055型導彈驅逐艦(新)

在2014年4月初,網路上的照片顯示在武漢黃家湖附近出現一個新驅逐艦上層建築佈局的全尺寸測試平台(右),

位置就在先前已經出現的仿瓦良格號航空母艦平台(左)附近,咸信就是055型導彈驅逐艦的平台。此照片攝於2014年8月。

側面看055型驅逐艦測試平台。主相位陣列雷達仍安裝在船樓結構四周;

後方的兩個陣面安裝位置提高,類似美國柏克Flight 2A的設計。

攝於2015年8月的055型驅逐艦測試平台,前部放上中國國產 130mm艦砲的砲塔模型,

,艦橋前方裝置一座類似730的近迫防禦系統的模型,後部船艛上則裝置一座HQ-10短程防空飛彈發射器模型。

此時塔式桅杆頂部已經放上戰術空中無線電導航(TACON)天線、機庫頂部也加裝若干鞭狀通信天線。

055型驅逐艦測試平台的上部近照

在2016年10月中旬,網路上首度出現在江南長興廠區建造的首艘055的艦首分段照片。

注意艦首的曲線以及側面的折線造型,都與052C/D有顯著不同。 

建造中的055首艦。

(上與下)在2017年6月28日上午9時,在上海長興廠區建造的055首艦舉行下水儀式。與上圖黃家湖畔的

055驅逐艦測試平台相較,可以發現整體佈局以及頂部的「偵通導抗一體化桅杆」的構型大致雷同。

俯瞰即將下水的055首艦。艦首有八組八聯裝冷/熱通用垂直發射器(共64管),艦橋前方設置一座1130型近防火砲。

艦橋四周裝置四面346A有源相控陣雷達天線,朝後的兩部安裝位置較高;艦橋頂部周圍環繞了一圈長方形的塊狀

天線,而船艛兩側也設有平板狀的陣列天線。此一角度可觀察055的埋入式煙囪設計。前部船艛側面設有小艇艙門。

055首艦下水典禮進行擲瓶儀式的照片。

055的船樓特寫。注意艦橋兩側斜前方的頂部(相對於346A相控陣面的上方)裝置某種長方形

陣列天線,而艦橋正面頂部以及兩側則裝置另一種體型較小的長方形平面陣列天線 (先前052D導彈驅逐艦

的艦橋頂部兩側也裝有類似天線)。 集成式桅杆由下而上共有三組平板陣列天線,下方較大的長方形天線可能

是近程的X波段追蹤雷達,而其上較小的平板天線可能是導航/平面搜索雷達。桅杆頂部的塔狀物

佈置了敵我識別、戰術空中導航(TACAN)、UHF/VHF資料鏈與電子截收等天線。此外,艦橋兩側突出的

耳台結構側面,也設置了小型的平板陣列天線。

由前方看055;下水儀式之後,該艦會經由沈降式平台降入水中。

另一個角度看下水前的055。注意機庫兩側與艦橋兩側各有一個方形的平板天線。直昇機庫頂部兩側各有兩組

干擾火箭發射器,後部桅杆頂部有一個球狀的衛星通信天線。

(上與下)已經下水、正在艤裝中的首艘055(前)以及一艘052D導彈驅逐艦(後),可以比較兩者的差異。

正在江南造船廠船池中艤裝的首艘055。

正在江南造船廠船池中艤裝的首艘055,畫面上方是一艘艤裝中的052D導彈驅逐艦。此照片出現於2018年4月上旬。

正在江南造船廠船池中建造的第二艘055,該艦在2018年4月28日下水。

 

(上與下)在江南造船廠艤裝中的首艘055,照片出現於2018年5月下旬。

在江南造船廠艤裝中的首艘055的尾部。

在江南長興廠碼頭邊艤裝的055首艦,其後有一艘052D。攝於2018年7月上旬。

由後方看在江南長興廠艤裝的055首艦。攝於2018年7月上旬。

在大連造船廠建造的055的上層船艛近照。此照片出現於2018年6月初。

在大連造船廠建造的055的艦首近照。此照片出現於2018年6月初。

(上與下四張)在2018年7月3日,大連造船廠舉行該廠首批兩艘055導彈驅逐艦的下水典禮。

全艦掛起艦橋正面掛上巨幅中國國旗,艦首也飄下彩帶。

在2018年7月初的照片,兩艘055導彈驅逐艦與三艘052D導彈驅逐艦同時在大連造船廠艤裝。

 

(上與下三張)055首艦在2018年8月24日上午首次展開動力試航。

 

一艘在大連建造的055,攝於2018年10月。

 

艦名/使用國 055導彈驅逐艦/中國
建造國/建造廠 中國/

上海江南造船廠(長興廠區)

大連紅旗廠

尺寸(公尺) 長180
排水量(ton)

12000~14000

動力系統/軸馬力

UGT 25000燃氣渦輪*4

雙軸

航速(節)
續航力(海浬)
乘員

偵測/電子戰系統 346A多功能相位陣列雷達系統*1(固定式陣列天線*4)

其餘不詳

聲納
射控/作戰系統  
艦載武裝

H/PJ-45 130mm 70倍徑艦砲*1

八聯裝垂直發射系統*14(裝填HHQ-9B防空 導彈 、鷹擊-18A反艦導彈、陸攻巡航導彈等)

H/PJ-11(1130型 )30mm近迫武器系統*1

紅旗-10(HQ-10)24聯裝短程防空導彈發射器*1

三聯裝324mm 7424型魚雷發射器*2

其餘不詳

艦載機

反潛直昇機*2

姊妹艦

目前至少7艘

艦名 建造船廠 下水時間 服役時間 備註
南昌  江南長興 2017/6/28    
江南長興 2018/4/28
  大連紅旗      
大連紅旗
江南長興
大連紅旗
大連紅旗

