俄罗斯《军工信使》周刊发表俄罗斯技术科学博士、教授弗拉季斯拉夫•尼科利斯基和技术科学副博士尼古拉•诺维奇科夫的一篇长文章，全面介绍了新兴技术在海军舰艇中的应用和发展情况。
近年来，世界海军舰艇的发展与各种新兴技术的广泛开发和应用密切相关。应用新兴技术为研制具有前所未有的作战与技术能力，可以在任何规模和不同方向上进行作战的舰艇创造了条件。
目前新兴技术在舰艇的应用包括以下方面：建筑结构；武器系统；动力装置和推进装置；防护和隐蔽性；舰员编制、自动化和居住条件；模块化和适修性；建造具有多种功能的各类型舰艇。
新兴技术在舰艇建筑结构中的应用
新兴技术在舰艇建筑结构中的应用是采用新的舰艇形状。
在潜艇的建造中，艇体形状近四五十年来一直没有变化，改变的只是零部件，虽然有很多设想（例如艇体采用椭圆形横截面等）。最可能的是为下一代（2020年以后）多用途核潜艇研制所谓的水下武器舱，该武器舱将在形状和体积方面没有限制地部署进攻性和防御性武器、自主无人潜水器和其它设备。美国海军在“吉米•卡特”号SSN-23型核潜艇（2005年服役）上试验了这一概念。
在水面舰艇的建造中，其形状发生了很大的变化。现代化水面舰艇形状的发展在现阶段取决于两个主要因素：1、采用避免被敌方的侦察和目标指示系统探测到的防护结构（这是隐形技术的需要），主要依靠减少有效散射面积；2、水面舰艇的适航性。
目前，减少水面舰艇有效散射面积的工作战线已经扩大，其中大部分是采用系统性方法。这样一来，舰艇的有效散射面积都有不同程度的减少。
现在制定了以下基本的水面舰艇防护结构方法：设计轮廓低矮、外形简练、平面为直角的上层建筑；使用透波复合材料和吸波涂层；将武器部署在甲板下面的垂直发射装置里；无线电电子设备采用相控阵天线，把天线放置在只能对己方无线电电子设备透波的桅杆内；将不能从甲板上收起的武器部分设计成低反射外形，或者研制可收放的武器部分和天线；取消舰体两舷和上层建筑中零散的突出部分。
水面舰艇的适航性也具有相当重要的作用。
20世纪80至90年代设计的水面舰艇是通过增加舰舷高度和减小长宽比来提高适航性的。舰艇获得了足够的适航性，但航行速度下降了。因为垂直发射装置要求增加舰舷高度，所以为了减小有效散射面积，上层建筑的尺寸和体积开始缩小（例如德国的123型和124型护卫舰）。未来水面舰艇的上层建筑完全有可能只保留指挥台，就好像瑞典的“维斯比”级轻型护卫舰一样。
美国海军的“朱姆沃尔特”级DDG-1000型导弹驱逐舰采用了新型的方法，即将舰体设计成“穿浪”型。这样能够确保舰艇不论是在平静的还是波涛汹涌的水面上都具有很高的航速。不过只有在长宽比大于9的情况下才能实现这一点，而且武器系统和技术设备对淹水不敏感。在这种舰艇上许多设计问题都必须像潜艇上那样来解决（尤其是通风系统）。
法国著名舰船制造企业——DCNS集团建造的Advancia级护卫舰也采用了“穿浪”型舰体。早在20世纪90年代末期，英国大型造船企业——沃斯珀•桑尼克罗夫特公司就设计了具有“穿浪”型舰体的Sea Rait小型护卫舰（排水量为2500至3000吨），但是该设计只停留在图纸上。
舰艇建筑结构还有一个新的有效方案是取消烟囱。如果对于小型的瑞典的“维斯比”级轻型护卫舰来说通过舰尾的排气口排放废气非常传统，那么对于德国建造的“阿玛托拉”级MEKO A-200SAN型大型护卫舰来说则是不寻常的。由于没有废气的影响，采用舰尾排气口为安置无线电电子设备的天线部位提供了理想条件；因为在起飞和降落时没有各种温度的气流的影响，能够使用舰载飞行器，也增加了甲板的有效面积；最后，容易确保使用海水冷却排出的废气，以降低空气动力噪声和热量明显性。
目前继续在水面舰艇建造中采用多体结构。澳大利亚正在成批建造民用双体船，其中一些已经租给美国海军使用。美国正在为运输部队与澳大利亚联合建造一批（共10艘）快速运输双体船。英国沃斯珀•桑尼克罗夫特公司于2000年建造了试验型水面舰艇——“海神”号三体舰。计划以其为基础研发一系列的辅助巡洋舰。
