阿利.柏克級飛彈驅逐艦(Flight 1/2) 

大約在1982年的DDG 51初步設計方案,此時佈局與配置大致已經底定,艦砲已經挪到艦首; 不過照明雷達仍為前二

、後一的配置 ,後方照明雷達位置較低,後部方陣近迫系統則設置在直昇機甲板處;此外,煙囪也還是圓弧狀。

1980年代書籍中的DDG-51想像圖。

柏克級Flight 1的 艙室以及被動防護配置圖。

柏克級飛彈驅逐艦的二號艦巴瑞號(USS Barry DDG-52),屬於Flight 1A規格。

柏克級Flight 1A的拉馬吉號(USS Ramage DDG-61)

  柏克級飛彈驅逐艦的奧坎號(USS O'kane DDG-77),屬於Flight 2規格。 

柏克級飛彈驅逐艦首艦阿利.柏克號(USS Arleigh Burke DDG-51)的戰情中心(CIC),攝於2014年6月;

圖中的神盾系統顯控 介面以及前方的大型顯示器都是完工時的原始構型。

阿利.柏克號的機電控制站,攝於1991年試航期間。 

(上與下)柏克號的戰情中心的某顯控台。照片攝於2014年4月,而這是升級時換裝的商規三平面顯示器工作站。

(上與下)一艘柏克級飛彈驅逐艦的聲納控制室(SCR),裡面設有四具指揮與決策顯控台。SCR設置在

艦首MK-45主砲砲位正下方,艦上主要聲納作業如被動聲學分析(分析目標聲紋)等都在這些顯控台進行。

上圖的人員將聲納分析獲得的水下戰場態勢畫在一個透明板上。把聲納作業分散到獨立的

聲納控制室而不是集中在戰情中心(CIC),是美國海軍船艦設計的傳統,讓人員在較為安靜、不受干擾的環境下

進行聲學監聽分析作業。水聲設備的信息處理整合好之後,才透過AN/USQ-82(V)數據多工系統(DMS)

傳送到戰情中心,整合到水下戰術態勢圖像並作為反潛武器射控的信息依據。

 

──by captain Picard

 


(1)   (2)   (3)   (4)   (5)  (6)   柏克級列表

DDG 51成案

初步設計階段

哈沃德批准DDG 51時,要求這必須是一種價格相對較低、能大量建造的驅逐艦,並透過RACER能量回收系統使燃油效率改善15%(最終目標是35%)。哈沃德也明確訂立了控制成本的目標數據,包括首艦以外的後續艦造價不能超過CG 47的75%(此標準已經比以往放寬,原本目標是相當於CG 47的70%,約7.7億美元),戰鬥系統成本不得超過總成本的48%(防空功能佔20%,反潛能力佔7%,水面戰能力佔6%,指管通情佔4%,指揮決策佔3%,對地攻擊佔3%),先前的CG 47則為55%。如果要大幅縮減防空能力,則成本可降低15%,如果刪除水面戰與對地打擊(主要仰賴戰斧飛彈)能力,則成本還可以再減10%,不過這樣劇烈地刪減功能將大幅降低DDGX對海軍的效益。

與成本控制的數字相似,DDG 51的防空戰力同樣也只有CG 47的3/4,例如垂直發射器管數(90管對122管)、照明雷達數量(3座對4座)等。雖然美國海軍希望盡可能降低DDG 51成本,但基本性能規範的要求仍必須滿足,如何取捨就是個困難的課題。對於李曼而言,DDG 51除了必須在經濟性上可以負擔之外,還必須說服國會同意撥款建造這樣的神盾驅逐艦,包括說明這種神盾驅逐艦與既成的提康德羅加級神盾巡洋艦有何不同,並解釋為何要建造這種性能只有提康德羅加級3/4的神盾驅逐艦。因此,DDG 51即便只想把成本降低5%也很困難,唯一比較可能犧牲的只有反潛功能,例如將大型的SQS-53C聲納換成SQS-56中型聲納、取消拖曳陣列聲納,或者刪除搭配LAMPS 3反潛直昇機系統的資料鏈等等。

根據美國海軍艦艇計畫流程,NAVSEA必須在概念設計階段完成船型、噸位等基本規範,以及感測器、武器等主要系統的布置,接著才進入合約設計階段,選擇承包商負責後續的細部工程設計。不過由於神盾系統是DDG 51的重點,所以NAVSEA在概念設計階段便將負責生產神盾系統的RCA公司納入研究團隊,擔任戰鬥系統設計代理商 。在1982財年,DDG51的作戰系統也進入工程發展階段。由於與DDG 51高度相關的SPY-1D相位陣列雷達、SQS-53C低頻艦首聲納等尚未發展完成,其規格隨時可能變動,使得艦體設計單位被迫預留更大的容積與排水量來因應可能的變動。

在這個階段,DDG 51的設計又有許多改動;例如,美國海軍第一線普遍對於先前NAVSEA將DDGX艦砲布置在艦尾的設計並不贊成,於是NAVSEA又將五吋艦砲移至艦首垂直發射器前方的01甲板,這使艦砲能直接攻擊在船艦航行方向上的目標,艦橋上的軍官也能直接目視砲口的指向;而將艦砲從艦尾移走後,位於尾部的方陣近迫武器系統也能重新布置,以取得更好的射擊範圍。原本DDGX將魚叉飛彈發射器設置於主桅杆後方,稍後則移到兩個煙囪之間,如此可降低被敵火命中的機會,並避免飛彈發射時使船艛後方的燃氣渦輪主機進氣口吸入飛彈排放的高溫廢氣,此外也有助於降低艦體重心。 此外,基於生存性上的考量,DDG 51對於艦上若干次系統的布置也有所研究,例如照明雷達的安裝就有橫列(如CG 47)或縱列等不同方案。

DDG 51堪稱美國海軍從冷戰時代以來第一種認真考慮艦體被動防護措施的水面艦艇。在核子戰爭與飛彈化的時代,原本世界各國逐漸放棄看似笨重的艦體被動防護措施,認為利用防空系統與電子戰裝置攔截或干擾 來襲武器才是治本之道;不過在DDG 51的設計中,再度將艦艇被動防護措施納入重要課題。被動防護的定義包括避免被擊中,以及被擊中後盡量避免喪失戰鬥力,前者包括降低艦艇本身跡訊(包括雷達截面積、紅外線訊號、噪音等)、強化電子反制措施等,後者則包括在艦體重要艙室敷設破片防護裝甲、改良建材的耐火與抗擊能力、強化消防損管設施、重要系統採用分散及冗餘配置等等。其中,NAVSEA對於維持船艦中樞──戰情室(CIC)的生存能力特別重視。

艦艇CIC將艦上所有主要作業相關系統都集中於單一艙室,雖然大幅提高了運作的效率,卻也產生重要系統集中一處的風險問題;尤其是過去經常為了遷就艦長的方便,而將CIC設置於緊鄰艦橋的位置(艦橋後方或下方),而這種將CIC置於上層結構的作法又更增添了船艦的脆弱性。為此,NAVSEA在DDG 51中提出兩種方案,第一種方案為分離式CIC,擁有多個相互獨立、各自具備完整機能的戰情室,第二種設計為戰情室分離布置,雖然只有一個CIC,但是將戰鬥系統元件分散到三個不同區域的戰鬥系統設備室,並將戰斧飛彈控制台與聲納顯控台從CIC中移出另外設置;由於第一種方案的分離式CIC會佔用較多空間,所以後來OpNav決定採用第二種單一CIC、空間分離布置的方案。不過對於第一線美國海軍人員而言,無論哪一種方案都會改變現有的操作習慣,並造成過干不便,所以一開始是帶有若干排斥的。