 

 

 

──by captain Picard


 

起源

早在1960年代後期,中國就曾打算發展一種型號為055的「大型火砲導彈驅逐艦」,目標是發展一種八千噸級以上、具備長程防空系統的大型驅逐艦,作為遠洋海上作戰、護航的骨幹艦艇。由於當時中國的整體技術與科研水平不足,不具備研發建造055這樣水平的艦艇的條件,終於在1981年被轉為預研型號。

在1980年代後期直到2000年代前期,中國的國產驅逐艦的發展步調不快,這主要是受制於中國整體科研與工業水平落後、長年以來國防投資不足等因素。在1980年代後期,中國以先前第一代國產驅逐艦051的載台配合若干新技術,建造兩艘改進型051(165與166),隨後在1990年代前後建造兩種第二代驅逐艦(兩艘052與一艘051B)。1990年代後期由於中國經濟逐漸起飛,以及1996年台海導彈危機、1999年美國誤炸南斯拉夫大使館等事件刺激,中國才明顯增大國防建軍的力道。

到2000年代,中國海軍驅逐艦的發展曲線終於開始上揚,2000年代前期建成六艘第三代驅逐艦,包括052B、052C、051C導彈驅逐艦各兩艘。這三型國產驅逐艦都規劃於1990年代末期,其中052B以新設計的載台結合俄羅斯現成(與現代級驅逐艦相同)的防空作戰與Shtil-1導彈系統,051C則以既有051B的載台結合從俄羅斯引進的RIF-M防空導彈系統,兩者都有儘速填補中國海軍戰力間隙的應急意味;而中國真正發展的主力型號,是裝備國產相控陣雷達與新型戰鬥系統、國產垂直發射區域防空飛彈系統、燃氣渦輪的052C導彈驅逐艦。在2000年代後期,隨著前兩艘052C的測試驗證逐漸完善、江南造船廠搬遷完畢加上燃氣渦輪國產化,052C終於投入量產,隨後又進一步推出改進的052D導彈驅逐艦;這些新型中國國產防空驅逐艦在2010年代成批推出,也宣告中國研建防空驅逐艦終於邁向上升曲線。 在此同時,中國海軍艦隊在2000年代急速現代化並開始發展航空母艦,遠洋作戰的需要也與日遽增。於是,中國發展大型遠洋防空驅逐艦的背景條件與技術、財力條件都堪稱成熟。

 在2000年代初,中國新一代大型驅逐艦的研製工作又再度被提上日程, 並且繼續使用先前的055型號 ;在2009年12月20日,「055型驅逐艦綜合立項報告」在北京通過審查。經過一系列初步與細部設計、審查程序等,055大型驅逐艦進入工程建造階段,首艦在2014年12月 於江南長興造船廠舉行了開工儀式;隨後照片跡象顯示在江南廠首批就有兩艘055同時建造。據信每艘055的總價在50至60億人民幣左右。 江南首艘055約在2017年6月28日舉行下水儀式。在下水時,055的所有基本特徵、裝備都已經安裝完畢,足見建造作業之高效率。依照2017年11月中旬的信息,055首艦似乎被命名為南昌號,這是中國海軍第三艘命名為南昌的主戰艦艇(第一艘是對日抗戰勝利後從日本移交的海防艦「宇治」,第二艘是中國051型導彈驅逐艦)。由江南造船廠建造的首艘055在2018年8月24日上午展開首次試航。

除了江南長興廠區外,在2017年2月,網路上首度出現大連紅旗造船廠也在同步建造055導彈驅逐艦分段的照片,其進度與江南廠相差不多,而且似乎也是同時建造兩艘;而依照2017年底左右的衛星照片,江南與大連都各有第三艘同時在建造(總數達六艘)。這顯示055一開始就會快速成批生產(而不像最初052C導彈驅逐艦建造兩艘測試多年之後才開始成批建造後續艦),似乎是近年中國與美國以及周邊國家在各種議題上衝突不斷、導致建軍備戰壓力更為殷切所致。

在2014年12月,055首艦在江南長興造船廠舉行了開工儀式。

在2016年10月中旬,網路上首度出現在江南長興廠區建造的首艘055的艦首分段。

注意前部的折線造型與052D顯著不同。

(上與下)首艘055導彈驅逐艦在江南長興廠區準備下水典禮的照片。

注意該艦前方是建造中的055二號艦。

2017年6月28日下水典禮當天的055首艦。

俯瞰055首艦的後部艦體,可以看到煙囪與艦尾艛之間裝置六組八聯裝垂直發射器(48管)。

下水後在船池中艤裝的首艘055。

在江南長興廠碼頭邊艤裝的055首艦,攝於2018年8月上旬。

055首艦在2018年8月24日上午首次展開動力試航。

 

研製設計階段的革新

055大型驅逐艦不僅在理念與技術上做了大量前瞻革新,使其綜合作戰能力全面超越過去中國所有作戰艦艇,在計畫管理實施更提出許多新方法和新標準,就此影響與改變了中國海軍的軍艦研製模式,對中國海軍造艦事業帶來巨大而積極的影響,可望有效提高中國海軍艦艇的總體水平和綜合作戰能力。

