2020年水面艦艇（FDZ-2020）

燃氣渦輪＊2/187743

COPAW

可轉式囊莢螺旋槳推進器＊2/187743

水噴射囊莢推進器＊2/187743

MK-49公羊短程防空飛彈發射器（RAM）＊2

垂直發射系統＊2，共96管

在德國21世紀初期的F-124防空巡防艦研發告一段落後，德國造艦產業的各大知名廠商從1990年代末期開始以MEKO A/D/X的模組化概念為基礎，並納入諸多在21世紀前二、三十年將成為主流的嶄新艦艇科技，聯手打造更新一代的德國海軍陣容。最初這個計畫稱為F-125巡防艦(Typ F-125 Fregatte)，是一種擁有諸多嶄新技術特徵的艦艇系列，範圍涵蓋排水量六千噸之廣區域防空艦艇 （整體戰力與九千噸級的美製神盾驅逐艦相當）到排水量不滿一千噸的小型巡邏艦；不過由於這個計畫太過前瞻遠大，對中短期的需求反而不切實際，故F-125在2000年代初期便轉型為較為務實的方案，發展一種以對地投射武力、支援登陸作戰為主要任務的通用巡防艦，用於現役八艘F-122不萊梅級(Bremen class)巡防艦；雖然如此，F-125的原始計畫並未遭到放棄，而是轉為未來的長期發展計畫，其中首先成形的就是下一代高性能主力防空艦艇──「2020年水面艦」(FDZ-2020)，研發工作預計在2016至2020年可完成。

FDZ-2020採用諸多突破傳統的基礎架構與技術特徵，整體科技水平至少與美國的DDG-1000陸攻驅逐艦在同一等級，某些部分甚至猶有過之，完全是超越這個世代的未來水面作戰艦艇。FDZ-2020受到德國海軍與造艦產業的高度重視，德國國防業界領域共有九大知名廠商投入了相關的基礎研究，包括B&V、HDW與TNSW等三大造船廠、柴油機巨擘MTU廠、擅長電機科技的西門子以及專攻電動囊莢推進器的Schottel等等，研發實力相當雄厚。下文敘述的FDZ-2020是整個計畫的主軸──6000ton級高性能防空艦艇，不過德國海軍打算將相關的系統架構與技術特徵應用於一整個從小型巡邏艇到6000ton級防空驅逐艦的完整水面艦艇族系，構成下一世代的德國海軍主力。除了自家廠商之外，德國也考慮找上荷蘭這個經常在艦艇設計上攜手合作的老搭檔，一同參與FDZ-2020的研發。

為了盡可能減少雷達截面積，FDZ-2020將採用低矮的單一的圓頂式上層結構與單一整合式電子桅杆，此外也將採取其他最先進的整體匿蹤措施，盡可能降低全艦的雷達截面積、紅外線訊號、噪音以及磁訊號等等。由於在想像圖看不到煙囪，想必FDZ-2020理所當然地比照現有MEKO A系列，將主機產生的廢氣透過艦尾水線處的排氣口予以排放，並施予噴射水霧冷卻等減熱措施，將紅外線訊號降至最低。FDZ-2020的滿載排水量雖然只有 六千噸左右，但由於盡可能地增加自動化程度以降低人力需求，並採用整合式全電力推進系統(IPS)、整合式多頻譜電子桅杆（IMSEM）等下一代尖端科技，故所需的主機、裝備安放與人員起居空間較現有艦艇大幅減少，多出的空間可用來搭載更多武器裝備，故擁有與美國柏克級飛彈驅逐艦 （九千噸級）相當的 飛彈籌載，單位排水量的火力明顯高於現役艦艇。此外，原本MEKO系列一貫的模組化設計，FDZ-2020也會繼續沿用並予以精進。為了利於服役週期的維護與性能提升，FDZ-2020將盡可能地採用民間商用電子科技。