依照美國海軍作戰艦艇的慣例,柏克級上操作聲納、分析聲學信號的設備獨立設置在一間聲納控制室(Sonar Control Room,SCR)裡,而不是集中在戰情中心(CIC)(某些國家海軍如英、法仍將水聲人員的戰位集中在作戰中心裡),使得聲納操作人員能在一個相對安靜的環境下作業(戰情中心往往十分忙碌緊張),較不受干擾。柏克級的SCR設置在艦首MK-45艦砲砲位底下的裝填機下方(主甲板的下一層)。SCR是艦上聲納操作人員的主要工作場所,裡面有四具指揮與決策顯控台(Command and Decision Display Console),主要的聲學信號前端處理工作如被動聲學分析(Passive Acoustic Analysis,分析目標聲紋等)等,都這裡進行。聲學信息經聲納控制室處理之後,透過AN/USQ-82(V)數據多工系統(Data Multiplex System,DMS)傳輸到戰情中心(CIC);戰情中心整合各聲納信息並進行後段處理(整合與運用),如目標動態分析(Target Motiom Analysis,TMA)等、將聲納信息整合到水下戰場態勢圖等,此外也作為反潛武器射控依據。與SCR相連的是第一至第三號聲納設備室(Sonar Equipment Room,SER 1~3),其中一號聲納設備室(SER 1)容積最大,裝置AN/SQQ-89水下作戰系統的大部分相關設備;而第二、第三號聲納設備室(SER 2、3)尺寸相同。SCR與SER的下一層甲板是MK-45艦砲的彈藥庫,而彈藥庫再下一層則是聲納冷卻設備室(Sonar Cooling Equipment Room),其下方就是艦首AN/SQS-53C艦首聲納系統;AN/SQS-53C後端的冷卻設備就設置在聲納冷卻設備室裡。

當DDG51的預備設計進行同時,1982年的英阿福克蘭戰爭爆發了,這吸引包括美國在內的世界各國海軍的高度重視。在這場堪稱二戰以後第一次的正面高強度海空作戰中,英國海軍有四艘水面作戰艦艇遭到阿根廷擊沈,並有多艘艦艇受創,其中暴露出許多艦艇防護設計與消防損管的課題,更是震撼了各國海軍;例如,雪菲爾號驅逐艦在渾然不覺的情況下被一枚飛魚反艦飛彈擊中, 這枚飛彈的彈頭雖未引爆(這是依照當時的調查結果,2015年新的調查結果認為當時這枚飛魚飛彈的彈頭有引爆),推進器殘餘的燃料卻引發大火,而雪菲爾號由於 關鍵系統布置太緊湊,一枚飛彈命中就同時波及了控制中樞、發電機、通風、消防水泵並引起艦上燃油火災,中彈後很快就喪失了主要電力與消防損管能力,導致 火勢一發不可收拾,而艦內裝潢與電纜材質等也沒有考慮防火性能而使災情惡化(助長火勢蔓延、燃燒產生大量毒煙而使人員難以進行消防活動),最後終於不得不放棄該艦 ;而皇家海軍Type-21巡防艦熱情號(HMS Ardent F-184)中彈後也由於損管不力而無法控制火災,不得不棄艦。許多當時正在設計的艦艇紛紛重新檢討防護設計(包含台灣正在進行的PFG-1飛彈巡防艦),而DDG 51自然不例外。海軍部長李曼隨即指示成立一個特別小組,專門研究福克蘭戰爭對艦艇設計的所有教訓;在這樣的影響下,美國海軍修改了DDG 51的首要需求架構,特別重視艦艇的被動防護能力,包括抗震、抗爆、抵抗破片、底抗電磁脈衝(EMP)、耐熱等項目都指定了具體的指標,此外更特別成立一個生存性計畫行動小組(SPAG)。經過研究之後,美國海軍認為當時造艦界流行以輕質鋁合金作為上層結構主要建材以降低艦體重心的作法已經不合時宜,因為鋁合金低燃點、低融點的特性正是 福克蘭戰爭中幾艘英艦中彈失火後災情迅速擴大、沒有機會滅火控制局面的主因。其實早在1975年美國海軍貝克納普號飛彈巡洋艦與甘迺迪號航空母艦相撞而失火燒毀整個上層結構後,美國海軍就已經領教到鋁合金建材耐火性差的問題,而 福克蘭戰爭則促使美國造艦當局正視這個嚴重缺陷。

在1982年10月,美國海軍艦艇特性改進委員會(SCIB)決定,DDG 51除了煙囪與主桅杆外,從艦體到上層船艛等所有主結構都以鋼材建造。此外,DDG 51的抗爆震、核爆能力指標也遠超過以往的美國驅逐艦,全艦結構含SPY-1D相位陣列雷達天線可以承受每平方公尺48千牛頓的超壓,是以往標準(每平方公尺21千牛頓)的兩倍以上。而在1982年11月,美國海軍決定所有新造艦都要配備可以涵蓋全艦所有艙室的集中防護系統(Colletive Protect System,CPS),所有進入艦內的空氣都要經過空調過濾處理,並且維持比外界氣壓高14千牛頓/平方公尺的艙壓,使得受核生化污染的氣體無法進入艦內,這使柏克級成為美國海軍第一種採用「氣密堡壘」概念的水面艦艇。DDG 51也是美國海軍第一種把抵抗輕型武器、輕型飛彈或炸彈破片等「低成本殺傷武器」納入設計考量的驅逐艦,也是美國從二戰結束以來第一種全面考量防彈措施的水面作戰艦艇,所有重要艙室都設置高硬度、輕質的凱夫勒裝甲板來防止破片穿入。而戰情室也為了防止被命中後太容易喪失功能,除了採取前述的主要系統分離配置以分散船艦中樞機能 之外,也把戰情室、通信室、聲納室、導航系統室等中樞位置挪到主甲板以下的艦體中央,並受四周的艙室通道所保護。為了增加防火能力,DDG 51在設施材料的選擇上下了很多功夫,例如禁止使用木材、易燃窗簾或橡皮地毯等裝潢設施,各建材廣泛以防燃劑進行處理,電纜絕緣層採用天然和矽樹脂橡膠並加上玻璃纖維編織的保護層,以增加抵抗火災的能力。此外,艦內艙室設有完善的消防灑水設備,而消防損管能力一向是美國艦艇的強項之一。除了抵抗戰損的被動防護之外,DDG 51在設計階段也把降低艦艇雷達訊號納入考量,上層結構完全採用平面並呈現傾斜角度,捨棄容易造成廣泛反射的弧狀邊緣或全反射的垂直交角,而甲板上的各種裝備也盡量集中與封閉。 早期DDG 51想像圖顯示煙囪邊緣採用圓弧狀造型,後來改為直角造型。此外,直到1980年代後期,所有DDG 51想像圖中的主桅杆都採用傳統格子狀三角桅,直到最後才改成傾斜造型的桿狀合金桅杆,擁有較佳的匿蹤能力。

