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        2019年世界艦船科技與工業發展綜述
            日期:2020-06-27    字體:【大】【中】【小】

        2019年,世界艦船工業繼續穩步發展,各國/地區尤其重視調整艦船工業結構與能力,推進艦船工業基礎的發展;并在主戰艦艇、電子裝備重點項目、艦載武器技術、反水雷及大型無人系統、艦艇動力技術以及基礎性前沿性技術方面取得新進展。

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        一、戰略需求重要進展

        1、美國海軍發布30年造艦計劃

        3月,美國海軍發布《2020財年海軍艦艇長期建造計劃》(簡稱“30年造艦計劃”)。新版“30年造艦計劃”勾畫了新的艦隊建設計劃。與2018年的造艦計劃相比,短期內艦艇增速放緩,但能更快達到并維持355艘的艦隊規模。然而,擴大生產可能具有挑戰性。通用動力公司電船造船廠和亨廷頓·英格爾斯工業公司紐波特紐斯造船廠正以每年兩艘的速度共同建造“弗吉尼亞”級攻擊型核潛艇。同時,美國海軍即將面臨開工建造“哥倫比亞”級彈道導彈核潛艇的任務,1艘彈道導彈核潛艇的建造工作量相當于2艘攻擊型核潛艇的工作量。行業和國會官員對供應商基礎的脆弱性表示擔憂,工作量的增加可能會給供應商帶來更大的壓力。

        2、美國海軍制定艦隊維修/現代化長期計劃

        美海軍于321日向國會提交了2020財年海軍艦艇維修和現代化長期計劃,該計劃是海軍2020財年造艦計劃的補充,為高效支持海軍現有艦隊投資提供了框架。該計劃分析了2018年《國防授權法案》中355艘戰艦的國會政策方向,指出:艦隊維修和現代化需要持續和充足的投資以及國有和私營修船企業的密切合作;隨著海軍355艘戰艦計劃的進行,需要改變工業基礎設施、勞動力和業務流程,以便為未來的工作量做好準備;隨著艦隊規模、復雜性和年齡的增長,供應鏈必須提供必要的物質支持,以達到所需戰備水平;必須按照適用的艦船等級維修計劃開展持續維修工作,才能延長部分艦船的使用壽命,使海軍艦艇達到最長使用壽命,以實現海軍355艘艦船的兵力目標。

        二、造船企業與能力重要進展

        1、美國海軍專項辦公室大力推動210億美元的造船廠現代化計劃

        43日,美國海軍海上系統司令部(NAVSEA)發布信息稱,海軍海上系統司令部船廠基礎設施優化計劃(SIOP)項目辦公室(代號PMS-555)將集中協調對美國海軍的四個國有造船廠進行資本重組。該辦公室成立于20186月,目前正在與海軍設施司令部(CNIC)和海軍設施工程司令部(NAVFAC)合作,對四個國有造船廠的基礎設施進行資本重組和現代化升級,包括關鍵的干船塢修理、恢復所需的船廠設施并優化其布局,以及更換老化和劣化的相關設備。通過執行這一計劃,美海軍海軍造船廠將可提高生產力,更好地支持海軍的戰備狀態。

        2、美海軍計劃利用“數字孿生”技術提升國有修船廠效率

        美海軍正計劃將“數字孿生”引入四家國家船廠,從而使工程師可借助建模和仿真,為船廠確定理想的廠區配置方案,提高生產率。作為美海軍為期20年、耗資210億美元的國有船廠現代化和優化工作的一部分,這項虛擬仿真工作正處于早期階段,重點是面向工作流程改善和減少無效工時,研究船廠焊接車間、泵管車間、材料倉庫、辦公空間的新布局。

        3、美國諾??撕\姶瑥S開設新的潛艇維修設施

        614日,美國諾??撕\娫齑瑥S(NNSY)啟用了新的潛艇維修設施,標志著該船廠朝著實現“船廠基礎設施優化計劃”的目標邁進一步。新設施靠近諾??撕\娫齑瑥S的潛艇干船塢,具有兩層結構,底層有多個車間和存儲空間,上層有辦公室和會議室,該設施將潛艇維修、建造和保障的多個車間整合為一個單一設施。

        4、臺灣舉行本土潛艇建造工廠的動工儀式

        59日,臺灣在高雄港碼頭舉行本土潛艇專用建造工廠的動工儀式。根據計劃,高雄臺船公司將建造一個可同時容納3艘潛艇的“造修合一”的封閉式專用工廠,建造工程預計2020年底完成,以實現臺灣地區“潛艦國造”的設想。