试验结果没有发现多体结构的水面舰艇具有许多优势。三体舰（包括双体舰）唯一明显的优势是吃水线长，而这意味着弗劳德数值（流体力学中表示流体惯性力和重力相对大小的一个参数，以英国船舶设计师弗劳德的名字命名）高，因此其最大航速也比主动力装置功率相同的普通舰艇快。要求美国海军的濒海战斗舰（简称LCS）实现最大航速为40至50节导致建造了试验型的“独立”号濒海战斗舰，这是一种长127米的三体舰。要求这样高的航速，其目的是为了在受到突然攻击的高风险时提高舰艇在沿海地带的战斗稳定性。
但是，多体结构的水面舰艇的生存力比较低，因为即使其中一个船体部分淹没也会导致严重的倾斜和可能无法航行。采用多体结构的舰艇可能仅限于不具有实战价值的巡逻舰和生存力比较低的装甲艇。目前中国与澳大利亚正在大规模建造022型双体结构的导弹艇。在各国的辅助舰队中有足够多的执行特殊任务的双体船和小水线面船。
在未来的水面舰艇尾部配置专用升降滑道或者在大浪中航行时用于放下和回收浮动工具的小型舱室也可以视为新兴技术。
新兴技术在舰艇武器系统中的应用
新兴技术于20世纪80年代后半期首次出现在舰艇的武器系统中，当时研发了舰艇及其武器装备的多功能综合控制系统。该综合控制系统集成了多种系统和设备，包括自动化作战指挥系统和作战信息管理系统、用于水声综合系统的保形或灵活拖曳天线装置、带有相控阵天线的雷达、战场作战信息交换设备和武器控制系统等。
此外，在核潜艇上开始设置用于保障由几十人组成的特种作战部队行动的闸门舱室。甲板开始可以接收水下救援装置、登陆设备集装箱或者ASDS超小型潜艇。在甲板上配置水下救援装置使现代化潜艇能够执行救援船只所承担的任务。
出现了应用“发射后不管”行动原理的自主式智能武器，包括洲际弹道导弹、自导***、海基巡航导弹、装有雷达自动导引头的反舰导弹、装有红外自动导引头和雷达自动导引头的防空导弹。21世纪初，一些反舰导弹采用全球卫星导航系统（简称GPS）以后，开始能够摧毁地面的固定目标和少移动的目标。近期将出现利用全球卫星导航系统对准目标、射程超过185公里的制导炮弹。
前苏联研制的“堡垒”和“***”两种型号的导弹垂直发射装置以及后来美国研制的Mk.41型通用导弹垂直发射装置为导弹在舰体中的紧凑部署和快速发射提供了保证。目前所有正在建造或设计的水面舰艇实际上都将装备各种型号的垂直发射装置。
重要的新兴技术之一是在作战舰艇武器系统中研制和使用了一次性与多次性的无人潜水装置（用于在水下环境中探测和消灭类似水雷的和其它的目标）、一次性与多次性的无人驾驶侦察飞行器和无人打击飞行器、遥控快艇。同时，无人潜水装置和无人驾驶飞行器既用于潜艇，也用于水面舰艇。
在最近的未来，为了保障作战人员的安全，将广泛使用遥控的侦察和打击设备。在便携式高射导弹系统快速发展的情况下，使用飞机和直升机在陆地上空侦察已经变得很危险。为了有利于海基巡航导弹、通用反舰导弹和远程炮弹摧毁少移动的目标（包括正在休息的部队、部队或恐怖组织的营地、野战仓库、炮兵和导弹部队的射击阵地、司令部、通信枢纽、舟桥渡口等），进行实时侦察非常必要。
无人机没有在舰艇上得到广泛应用，这首先是因为具有最大效能的飞机型无人驾驶飞行器目前通常只能返回拥有长起降跑道的舰艇（例如航空母舰、直升机登陆舰或者通用登陆舰等）。而直升机型无人驾驶飞行器虽然能够在普通水面舰艇甚至装甲艇的起降场地降落，但它的效能低，可靠性不高。此外，飞行重量超过100公斤的无人机在起降跑道尺寸有限的普通舰艇上着陆时，如果一旦操作失误会使舰艇严重受损。而具有这样飞行重量的无人机的作战能力目前也比较低。
根据20世纪70年代中期对现代作战（主要是对空防御）杀伤能力需求的评估，对研制射束武器、超高频武器、激光武器和动能武器的实用性进行了研究。当时前苏联和美国都开展了所有这些工作，因为这两个国家拥有巨大的科技储备和发达的基础研究和应用研究的基础。
