书城童书世界科学博览2
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第40章 高科技探察(13)

飞机弹射器和飞机着舰制动装置(也称阻拦装置)等航空支援设备也将得到现代化的改进。目前美国航母使用的蒸汽弹射器体积超过1100立方米,而重量接近500吨,工作效率只有4%~6%,设备过重、体积庞大、效率太低。飞机在起降时航母必须逆风航行,以获得航母足够的升力。随着科学技术的发展,电磁弹射器的成功已指日可待。电磁飞机弹射器实际上就是利用电磁能量来弹射舰载飞机,预计输出的能量达122兆焦,巨大的能量使航母无须掉转“船头”,飞机迎风即可顺利展开弹射作业,可望比现在的蒸汽弹射系统减轻50%的重量、65%的体积和30%的人力。它将更有利于舰面布置,并使飞行甲板设施的总重减少约1000吨。与此同时,为取代目前已明显落后的飞机阻拦装置,一种新型的电磁着舰制动装置也正在研制之中。该装置重量轻、体积小、操作容易,不但能增加飞机着舰次数,还能延长飞机的寿命。

目前,现役每艘“尼米兹”级航母50年全寿命周期的费用高达210亿美元。据研究表明,在航母的各项开支中,最大的单项开支为人员开支,它不仅包括人员的工资、津贴及培训费等直接开支,而且还包括营房、医疗、给养等间接开支。这就迫切需要最大限度地减少人员配备,而最为有效的方法之一就是提高舰艇的“智能化”。在航母上,航空保障和支持人员占有相当大的比重,通过采用先进的飞行管制系统,提高维修保养和加油等作业的自动化水平,安装新型弹射器及着舰制动装置等,即可有效减少舰面航空保障人员的数量;而通过众多先进信息传感器的使用,采用新型计算机支援系统和多功能控制台,实现信息的综合显示等手段,则可裁减航空、战斗情报中心的人员。此外,舰上还将装备新式无人机,这种战斗机装备有智能化的通信、导航、目标识别及武器系统,能够在控制中心的指挥下执行各种作战任务,并具有优越的远程作战能力和战场生存能力。

摘掉“浮动靶标”的头衔

由于现役航母自卫武器十分有限,在面对海上全方位、多批次饱和攻击的威胁时,防御能力较差,所以有人称其为漂在海上的“浮动靶标”。因此增强自身防御能力、提高安全性是未来航母的一个重要指标。以美国CVNX航母为例,CVNX将配备一种专为非“宙斯盾”舰艇开发的新型自卫武器系统,它与舰上的传感器和武器系统相连可最大限度地发挥它们的防御作用。系统中传感器主要包括经过改进的多部对空搜索雷达、先进综合电子战系统、一套全新的红外搜索与跟踪系统及热成像传感器等。武器主要包括有“拉姆”滚转弹体导弹、“密集阵”近防武器系统、“海麻雀”导弹及“软”武器“纳卡尔”主动诱饵系统等。CVNX航母的舰艇自卫武器系统借助光纤局部区域网络技术,能将舰上防空传感器及武器与新型计算机和先进显控台结合起来,可处理探测设备搜集到的全部信息,并具备同时准确跟踪多个空中目标的能力,能迅速对来袭目标的威胁程序进行评估,并以最高的效率指挥舰载武器系统实施目标攻击,有效对付和拦截来自各个方向的反舰导弹的“饱和攻击”。

同时,CVNX航母还采用更加先进的集预警探测、情报侦察、指挥控制、综合通信为一体的自动化指挥系统。这些系统不仅能够用于指挥和协调本编队内各型舰艇和飞机的作战能力,还能与岸基部队、空军、陆军、远征部队以及盟军部队全部兼容,起到将航母纳入网络中心战之中的作用,使航母的防御能力大大提高,安全性得到更好的保障。

此外,未来航母还将改善舰员生活、居住环境,以保证舰员能够保持充沛的体力和精神状态,最大限度发挥舰员的作战潜能。

世界航母知多少?