        5、意大利芬坎特里造船公司與法國海軍集團推進合資企業事宜

        1030日,意大利芬坎特里造船公司與法國海軍集團宣布,將其二者成立的合資企業命名為“Navaris”。這兩家國有造船企業旨在通過成立合資企業,在軍用艦艇的供應鏈、研發及測試方面實現互通共享、聯合建造和銷售軍用艦艇。根據雙方達成的協議,法國海軍集團現階段正利用芬坎特里造船公司的設計圖紙來打造其新型后勤支援艦,未來,雙方除了攜手升級“地平線”級護衛艦以外,還將共同開發一款新型歐洲巡洋艦。鑒于歐洲船舶工業力量的分散,雙方擬通過合資企業來整合工業實力從而打造具有全球競爭力的船舶企業。

        三、艦船裝備與技術重要進展

        1、積極開展新型主戰艦艇發展,推動裝備體系更新換代

        各國積極開展新型潛艇研制和改進。2月,新加坡海軍首艘218SG型潛艇在德國蒂森克虜伯海洋系統公司造船廠下水并正式命名為“無敵”號,該艇長70米,采用AIP推進,配備了先進的作戰系統,能夠承載更多的任務載荷。3月,澳大利亞國防部和法國海軍集團簽訂了6.05億美元未來潛艇設計合同,船體結構細節以及主要系統的布置等設計將根據該合同開展。6月,日本三菱重工公布了代號為“29SS”的新一代常規潛艇的概念設計,該潛艇采用了鋰離子電池及更緊湊高效的儲能供電系統,在不增加潛艇尺寸的前提下提升了水下續航力,并裝備了多種新研系統設備,首艇預計20223月服役。7月,法國新一代攻擊型核潛艇“梭魚”級首艇“索芬”號下水,該艇采用了“凱旋”級彈道導彈核潛艇的相關先進技術以及低噪聲泵噴式推進系統,計劃2020年服役。

        積極開展新型水面艦發展及現役艦艇改進。4月,西班牙海軍授出5F110新型護衛艦建造合同,該艦裝備升級的作戰管理系統和新型固態S波段雷達,預計2025年交付首艦,2032年前全部交付完畢。6月,俄國防部啟動了未來航母戰術技術任務書制定工作,計劃2023年發布并啟動研制工作,新航母將采用核動力裝置,預計研發和建造將耗時15年。同月,美國海軍計劃2025年開始采購下一代大型水面艦,該艦將采用新型船體搭載現役成熟系統,如沿用DDG51 III型驅逐艦的“宙斯盾”作戰系統和AMDR-S/SPY-6雷達,DDG 1000的綜合電力系統,將比DDG51 III型艦更大,具備足夠空間搭載直升機、無人系統、遠程武器系統和防空指揮中心等,目前正處于論證階段。同月,美國海軍發布了下一代導彈護衛艦FFGX)的最終招標書,旨在建造一級具備高端作戰能力的中型水面艦,新艦將采用成熟設計與技術,具備較強的防空、反潛、反艦作戰能力。7月,美國海軍接收首艘裝備亨索爾特公司TRS-4D對空/對海監視雷達的“自由”級近海戰斗艦“印第安納波利斯”號,標志著該艦雷達系統完成重大升級改進;同月,韓國海軍計劃建造新型兩棲攻擊艦,排水量約30000噸,有望裝備滑躍式甲板,預計將在二十一世紀二十年代末服役。8月,BAE系統公司計劃在2020年開始為澳大利亞海軍建造9艘“獵人”級護衛艦,該艦艦體采用聲學靜音船體,具有獨特的聲納能力、模塊化數字設計和開放的系統架構。美國海軍計劃2025年開始為現役DDG 51IIA型驅逐艦換裝雷聲公司SPY-6系列防空反導雷達,以提高雷達靈敏度。韓國計劃耗資60億美元用于研發和生產6艘新一代“宙斯盾”型驅逐艦,該艦2020年底前由韓國本土研制,將配備升級的導彈發射系統,預計21世紀30年代中后期開始部署,服役后將顯著提升韓國海軍的對空探測能力。

        2、國外海軍艦船電子裝備重點項目取得進展

        美、印、法積極發展協同指控能力。4月,美國海軍研究署計劃發展超視距目標指示網絡,旨在構建跨軍種、跨平臺的網絡化協同作戰能力,不同平臺可通過網絡協同遂行超視距目標指示與打擊任務。5月和9月,印法海軍分別完成兩艘艦艇間的協同作戰試驗,由其中一艘艦艇使用另一艘艦艇的目標數據成功發射防空導彈攔截空中目標,其中法國海軍還計劃發展利用機載傳感器數據為艦艇提供目標指示的能力。