艦型也是DDG 51研究的一大重點。二次大戰結束以來,許多美國海軍艦長都發現他們指揮的驅逐艦在惡劣天候的航海性能不如蘇聯的同類型艦體,例如美國的舊型驅逐艦在快速航行時,海水經常越過船頭灑到艦橋上,但蘇聯驅逐艦卻鮮少有這種困擾。在1970年代中期,美國海軍船艦工程中心(NSEC)研究了蘇聯艦艇的設計,發現蘇聯比較偏好寬水線面、V字形前段截面的艦型,耐海能力優於美國海軍慣用的窄水線面、U字形前段截面的構型,而蘇聯艦艇的外飄式船舷也比較能防止海浪打上甲板。美國海軍艦艇研究發展中心(NSRDC)的研究也指出,在相近的排水量與艦體長度情況下,蘇聯艦艇寬水線、艦尾幾乎與艦舯同寬的構型,能使浮力中心分別向艦尾與艦首移動,具有更好的抗縱搖(pitching)與縱移(surging)能力,惡劣海象下的耐海性與航行能力較佳。而參考這些研究的經驗,美國海軍在DDG 51上引進一種稱為耐海船型(seakeeping)的新設計,具備與蘇聯艦艇相近的寬水線、V型前部段面以及外傾較大的舷緣,艦尾也比以往更為寬闊。然而,美國海軍的限制成本措施又給DDG 51的艦型帶來另一個麻煩:理論上,長度相同的耐海船型在惡劣海象的航速可比史普魯恩斯的修長船型增快一節,但由於縮減成本的考量,導致DDG 51只能採用較短的艦體,使得長寬比(6.97)過低,遠不及史普魯恩斯級(9.6),導致航行阻力增加不少。為了保有最大航速30節的性能,NAVSEA在不影響穩定性的前提下,將艦體寬度略微縮小1.33呎,使長寬比略為提高,同時將四具LM-2500燃氣渦輪的總出力由史普魯恩斯級的80000馬力提高為97000馬力,稍後又再度提高為100000馬力。然而,主機出力的增加意味燃油消耗的增加,設計小組唯一的對策只有透過RACER能量回收系統來彌補。在1982年10月,美國海軍艦艇特性改進委員會(SCIB)審查DDG 51的設計時,再度將滿載排水量從8500ton降至8000ton,以滿足成本控制的目標。雖然先前相關研究已經指出艦艇結構佔總成本的比重相對偏低,以削減排水量作為控制成本手段的效果有限,然而實際上也找不到其他可型的辦法。於是在11月,OpNav下令將DDG 51的排水量限制在8000ton,故又把水線寬度從19.8m降至18.59m,希望能節省8000萬美元的造價。

在1982年12月,DDG 51的最終基準設計大致成型,排水量8300ton,水線長142m、寬18.59m,以四具提高總功率為100000馬力的LM-2500燃氣渦輪推進下,可望達到31.3節的極速,續航力5400~6000海里,艦上總共將配置85噸的凱夫勒裝甲。從第五艘開始,此方案的DDG 51造價可降低到7.74億美元。不過李曼卻覺得這個設計的價格太為昂貴,要求DDG 51首艦上限在11億美元以內,後續艦的平均成本限制在7億。為此,OpNav在1983年1月退回NAVSEA的預備設計方案,建議回到以CG 47為基礎的保守路線,並取消直昇機庫、維護設施與艦砲,刪減VLS發射管數量以及艦隊指揮官設施,同時降低戰鬥系統與電戰裝備的規格,甚至考慮刪除LAMPS III反潛直昇機的相關配套設備與拖曳陣列聲納,力求從第6~10艘開始的造價就能壓低到6.5億美元。而美國海軍副軍令部長(VCNO)更提議建造更多已有現成設計、戰鬥力與維吉尼亞級核子動力巡洋艦相當的紀德級飛彈驅逐艦來作為DDG 51的解決,不過如此就沒有神盾系統。

由於DDG 51是1980年代美國海軍唯一能開工新造的水面艦艇,為了建造足夠的數量,所以成本控制的重要性與日遽增。在1983年2月,李曼下令由造艦與後勤助理部長擔任主席的驅逐艦管理評審委員會(DMRB),成員包括研究與工程助理部長、水面戰副軍令部長與NAVSEA司令,每個月集會一次來檢討DDG 51的設計,以便更積極而確切地掌控整個DDG 51建造計畫,以免先前設計案一再被迫退回、重新修改的情況。為了回應上級對成本控制的期望,NAVSEA建議將原DDG 51的設計刪除一部燃氣渦輪發電機,其餘三部則將功率由原訂2500KW提高到3000kW等級,並重新考慮以電熱器取代過去慣用的蒸汽鍋爐加熱器,同時進一步縮減水線寬度,雖然最大航速維持在30節,但續航力會降至5000海里。此外,因應高層對於改用簡化版CG 47或者使用紀德級等提議,NAVSEA也開始研究這兩種預備方案的可能成本;然而評估之後,由於通貨膨脹的關係,新造紀德級並整合入NTU改良的成本為每艘7.39億美元,而刪除NTU則可將成本降至6.8億美元,若紀德級不含NTU但整合其他改良則需要7.88億美元;即便是重造史普魯恩斯級,都需要6.56億美元,這些方案並不比擁有神盾系統以及許多新設計的DDG 51上算;此外,CG 47方案更高達每艘11.2億美元。經過三週的研究後,NAVSEA認為還是有希望將DDG 51的後續成本降至7億美元,如果能夠實現,將比紀德級還便宜,但是整體防空與對地打擊能力都將有極大差距;紀德級沒有神盾系統,防空雷達為旋轉式的SPS-48E,面對威脅所需的反應時間比擁有神盾系統及SPY-1D相位陣列雷達的DDG 51慢4倍(雖然SPS-48E與SPY-1D的偵測距離相差不遠),此外紀德級無垂直發射系統,不僅限制防空飛彈的發射速度,也無法直接容納戰斧巡航飛彈而需另行裝設。而相較於簡化版CG 47的設計,DDG 51的生存性較佳,而SPY-1D的架構也比SPY-1A先進輕巧得多。

由於NAVSEA對DDG 51、紀德級與簡化版CG 47的比較分析極具說服力,李曼終於在1983年2月批准修改後的DDG 51方案,採用四具功率提升的LM-2500燃氣渦輪主機與三具3000kW級的燃氣渦輪發電機(不過最後仍採用2500KW的機種 ,直到DDG-91才換成三具3000KW的發電機組);不過由於艦上已經沒有空間安裝RACER能量回收系統,NAVSEA建議從第八艘以後的第二批DDG 51再行加裝。但實際上,RACER系統的最佳操作環境是商船那種長時間以穩定速率航行的船隻,而不是經常劇烈改變主機功率的軍艦,此外這也等於在艦艇上加裝不易於操作維護的蒸汽推進系統,增加系統的體積、重量與複雜度,所以最後沒 有任何一艘本級艦安裝RACER系統。其他變更還包括將魚叉 飛彈從兩煙囪結構之間挪到上層結構末端,進一步降低被敵方武器擊中的機會;為了降低成本,平時自動操作而無須人員值班的輪機艙被從CPS核生化防護區中刪除,進出機艙的人員在必要時則穿著防護服裝進入,此外也稍微減少凱夫勒裝甲板的使用量。 在早期階段,DDG 51三具照明雷達採用前二(縱列於艦橋頂)/後一(二號煙囪後方)的布置,最後改成艦橋頂部一座、二號煙囪後方縱列兩座的布局。 相較於巡洋艦版的神盾系統,DDG 51神盾系統的主要簡化包括:四具SPY-1D相位陣列雷達天線集中在單一上層結構並共用單一發射機,雷達本身也使用更新的電子科技以減低體積重量;神盾系統的UYK-43電腦數量從CG-47巡洋艦版的7具減為5具,照明雷達從4具減為3具,垂直發射器管數從122管減為90管等等。