要实现射束武器系统是最成问题的。主要困难仍然是摧毁远距离（5至10公里）目标所需浓度的带电粒子束的传送问题。这需要消耗巨大的能量以及对运载装置的操作人员进行生物防护。利用超高频武器摧毁飞行器的基本可能性早就已经证明。但是根据认真的评估，实现这种武器的性能同样需要消耗巨大的能量，而且还需要研制庞大的天线，这对于任何类型的舰艇都是不可接受的。
美国海军正在根据两种方案积极研究和试验激光武器系统。计划利用第一种舰载激光武器系统使反舰导弹的光电瞄准系统接收机失灵。另一种可用于击毁空中目标机体的激光武器系统早在2000年就计划装备。研究结果发现，激光武器系统需要消耗巨大的能量，它在工作时产生的闪光会对操作人员造成有害影响，而且它的重量和体积庞大。2011年首次进行了成功试验。目前这项工作仍然处于设计试验阶段
电磁炮可用于取代舰艇上传统的反导-防空火炮，但是电磁炮在射击时的能量消耗至少是传统火炮的5倍，而且它的重量和尺寸都大大超过普通火炮。然而美国还在继续进行这方面的研究工作，目的包括取代Mk.15型***高射炮。
美国从90年代初开始为航空母舰研制电磁弹射器，用于取代蒸汽弹射器。到2000年研制了推力接近1300千牛顿的电磁弹射器，它安装了直线无刷异步电动机。为了评估新型弹射器的使用效果，研制者们使用了缩小的演示模型。电磁弹射器已经安装在美国海军新一代航空母舰的首舰“杰拉德•R•福特”号上。
新兴技术在舰艇动力装置和推进装置的应用
20世纪90年代新兴技术开始用于舰艇的动力装置和推进装置。在核潜艇的建造中其特点是采用冷却剂自然循环的核反应堆，需要低噪声航行时改用直流电和热电能量转换器。
核动力装置应用的新兴技术还有使反应堆堆芯的使用寿命达到与核潜艇本身的服役期限一样长，这样就不需要进行十分复杂和非常耗时的反应堆重新装填工序。
非核潜艇（即常规动力潜艇）的动力装置应用的新兴技术是采用了不依赖空气的动力装置（简称AIP）。使用这种动力装置能够将非核潜艇的水下续航力增加5倍左右。不依赖空气的动力装置的主要类型包括电化学发电机、闭路循环汽轮发电机和闭路循环“斯特林”发动机。
通过研究发现了上述类型的动力装置的特点：在其它条件相同的情况下，闭路循环“斯特林”发动机和电化学发电机的航程最长（是闭路循环汽轮发电机的1.5-2倍）；闭路循环“斯特林”发动机的噪声水平最高，其次是闭路循环汽轮发电机（是闭路循环“斯特林”发动机的65%），噪声最低的是电化学发电机（是闭路循环“斯特林”发动机的25%）；成本最低的是闭路循环汽轮发电机（大约是电化学发电机的50%），其次是闭路循环“斯特林”发动机（是电化学发电机的75%），成本最高的是电化学发电机（是普通柴电动力装置的5倍）；在电化学发电机中使用氢气作燃料、氧气作氧化剂时，燃烧的产物是普通的水，可排入消耗用的储罐中，这时，发动机装置完全不依赖于环境；在闭路循环“斯特林”发动机或闭路循环汽轮发电机，柴油在氧气环境中燃烧时，大部分的燃烧产物溶于海水。
目前德国是唯一成批建造使用电化学发电机的非核潜艇（型号为212型）的国家。这些潜艇是为意大利建造的，还计划为土耳其建造该型号的潜艇；而按照修改后的设计，还将为希腊和韩国建造此类潜艇（型号为214型）。以后可能研制一种新型的电化学发电机，它所需要的氢气可以直接在潜艇上利用更廉价的安全成分制成。俄罗斯也能够建造采用电化学发电机的非核潜艇（前苏联时期曾成功试验过试验艇）。研究出这样的方案：配备有电化学发电机的隔舱可根据需要装入使用普通柴电动力装置的非核潜艇内。
瑞典研制和试验了闭路循环“斯特林”发动机类型的不依赖空气的动力装置，并于2008年在其海军全部的非核潜艇（A17型和A19型）上投入使用。日本从2009年开始为其所有新的非核潜艇都装备了这种不依赖空气的动力装置。中国也已开始为自己的041型（或039A型）非核潜艇装备这种类型的不依赖空气的动力装置。法国研制了闭路循环汽轮发电机类型的不依赖空气的动力装置，为独立舱形式，用于装备“阿戈斯塔-90”和“蝎子”级非核潜艇。目前，巴基斯坦海军的一艘“阿戈斯塔-90B”型潜艇安装了不依赖空气的动力装置，另外两艘正在升级的潜艇也将使用这种动力装置。
