美國海軍氣墊登陸載具

一艘空船高速航行的美國海軍LCAC氣墊登陸載具。

一艘LCAC氣墊登陸載具。背景是一艘聖安東尼奧級船塢運輸艦。

一艘開上灘岸的LCAC

 三艘編隊的LCAC

從後方看LCAC

(上與下)準備駛入塢艙的LCAC

 

──by captain Picard

 


 

LCAC氣墊登陸載具

一輛搭載著四輛LAV-25裝甲車與兩輛悍馬車的LCAC。

一艘載著多輛悍馬車的LCAC氣墊登陸載具。

在人員裝運模式之下,LCAC中部甲板可搭載居住兵員的集裝箱,最多可容納180名武裝士兵。

正在一艘登陸艦塢艙中裝上重裝備的LCAC。

一艘LCAC正在卸下美國海軍陸戰隊的M-1A1戰車。

一艘日本海上自衛隊的LCAC。日本是至今唯一獲得輸出LCAC的國家。

日本海自訂購的全部六艘的LCAC編隊

日本海自的首艘LCAC(LCAC-2101)

(上與下)日本海自的LCAC-2106,此時承載甲板裝置的是士兵住艙模組。  

日本海自的LCAC-2105,搭載數量輪型載重車。

1980年代進入美國海軍服役的LCAC氣墊登陸載具(Landing Craft Air Cushion)對美國海軍陸戰隊的作戰能力造成巨大的影響。相較於傳統登陸艇,LCAC在海面上的航速比傳統排水登陸艇高很多,大幅減少登陸部隊從登陸艦出發到灘頭的渡航時間,不僅降低暴露在敵火的時間,也加快了LCAC艇隊從登陸艦裝卸整個部隊的節奏;由於航速高,能在更短時間內渡航更長距離,登陸船艦可以在敵方灘頭視距範圍以外放出LCAC,避免遭到敵火直接射擊。此外,LCAC能開上陸地、直接通過危險難行的灘頭或一定程度的地形,在陸上較安全的地帶卸下人員車輛;而傳統排水艇上不了岸,使人員和車輛離艇後必須艱辛地在柔軟難行的沙岸與水際步履維艱,冒著敵方砲火緩慢前進,此外還深受潮汐、水深、近海坡度、灘岸性質、水雷、障礙物等影響,運用限制甚多。因此,氣墊登陸艇能在全球70%的海岸實施登陸作戰,而傳統排水艇只有15~17%。

早在1964年,美國海軍陸戰隊就對視距外(約25海里)發起兩棲突擊產生興趣,意味登陸艦隊在敵方灘頭視線與直射武器射程之外就放出登陸載具,避免遭到提前發現與攻擊。然而,這意味著登陸載具需要在顛簸的海面航行更久,不僅途中遭受敵火射擊的時間增加,而且在海面更長的渡航距離會對更大地消耗載具上部隊的體力。當時美國海軍所有水面登陸載具包括各型登陸艇、兩棲裝甲車等在水面上渡航速率都只有10節上下,需要漫長的2.5至3小時才能航行25海里,完全無法滿足超視距兩棲突擊的需求。

因此,美國海軍在1970年代初期開始研究高速氣墊動載具來滿足視距外兩棲突擊的需求。一開始,這個項目稱為兩棲攻擊登陸載具(Amphibious Assault Landing Craft,AALC),分別與加州通用航空噴射(Aerojet General in California)和紐奧良的貝爾航太(Bell Aerospace in New Orleans, Louisiana)簽約各設計建造一艘氣墊登陸艇原型艇。其中,加州通用航空噴射公司的原型艇為JEFF A,採用四具導管螺旋槳推進器,貝爾航太的設計為JEFF B,使用兩具導管螺旋槳推進器。貝爾航太的JEFF B的設計衍生自該公司自行設計的SK-10提案,而SK-10則衍生自貝爾在越戰期間提供美軍使用的SK-5/SR.N5氣墊登陸載具。經過測試評估後,美國海軍選擇了JEFF B,以之為基礎發展氣墊登陸載具(Landing Craft Air Cushion)。在1982至1986財年,美國海軍購買首批33艘初期低速量產型LCAC,由前述兩家公司均分訂單。