除了強調防空能力之外,1980年代新出現的戰斧巡航飛彈也使美國海軍對於艦艇對地攻擊能力抱有很大的期待。根據雷根政府時代強勢的海軍前進戰略作為,美國參謀首長聯席會議(JCS)評估至少需要22艘航艦才能滿足直接壓迫打擊蘇聯的需要,然而以當時美國海軍的能力,維持15個航艦戰鬥群已經是極限;而戰斧飛彈的適時出現,正好能填補所不足的7艘航艦的戰力短缺。在1983年1月10日,美軍馬斯廷上將(Henry Mustin)在一份備忘錄中指出,100枚戰斧飛彈的打擊能力相當於航艦艦載機聯隊的一波攻擊能力,但只需要水面艦作為載台,整體成本與人力需求少得多。所以馬斯廷主張以搭載大量戰斧飛彈的艦艇做為航空母艦的替代品,建議新驅逐艦具備搭載至少100枚戰斧飛彈的能力,使驅逐艦在擔任傳統的護航角色之外,也能成為具備獨立攻擊能力的平台,而這個概念堪稱日後武庫(Arsenal Ship )艦的濫觴;更有甚者,如果每艘美國驅逐艦都有搭載戰斧飛彈的能力,等於是每艘驅逐艦都有可能成為從境外威脅蘇聯本土的武力投射單位,將使蘇聯被迫去追蹤每一艘可能搭載戰斧飛彈的水面艦艇,從而使蘇聯相對弱勢的海洋監視控制能力面臨飽和,而美國航艦、兩棲突擊艦等主戰兵力面臨的壓力就可減輕。雖然DDG 51仍然以航艦防空護衛為主要任務,但也因此被要求具有搭載戰斧飛彈的能力。

而在DDG 51概念設計後期,美國海軍也在1982年12月向美國各船廠發下邀標書,並獲得貝斯鋼鐵(Bath Iron Work,BIW)、英格斯以及陶德(Todd)等三家以往經常為美國海軍建造驅逐艦的船廠投標。原本NAVSEA打算先選擇其中兩家船廠進入合約設計與定義階段,但考慮到贏得設計合約幾乎就等於贏得建造合約,導致後續成本難以控制,遂在1983年2月改由海軍自行完成合約設計階段,僅讓民間船廠擔任設計代理與合約支援工作,等到設計完成後再將建造工程發包給民間船廠。然而,民間船廠的設計協助工作卻傳來一些不好的消息:在1983年4月,BIW廠回報估算結果,發現艦體重量雖佔排水量的45%,但在成本方面只佔15%;而重量佔排水量25%的主機則佔總成本的30%,而艦上的戰鬥系統重量雖只佔11%的排水量,卻佔據總成本的55%,高於哈沃德在1982年3月規定戰鬥系統成本只能佔總價48%上限;而戰鬥系統卻是DDG 51的第一優先,沒有犧牲的空間。

此外,DDG 51原始設計中,重量進一步成長的餘裕也只有排水量的10%,依照過去的經驗,這樣的預留空間很難在服役生涯中滿足升級的需要;例如史普魯恩斯級在設計時設計餘裕為排水量的12%,至1983年已經消耗到剩下3.4%,而最初只預留排水量3.1%餘裕的派里級則在更早就把餘裕用光了。幸好DDG 51在初始設計階段就以垂直發射系統當作主要武器,因此武器硬體變動的可能性不高;而新一代武器系統主要的升級在於電子系統、軟體乃至於使用的飛彈,並不會在重量方面增加太大,反倒是電力需求比較容易明顯成長;在這方面,DDG 51的電力餘裕約為20%,與派里級相當,完工時裝備明顯偏少的史普魯恩斯則有34%,至於CG 47則由於艦體、裝備過度飽和,電力餘裕只剩11%;而在乘員人數成長方面,DDG 51也比照派里級保留10%的餘裕,史普魯恩斯級為20%,而CG 47只有8%。

合約設計階段

在1983財年裡,DDG 51的初步設計終告完成。 由於將排水量限制在8000ton以內根本不切實際,於是DDG-51在1983年5月進入合約設計階段時,將排水量基準放寬到8370ton,艦內適居性只被要求比20年前的亞當斯級更好即可。此階段原本想安裝一座SPQ-9追蹤雷達,但很快就因為成本因素而刪除,此外海射 型雷射導引砲彈也被取消。當時DMRB還曾建議把艦體水線寬度縮減為17.98m,但NAVSEA的設計總監對此表示反對,因為艦體設計已經非常緊繃飽和,縮減舷寬除了影響艦內設計之外,還將使日後的操作變得更加困難,並需增設額外的燃油補償系統以維持穩定性,此外預期航速還會降低0.3節;而運作效率降低還將導致每年的燃油消耗量增加4500桶。不過由於降低建造成本的優先度較高,所以縮減寬度的決議還是付諸實行。

到1984年1月,NAVSEA預期DDG 51到第6艘以後可將成本控制在7億美元,但航速仍然是較大的問題。美國海軍向眾議院武裝部隊委員會表示, 如果不把主機功率從80000馬力升級為100000馬力,最高航速就會降低1.1節,而且無法持續維持30節的速率, 最後眾議院終於同意將每艘船的預算增加50萬美元,以把持續航速提升回30節,同時擴大油艙使續航力維持在6000海里(不過最後並未達成)。

作為DDGX備案的飛彈驅逐艦(DDM)想像圖,以史普魯恩斯級的艦體為基礎。

為了預防DDGX開發不順,美國海軍在1980年代初期曾委託Ingalls廠、RCA等公司以史普魯恩斯級的艦體為基礎的神盾驅逐艦備案,稱為飛彈驅逐艦(Destoryer Missile,DDM),詳見史普魯恩斯級飛彈驅逐艦一文。在手頭上永遠保持一個備案,是李曼用來控制各項軍備計畫成本的高招;而直到1984年DDG-51合約設計階段將近完成時,DDM都還是美國海軍的備案。

 

細部設計與首艦建造

隨著提康德羅加級的成軍,神盾系統展現了優秀的性能,堅定了美國國會的信心,原本因成本考量而反對的聲音 遂逐漸消失;此時,美國海軍與國會都堅信DDG 51將遠遠強過紀德級。於是在1984年,美國海軍在1985年度預算中列入首艘DDG 51的細部設計與建造經費,總計11.2億美元(3.3億美元用於建造艦體,7.78億美元用於艦上的各種作戰裝備、武器系統),並打算在1987至1992年陸續訂購後續的28艘。在1985年,DDG 51正式進入細部設計階段。

如同前述,總共有貝斯鋼鐵、英格爾斯和陶德太平洋等三家船廠參與競標DDG-51首艦的建造合約。在1985年4月2日,美國海軍與BIW廠建造首艦DDG-51的建造合約 ,價值3.291億美元(不含政府供應裝備),原訂於1987年7月開工,1989年10月服役 ;但由於BIW廠發生勞資糾紛與罷工事件,首艦直到1988年12月6日才安放龍骨,1989年9月16日下水,由前任CNO部長柏克的夫人命名為亞里.柏克號(USS Arleigh Burke DDG-51),並在1991年7月4日美國國慶當天,由以退役的前上將柏克本人親眼見證之下進入美國海軍服役(此時法拉蓋特級、亞當斯級等都已經除役得差不多了) ;總計首艦柏克號的總價約11億美元。亞里.柏克的海軍生涯長達38年,在第二次世界大戰期間以指揮美國驅逐艦隊高速衝殺日本艦隊著名,因而搏得「31節柏克」(31-knot Burke)的名號。他的代表作是發生在1943年11月25日凌晨的聖喬治岬(Cape ST. George)海戰:該役中亞里.柏克(時為上校)率領美國驅逐艦大隊痛擊日本增援布卡島的「東京快車」艦隊,擊沈三艘日軍驅逐艦並擊傷另一艘,自身則沒有損失(為了紀念此一海戰,倒數第三艘提康德羅加級飛彈巡洋艦(CG-71)便命名為聖喬治岬號)。亞里.柏克於1996年與世長辭,享年94歲,他在晚年有幸親眼目睹以自己名字作為命名的第一艘新銳神盾驅逐艦奔馳於海上,也算是足以告慰了。