不依赖空气的动力装置的未来发展方向之一可能是采用所谓的硅酸盐反应堆，它在高模量硅酸盐裂变的基础上工作。据前苏联和俄罗斯专家评估，硅酸盐反应堆的功率可达到核反应堆的二分之一到三分之二，同时该装置本身不需要生物防护。20世纪90年代初，俄罗斯多个科研机构设计了图纸并安装了这种类型的试验型装置，以此开始了试验。
大多数潜艇的推进装置采用低噪声定距螺旋桨。但最新的核潜艇装备了泵式喷射推进装置，这样可以获得更好的声学性能。
水面舰艇的动力装置也在应用新兴技术。对于大型水面舰艇（包括航空母舰、登陆舰、驱逐舰和护卫舰）来说，其主动力装置的类型和结构正在发生很大的变化，而小型水面舰艇（包括轻型护卫舰、装甲艇）则变化不大。
大型水面舰艇主动力装置的主要发展方向是采用统一的电能动力装置，并适当地转为全电力推进。在这样的系统中任何电源都可用于推进，也可用于为其他用户供能。
水面舰艇在使用电能动力装置时能确保螺旋桨转速的平稳调节，也就是可以使舰艇达到很好的机动性和起码的速度, 由于没有机械传动和长的轴线而大大降低了声学噪音和振动。使用电能动力装置还可以足够灵活地使用舰艇上的所有电源来保证推进，从而实现整个动力装置的高度经济性。
专家们认为，与水面舰艇正在使用的燃气涡轮动力装置相比，电能动力装置能节约40%的燃料，这样大大提高了续航力。水面舰艇使用电能动力装置后排水量可降低10%，而维护人员数量可减少近40%。
英国在水面舰艇使用电能动力装置方面处于领先地位。起初英国建造了部分利用电力推进的23型系列护卫舰（最大航速时利用燃气涡轮发动机，经济航速时利用电动机），后来于2009年建造了采用电能动力装置的45型驱逐舰。法国建造的FREMM型多功能护卫舰目前只部分采用电力推进。美国海军的“朱姆沃尔特”级DDG-1000型驱逐舰采用了类似的电能动力装置；英国海军的“伊丽莎白女王”号航母将来也会采用这种动力装置；这种动力装置也可能被法国海军的PA2型航母和Advancia级新型护卫舰所采用。类似的主动力装置已经广泛应用在新型登陆舰上。
配备电能动力装置的舰艇可应用两种新兴技术来提高动力装备程度，减轻动力装置的重量。第一是应用超导技术；第二是采用新型电源，首先是利用柴油燃料和氧气工作的电化学发电机。
在护卫舰上采用喷水式发动机也是一项新兴技术。其优点是：由于放弃了复杂的减速器和舵，简化了主动力装置；更容易组织不同的发动机联合工作；能够将废气和喷水式发动机的气流混合，从而降低热量明显性和噪音。
舰艇的防护和隐蔽性
目前有关潜艇和水面舰艇的防护没有很多的新兴技术。主要关注的是提高舰艇隐蔽性的专门措施，其中积极降低噪音和辐射可被视为新兴技术。水面舰艇的防护分为对付常规武器和大规模杀伤性武器的防护结构。
如今对付大规模杀伤性武器的防护由于恐怖威胁而显得特别重要。这里的新兴技术是为水面舰艇设置完全封闭的通风系统，以消除未知有毒物质对舰员的危害。不过这种系统在水面舰艇上需要建立专门的防护区，而且舰员的数量应该有限制。舰员数量为140多人的美国海军的“朱姆沃尔特”级DDG-1000型驱逐舰符合这些要求。
舰员编制、自动化和居住条件
这三个因素是紧密相联系的。以前，舰员的减少不是因为自动化程度低，而是要为生存而斗争。
使用固定的生存保障系统和在舰艇控制系统中应用新技术能够开始减少船员。在舰员编制的新兴技术是利用没有生命的类人机器人作为对人员的补充。类人机器人将在没有防护的区域为人类进行各种工作。前苏联、美国和日本早在20世纪80年代就开始在这一领域进行研究，但是直到现在才取得研发类人机器人的第一批成果。
舰艇控制自动化的新兴技术是改用分布式控制系统和重量轻、生存力和可靠性高的光纤通信线路。
改善居住条件的新方法是建造高舒适性、小面积和独立的居住单元，不在舰艇上制作食品，改用在岸上制作好的可长时间储存的食品。
舰艇的模块化和适修性