第一艘LCAC於1984年交付美國海軍,並在1986年達成初始作戰能力(Initial Operational Capability,IOC);同樣在1986年,貝爾航太紐奧良公司成為德克壯斯海洋與陸地系統(Textron Marine & Land Systems,TMLS)。在1987年,美國海軍正式決定由TMS作為單一的後續LCAC承包商,LCAC也進入全速量產階段。在1987年,LCAC首先部署於惠德比島級(Whidbey Island class)船塢登陸艦德意志鎮號(USS Germantown,LSD-42)上;胡蜂級(Wasp class)兩棲突擊艦和惠德比島級船塢登陸艦是美國海軍首批設計階段就考量操作LCAC的艦艇,而較早建造的塔拉瓦級(Tarawa class)兩棲攻擊艦、安克拉治級(Anchorage class)與奧斯汀級(Austin class)船塢登陸艦也能部署。在1989財年,美國海軍購買15艘LCAC,1990、1991與1992財年各訂購12艘.,1993財年則訂購7艘。在2001財年,最後一艘LCAC交付,至此美國海軍總共訂購91艘。在1994到1995年,美國海軍購入八套搭配LCAC的掃雷套件,使LCAC能支援掃雷作業。

LCAC是一種全升式氣墊艇,主船體結構設計為矩形,上層結構、艙室集中在兩舷區域(包括燃氣渦輪主機、傳動系統、舉升風扇與導管風扇推進器等機械裝置,駕駛艙設置在右舷),中間騰出一個面積168.1平方公尺的長方形籌載甲板並貫通船體;船體前、後各設有一個可讓車輛與人員搶灘登陸的跳板艙門,前部跳板艙門寬8.8m,後部艙門寬4.6m;前部跳板艙門長9.09m,後部艙門長度稍短。LCAC全長26.8m,全寬14.8m,輕載排水量87.2ton,最大載重約70ton,鋁合金製造的艇體四周圍有一圈氣囊,主機為四具TF-40B燃氣渦輪,其中兩具位於艇首,驅動兩部氣墊舉升用離心風扇,另兩具位於艇尾,負責帶動尾部兩具推進用的四葉片可調距導管風扇,總輸出功率達16000匹軸馬力,最大航速50節,滿載時也有40節左右的航速,艇上編制五名船員。LCAC配備一具LN-66導航雷達,可配備GPU5 30mm機砲或兩挺12.7mm機槍等自衛武裝。航速40節時,LCAC續航力200海里,航速35節時為300海里。LCAC能載運一輛M-1系列主力戰車或四輛輕型裝甲車,此時還能再攜帶24名全副武裝的士兵。在運兵模式下,LCAC中央籌載甲板可設置集裝箱式住艙模組,可搭載180名全副武裝的海軍陸戰隊士兵。

與傳統登陸艇相較,LCAC的航速有巨大優勢,在籌載60噸以上(包括一輛主力戰車)的情況下以超過40節渡航;不過LCAC的船型很寬,舷寬高達47英尺(14.3m),而在重量比LCAC大三倍的大型登陸艇(LCU)寬度僅36.1英尺(11m),對於搭載登陸載具的兩棲船艦設計構成考驗;例如當時美國海軍最大的塔拉瓦級(Tarawa class)兩棲攻擊艦雖然塢艙寬度大,但受限於內部結構設計(塢艙裡設有一個中心島來降低泛水時的自由液面效應),裡面空間只能讓一艘LCAC進入。為此,美國海軍只能重新設計一種帶塢艙的全通甲板兩棲攻擊艦來配合搭載LCAC,也就是胡蜂級(Wasp class)。

LCAC的操控性極佳,依靠本身的操縱能力就能自由出入美國海軍各型登陸艦的船塢。然而,一旦LCAC故障失去動力且無法形成氣墊,將非常難以拖曳,因為其船身外型不符合流體力學,不是用來吃水航行的。此外,LCAC靠氣墊漂浮在水上,雖然減低了航行阻力,但也失去了傳統排水船舶航行時的穩定性,因此在較高的風浪下航行會更為困難,容易產生橫向滑移。由於LCAC高速航行時易激起強大水花而阻礙駕駛視線,日後美國逐漸在氣墊上安裝抑制裝置來改善情況(不過似乎幫助有限)。