首艦亞里.柏克號在1991年7月4日成軍以後,仍花費一段時間進行海上測試。如同美國海軍歷來的每一級軍艦的首製艦,伯克號在試航期間發現不少艦載系統問題,需要船艦設計單位與建造廠商特別處理。因此,美國海軍為伯克號額外加入一段測試期程,並依據這些測試結果修改後續艦(Flight 1A)的設計。

由於前四艘 提康德羅加級艦(CG-47~50)在授權建造時歸類為飛彈驅逐艦(DDG),但在1980年1月1日改成飛彈巡洋艦(CG),因此第一艘柏克級的編號就跳過這些空號而從51開始,與排在前面的 法拉蓋特級飛彈驅逐艦(DDG-37~46)之間產生了四個空號。美國海軍最初訂購29艘柏克級驅逐艦,後來陸續追加訂單, 至2002年9月的訂購總數高達62艘,其中Flight 1/1A共21艘、Flight 2共7艘、Flight 2A達34艘,光是Flight 2A就超越了史普魯恩斯級的31艘與亞當斯級的23艘,是二戰結束以來美國海軍建造數量最多的驅逐艦;如果把所有的伯克級都計入,其總數甚至超過派里級飛彈巡防艦 的51艘,是二戰時代基靈級(Gearing class)以後建造數量最多的一型水面艦艇,總數佔同時期美國海軍現役水面艦的1/4以上,在美國艦隊中扮演極為吃重的角色。由於新一代DDG-1000驅逐艦的難產,美國海軍在2010年代 便繼續增購伯克Flight 2A的改良型作為墊檔。對其他國家而言,柏克級是先進而高檔的大型艦艇,但美國卻將她大量生產充作遠洋艦隊的護航主力,在在印證美國國力之強。

由後方看柏克級首艦阿利.柏克號。此為1991年6月試航期間的照片。

柏克級首艦阿利.柏克號(USS Arleigh Burke DDG-51)在1991年進行作戰系統

測試作業中發射標準SM-2MR防空飛彈的畫面。

停排並停在港中的提康德羅加級飛彈巡洋艦提康德羅加號(USS Ticonderoga CG-47,左)以及

柏克級飛彈驅逐艦拉本號(USS Laboon DDG-58,右),分別是美國海軍第一、第二代

配備神盾系統的大型作戰艦艇。

柏克Flight1/1A

伯克級首艦伯克號稱為Flight 1。伯克號的建造工作於1985財年執行,由於第二、三號艦(DDG-52、53)的艦造排定在1987財年開始,因此有將近兩年的時間進行進一步設計修改;因此,伯克級從二號艦巴瑞號(USS Barry DDG-52)起,根據首艦伯克號的測試經驗進行若干修改,稱為Flight 1A,主要變更是修改艦尾直昇機甲板布置,以改善替直昇機重新掛載魚雷、聲納浮標的作業效率,同時也充實了直昇機整補設備,以提高航空後勤支援作業的能力。 相較於首艦伯克號,從巴瑞號起的Flight 1A,排水量稍有變化。

伯克級與史普魯恩斯級一樣採用大型化艦體,不過長度與排水量低於後者。如同前述,柏克級採用美國大衛.泰勒海軍船艦研發中心在1970年代末期研發完成的新船型,著重於提高耐海能力,擁有寬水線面,長度較短而寬度增加 ,長寬比減少,這種設計能使縱搖力矩降低,改善耐波性並增加甲板面積,但是這種較為短胖的艦體在流體力學上不利於高速航行。因此,柏克級加速到30節所需要的動力比 提康德羅加級增加25%,而且續航力(20節航速下約4400海里)也遠不如較為修長的提康德羅加級、史普魯恩斯級艦(20節航速下可達6000海里)。

柏克級仍然使用四具GE的LM2500燃氣渦輪主機(GTM)作為主要動力系統,不過推力經過提升使其較寬短的艦體仍擁有30節以上的最高航速。從後期的伯克Flight 1A開始,所有伯克級便改用經過提升的LM-2500-30燃氣渦輪,總輸出功率略為提高到105000軸馬力(單機功率26500軸馬力)。發電機方面,柏克級採用三具艾利森(Allison,1995年被Rolls Royce購併)501-K34燃氣渦輪 發電機(SSGTG),持續功率為2500kw,平時使用兩具燃氣渦輪發電機供電 (柏克級系統滿載輸出的功率消耗在4MW以內,如果SPY-1D雷達等主要作戰裝備沒運作,全艦一般的電力消耗在1MW以內),第三部作為備載;艦上電力供應系統為60Hz交流電,採用 傳統的輻射式配線架構,共有三個負載中心。

最初美國海軍打算在柏克級上安裝一套使用朗金(Rankin)循環的廢熱回收系統 (RACER),這是一套蒸氣推進系統,利用LM-2500產生的廢熱來燒鍋爐,產生蒸汽後推動蒸汽渦輪,再透過傳動齒輪箱傳遞給推進軸,理論上在20節以下的航速時可節省33%的燃油消耗,並增加1000海里的續航力;過去開放循環式燃氣渦輪機的高油耗向來令人詬病,而加入RACER則可大幅改善燃氣渦輪的能源運用效率,甚至直追以經濟著稱的柴油機。但 是RACER系統的最佳操作環境是長以穩定速率航行的船隻如商船,而不是經常劇烈改變主機功率的軍艦;此外,這也等於在艦艇上加裝不易於操作維護的蒸汽推進系統,增加系統的體積、重量與複雜度。 由於首批DDG 51已經沒有多於空間,所以美國海軍稍後決定從第八艘柏克級起 才修改設計並加裝RACER系統,但最後還是完全放棄此系統,仍採用純粹的燃氣渦輪推進。在1980年代,通用電機(GE)曾研究由LM-2500燃氣渦輪以及利用燃氣渦輪廢熱運轉的蒸氣渦輪發電機組合(稱為燃氣/蒸氣聯合電力驅動系統,COGES)供大型郵輪使用,其中LM-2500燃氣渦輪發電機組功率21.5MW,帶動的蒸氣渦輪機發電功率為7.65MW,使總功率達到29.15MW;附帶的蒸氣渦輪除了充分利用燃氣渦輪餘熱來發電外,也為船上提供提供9噸重的蒸汽用於生產淡水、空調加熱、洗衣房、廚房等艦船生活保障設施。

伯克級Flight 1/1A編制337名官兵,包含22名軍官與315名士官兵。

柏克級的推進系統與機動性能

柏克級的四部LM2500- 30然氣渦輪模組(Gas Turbine Module,GTM)分成兩個推進機組,每個機組各由兩部然氣渦輪 模組 (GTM)以及一套主減速齒輪構成,每個機組各帶動一根大軸。兩個推進機組分別設置在兩個主輪機艙(Main Engine Room,MER)中,一號主輪機艙(MER 1)內的兩個然氣渦輪機組分別稱為GTM 1A和GTM 1B,負責帶動右側的大軸;二號主輪機艙(MER 2)內的兩個然氣渦輪機組分別稱為GTM 2A和GTM 2B,負責帶動左側大軸。