舰艇的模块化和适修性领域早就应用新兴技术了，但是近年来由于军舰市场竞争加剧它们具有特别的现实意义。早在20世纪50年代美国在建造“乔治•华盛顿”号（SSBN-598型）弹道导弹核潜艇时就开始采用模块化的方法，当时为其使用了“鲣鱼”级攻击型核潜艇的几个隔舱。目前在建造使用不依赖空气的动力装置的模块舱时也采用这种方法。
在水面舰艇的建造中，德国Blohm und Voss AG公司从20世纪70年代中期开始采用模块化方法。这种方法要求设计不同的舰艇平台，并制造所有的武器系统、动力装置和其它分系统作为标准功能模块；这些功能模块安装在准备好的单元中；新旧武器模块替换简单。一共研发了50多种功能模块。
后来这一技术在研制模块化多用途装甲艇和濒海战斗舰时得到了发展。新开发的技术的主要区别在于，不同用途的多功能模块可以在停泊点互换。这样可以更灵活地改变舰艇的任务。
在舰艇的适修性领域最重要的新技术是研发了保用期与舰艇本是服役期限相同的所有舰艇用设备。属于适修性新技术的还包括在舰艇上设立可以快速取出失效的和需要在制造企业、停泊点进行修理的大型设备的专用舱口。
建造具有多种功能的各类型舰艇
建造结合了多种战斗系统功能的综合舰，原则上可利用老技术来实现。例如，第一艘应用这种技术的舰艇是加拿大海军的“金斯敦”级多用途海上扫雷舰/巡逻舰。这项将几种舰艇的功能结合起来的技术目前还在继续。
意大利海军的C - 550 型“加富尔”号轻型航空母舰起初是作为能搭载垂直起降多用途战斗机的通用登陆舰而设计的。后来在进一步的设计过程中放弃了船坞室，该舰最后成了轻型航母。但是舰上保留了机库的坚固甲板和能够承受60吨重的坦克的两个进出斜道。此外，机库甲板上可停放舰载飞行器和装甲车。
西班牙海军的“胡安•卡洛斯一世”号（L-61型）登陆舰在开始建造时就作为轻型航母/通用登陆舰而设计，它有一体化跳板。目前澳大利亚海军也正在建造两艘这种类型的舰艇（安装不同的主动力装置）。
美国海军的“朱姆沃尔特”级DDG-1000型导弹驱逐舰是应用新兴技术最多的水面舰艇。该舰武器系统的一个重要特点是研制了主要采用被动模式的探测装置和配备主动自导弹头、能够打击各种目标的多种导弹。其它应用的新技术包括：舰体外形为“穿浪”型；具有吸波涂层的钢制舰体，用透波复合材料制成的上层建筑；沿舰舷安装甲板下导弹发射装置；在航向前方探测水雷的设备；提高自动化程度而减少舰员；采用电能动力装置、采用先进而全面的隐身设计，具有潜艇般的隐身性能；配备整合式水下作战系统，包括多种先进的声纳系统、投送式探温仪、拖曳***对抗系统、水下声学对抗系统（可对敌方***声纳进行杂讯干扰或制造假目标）等。
法国著名舰船制造企业——DCNS集团于2011年提出了代号为SMX-25的未来新型舰艇的设想，它结合了潜艇与水面舰艇的性能，无疑是一项新兴技术。一些专家认为，SMX-25型舰艇的主要优点之一是能够以水面状态快速到达远程战区，然后从水下发起攻击。预计，这种舰艇的长度为109米，水上航行速度可达38节，水下航行速度为10节，将装备16枚能够摧毁水面、水下和地面目标的多功能导弹与4套***发射装置，配有可容纳10名突击队员的舱室。水面部分采用隐形技术。舰艇将最大程度地实现自动化，舰员编制为27人。
目前，一些舰船制造公司还在积极设计或者建造各种类型的具有多种功能的舰艇。
结语
最后需要指出的是，虽然舰艇上广泛应用了多种新兴技术，但其中一些最先进的技术投入实际使用可能还需要比较长的时间，有的甚至需要10至15年。为此各领域的专家和开发部门应该积极努力，争取使这些先进的新兴技术尽快投入实际使用。
来源：中国网 李有观 编译自俄罗斯《军工信使》周刊
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发表于 2016-12-20 10:34
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