在055型驅逐艦的研製過程中,中國軍方對於各相關研製單位,由上而下推動融合集成工作,這是以往中國艦艇研製工作所不曾有過的。過去與中國造艦相關的航空、航天、信息、船舶、兵器等分散於不同領域的各個工業集團,在各自行業、專業發展上的界限與分割較為明顯,彼此之間較少相互交流配合。現代軍事技術發展經常需要融合各項裝備與技術,因此中國軍工業界原本的狀態就顯得越來越不適合。以軍艦研製為例,原本由不同軍工單位負責研製的設備或子系統,各自的功能都相當完整齊全;然而,不同單位提供的設備之間 ,經常發生部件重複冗餘的情況。例如以相容各式導彈的通用垂直發射系統為例,依照中國軍工過去的發展習慣,不同單位研製的導彈都擁有各自的發射控制設備,而不是由同一套設備控制所有彈種 。由不同單位開發的設備,往往都有本身專屬的電源與冷卻單元,導致大量的重複冗餘,實際上完全可以透過頂層設計規劃來達到統一的合理配置。另外,不同的通信、導航和電子戰設備也都各有自己配備自己的天線,導致艦上天線林立,不僅佔據更多空間、使天線之間更擁擠而影響電磁兼容性,林立的天線也會危害全艦的隱身性。數量過多的設備需要更多的艙室容積與供電,導致艦體平台的排水量、供電需求都過高,此外較多的設備也會使艦上人力需求增加。055的預研過程就面臨這種狀況,如果以現成的設備與設計方式來實現既定「055型驅逐艦延至總要求」定義的所有功能與指標,艦體排水量會達到20000噸以上。

因此,在055的正式研製設計過程中,中國軍方十分強調相關工作的整體性,從過去相對粗放演進到精緻細緻型。在2011年上半,高層總部和海軍召集屬於不同行業的各集團 進行專案會議,由上而下推動融合集成工作,要求各單位全面打破集團利益和行業利益,以整體為重。在過程中,中國海軍重制訂了一些新的標準規範,整體設計採用從頂層設計、層層分解的方式,優化整體架構的合理性和集成度,實現指揮與控制系統一體化,各系統完全共用標準信息、通用基準,各個相關項目都限時完成,確保「後牆不倒」(攸關整體發展的關鍵核心技術項目不能出現重大問題與延誤)。 船艦的整體規劃工作向前延伸,在各子系統與設備的研製的過程中就開始介入,根據總體設計的層面提出要求,在個別設備研製階段就消除之後在總體整合階段會浮現的問題,不僅為總體設計工作保留足夠的空間餘裕,並且確立總體設計端的絕對權威性,盡量不讓總體設計向某些子系統妥協。在整體研製工作中,盡量消除參與的不同行業界之間的界線(電子、兵器、航天、航空、船舶等),減少不同行業之間因為各自獨立而導致各子系統功能重複冗餘,使整體系統配置的冗餘性更為合理化。 在2011年解放軍總部和海軍在055導彈驅逐艦、彈射型航母(002型)及09X潛艦工作會議上,決定055導彈驅逐艦與002型航母的作戰與電子系統將盡量採用共通技術。

在船艦艦的性能指標不降低甚至有所提升的前提下,中國海軍在研製055的過程中基於 通用化、集成化、綜合控制和資源共享的設計思想,達到減少 子系統與設備數量 (將原本傳統意義上需要的四十多個子系統進行精簡,並淡化各子系統之間的界線),更多地讓次系統之間共享資源與信息,盡可能以軟件去實現來替代個別獨立的專用硬件,減少硬件的數量,並提高艦上艙容使用率,在降低船艦編制人數 、優化指揮流程(包含減少戰位設置)、控制船艦噸位、降低造價等目標,產生了巨大的軍事效益和經濟效益 。在作戰方向上,055的設計工作將偵查、指揮、打擊、防禦等一體化。 055型驅逐艦的整體造價約60億人民幣左右(由於前述的系統性頂層設計、 設備資源共享等努力使得055的複雜度和排水量能比最原始的規劃降低,成本也因而比 早期規劃時降低了約三分之一),遠遠低於同時期西方同級艦艇造價, 使此型艦艇的生產具有很大的可持續性。

在055的整體研製過程中,實現一系列相關領域的技術突破,包括實現標準信息、通用基準完全共享,設備小型化、通用化、集成化、標準化, 各系統採用開放式架構的通用接口,使後續維護與升級工作更加便利。這些關鍵性的技術突破也會應用在日後其他型號的船艦上。其中一項最重要成就,就是通偵導抗一體化桅杆系統(見下文)。此外,055大型驅逐艦的研製工作中,還確立了將作戰軟件納入計價範圍的新規範;以往中國軍方開發系統的作法與觀念中,重視硬件而輕軟件,軟件只被當作作為硬件的附屬品,並不單獨進行計價,雖然中國軍方曾頒布過諸多「軍用軟件項目管理規定」、「軍用軟件開發規範」、「海軍裝備軟件管理規定、等規範性文件,但這些都只著眼於工程管理和技術管理的範疇,不利於發揮研制單位的積極性和主動性,不利於提高軟件的總體水平。而將艦艇作戰軟件項目單獨計價後,提高了研製單位的誘因,提高了艦艇作戰軟件最終呈現的質量,提升了艦艇的實質作戰能力。

依照中國解放軍報在2018年1月初的一篇文章,055艦內艙室空間設計佈置時,考慮了中國海軍第一線艦艇人員反應的意見,包括使用隔音減震材料來加強艙室內的肅靜性、重新設計管道布局以強化通風設備、安裝可調控燈光營造溫馨感。在施工前,造船廠選取軍官艙、士兵艙等10個典型艙室製作全尺寸樣板,邀請海軍某部官兵實地體驗,一系列新設計獲得官兵好評。有一次,中國海軍官兵提出意見,認為直升機酷區域通道內的高度不夠,影響人員和裝備通行效率;在船艦基本設計狀態、尺寸結構已經無法更動的情況下,設計單位人員精確測算該區管路、纜線的數量及尺寸,然後重新設計該區域的局部結構、優化管線佈置與艙室布局,有效改善了人員和裝備的通行環境。