從2000年開始,LCAC陸續接受延壽工程(Service Life Extension Program,SLEP);由於美國海軍裁減第一線LCAC登陸艇隊的規模,只會有74艘接受SLEP工程,至2015年完成;而剩餘的17艘中,10艘裁減退役(其中2艘轉為測試平台來支援研究發展工作),另外7艘則轉為支援任務。

到目前為止,唯一獲得出口LCAC的國家是日本。在1994年4月8日,美國政府正式批准出售LCAC氣墊登陸艇給日本。日本共購買六艘LCAC,配備於1990年代設計建造的三艘大隅級輸送艦(船塢登陸艦)上,在1993年訂購首批兩艘,1999年度訂購第二批二艘(LCAC-2101~2103),2000年度則訂購第三批二艘(LCAC-2104~2106)。而從2012年起,日本海上自衛隊也為這批LCAC陸續展開延壽工程(SLEP)。

SSC船岸連結器

(上與下)美國海軍從2010年開始發展替代LCAC的新一代氣墊登陸載具,稱為船岸連結器(SSC)

試航中的SSC首艇(LCAC-100)

第二艘SSC(LCAC-101)。

第七艘SSC(LCAC-106)。

 

 

為了取代LCAC氣墊登陸艇,美國海軍在2000年代初期提出若干草案。在2003年,美國海軍提出海軍輸送發展道路(Navy Transformation Roadmap)計畫,其中提到一種接替現役LCAC的新一代重型氣墊登陸載具(Heavy Lift LCAC),並打算2005年進入研究與發展(R&D)階段。然而,另一個名為LCAC(X) 的LCAC替代戰術攻擊連結器(LCAC Replacement Tactical Assault Connector)的計畫成為主流。在2010年8月,美國海軍正式將LCAC替代計畫命名為船岸連結器(Ship to Shore Connector,SSC)。並向相關廠商下達需求徵詢書(Request For Proposals,RFP)。美國海軍打算採購73艘SSC(72艘配備於作戰部隊,一艘用於訓練),原訂在2011年選擇主承包商來進行工程發展以及原型艇建造測試工作(最後在2012年進行),2017年起起交付,2019年服役,2020年達成初始作戰能力(IOC),逐步取代LCAC,整個計畫的總價值粗估可達20億美元。

總共有三組研發團隊參與競標,第一組由原本LCAC的承包商:德克壯斯海洋與陸地系統(Textron Marine & Land Systems,TMLS)、Alcoa Defense以及L-3 Communications[組持,第二組則包括波音(Boeing)、Griffon Hoverwork與Marinette Marine,第三組則由VT Halter為主,最後由具有現任優勢的TMLS團隊獲勝。

在2012年7月6日,美國海軍與TMLS團隊簽署價值2億1272萬2820美元的固定價格合約(含激勵條款),進行SSC的細部設計、工程發展並建造原型艇進行測試,而合約中還包括首批八艘先期量產型SSC(LCAC-100∼108)的優先選擇權;如果選擇權全部行使,合約價值將達到5億7045萬1044美元。

SSC的戰術性能指標大致與LCAC相當,最大籌載約74ton,滿載的持續航速要求35節以上,能在3到4級海象以內正常航行作業。而SSC的設計重點在於透過運用商規與現成技術,盡可能降低造價以及服役壽期的維持成本,而新科技也能讓操作與維護變得更加簡便,油耗也必須更為經濟。SSC的基本設計與結構佈局大致都與SSC相同,採用全升式氣墊以及兩個導管螺旋槳推進器,艙區與機械集中在船體兩側,中間為籌載甲板 ,可搭載車輛、物資或新設計的封閉式人員住艙模組(可容納145名全副武裝的海軍陸戰隊士兵,或者108名傷患)。相較於LCAC,SSC的艇體使用更多耐腐蝕的5083號鋁合金材料,推進風扇的槳葉、護罩以及軸系則使用復合材料,這些措施能強化SSC的可用性,並降低壽命周期維護成本;此外,SSC以一種改進的氣墊圍裙設計,深度比LCAC的圍裙更淺,可減低航行阻力和艇體重量。

