fā)可能不會與國防需求直接相關(guān)，但如何保衛(wèi)深海的國家利益卻是一個需要未雨綢繆的重要課題。