生產技術的格新

依照2018年初解放軍報一篇報導,由於新驅逐艦(即055)對航速要求很高,所以採用更輕的「某特殊材料」(對照先前論文,可能是擴大了鈦合金材料的局部應用);然而,該材料對焊接工作的要求非常苛刻,焊接時極易變形。為此,由江南造船廠專家耿隆征領導的設計團隊依照龐大的數據庫資料進行技術攻關,經過上千次模擬平台試驗論證,終於探索出可 行的焊接工藝程序。

055的建造工作中,背後有江南造船廠自主開發的先進數字化焊接管理控制系統支持 ,顯著提高了焊接工藝的水平。在055項目正式開工之前,江南造船廠團隊照計畫進行先期試製,嘗試分段結構的加工與焊接組合,過程中雖然嘗試多種方法,始終不能將焊接精度(誤差需控制在2至3cm)控制在合理範圍內。在分析會上,團隊有人提出問題出在最終的質量管控,雖然焊接工藝本身沒有問題,並有焊接機器人協助,然而最後的焊接質量管控還是依照施工人員的個人經驗,缺乏科學量化的標準作為保證。為此,江南造船廠的團隊針對數字化焊接質量管控技術進行攻關,通過將焊接機聯網,並建立龐大的數據庫,用計算機測算和控制每一個焊接工作點的參數,建構了數字化焊接質量管控系統。在這套系統中,焊接工作所需的各種工藝參數,包含焊接規程、焊縫模型等,都儲存在後端工藝數據庫,施工前數位系統將焊接規程與焊縫模型 關連起來,形成具體的焊接參數(電壓、電流等),並連線到傳輸到生產車間(焊接機為數字化), 依照具體任務為每一個的焊接工配置對應的焊接通道以及焊接工作量 。在焊接工作中,數字化的焊接機會依照前述預先輸入的參數,為每一個 焊接工作點配置最合適的脈衝,精準地輸出焊接電流, 焊接時實際輸出的電流、電壓如果超出預設參數,系統就會自動報警並強制停止,如此就可精確地保障每個焊接工作所需的參數。 在這套數位化控制系統的精確掌握之下,055首艦的艦面與焊縫光滑平整, 不像過去人工焊接作業經常導致附近鋼材受熱變形,形成一條條明顯的印痕(稱為瘦馬現象)。 「數字化焊接管理控制系統」將過去由人員控制焊接機,變成由焊接機指導人員進行施工,實施精準製造、精確管控,將新型驅逐艦打造成「毫米級工程」。

江南造船集團除了在焊接技術上有所突破之外, 也引進了由中國自行研製、世界領先的複雜曲面船板三維數位控制彎板裝備。 在此之前,包括中國與國外許多船廠,在針對船體結構曲面分段中的三維曲面 (雙曲度)船體外板進行加工時,一直是採用人工操作的方式, 生產品質高度依賴相關操作人員的技術和經驗;由於施工技術復雜且工作環境條件差, 熟練的造船工人日漸缺乏,加上複雜曲面船板生產工作存在效率低、污染環境等問題 ,成為現代化造船的主要生產瓶頸之一。而一些軍艦採用的高強度特種鋼由於 不能採用水火彎板工藝(否則鋼板會失去強度),加工成形的難度更大。依照2018年初解放軍報一篇報導,055剛開始建造時,江南造船廠仍使用傳統工藝,由於「特殊材料」加工成形難度很大,每天完成的任務量很少;如果按照這種方法建造下去,勢必會影響艦艇的建造進度。為了突破這一難題,由山東碩力、武漢理工大學、江南造船(集團) 有限公司組成的產學研聯合體研發團隊,以數字加工為基礎,進行智能化的研發,最終研製出「復雜曲面船板三維數控彎板機」,實現了復雜曲面船板加工的數字化、自動化與智能化 。「復雜曲面船板三維數控彎板機」集成了機、電、液、控、光等技術,使用專門的計算和控制軟件自動進行船板成形加工,第一次將「自動化」引進整個船體外板加工環節,並實現了造船領域上從設計到加工的統一數據源貫通,成為世界上少有、大規模投入使用、可以實現船體外板數字控制冷彎成形的成套裝備。此一數控彎板系統雖重達6000噸,但只需幾個人協同操作,就能工作。船體外板加工屬塑性變形,彎曲過程會產生回彈,也容易產生褶皺變形,自動化成型尤為困難;而參與研發技術的山東碩力董事長焦濤表示,該設備採用具有自主知識產權的「金屬板件三維數控冷彎成套技術」、「快速逐步逼近彎曲成形演算法」、「基於非均勻有理B樣條( B-spline)曲面重構法」等關鍵技術解決了前述加工問題。 中國造船專家表示,這項中國擁有知識產權的核心技術技術, 是造船領域的一項重大工藝革新,在滿負荷生產的情況下每天可取代54名工人, 生產效率較傳統方式提高10倍以上。「復雜曲面船板三維數控彎板裝備」 技術首先在江南造船廠普遍應用於各種新造船艦;而此時中國6大國營造船廠中 已有三家引進這種生產技術,例如2017年10月,相關設備就會運抵武漢重工造船廠。

除了前述的數字化曲面彎板、數字化焊接管控模式之外,055建造工程的後勤物流還有江南造船廠的PDA識別物流管控技術支持,可有效管控建造工程中數以萬計的零部件。只要在電腦前點擊滑鼠操作,各品項每天配送量、配送時間、配送地點都能一目了然,有效杜絕了零部件錯裝與漏裝。某一次,某分段需要更換數千個零部件,而當時有的零部件已經安裝到位,有的還散落在各條生產線上;然而,技術人員透過物流管控系統,幾分鐘內就精準定位每個零部件所處位置與所在狀態,僅用半天就完成了更換,沒有出現任何差錯。

 