SSC最大的的技術革新在於使用數位化航行操作電子設備含新型指揮/管制/通信/電腦/導航(Command, Control, Communications, Computers & Navigation,C4N)、玻璃化信息座艙以及線傳控制系統(fly-by-wire),數位化的操縱系統透過駕駛介面的電子信號來驅動推進器和操控裝置,取代了傳統的液壓技術,能大幅提高駕駛便利性與操控品質(例如透過航行操控電腦自行調整舵面和推進器輸出,維持穩定的航道),人員操作負荷也大幅減輕,此外省掉不少液壓操作裝置與管路,減低了後勤維修負擔。因此,SSC駕駛艙只需要兩名人員就能操作,不像LCAC需要編制五人。

在2012年10月下旬,Rolls Royce的MT7船用燃氣渦輪系統被選為SSC的動力裝置,此型燃氣渦輪屬於AE-107系列,同系列的軍用版航空版T406用於MV-22鶚式(Osprey) 傾斜旋翼機。MT 7與AE107的共通程度達到70%,AE 107的原始功率為7000馬力(T-406在MV-22上的輸出功率為6280軸馬力),整整比原本LCAC的TF-40B增加75%,性能與燃油經濟性都大幅提高。SSC採用四具MT7燃氣渦輪,兩具用於推進(各驅動一個導管螺旋槳推進器),另外兩個負責驅動氣墊的舉升風扇。 SSC使用全權數位發動機控制系統(Full Authority Digital Engine Control,FADEC)來控制燃氣渦輪,油耗比先前減少20%左右;燃氣渦輪輸出到推進風扇的傳動系統也經過簡化,兩側各,配備一套傳動齒輪箱。此外,還有新的加熱/通風/空調系統(Heating, Ventilation and Air Conditioning,HVAC)。

在2018年4月10日,第一艘SSC(LCAC-100)進行首次水上航行測試。

 (上與下)正面看LCAC-100

在2014年11月17日,首艘SSC在TMLS廠正式開工,編號LCAC-100,原訂在2017年交付美國海軍進行測試與訓練,2020年形成初始作戰能力(IOC),不過這個進度有所延後。TMLS主管表示,雖然SSC大量應用技術成熟的組件(成熟度達8或9級),然而將這些次系統第一次整合在一起時,整合的成熟度並沒有想象中高;所以,TMLS與相關團隊在2017年後半到2018年上旬,花了許多時間開發系統間的接口,確保所有系統能順利集成,此後才進行航行測試。首艘SSC(LCAC-100)在2017年4月左右建成,在2018年4月10日第一次離開船廠進行水上航行測試,2019年試航驗收通過,在2020年交付。在開始生產初期,TMLS每年大約能交付5艘SSC,即約每10週完成一艘,兩年後可增加到每年8艘,即每六週完成一艘。在2018年4月13日,TMLS獲得美國海軍LCAC-109~112的先期備料合約,價值7900萬美元。

SSC項目從測試階段開始就不斷落後;在2020財年時,美國海軍沒有為SSC項目申請任何經費,理由是先前已經編列了多艘的預算,都還沒有開始建造。至2020年4月,美國海軍已經與德克壯斯簽署前24艘SSC的建造合約。

在2020年9月,首批兩艘SSC(LCAC-100與LCAC-101)從德克壯斯位於紐奧良的船廠交付海軍水面作戰中心位於佛羅里達巴拿馬市的分部(Naval Surface Warfare Center in Panama City, Florida),用來支援換裝初期的操作訓練工作,並進行交付後試航作業;三號艇(LCAC-102)則在2021年6月運抵巴拿馬市交付美國海軍。國防部表示,此時LCAC-103~115都處於建造階段,建造進度、成本控制以及耗費人時的表現都逐漸在進步。依照2019財年選擇性採辦報告(Selected Acquisition Report),LCAC-100在2019年6月展開廠方試航,結果發現複合材料製造的推進扇葉出現問題;在負載狀態(搭載74噸物資)航行測試時,推進螺旋槳葉片出現細微裂紋,結果導致該年內舉行的驗收測試只能以空船航行,廠商以及海軍繼續研究問題。除了螺旋槳列片裂痕之外,SSC測試時也遇到傳動系統可靠度問題。