目前世界上共有9个国家拥有22艘航空母舰。按其排水量大小可分为大型(6万吨以上)、中型(3万~6万吨)和轻型(3万吨以下)3种类型。其中美国12艘,英国3艘,俄罗斯、法国、意大利、西班牙、印度、巴西以及泰国各一艘。中型航空母舰一般可载机40架左右,制空范围为500~700公里,在区域性制空制海作战中可发挥较大作用;轻型航空母舰则适用于近海海域作战和实施威慑。英国、意大利、西班牙、巴西、印度和泰国的现役航空母舰都属轻型航母。

现代舰艇“迷彩服”

现代海军舰艇装备的先进武器和电子战系统越来越多,导致其造价越来越高,一旦损失,代价巨大。在现代海战中,雷达、红外、声呐等物理场探测器及以这些物理场探测器为基础的精确制导武器得到了越来越广泛的应用,它们射程远、命中率高、威力大,使得舰艇面临严重威胁。在早期“大炮巨舰”阶段,舰艇依靠重装甲进行防护,然而,导弹巨大的威力使装甲防护的增重无法承受,因此,二战以后,舰艇装甲就销声匿迹了。海战中一度出现了舰艇防御能力滞后于攻击能力的局面,往往被发现就意味着被击中,即便是技术发达国家的海军舰艇在作战时也屡遭弱小国海军的导弹打击。为了改变攻守失衡的态势,不少国家都曾想过很多招数,但效果并不是很明显。而隐身技术的出现,使这种局面发生了根本性的改变。

隐身技术通过改变舰艇物理场的强度与分布规律,使舰艇能够融合于环境背景中,可以有效地降低敌方物理场探测器的工作效能。截断了信息源头也就降低了被探测和击中的可能,这种釜底抽薪的办法,对提高舰艇生存能力具有极为显著的效果。

隐身技术一经问世,就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。目前,已有一系列采用不同程度隐身技术的舰艇投入现役或正在建造研制中,若以型号来计,可以说目前海军舰艇已成为采用隐身技术最多的武器平台之一。

特殊外形成为先进性标志

隐身技术这一概念出现时间并不长,实际上海军舰艇在此之前已经在降低噪声、减小磁场等方面开始了舰艇目标物理场特征的控制工作。以F-117A战机为开端的雷达隐身技术的出现,解决了当前最主要的远距离、全天候探测、制导手段雷达的隐蔽问题,成为现代隐身技术的重要起点,使该领域的研究与应用由自发到自觉、零散到系统,进入了一个飞速发展的阶段。

舰艇隐身技术的应用,主要针对物理场为雷达波、红外、水声和磁场等几个方面。

雷达因探测距离远、受气候影响小而成为远程探测和制导反舰武器最常用的手段,对水面舰艇的威胁也最大,因此,雷达波隐身技术是水面舰艇隐身技术的重点,其目标是减小雷达回波能量,对于舰艇就是减小自己的雷达散射面积,通过外形设计和隐身材料的应用来实现。外形隐身是利用雷达波束的直射特性,将舰艇传统的直上直下的各壁面改为倾斜面,以偏折雷达能量最为集中的主波束方向,使之反射到其他方向,减少返回雷达的能量。另外,减少舰面设备也是一种常用的办法。隐身舰艇外形简洁,特征明显与传统舰艇不同,因此,舰艇外形已经成为衡量其先进性的重要标志。

隐蔽性是潜艇的威力所在。而潜艇自卫能力很弱,一旦被发现就意味着失去了作战能力。自从发明了声呐,降低噪声就成为潜艇设计的重要内容。从20世纪60年代到现在,通过采用消声瓦、低噪声螺旋桨、发动机隔振、阻尼材料等综合技术,潜艇的噪声已经降低了几个数量级,高水平潜艇噪声已可以达到低于海洋背景噪声的程度。水面舰艇的声隐身是出于反潜与反水雷、反鱼雷的需要,面对潜艇的严重威胁,发达国家海军在水面舰艇尤其是反潜型舰艇上,在研制装备探测距离更远的声呐的同时,大力降低其水下辐射噪声,提高其水下隐蔽性和减少对其声呐的干扰。其常用降噪手段除与潜艇类似外,还有一种被称为MASK的系统,通过在水下注气形成一道“气幕”来阻挡声波的传输,是国外水面舰艇普遍应用的手段。现役的具有优秀水声隐身性的舰艇与以前建造的同类舰艇比,水下辐射噪声降低了几个数量级。