偵通導抗一體化桅杆

055導彈驅逐艦的作戰裝備與推進系統都是052D的延續,不過在艦載電子系統的整合水平上有重大突破,在電子信息化方面達到了中國海軍的新高度 。

在2000年代前期的中國第三代國產驅逐艦上,雖然電子系統相較於過去有了很大的進步,無論是作戰與編隊指揮系統、綜合通信導航、電子戰與偵測射控系統等方面;然而,這段期間中國艦載電子系統的發展仍停留在單機、單系統的提升,針對不同設備之間的集成融合仍無法兼顧。其中一個因素是這個階段新出現在中國艦艇上的電子裝備,來源仍相對複 雜,包含從頭研發的國產系統以及逆向仿製俄羅斯的裝備(包括仿自 MINERAL-ME的366水面搜索與射控雷達、仿自頂板的382對空搜索雷達等,HHQ-16防空飛彈系統與配套射控雷達也都明顯參照俄羅斯Shtil-1),對於這些來源與用途各異的系統自然很難做到集成。因此,這個階段中國艦艇的電子設備依舊存在系統之間功能有所重複( 例如中國艦艇配備MINERAL-ME/366超視距雷達進行水面搜索與火控,反觀美國神盾驅逐艦艦上相對應功能多已經整合至以防空為主的SPY-1相控陣雷達中),功能類似的裝備(例如不同武器的射控、資料傳輸等)都有自己專屬的天線和後端顯控(例如054A上艦砲有自己的366型 與H/LJP-349火控雷達,HHQ-16防空導彈又有自己的四部火控雷達,彼此不相互支援);各種龐雜設備不僅佔用艦上體積、增加上部重量以及耗電量,所需的操作人員也進一步增加了艦上人員編制,這使得艦上系統佈局所需的艙室空間、重量與電力餘裕都變得吃緊,人員適居性難以有效改善,也提高了艦艇的排水量與維護成本。紛雜的設備不僅使整體運作效率難以提高,繁複的收發天線裝置都需要擠在艦上較高處(上層結構頂部與桅杆),導致電磁兼容性成為重大問題。當然,繁複的天線裝備也一定會破壞艦體外觀的簡潔性,增加了雷達截面積 ;例如中國在2000年代推出的052B/C/D、054A等艦艇,雖然艦體載台本身對雷達匿蹤設計下了功夫,然而裝上繁複的各種偵測、通信、電子戰等天線之後,外觀的簡潔性自然大打折扣。
 

055驅逐艦測試平台,攝於2016年上旬。注意桅杆頂上的天線組。

,這座桅杆集成了過去所有通信傳輸、電子戰、導航、敵我識別等各種射頻裝置的天線。

一座在海邊模擬導彈驅逐艦上層結構的建築。此為早期畫面,當時是用來測試052C導彈驅逐艦

的設備,如第一代的346型相控陣雷達。

上圖模擬船艛較新的照片,相控陣已經換成346A型,此外上層建築周邊也裝上類似055

的各型平板天線,顯示進行055電子系統的相關研製工程。

左為中國海軍艦艇2000年代普遍使用的H/RJZ-726電子戰系統的發射天線,右為2010年代新出現的

、含有平板陣面的新型電子戰發射天線。這種新電子戰天線會陸續裝備中國新造

或升級的驅逐艦/護衛艦上。

 

針對前述電子系統的整合問題,055導彈驅逐艦將是中國國產艦艇首次對此方面進行較大的嘗試。 藉著055導彈驅逐艦立項的契機,中國軍方高層對南京電子第14所下達編制「艦載綜合射頻系統統一設計要求」和「通用綜合信息處理規範」兩項規範的任務,這是中國海軍加強船艦綜合系統集成水平和強化頂層設計的重大規劃,也是中國海軍艦船電子信息化程度提高的一個關鍵步驟。在此種新技術之下,各種電子系統會依照使用波段進行整合,使用相同頻段的系統透過多路耦合器或分路器、電子開關等措施來共用同一套天線,如此就能大幅減少全艦所需的天線數量。不同頻段的天線裝置依照物理結構的最佳化,整合在單一的桅杆結構上;天線為平板陣列形式,指向性高於傳統天線,而且能良好地與桅杆結構整合,使表面平滑、降低雷達截面積。在整合射頻與天線系統之中,不同頻段的天線能同時工作,而共用相同天線的系統則透過電子開關等資源管理手段進行微秒級切換,達成分時多工。如此,過去散佈於艦艇桅杆上的各式天線如敵我識別器、UHF/VHF/HF等通信天線、 數據鏈天線、導航相關天線、電子戰天線、直昇機管制的TACON等,都會被 整合在單一的綜合集成桅杆上;而此種整合艦上所有偵測、通信、導航、電子對抗的觀念,被中國方面簡稱為「偵通導抗一體化」。實現射頻綜合管理、電子設備融合集成之後,相關的電力電源、網絡、計算機、基準信息、冷卻、氣體等資源都綜合管理、統一使用,有效減少了設備總數、功能冗餘重復,此外自然也減少了不必要的能源消耗、降低發熱量、提高綜合隱身性能,並為將來艦船綜合電力發展打下了基礎。美國海軍也在2000年代進行過類似研究,包括2000年代上半展開的先進多功能射頻系統(Advanced Multi-function Radio Frequency System,AMRFS)概念研究以及2009年展開的整合上層結構(Integrated Topside,InTop)等,相關成果首先應用於配備整合桅杆系統的松華特級(Zumwalt class)陸攻驅逐艦上。