在2021年3月26日,美國海軍通知國會,SSC的項目採辦單位成本(Program Acquisition Unit Cost)以及平均採購單位成本(Average Procurement Unit Cost)超過原本的估算基線,超過了觸發Nunn-McCurdy修正法案(超支15%以上)的門檻,需要由軍種向國會說明。隨後在同年6月11日,美國海軍向國會說明,SSC超支是歸因於這一型新裝備在初期量產作業中,發生原物料成本以及人力成本增長,以及其他關於項目期程的問題。海軍表示,已經告知國防部主管採辦與維持的助理部長,SSC的漲價幅度並沒有到需要重新認證整個項目(超支25%)的程度。目前SSC項目的生產作業已經趨於穩定,首製艦的各項挑戰已經被克服。 

在2022年1月中旬,美國海軍SSC項目主管Scot Searles上校表示,海軍與承包商德克壯斯已經克服了SSC複合材料推進螺旋槳葉片出現裂痕的問題;2020年內,Textron花費許多功夫研究SSC推進槳葉裂痕的成因,並發展出兩種解決方案:第一是加固螺旋槳葉設計,第二則是修改推進控制系統的軟體。這些改進方案都追加到此時已經交付的四艘SSC(LCAC-100~103),並且納入後續量產艇的設計之中。此時,變更的推進螺旋槳至少有四處設計變更,而德克壯斯仍持續研究槳葉設計,在滿足性能需求的前提下降低購置與售期維護成本。Scot Searles上校表示,SSC項目此時已經解決了所有的重大困難,量產工作邁入正軌,預計在2022年就能達到原訂的每年交付四艘的目標。

在2020年,德克壯斯只交付了兩艘SSC(LCAC-100、101),2021年也只交付二艘(LCAC-102、103);到2021年結束,這四艘SSC都在佛羅里達州的海軍水面作戰中心巴拿馬市分部(Naval Surface Warfare Center Panama City Division),進行各項測試與評估作業,為日後操作以及後勤維護做準備。在測試評估工作完成後,就會開始交付海軍陸戰隊作戰單位,在2023年達成初始作戰能力(IOC)。在2022年2月11日,SSC在哈潑渡口級船塢登陸艦卡特.豪爾號(USS Carter Hall LSD-50)上成功完成進出塢艙的整合測試。

在2023年1月11日美國海軍水面艦協會(Surface Navy Association,SNA2023)上,海上系統司令部(NAVSEA)兩棲作戰與岸地連結器辦公室(Amphibious Assault and Connectors,PMS 317)主管Jason Gabrelle上校透露,到此時海軍陸戰隊已經接收了六艘SSC,其中LCAC-104在2022年6月交付美國海軍,LCAC 106在2022年11月17日交付;隨後在2023年3月14日,LCAC-105完成交付;四艘SSC配屬於諾福克的兩棲攻擊艇第四組(Assault Craft Unit 4),正持續進行交付後測試。Jason Gabrelle上校透露,先前SSC測試時發生的螺旋槳裂痕以及傳動齒輪可靠度問題都已經解決。依照原訂計畫,SSC在2023年內會完成初步作戰測試評估(Initial Operational Test and Evaluation, IOT&E),隨後就會宣告形成初始作戰能力(IOC);然而隨後由於測試作業延誤,SSC形成戰力的期程往後延遲一年,形成IOC的時間推遲到2024年9月,形成全戰備能力(FOC)能力延後到2028年1月。

在2023年8月4日,德克壯斯系統宣布獲得美國國防部價值2.41億美元合約,進行接下來一批次五艘LCAC 100型氣墊登陸載具的長期採辦以及非經常性(non-recurring)作業。