随着红外热成像技术的发展,红外探测器的精度与探测距离也大幅度提高。红外探测器的被动特性和成像能力,使其具有良好的抗侦察和抗干扰特性,因此红外制导武器逐渐增多,使各国对舰艇红外隐身技术也越来越重视。为了对付前苏联的红外制导反舰导弹,美军当时服役的“斯普鲁恩斯”级驱逐舰采用了燃气轮机排气引射系统,降低了排气温度,同时烟道内布置有喷水系统,在遭受攻击时可以喷出水雾以冷却烟气,同类系统在美国及其他西方国家的燃气轮机动力舰艇上是常见的。上述红外降温措施降低舰艇主要热源的温度,进而降低全舰的红外辐射强度,主要用于对抗早期的近、中红外波段制导的反舰导弹。20世纪80年代以来,随着远红外波段热成像技术的发展,红外制导导弹性能有了很大提高。改变舰艇热像的方法很多,最简单实用的是向舰艇表面喷水,俄罗斯、印度、加拿大等许多国家开发和装备了成套的专用红外隐身全舰水幕系统等,使之可以对抗红外热成像制导导弹。

隐身技术的最高境界是大幅度降低敌方探测器的发现距离,但这还不是提高舰艇生存能力的唯一途径。隐身技术与电子战等手段相配合,可以达到大幅度提高生存能力的目的。有资料表明,降低2/3的雷达波散射面积,虽然并没有大幅度降低被敌方雷达探测的距离,但可以将电子对抗成功率由50%提高到90%,这就意味着对同样的舰艇,如果是隐身的被攻击1次,而未隐身的就相当于被攻击了7次,所以说隐身舰艇的生存能力明显大于未隐身舰艇的生存能力,这就是各国海军大力发展隐身技术的内在动力。

我国著名科学家钱学森曾经说过,“隐身技术的出现,与当年的原子弹具有类似的意义”。隐身技术是战术思想的革命,像当年迷彩服的出现一样,是战争和技术发展的必然结果。由于它针对的是现代电子传感器,人们也称之为信息化战争时代的“电子迷彩服”。在未来的海战中,隐身技术也不是万能的,但没有隐身技术则是万万不能的。

机敏级核潜艇可单挑航母战斗群

据英国海军网站报道,英国首艘“机敏”级核潜艇更为引人关注,这艘潜艇不仅是核动力的,而且为了保险起见设计人员还为它专门配备了常规动力的备用设备,因此该潜艇成了名副其实的拥有双动力“心脏”的潜艇。

“机敏”级核潜艇的水下排水量为7200吨,最高航速29节。其配备的主要攻击武器“战斧”巡航导弹,射程超过2000公里,精度高,抗干扰能力强,具有很强的对陆打击力。因此,外界媒体指出,“机敏”级核潜艇的建造,凸显了英国海军“由海向陆”的战略。据报道,“机敏”级潜艇创造了潜艇制造史上的几项第一:

首先,“机敏”级核潜艇采用最新的热能影像摄影机和高科技视像系统,可以代替用肉眼观望的传统潜望镜,在人类潜艇制造史上首开先河。

其次,“机敏”级核潜艇将由德国汉佳诺航海通讯公司为其设计外部通讯系统。该系统是目前世界上最先进的潜艇用外围通讯系统,“机敏”级核潜艇是第一种装备该系统的潜艇。

第三,“机敏”级核潜艇将装备“核、常”双动力“心脏”。据报道,为了避免核潜艇在失去动力后,自救无门,甚至造成核灾难事故,英国打算为“机敏”级核潜艇装备常规动力备用设备。军事专家指出,英国为核动力潜艇装备“核、常”双动力“心脏”的做法,无疑是潜艇技术的一次重大革命,在核潜艇整体寿命、工作原理、紧急状态控制等方面的意义不言而喻。

第四,“机敏”级核潜艇在建造过程中应用了整体模块化建造技术,这将便于“机敏”级的安装和技术升级。一般安装动力系统需要2~3天,而“机敏”级潜艇只需要5小时左右就可安装好。

据BAE系统公司介绍,较之英国海军以前和现役的核潜艇,“机敏”级将拥有更为强大的攻击能力:武器装备有潜射战斧巡航导弹、潜射“鱼叉”反舰导弹;装备5或6具533毫米鱼雷发射管,用于发射“战斧”导弹、潜射“鱼叉”反舰导弹和射程40公里的“旗鱼”鱼雷;其最大下潜深度500米,噪音为100分贝。

“机敏”级属于第四代核潜艇,总体性能与美国的“弗吉尼亚”级、俄罗斯的955和885型核潜艇相当。值得一提的是,“机敏”级凭借着高度隐蔽性及伏击能力,能以一艘威胁整个航母战斗群,或执行战斗群攻击作战。当然,它还会和英国其他攻击舰一样,负有保护载有“三叉戟”弹道核导弹的“前卫级”核潜艇之责,更会参与潜艇战事及一般海战,执行侦察及收集情报任务。