依照中國電子科技集團公司第十四所(即南京第14電子所)網站在2016年10月24日的撰文,先前在2000年被任命為346型有源相控陣(用於052C導彈驅逐艦)副總設計師邢文革(因研製346相控陣的功勞而在日後獲得國家科技進步特等獎、電子工業部科技進步特等獎),日後被任命為為艦載綜合射頻系統總設計師,顯然就是與055導彈驅逐艦電子技術相關的項目;這個項目首次將艦上的主要作戰相關電子裝備通過嵌入式開放架構體,形成一個包含多個傳感器有機融合整體,使艦上各種電子裝備由過去的獨立作業到整體性、體系性運作,是新一代驅逐艦的重要標誌之一。邢文革此時不僅是雷達總設計師,還擔任多個領域專業組成員和預研專家;他曾組織協調多家參與研究的單位進行立項論證、關鍵技術攻關和方案設計,解決了多傳感器協同處理、信息綜合處理、資源統一調度等數字化後端一體化融合的相關工程和技術難題,為中國新一代艦艇的整合電子系統奠定基礎。同時,邢文革還積極參與艦船探測領域技術研討,負責起草艦船系統探測領域技術發展報告,探討下一代艦船探測裝備和技術發展等,都是中國「第十二次五年計畫」戰略規劃中的項目。此外,邢文革也參與中國內部多部雷達相關研究著作的校訂工作,包括「世界地面雷達手冊」的總校工作、「相控陣天線手冊第二版」的總校工作、「世界海用雷達手冊」的技術校訂工作,並且撰寫了「基於混合優化算法的正交多相碼的設計」、「新世代全固態三座標相控陣雷達的設計考量」(Design Considerations of a New Type All Solid-State Phased Array 3D Radar)、「我國彈道導彈防御系統構想」等多篇雷達領域的論文。   

在2011年8月,中國船艦研究中心與哈爾濱工程大學船舶工程學院在2011年8月發表一篇論文:「傾斜側壁正八邊形天線罩風載特性研究」,摘要提到「風載是綜合集成桅杆復合材料天線罩所受的主要載荷之一,研究天線罩的風載特性將對復合材料天線罩的結構設計具有重要指導意義」。而這種「傾斜側壁正八邊形天線罩風」顯然就是中國發展集成桅杆系統的基礎研究之一。

中國船艦研究中心與哈爾濱工程大學船舶工程學院的「傾斜側壁正八邊形天線罩風載特性研究」

論文的風洞測試畫面。這是中國發展集成桅杆系統的重要基礎研究。

武漢黃家湖附近的集成桅杆模型,構型與上圖的「傾斜側壁正八邊形天線罩」相近。

 

 

技術諸元

055導彈驅逐艦是中國發展的第一種一萬噸級遠洋驅逐艦,無論艦體規模、技術水平與作戰性能指標都遠超過1970年代的舊055。055導彈驅逐艦許多技術是052C/D的延續,艦上推進系統、主要作戰裝備等核心元素基本上都沿用052D的成果,而更大的排水量 與更強大的推進系統則提供了比052C/D更高的持續航速、續航力、自持力與更強的武裝籌載 ,具有良好的全球適航性。055的艦體平台具有各種降低跡訊的設計,降低雷達截面積、紅外線熱信號、電磁特徵等,並具有良好的適居性和長期航行的艦員生活保障條件。

055的單艦綜合作戰能力強大,具備包含先期預警、防空、反潛、反艦和對地攻擊等綜合立體攻防作戰能力,具有遠、中、近三層軟/硬殺武器系統,並具備綜合立體群體指揮能力。在作戰指揮系統、編隊指揮系統、整合艦載通信/導航/電子戰系統等方面, 055導彈驅逐艦則有新的重大突破。055型驅逐艦採用一體化桅杆與通用集成天線系統,使得艦上雷達、通信、電子戰等各類系統的天線都高度集成化,艙面電子設備布局比以往中國艦艇簡潔許多。在作戰流程上,055的整體式系統設計可簡化指揮層級、減少戰位數量,並降低操作人員的工作負擔。在技術劃分上,如果052B、052C、051C算是中國國產第三代驅逐艦,052D是第三代驅逐艦邁向第四代的橋樑,則 055導彈驅逐艦就是意義上真正的第四代驅逐艦。 至於反彈道導彈方面,由於中國發展彈道飛彈防禦只需要針對本土,因此055導彈驅逐艦並沒有將反彈道飛彈需求納入整體論證之中(但還是有可能在後續的發展中納入)。

055導彈驅逐艦是中國2020年代以後艦隊遠洋作戰活動的骨幹,可在海上 綜合編隊中擔任指揮與防空作戰中樞,並且是搭配中國航母戰鬥群的重要水面艦艇,擁有強大的單艦作戰能力。055導彈驅逐艦的滿載排水量據信 超過10000噸 ,大型艦體提供了良好的自持力與持續作戰能力,能在全球除了極區以外的所有海域進行作戰,並能跟隨航空母艦在大洋上長期高速運動。055型驅逐艦的作戰任務包括:協為海上作戰編隊提供中、遠程防空;同編隊其它兵力執行反潛任務;單獨或協同水面編隊內其它兵力,攻擊敵方各種中/大型水面艦艇;協同兩棲作戰編隊為登陸作戰提供火力支援;執行中/遠程對地目標進行精確打擊;海上巡邏警戒和護航等任務。