與提康德羅加級飛彈巡洋艦相同,柏克級飛彈驅逐艦大軸的最低轉速是每分鐘55轉(55 RPM)。以0至12節速率航行時,柏克級只需要一個機組、一根大軸維持運轉,大軸轉速固定在55 RPM,透過調整可變距螺旋槳(Reversible Pitch Propeller)的螺距來控制航速;而更高的航速就需要提高大軸轉速,或者啟用另一個推進機組,讓兩根大軸一起輸出。

在低威脅海域15節以下的速率時,柏克級只使用一具LM-2500燃氣渦輪驅動,並啟用一具燃氣渦輪發電機來供應艦上電力與導航雷達(如要是全戰備狀態,啟用SYP-1D相位陣列雷達、作戰和武器系統 ,就需要同時使用兩部燃氣渦輪發電機來供電),航速15到18節時透過改變可變距螺旋槳的槳距來增加控制速率;航速18到24節時,就同時使用二部LM-2500燃氣渦輪推進;航速24到28節時, 可同時使用三部LM-2500燃氣渦輪,而航速28節以上則使用全部的四具LM-2500燃氣渦輪。一些神盾巡洋艦、驅逐艦需要緊隨航空母艦、在起降時待命救援可能墜海的飛行員,此時需要保持至少25節以上的航速(航母需要製造25節的甲板風來進行起降作業),油耗較高,因此這些驅逐艦、巡洋艦每三天要補充一次燃料來維持75%以上的儲油;一般擔任外圍護衛任務的神盾巡洋艦、驅逐艦每7到10天需補充一次燃料。依照操作經驗,有時柏克級以正常航速航行6小時離港,然後以28節以上(使用四部LM-2500)衝刺9小時,就需要補充燃料。 由於柏克級的艦型較寬,長寛比約7:1(提康德羅加級巡洋艦是9:1),因此阻力較大,加速時需要更多推力。



針對不同的航速需求,柏克級的推進系統有三種運作模式:

1. 拖曳軸(Trail Shaft):只啟動兩個推進機組(MER 1或MER 2)之中任一機組的一具然氣渦輪,另一個機組停機(另一根大軸自由隨流水旋轉)。這種模式用於14節以下的航行速率,由於只啟用一部然氣渦輪,可最大程度地節省燃料。對於早期型柏克級(Flight 1/1A/2),此種推進模式的最大速限是18節。

2.分割(Split Plant):同時啟動MER 1和MER 2兩個機組,每個機組各啟動一具LM2500然氣渦輪帶動一根大軸。如此,兩個大軸各由一部LM2500然氣渦輪推動。

3.全功率(Full Power):四部具LM2500然氣渦輪全部啟用。在Full Power模式下,早期的柏克Flight 1/1A/2從能在90秒內從靜止狀態加到全速,如果在輕載排水量之下則只需要74秒。如果要從全速狀態煞停,全功率輸出可在1分鐘內全停(可變距螺旋槳調到倒車),煞停所需長度不超過600碼。

而後續增加了直升機機庫的柏克Flight 2A(見後文),由於艦體加長、長寬比增加,並且改用具有先進槳葉區段設計(Advacned Blade Section Propeller Design)的螺旋槳推進器(表面積增加,且減少了空蝕效應,提高推進效率)以及4呎長的艦尾壓浪板(Stern Flap),因此最大航速比早期柏克級再增加1.6節。

柏克Flight 2A以Trail Shaft模式(只使用一部LM2500然氣渦輪,帶動一根大軸)航行時,最高航速被限制在20.5節(早期柏克級是18節)。在全功率輸出下,柏克Flight 2從靜止加速到全速約需1250碼(1143m)距離,相當於艦體長度的7.4倍;而從全速急煞停車,柏克Flight 2A需要約61秒。以20.5節航行時,柏克Flight 2A的燃油消耗量約為每小時190加侖,以16節的最經濟航速航行時則是每小時消耗165加侖。全功率模式航行時, 柏克Flight 2A耗油量是每小時118加侖,比早期柏克級的更低。依照美國海軍柏克級的操作數據統計,每次出航接近30%的航行時間以8節以內的航速航行,大約15%是在17節以內航行;而全速前進則只有不到3%的時間。

轉彎性能方面,柏克級在航速10節、舵角取35度的情況下,轉彎直徑為500碼(457.2m);在航速15節、舵角取15度的情況下,轉彎直徑為1000碼(914m);在航速30節、舵角取15度的情況下,轉彎直徑為1500碼(1371.6m)

(上與下)柏克級飛彈驅逐艦穆斯汀號(USS Mustin DDG-89)的艦橋。

攝於2015年5月新家坡國際海事防務展(IMDEX 2015)

 穆斯汀號的航行操控席,此時仍為原始設計的機械式介面。

神盾系統版本方面,DDG-51~67使用的為第四基線(Baseline4),DDG-68~71採用的版本則為 第五基線的先期版本(Baseline5.1/5.2);到2010年代,所以柏克Flight 1都已經將神盾系統升級到Baseline 5.4,與柏克Flight 2(見下文)的Baseline 5.3.8相當。

主要雷達系統方面,柏克級採用新一代的SPY-1D相位陣列雷達,擁有比前一代SPY-1A/B更先進的科技,成本、重量與體積都較前者減少。四面SPY-1D相位陣列天線都安裝在艏艛結構上,共用單一的雷達發射機,而四面陣列天線的配置為前後各安裝兩面,並採用斜向安裝方式以涵蓋所有的方位 。SPY-1D的陣列天線、後端發射/接收機與處理機櫃都放置在前部船艛的03甲板上,其中相位陣列天線嵌在艙壁上,而發射/接收機與機櫃則設置在內部的雷達室,與陣列天線之間以直線的導波管連接;而SPY-1D雷達的供電與制冷機組則設置在水線以下的艙室。雖然 將四具SPY-1D天線放在同一座上層結構能簡化設計,不過也犧牲了作戰時的生存性,艏艛中彈受損就可能導致SPY-1D雷達系統全面癱瘓。為了不影響後方兩具SPY-1D的搜索範圍,柏克級的兩個縱列式煙囪結構、後方照明雷達與MK-15 CIWS都沿著縱貫艦身中央的軸線,以階梯狀依序安裝(兩座照明雷達的位置高於MK-15 CIWS)。基於節省成本,除了在相位陣列雷達上動腦筋外,柏克級的神盾系統經過簡化 ,例如UYK-43電腦的總數由巡洋艦版神盾系統的7部減為5部,全艦只安裝三座照明雷達。為了節省成本與排水量,柏克級並不裝置其他的對空搜索雷達 ,當然這也與SPY-1D後端處理能量更強、性能更可靠有關。此外,柏克級的神盾Baseline 4也取消了MK-86艦砲射控系統,MK-45艦砲直接由神盾系統中的MK-34艦砲武器系統 (Gun Weapon System,GWS)控制,火砲射擊 所需的偵測與追蹤資料由SPY-1D相位陣列雷達、SPS-67平面搜索雷達以及MK-46 Mod0光電射控儀負責提供,不需要專門的X波段照射雷達。 藉著SQR-19與SQS-53C聲納的組合,柏克級能在典型大洋環境下(10至20節風速),在30海里距離對安靜型核能攻擊潛艦與柴電潛艦保持被動偵測接觸。