武裝方面，FDZ-2020包括總容量96管的垂直發射系統 、兩具雷射近迫武器系統以及兩具MK-49 21聯裝公羊(RAM)短程防空飛彈發射器；為了盡可能縮小雷達截面積，雷射近迫武器系統與公羊飛彈發射器在平時都縮入甲板以下，發射時才升起。96管垂直發射器中，64管位於前甲板，32管位於上層結構後段；而公羊飛彈發射器與雷射武器系統同樣採用前、後甲板各一的配置，並採用縱列方式沿著艦體縱軸安裝。雷射這種能在發射瞬間即命中目標的直接能量武器系統始終是艦艇設計者的終極夢想，尤其在防禦反艦飛彈時，由於在發現目標後將雷射筆直對準便能射擊，以飛彈的運動速率而言根本不可能閃躲，此外雷射攻擊系統的射控也能達到最簡化，無需如傳統動能攔截武器般進行諸多彈道計算，故理論上雷射防禦系統能根本解決當今攔截超音速反艦飛彈的困難課題；但目前直接能量武器技術距離實用化還有一大段距離，顯然還需要業界投入很大的努力。此外，由於直接能量武器在射擊後需要時間散熱並再儲能，尚無法達到科幻電影中直接能量武器連續發射的地步，因此現階段FDX-2020仍裝備RAM公羊飛彈這種能同時對付多個目標、射後不理且用途廣泛（最新的公羊Block1 HAS能對付包括戰機、超音速反艦飛彈、直昇機、高速快艇等高度、速度不同的空中/水面目標）的近迫防禦武器。

FDZ-2020將採用STN-Atlas主導研發的IMSEM整合式多頻譜電子桅杆系統， 這是一項革命性的科技，以一座配備多頻譜相位陣列天線系統的封閉式桅杆來包辦一艘艦艇所需的各種電磁波收發機能，包括導航、對空/平面搜索、追蹤、射控導引、電子戰、通訊、指管通情、資料鏈傳輸等等；而現今的船艦則需要數十具各種形式、分散於艦上各處、操作頻率各不相同的雷達與傳輸天線才能完成，所以IMSEM科技大幅節省了裝備所需的空間，提高了整體系統的運作效能，對於艦艇匿蹤外型與電磁兼容性也非常有利。艦上的運作中樞是Thales研發的艦載戰鬥系統，與通信系統一同安裝在位於艦橋後方的艙室模組中，此系統將整合艦上所有的偵測、射控、武器、通信等相關次系統一起運作。

由於自動化程度極高，FDZ-2020僅編制50至100名船員，因此雖然大量的空間用於裝載武器，但每個乘員能享受的生活起居空間還是遠高於現有的艦艇，每兩名乘員就分配一間住艙，舒適程度不言可喻。此外，艦上的生活與工作空間將力求人性化，所有居住艙與工作艙室都位於上甲板兩舷部位，並如同俄羅斯艦艇般在每個艙室設置舷窗，使得人員得以在艙內看到外界景觀並享受陽光照射；此外，每個艙房也配備電視，能收看世界各地的電視節目，並配備與外界連結的ISDN網路系統，可進行遠距離線上教學。以往的西方艦艇為了節省空間並強化艦體結構抵抗戰損的能力，艦艇住艙都完全密閉於艦內，雖然能節省空間並獲得最好的保護，但是艦上人員長期生活在看不到陽光與外界的船艙內，對於生理與心理都有不良的影響。不過反過來說，FDZ-2020將艙室設置於兩舷最外側並設置舷窗，也必須要考慮艦體結構安全性 減弱的問題，尤其是住艙在面臨敵彈攻擊時將首當其衝，舷窗對於艦體水密性甚至雷達匿蹤性也都有不良的影響，這都是德國工程師必須考慮的問題。