匿蹤設計方面,採用集成桅杆系統的055由於大幅減少了各式天線的種類數量,又由於桅杆本身造型就有利於匿蹤,因此整體匿蹤能力勢必比原本052C/D這個 世代的中國國產艦艇更為出色。與052D相同, 055將過去通常以斜架安裝在甲版上的反艦飛彈也納入垂直發射系統,可消除一個艦面上的雷達反射源。055是將使用先前發展自052B/C/D與054A等艦艇的各種降低跡訊設計,以全面降低包括雷達回波、紅外線熱信號、聲噪信號以及磁信號等各種暴露艦艇蹤跡的訊號。雷達匿蹤方面,除了集成桅杆系統之外, 055也會繼續沿用各種典型的匿蹤設計,包括將上層結構設計成連續封閉、造型單純流線的構造,採用傾斜的表面使反射波盡量偏離雷達發射源,盡量將艦面甲板的各種裝備設施收納到舷牆內或以艙門遮蔽(例如小艇、魚雷管等),艦體表面必要開口(如艦尾各種纜線開口、上層結構通風口等)設置屏蔽格柵來阻止雷達波進入艦內而形成更強的反射回波,利用雷達波吸收塗料或材料降低特定波段的雷達回波強度等。熱信號方面,主要是透過隔離措施以及氣冷等手段,盡量降低主機廢氣管道與排氣口輻射出去的熱信號;以煙囪排氣口為例,這是全艦熱信號最強的部位,一般而言佔據全艦整體3~5μm頻段紅外線強度的90%,而設計目標是讓全艦3~5μm頻段紅外線輻射強度不超過熱焰彈誘餌的信號強度的80%。減低噪音振動方面,透過主機減震基座以及利用通道、空艙、污水艙等非居住艙間,盡量隔絕屏蔽輪機產生的噪音、震動與熱信號,減少輻射到水中的噪音。磁信號方面,透過主動消磁線圈,通電製造磁場來抵銷船體因為切割地磁而產生的感應磁場,降低引爆磁性水雷的機率;此系統包含感測器,偵測船艦磁場變化(航向改變或進入不同海區,都可能使船隻切割地磁產生的磁場強度有所變化),進而調整通過線圈的電流量,來達成最適當的消磁效果。

推進系統方面,055使用與052C/D相同的QC280燃氣渦輪(烏克蘭GT25000的國產化版本),而不採用其他還未成熟的新技術(如電力推進) ;不過在艦上電力管理方面,會採用新的整體式數字化電力分配控制系統。由於055排水量更大,因此使用由四具QC280燃氣渦輪組成的推進系統,雙軸推進。

055的作戰系統架構與作戰指揮模式應仍延續052C/D型艦 「集中指揮」、「綜合組織」、「三級管理」(指揮控制、系統、操作台位)的模式,但技術上有重大突破,首次實現指揮/火控一體化作戰管理,並將過去相對分立的「本艦作戰指揮」與「編隊作戰指揮」融合為一體(這是056型護衛艦開始出現的設計)。

指管通情、偵測方面,055使用先前052D的346A型相控陣雷達,以及海軍遠程目標指示系統、海上作戰集團指揮部信息系統等中國海軍在21世紀初期發展成熟的裝備。055型驅逐艦配置了多種數據鏈系統,包含JIDS數據鏈系統、綜合數據鏈系統、寬帶高速數據傳輸系統等,能提供高速率、大容量、抗干擾、保密的數字/語音/數據通信和定位功能,並整合了各類常規通信方式以及衛星通信、水中通信系統,具備了強大的通信與信息傳輸分配能力。055型驅逐艦的水上/水下電子戰與截收監視系統涵蓋電磁輻射、光學和聲波等頻譜,對各種信號進行威脅等級判斷,對於判斷有威脅的信號進行各種分析測量和警告,並結合多種反制手段包含有源與無源干擾等方式,對敵方艦載、機載感測裝置(含雷達、光電)和導彈末制導系統實施干擾,保障本艦及友軍編隊的安全。

依照2017年6月29日下午中國國防部例行記者會中國防部新聞發言人吳謙大校表示,055型驅逐艦由中國自主開展設計,排水量萬噸級,採用全燃動力、射頻綜合集成技術以及通用垂直發射系統,艦上作戰、平台和通信網絡實現了一體化集成。

055首艦在2017年6月28日下水典禮當天的畫面。此照片可觀察上層結構與桅杆的配置:

前部船艛斜前與斜後佈置了346A有源相控陣雷達的四個天線陣面,而這四個陣面相對於船艛頂部的

位置也都裝置了長方型平板天線;艦橋正面與兩側頂部各裝有另一種體積較小的長方型平板天線

(畫面中可以看到三組)。船艛兩側(畫面中懸掛的五星旗上方)也設置一組面積不小的

平板狀陣列天線。這些圖片顯示055的上層結構佈置了不少平板狀陣列天線,可見中國海軍

在細部配置下了不少功夫。

055的上層結構特寫。注意後部船艛的平台上裝置一個球狀的衛星通信天線。

後部船艛頂部設置兩對多功能火箭發射器,具備發射反飛彈雷達/紅外線誘餌、

反魚雷誘餌等功能。相較於先前中國052B/C/D以及054A等驅逐艦/護衛艦的

干擾火箭發射器,055的火箭發射器外部設置遮板,降低雷達截面積。

055的集成式桅杆特寫,可以清楚看到由下往上的三組平板陣列天線,咸信是

X波段近程追蹤雷達、導航/平面搜索雷達等。注意桅杆頂部兩側

各有一組半圓柱狀天線,應為電子戰相關裝置。

 

055首艦前部船艛與桅杆近照。此照片出現於2018年8月中旬,船艛四周的346A相控陣雷達以及

幾個塊狀天線已經安裝。此時桅杆掛起B字旗(紅色),意味正在裝卸或搬運危險物品,應為

加油。055首艦隨後在8月24日上午首次試航。

 