艦上的MK-41垂直發射系統(VLS)共有90枚的載彈量(八聯裝發射器十二組,艦身前部安裝四組,後方八組,前、後各有一組八聯裝發射器中相鄰 三管的空間被用來安裝一具再裝填用起重機),與照明雷達數目一樣約為 提康德羅加級的3/4。MK-41的海上再裝填起重機只能裝填標準SM-2飛彈,對於更重的戰斧飛彈就無能為力。 此外,同樣為了降低造價,加上美國海軍認為其他的護航艦隻已經搭載了足夠的直昇機,柏克Flight1的艦尾只有直昇機甲板而無機庫。 柏克Flight 1艦尾起降甲板長度68英尺10吋(20.96m),起降作業區長度48英尺10吋(14.86m),無障礙安全區長度20英尺(6.09m)。 柏克級Flight1/2具有經過改良的SQQ-89(V)4/6反潛作戰系統,包含SQS-53C艦首聲納、SQR-19拖曳陣列聲納以及SQQ-28直昇機資料鍊, 以及MK-116Mod7反潛射控系統等 ;而新型SQQ-89(V)6/MSTRAP先進反潛戰鬥系統則裝在米契爾號(USS Mitscher DDG-57)上進行測試。

柏克級是第一艘 部分引進匿蹤設計的美國軍艦,其上層構造向內傾斜收縮以降低RCS,艦體一些垂直的表面也塗有雷達吸收塗料,但是仍然有許多造型比較複雜的結構 ,甲板上的各種裝備也沒有加以隱藏或施予其他匿蹤措施。柏克級使用新型傾斜式鋁合金桅杆取代舊式的格子桅, 可在一定程度內降低船艦的雷達截面積。除了降低雷達截面積外,柏克級也在抑制紅外線訊號方面下了功夫, 例如煙囪內設有噴射氣冷裝置,讓高熱廢氣先與外界冷空氣混和降溫再行排出,煙囪頂部廢氣出口設有能屏壁煙囪內熱氣管道的裝置, 而艦上幾個溫度較高的部位也以絕熱材料加以屏壁。噪音抑制方面,柏克級的艦底設有Prairie Masker氣泡幕噪音抑制系統,能掩蔽艦體與推進系統產生的噪音。

如同前述,柏克級的設計中也強調艦體承受攻擊的能力,而不像以往的美國軍艦單靠艦上的防禦武裝來提供防衛能力。 記取美國海軍飛彈巡洋艦貝克納普號撞上甘乃迪號航空母艦 後大火燒毀整個鋁合金上層結構的教訓,柏克級除了煙囪採用鋁合金材料之外,艦體與船樓都以鋼材建造 ,成為二次大戰結束後,美國海軍第一種採用鋼製船艛的驅逐艦。本級艦重要部位使用 凱夫勒裝甲保護,最大厚度達40mm,防護能力相當於76mm的鋼板。為了增加防火能力,柏克級在設施材料的選擇上下了很多功夫, 例如禁止使用木材、易燃窗簾或橡皮地毯等裝潢設施,各建材廣泛以防燃劑進行處理,電纜絕緣層採用天然和矽樹脂橡膠並加上玻璃纖維編織的保護層,以增加抵抗火災的能力。柏克級是第一種採用「氣密堡壘」船身設計的美國軍艦 ,全艦劃分為四個獨立的集體核生化防護區(Collective Protection System,CPS),各區都能獨自進行氣密加壓, 可防止外界受污染的空氣侵入,艙室內並擁有完善的消防灑水設備。為了確保被擊中後整艘艦不致於完全癱瘓或徹底喪失戰力,本級艦的重要作戰中樞部位都加強保護措施或者採用分散式設置,例如戰情中心(CIC)、通訊中心設置於 主甲板以下且被其他艙室通道包圍(以往的美國艦艇如史普魯恩斯級、紀德級與派里級等都將CIC設於上層結構中),此外各種戰術資料處理系統皆設置於不同的艙房。

柏克Flight2

早在首艘柏克級尚未付諸建造的1986年8月6日,美國海軍 艦艇特性與改進委員會(Ship Characteristics and Improvement Board,SCIB)就提出 後續柏克級的批次升級計畫,稱為Flight 2,總共有七艘(DDG-72~78)屬於這種版本。 柏克Flight 2引進三軍通用的聯合戰術資料分配系統(JTIDS,也就是Link-16資料鍊系統,透過此一大型作戰管理網路,陸基單位、飛彈陣地、海軍艦艇、海空軍各型作戰或預警飛行器等來自各軍種的不同單位便得以有效進行協同作戰)、神盾增程型標準SM-2ER防空飛彈(RIM-156A Block4,Aegis Extended Range)、經過改良具備主動反制能力的SLQ-32A(V)3電子戰系統、配合戰斧巡航飛彈標定地平線外目標所需的TADIX-B資料鏈、用於協助戰斧飛彈標定目標的SRS-1無線電戰鬥測向系統等新裝備;這個階段的神盾系統稱為Baseline 5,而Flight 2的滿載排水量也增至九千噸以上。在1986年10月31日,新上任的海軍作戰部長(CNO)卡爾斯.特洛斯特(Carlisle Trost)批准了伯克級Flight 2方案,從1990至1991財年進行細部設計。

第一艘伯克Flight 2是1992財年開始建造的第22號艦馬漢號(USS Mahan DDG-72),神盾系統版本為Baseline 5.3;不過先前從第18至21號艦(DDG-68~71)便率先應用部分Flight 2的改良項目,其神盾系統版本為Baseline 5.1/5.2。

在2000年代,柏克Flight 1/2的神盾系統版本大致都統一到Baseline 5.4的水平。

 

 

泰勒號:戰鬥場地21訓練器(BST 21)

(上與下)位於伊利諾州美國海軍海軍新兵訓練指揮部(RTC)的戰鬥場地21訓練器

(Battle Stations 21 Trainer),名為泰勒號(USS Trayer BST 21)。這是一個3/4的縮尺柏克級

驅逐艦場景,以高科技的聲光、特效模擬船艦受損的情況,受訓學員必須在此

通過最後的考驗,項目包括損管、滅火堵漏、處理傷患等。

基於柯爾號事件的教訓,美國海軍在位於伊利諾州的大湖,(Great Lakes)海軍新兵訓練指揮部(Recruit Training Command,RTC)建造一個高度擬真的柏克級驅逐艦損管訓練模擬設施,稱為戰鬥場地21訓練器(Battle Stations 21 Trainer),名為泰勒號(USS Trayer BST 21),主承包商是McHugh公司。BST 21是美國海軍RTC一項耗時10年、耗資7.63億美元的訓練設施整建計畫的一部份,在2007年6月18日完工啟用,泰勒號本身造價8100萬美元。

泰勒號依照3/4的比例複製柏克級驅逐艦,長度210英尺(64公尺),高54英尺(16.4m),放置在一個大水槽中,整個設施位於一個密閉的廠站裡。泰勒號大量使用好萊塢電影以及主題樂園式的聲光效果,以最高的仿真度模擬軍艦遭遇戰損會有的聲光刺激(包括武器命中的爆震與聲響、火焰、濃煙、各種警報聲、海水從破洞灌入船艙以及人員的尖叫哀嚎聲等);此外,場地中還會布置許多稱為Randykins的假人,尺寸與重量和真人相仿,穿著與美國海軍士兵相同的衣服,一部份假人是受訓學員需要處理的傷患,還有一些則是炸爛的死屍或殘破屍塊;佈景中大量使用扭曲的殘骸、燒焦的痕跡以及血漿,營造出軍艦中彈後血腥殘酷的氣氛。所有流進艙室的海水(包括堵漏訓練以及製造情境)都來自於泰勒號所在的大水槽,這些水使用臭氧與電離等手段消毒,避免一般自來水、游泳池的氯氣,並且加入其他幾種藥劑,使之味道趨近於海水。受訓學員必須在這樣的環境下,迅速掌握受損情況、逃離最危險區域、採取損管消防措施並處理傷患等。泰勒號上模擬17種戰損情境,包括被反艦飛彈擊中、觸雷等等,都參考了歷年來美國海軍艦艇遭逢戰損的經驗,除了柯爾號遇襲之外,還包括1987年兩伊戰爭中史塔克號(USS Stark FFG-31)巡防艦中彈以及1988年羅伯斯號(USS Roberts FFG-58)巡防艦觸雷,甚至是1967年佛瑞斯塔號(USS Forrestal CV-59)航空母艦大火等等。 在設計與建造BST 21的過程中,主承包商McHugh發現很多柏克級的原船艙細節設計要經過特殊考慮,如門要更寬一些,並用上更輕的梯子等等。泰勒號也經常是美國海軍對外公關、開放參觀的場地,被稱為「密西根湖畔的迪士尼樂園」。