        美國海軍發展新一代艦載雷達。1月,SPY-6V1“防空反導雷達”成功完成最后一次彈道導彈防御飛行試驗,性能表現與預期完全一致,將按時交付,裝備美國海軍DDG51 III型驅逐艦。3月,美國海軍水面戰中心授出2800萬美元合同,研發新一代水面搜索雷達,計劃2021年完成,該雷達使用最新數字技術及軟件定義的架構核心,擁有一整套可擴展、增強并優化其性能的算法,顯著增強惡劣氣象下的搜索能力,抗電子干擾能力,無人機、潛望鏡、漂浮碎片和漂雷等探測能力。5月,美國海軍發布新型多任務火控雷達(MMFCR)發展計劃,該雷達將融合水平搜索功能和導彈、艦炮火控功能,為改進型海麻雀導彈、“標準”系列導彈、制導炮彈等提供跟蹤/照射功能。

        美日水下通信技術取得突破。1月,日本海洋研究開發機構與島津制作所開發出穩定的水下激光通信設備,該設備直徑15厘米、高30厘米,雙向通信速率達到100兆比特/秒,并可根據海水混濁度調節激光波長,穩定通信速率。4月,美國斯坦福大學演示驗證壓電晶體甚低頻發射技術,利用直徑1.6厘米、高9.4厘米的柱狀鈮酸鋰壓電晶體發射甚低頻信號,在100英尺的距離數據傳輸速率超過100比特/秒,未來可用于潛艇、無人潛航器等水下作戰平臺。

        穩步開展先進電子戰系統或技術研發。5月,“水面電子戰改進項目”Block3開始小批量生產,預計20202021年交付海軍進行測試,該系統具有軟殺傷協同能力,可指揮艦載和舷外軟殺傷系統?!跋乱淮蓴_機”研制順利,5月,美國海軍向諾格公司追加1350萬美元、向L-3公司追加1370萬美元,用于加速低頻段吊艙研發工作,以便在20206月開展演示驗證;9月,雷聲公司向美國海軍空中試驗與鑒定中隊交付首批15個“下一代干擾機”中頻段工程研發樣機,用于任務系統測試和認證。大力發展分布式電子戰技術,6月,海軍電磁機動戰團隊對機載融合技術軟硬件實驗演示項目開發的樣機和軟件進行了測試,該系統旨在開發機載電子戰任務協同系統,增強MH-60R直升機與艦艇平臺的協同電子戰能力;7月,美國海軍研究署發布“電磁機動戰資源分配管理”項目方案征集公告,旨在開發先進的算法和軟件,對不同平臺的電子戰資源進行自適應管理,實現戰術層面的自主分布式電子戰。

        3、新型艦載武器技術穩步發展

        歐洲正全力推進艦載戰術激光武器研制工作,力求短時間內形成戰斗力。英國切實推進“龍火”艦載激光武器發展,預計2020年開始陸上測試,并計劃撥款1.3億英鎊支持包含“龍火”在內的三型激光武器研發。2月,萊茵金屬公司完成激光武器站綜合測試,激光源最大輸出功率為100千瓦。3月,MBDA公司在法國建成“通用易損性測試實驗室”,用于研究激光武器毀傷性能。8月,萊茵金屬公司和MBDA透露,將聯合為德國海軍開發高能激光武器。

        新型艦載防空導彈進入實用階段。6月,英國23型護衛艦試射“海洋感受器”防空導彈系統,并成功攔截高速掠海飛行的無人機,驗證了該導彈系統的有效性。8月,采用主動末制導技術的“改進型海麻雀”II中程防空導彈開始小批量生產,未來,美海軍將建成以“標準”-6和“改進型海麻雀”II為骨干的主動末制導型中、遠程防空武器體系,突破艦艇火力通道對防空能力的限制,抗飽和攻擊能力和對掠海飛行小目標的攔截能力將全面提升。

        增程技術推動主力反艦導彈作戰能力提升。3月,日本防衛省宣布將進一步提高ASM-3超聲速反艦導彈射程,導彈射程將達到400千米。7月,俄羅斯宣布將提升現役Kh-35“天王星”反艦導彈射程,增程后的Kh-35U射程將達到260千米,較當前型號提升一倍。同月,美國防部與洛馬公司簽署1.75億美元合同,進一步提升“遠程反艦導彈”射程,升級工作預計202211月完成。

        4、各國積極推進反水雷及大型無人系統發展

        反水雷型無人系統持續快速發展。1月,美海軍“刀魚”重型反水雷無人潛航器進入初始小批量生產階段,該艇是美國海軍近海戰斗艦反水雷任務包的重要組成部分,可在復雜海洋環境下進行水雷探測、識別、分類作業,共計劃采購30艘。6月,泰勒斯公司研制的反水雷演示系統正加快開展集成、試驗與鑒定,計劃20204月交付法國和英國,該系統具備自主探測、分類、識別和清除水雷等能力。9月,美國海軍測試了新型反水雷無人水面艇,該艇采用全鋁質艇體,可配備多種反水雷載荷,可執行探測、識別、分類和定位等多種掃雷任務。