武器裝備方面,055大多數武裝也繼續沿襲052D,包括國產130mm 70倍徑艦砲,以及裝載了HHQ-9B區域防空飛彈、新型中程防空導彈、鷹擊-18A反艦導彈的通用化冷/熱兼容垂直發射系統(垂直發射器數量將高於052C/D)等 ;艦上總共裝備14組八聯裝垂直發射器(共112管),艦首甲板設置八組(共64管),後部船艛設置六組(共48管)。近程防空則沿用類似遼寧號航空母艦的配置, 結合紅旗-10(HQ-10)艦載末端防空導彈武器系統以及1130型機砲近迫防禦系統(單位時間火力投射量高於原本730型機砲近迫防禦系統)等。 055也將配置反潛直昇機,而且可能會擴大機庫與起降甲板,能操作比Ka-28更大的直昇機如直-8;此外,艦上也將配備新型艦載聲納系統。 除了艦隊防空與反水面目標之外,055也可搭載對地攻擊的巡航飛彈,支援對地面特定目標的攻擊行動。

值得一提的是,首先裝備H/PJ-45A 130mm艦砲的052D驅逐艦,由於130mm艦砲系統對於052D的體型而言實在是過於龐大沈重,船艦總體設計所要求負責研製艦砲的鄭州機電工程研究為130mm艦砲減重 ,為此不得不犧牲性能,例如將原本雙迴路供彈改為單迴路、加裝砲口制退器來減低後座力等。而根據055下水時的照片,艦首的130mm艦砲的砲塔外型052D使用的版本 (完整型號為H/P-45A-130-1)有些不同,而且取消了砲口制退器;因此,055使用的130mm艦砲可能是原始設計的完整版本。

055後續發展

055導彈驅逐艦後續型號的發展包括:進一步引進綜合電力系統、加裝新型直接能量武器(激光砲)以及電磁砲等, 而海基中段攔截彈道導彈能力也是可能的方向。

電磁軌道砲

例如,中國在2010年代開始研究艦載電磁砲, 主要負責單位是北京理工大學和航天2院206所,在2018年安裝在072III坦克登陸艦海洋山號(936)進行海上試射。

與美國的電磁軌道砲(Rail gun)相較,中國的電磁砲的砲管外部有一圈正圓形套筒,外型反而類似同軸線圈砲(Coil gun,又稱高斯砲,Gauss gun),而不是美國的電磁軌道砲(Rail gun)。線圈砲在砲膛周圍環繞一系列固定的加速線圈,此外砲彈周圍也環繞著一圈彈載運動線圈;發射時,砲膛周圍加速線圈與彈丸線圈都通電並產生感應磁場,雙方的磁場相互作用(因此通電時砲彈是懸浮在砲堂中間,不與砲管接觸),產生連續的加速力,帶著砲彈沿著砲膛加速;此一工作原理基本與磁浮列車或電磁彈射器相同,由於砲膛加速線圈與彈丸線圈之間的磁力作用可以相斥也可以相吸,因此必須精確掌握彈丸線圈位置並同步控制砲膛加速線圈在相對位置產生的磁場,使得彈丸線圈一路上都受到方向一致的力量,持續推進。相較於軌道砲,線圈砲的最大優點是通電時彈丸懸浮在砲膛之中而不會接觸,不像電磁軌道砲發射過程中會嚴重磨損發射軌道。然而,相形之下磁軌砲結構簡單,以瞬間大電流產生感應磁場、帶動兩根平行導軌中間的電樞直線加速,且電樞實際接觸兩個通電軌道形成電流迴路,發射功率較大;而線圈泡產生電力靠著軌道與砲彈之間磁場隔空感應的力量推進,功率就不如軌道砲;此外,軌道砲砲膛線圈與彈丸線圈之間需要極精確的同步控制來維持感應磁場受力平順而一致,這在彈丸加速過程中是一件極其困難的事。一般而言,電磁軌道砲的發射初速高得多,成為電磁砲的主流領域;而同軸線圈砲適合發射速度較低、重量較大的物體。

為了配合電磁砲,中國相關團隊也進行稱為「活性毀傷元」的材料技術, 未來可能作為電磁砲彈的選項。由於電磁砲彈的發射初速極高, 甚至可能達傳統火砲的10倍以上,發射時巨大的瞬間加速度對於砲彈裝藥 引信或電子導引組件的可靠性與安全性,都是及其嚴峻考驗; 因此,現階段包括美國在內的實驗性電磁砲,都使用實心金屬砲彈 ,單純憑借高速飛行的動能摧毀目標,這對電磁砲的毀傷能力和 應用範圍都造成限制。北京理工大學的「活性毀傷元技術」 團隊研製一種新型爆炸材料,具有類似金屬的力學強度,又 含有與高能炸藥相當的化學能,還具有類似惰性材料的安全性 ,可以直接以機械加工,只有高速命中目標時才會發生爆炸, 因此不需要引信;這種「活性毀傷元技術」 類似美國海軍研究辦公室(Office of Naval Research,ONR)曾進行的重啟活性材料(Reactive material,RM)項目。依照目標,由「活性毀傷材料 」製造的戰鬥部能適應電磁砲極高的發射 速度,憑藉動能穿透目標,然後再發揮類似高爆戰鬥部的爆炸毀傷能力, 對目標形成雙重毀傷;而在平時,活性毀傷材料也沒有危險的引信與炸藥, 大幅提高儲備、運輸與發射時的安全性 。依照北京理工大學「活性毀傷元」的論文,「活性毀傷元技術」的初步實驗使用高密度冷壓成型和燒結硬化(PTFE/Al/W)聚四氟乙烯/鋁/鎢(PTFE/Al/W)粉體混合物,實驗射速約1168m/s(距離電磁砲的砲口初速還有一大段距離),並以兩層6mm的鋁板作為靶材。在2016年,北京理工大學 王海福團隊的「活性毀傷元技術」獲得中國國家技術發明二等獎。

2018年1月底出現的中國電磁砲原型的照片,安裝在072III海洋山號(936)

坦克登陸艦上進行測試。注意砲身基部的大型筒狀結構,有可能是同軸線圈。