(上與下)泰勒號上的損管畫面。

 

BST 21每次考核作業能容納四個新兵梯隊共352名學員(每隊88人)415人,另外加上63名設施操作與評分人員。泰勒號上的主要情境包括:

1.群體傷亡艙室

 泰勒號上最著名的場景,模擬被飛彈命中的餐廳,裡面滿是扭曲的殘骸、血跡、焦痕以及

模擬陣亡人員的殘肢等。

模擬遭反艦飛彈直接命中艙室的情況。學員們首先從高音喇叭聽到「飛彈即將命中」的警告,學員們必須固定住自己並準備迎接衝擊,衝擊的音效與震動由隱藏在地板下的大功率低音砲來模擬;爆炸之後,學員必須在情境中扭曲的殘骸裡搜救受困的假人傷員(假人傷員有紅外線感應觸發的MP3音效播放,一旦有受測學員靠近就會播放呻吟與求救聲。此時艙室的燈光也會變得閃爍不定,模擬電力受創的情況。

2.進水艙室

這是模擬受損進水的彈藥庫,學員必須一邊把彈藥轉移出去,同時要負責堵漏;流入艙室的「海水」來自泰勒號所漂浮的水槽,由一根管道引進艙室,學員必須修補這個破洞(安裝金屬法蘭固定盤)來只住漏水。這個艙內的進水能漲到20英寸高,艙內設有一個排水口將多餘的水排出,以防真正發生事故。

3.著火艙室

此艙室由可控流量的天然氣製造出真正的火焰,受訓學員必須用泡泡沫消防水等設施來滅火。這個艙位於甲板以上,以便在訓練結束後及時透過煙道把濃煙抽走。

4.艦橋

除了模擬損管的區域之外,還有一些學員必須坐鎮艦橋,保持對船艦周圍情況的警戒與觀察。駕駛台窗口附近的螢幕不時會顯示出一些靠近的威脅,而雷達螢幕上也會出現一些目標。

在逃生情境中,最具挑戰性的是4個著火艙室與16個漏水點,受訓的學員必須以最高的效率找到通路逃生;此一迷宮空間由主承包商McHugh公司則負責設計。

BST21的控制中心。

整個BST21訓練過程由一個中央控制中心監控,負責監控整個訓練過程、給學員即時引導、隨機增加狀況等,並給學員打分。監控人員可透過影音監視來監視每個部位受訓學員的情況,並透過5部16頻道影音伺服器隨機在特定部位加入臨時的狀況。例如,控制中心人員能通過無線PDA、定時器、Voice IP語音通話等方式,對受訓人員進行即時干預(操作者可在介面上點擊受訓者的名字,指示他該做什麼或不該做什麼,這些數據都能儲存與回放)。而在各部位操作設施的人員也可透過無線網路與PDA來控制該部位的模擬特效,並觀察學員表現並予以評分。泰勒號每一個艙室內都有閉路電視,用於安全監控,錄影也能用來做事後講評與打分。

美國海軍受訓學員正登上泰勒號

BST 21是美國海軍新訓的最後一關;這個測驗通常在晚上8點開始,持續12小時直到隔日早上8時,而在參與考核之前,學員已經經過一整天其他訓練任務,因此受訓學員將有30小時左右未曾闔眼,目的是使受訓學員在身心疲勞的情況下仍要面對船艦中彈遇襲的情況。隔天早上訓練完成後,會有一個為時約20到30分鐘的儀式,受訓人員摘下「學員」(RECRUIT)的帽子,戴上「海軍」(NAVY)帽子,象徵學員正式成為美國海軍士兵。

 

未成的伯克Flight 3

完成伯克Flight 2的規劃之後,美國海軍作戰部長辦公室(OpNAV)在1988年4月5日啟動伯克級的後續改良研究,為此海上系統司令部(NAVSEA)之下負責水面作戰的第三部(op-3)特別組成一個領導小組與一個工作小組,分別研究不同的艦體構型組合與戰鬥系統修改,升級的方案從小規模修改到大規模更動。經過通盤考量作戰能力、成本與技術風險後,海上系統司令部於1989年正式提出伯克Flight 3方案。

在Flight 3方案中,第一大變更重點就是增加直昇機庫設施。以往美國海軍水面艦的反潛直昇機均由反潛艦艇(史普魯恩斯級驅逐艦、諾克斯級驅逐艦)或護航艦艇(如派里級巡防艦)搭載,因此在提康德羅加級神盾巡洋艦之前,美國海軍擔負防空的飛彈巡洋艦或驅逐艦都只負責替友軍反潛直昇機進行加油掛彈等後勤支援,故只配備直昇機起降甲板與若干油彈儲存/整補設施,並未配置機庫與輔降設施。然而考慮到1970年代建造的派里級、史普魯恩斯級等主要搭載反潛直昇機的艦艇將從1990年代後期開始除役,勢將嚴重影響艦隊搭載直昇機的能力。因此,伯克Flight 3就把直昇機庫設施納入重點要求之一。

由於加入機庫勢必牽涉艦體變更,美國海上系統司令部提出的概念是插入與滑動(plug and slide),盡量維持伯克級原有的艦體區塊配置,基本上是在艦體後段「插入」一個含有機庫的船段,機庫構成了上層結構的末端;而艦尾直昇機甲板也從原本低於主甲板一截,變成與主甲板同高,這使得伯克Flight 3從原本的「長艦首艛」船型變成了「平甲板」船型。早期Flight 3的概念設計非常不合理,直昇機起降甲板位於艦尾,後部垂直發射器竟然設置在起降甲板與機庫之間,完全阻礙了直昇機的操作,因此在最後階段將兩者的位置對調,把垂直發射器挪到艦尾。

除了增設直昇機起降設施之外,伯克Flight 3其他變更包括:擴大MK-41垂直發射器容積,前後都各有八組八聯裝發射模組共128管;兩組四聯裝魚叉反艦飛彈移到兩煙囪之間;原本位於直昇機甲板的三聯裝魚雷發射管隱藏至機庫結構內,以增加匿蹤性與抗彈性;由於增加直昇機庫,朝向後方的兩具SPY-1D相位陣列雷達天線遂有所提高。與Flight 1/2相較,伯克Flight 3的艦體長度增加了40呎(12.19m),輕載排水量增加17%,滿載排水量增加20%左右,飛彈攜帶量與提康德羅加級同級。

這樣的伯克Flight 3將是一種功能與火力全面提升的強大驅逐艦,然而隨著美蘇全面和解與冷戰結束,此方案便顯得過於昂貴。在1991年,美國國防部長錢尼(Dick Cheney)大量砍除價格昂貴的國防計畫,伯克Flight 3便與A-12攻擊機、F-14D後續量產計畫與P-7A反潛巡邏機等諸多海軍計畫一同遭到取消。

(1)   (2)   (3)   (4)   (5)  (6)   柏克級列表