動力方面 ，FDZ-2000自然是使用最具前瞻性的整合式全電力系統（IPS），而這對於艦上預定採用的高功率直接能量武器而言，是必要的基礎。主機方面，德國海軍打算在FDZ-2020上使用兩具功率達14萬瓦(約187743軸馬力)的燃氣渦輪 ，選擇包括MTU的LM-1600或勞斯萊斯的1908-SM1C。此外，德國還打算在這套動力系統中加入燃料電池系統，這是造艦界首度將燃料電池應用於水面艦艇動力系統中。燃料電池產生電能的過程幾乎不牽涉機械動作，運作效率非常高 （達60~80%）且幾乎不產生噪音，產生的熱量也遠遠低於任何內燃機，非常適合在低速巡航或反潛作業時關閉主機來單獨使用；更何況，幾十年後人類可能面臨石油枯竭的危機 ，需要更前瞻性的新能源動力系統。目前德國燃料電池研發的主力是西門子公司，該公司研發的PEM燃料電池技術領先全球，並已經用於212/214潛艦上；不過目前德國海軍似乎較傾向在FDZ-2020上使用甲荃重整型燃料電池，將艦上的柴油通過高溫的反應器將氫氣體從中分解出來， 再與氧氣產生燃燒反應來發出電能，在從柴油重整反應取得氫氣的過程中，會產生少量一氧化碳及二氧化碳。相較於212/214型潛艦使用的PEM燃料電池，甲荃重整燃料電池的優勢是燃料來源的單純化，氫氣由柴油取出，與艦上主機燃料取得了一致性，至於氧氣則可來自於液態氧儲存槽或者乾脆從大氣中獲得 ；此外，由於甲荃重整燃料電池至少可以甩掉液態氫儲存槽，甚至連液態氧儲存槽都可以免除（PEM燃料電池需分別儲存液態氫與液態氧 ），這意味著安全性大幅提高，也節省了儲存槽佔用的空間與維持低溫所需的能量。德國希望在FDZ-2020使用四組燃料電池系統，總功率能達到4.5萬瓦，才足以提供艦艇巡航所需的推進力；不過現有的燃料電池系統只有0.12萬瓦的輸出，顯然未來在此方面的發展還有得努力。

推進器方面，FDZ-2020將採用COPAW系統，包括兩組SPP拉式螺旋槳推進器以及兩組水噴射推進器，兩者都安裝於艦體之外的吊艙內，並以主機發出的電力來驅動。兩具SPP推進器位於艦尾，負責巡航推進以及航向轉換，推進器的方向可以任意旋轉，完全取代了舵的功能，每具推進器輸出功率為7萬瓦(約93872軸馬力)；而兩個水噴射推進器則位於艦體中段的外置吊艙內，負責提供加速時所需的動力，每具同樣可輸出7萬瓦的功率，能使艦身加速至30節以上。此種COPAW系統的外置式設計將推進系統佔用的艦內空間降至最低，以可轉式吊艙推進器取代舵面也使艦體靈活度遠高於傳統構型的船艦；不過吊艙推進器會增加航行阻力以及聲噪訊號，結構強度也不如大軸推進器，這些都需要其他的措施來彌補。FDZ-2020的最高航速約30節，能持續在海上作業達90天。

在功能上，FDZ-2020十分強調多用途性以及多層次防空能力，並著重與友軍艦艇、空中載具與地面單位的協同作戰。FDZ-2020集結目前造艦產業最尖端技術於一身，透過新科技的應用（包括全電力系統、IMSEM、能容納各式飛彈的垂直發射系統等）把整體系統架構化至最減，同時也因此將運作效率提升至最高。如果FDZ-2020能依照現有的規劃順利問世，代表德國造艦業將能在匿蹤技術、直接能量武器、全電力系統、多頻譜陣列天線技術等領域取得領先全球的地位，一舉打破美國獨強的局面。不過也有人質疑FDZ-2020太過仰賴極端先進的科技，例如盡可能減少人力編制，而且把所有的電子訊號統一由單一的IMSEM進行發送，在遭遇戰損或故障時可能會面臨癱瘓的窘境，故至少應該還是要有一些較傳統的備份系統。