        重點研發大型海上無人系統。1月,俄羅斯海軍計劃采購32艘可攜載核彈頭的“海神”核動力無人潛航器,該潛航器具備洲際航程,威力大,能摧毀敵方海軍基地。2月,美國海軍授予波音公司價值4300萬美元合同,建造四艘“虎鯨”超大型無人潛航器(XLUUV),預計20226月將全部交付完畢,該潛航器采用模塊化有效載荷艙及標準化接口,能進行水雷戰、反潛戰、水面戰、電子戰和打擊任務。4月,英國國防部將投資330萬美元,支持設計、改裝和測試超大型無人潛航器,以驗證超大型無人潛航器執行情報監視偵察等任務的能力。8月,美國海軍披露將建造10艘具備高續航力、模塊化功能的大型無人水面艦(LUSV)。LUSV能攜帶雷達和聲吶,配備防空導彈和巡航導彈,具備獨立作戰或與水面部隊聯合作戰能力。

        5、國外艦艇動力技術改造和突破并存

        常規潛艇不依賴空氣推進(AIP)系統技術取得突破。7月,法國海軍集團宣布其第2代潛艇AIP系統(即燃料電池系統)取得重要突破。該系統在模擬作戰環境中可持續水下巡航18天,氫氣回收利用率達99%,噪聲更低。9月,德國蒂森克虜伯海事系統公司發布其潛艇用第四代燃料電池(FC4G),稱電池已經完成了70000小時的測試,在可用性、冗余性、隱身性等方面取得了重要進步。

        艦船電力系統技術快速發展。1月,美國海軍海上系統司令部發布多用途艦載能量庫信息征集書,旨在建立一種通用的、模塊化、可擴展的中間電力系統,用于高功率艦載定向能武器系統。5月,美國海軍開始評估用艦上定向能為無人艇、無人機提供動力的可行性,方案包括建造裝備充電墊的快艇,以及使用母船上的定向能系統為水面或空中無人系統無線充電。相關研究預計未來還需24年開發需求并開展實際測試。6月,美國海軍海上系統司令部發布《海軍電力和能源系統技術發展路線圖》,明確了綜合電力系統將從當前的高壓交流向中壓直流發展,提出將重點發展以儲能為核心的能量庫系統,并提出了與海上無人系統相關的電力需求。

        推進無人潛航器電池及動力系統技術。2月,美國鋰離子容錯(LiFT)電池系統原理樣機進入開發和測試階段,該電池采用單電池容錯的模塊化設計,故障少、供給穩定、安全性高,可滿足有人艇和無人潛航器需求。3月,美國研制的鋁動力系統在條件保障試驗罐中首次完成對遙控潛航器的供電演示驗證。該系統可與燃料電池系統集成,能量輸出是常規電池的10倍,安全性好、比能高,可真正實現水下“加油站”,支持無人潛航器長航時的水下作業。

        6、基礎性前沿性技術繼續取得新進展

        新型材料的研發可優化裝備的可維修性與隱身能力。1月,韓國材料科學研究院通過在網狀多孔氧化鋁(RPA)表面涂覆金屬鈷,制備出了耐高溫雷達吸波材料,可降低X波段反射損耗;3月,美國凱斯西儲大學的研究人員通過簡單熱處理使金屬氧化在其表面形成一種納米結構,對特定頻段可見光的吸收率超過99%,在電磁屏蔽、隱身等領域具有顯著的應用前景。1月,美國西北大學采用微膠囊法開發出一種新型自修復涂層,穩定性好、可快速自修復且能有效防止金屬的局部腐蝕。

        美國海軍加快研發人工智能應用。4月,美國開發出全球首款通過專家學習提供實時艦艇軟殺傷自防御方案的輔助決策系統。該系統能根據來襲導彈的類型、數量和方位、速度等信息,快速給出所需的軟殺傷對抗措施以及發射時機等輔助決策信息,效果明顯優于專家判斷。9月,休斯研究所啟動“因果自適應決策輔助系統”(CADA)項目,該系統從多源情報中抓取海量數據,利用機器學習技術為海軍指揮中心自動生成行動優先級建議清單。11月,美國海軍信息戰太平洋中心授予帕森斯公司近3億美元合同,應用最新人工智能/機器學習技術,將不同來源的視頻數據進行綜合計算機視覺分析,自動提取有價值的情報信息。

        四、結語

        2019年,各國/地區較為重視發展造船工業基礎,通過加大投入、改造船廠設施等方式,推動船廠建設,支撐海軍裝備發展。平臺方面,重點開展新型艦艇的研制和建造;系統設備方面,美歐等海上強國在水下通信、艦艇動力技術以及前沿技術的發展和應用方面不斷取得突破。

         

         

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