英国的45型驱逐舰永远都是新闻,就在几天前,该型舰的“钻石”好在完成一次维护后离港没几步,又出问题了,直接被3条拖船拉了回来。

  据皇家海军发布的数字,2016年艘45型驱逐舰趴窝1297天,占全部可出动时间的约60%;2017年趴窝1671天,占全部可出动时间的76%;2018年的第一季度趴窝429天,占可出动时间的近80%。这样的数字,实在有愧“欧洲第一舰”的称号。那么,45型究竟是怎么把自己“玩死”的呢?

  △2016年6艘45型驱逐舰被拍到全数在港,让英国媒体酸到不行。但其实只是因为任务轮换与维修周期的巧合,加上45型驱逐舰都以朴茨茅斯为母港才会被同时拍到

  45型是英国在冷战后开发的防空驱逐舰,其原本是与法意两国共同开发新一代“紫菀”防空导弹家族与“地平线”级驱逐舰,但由于英国的防空范围的要求较大,坚持采用自制的“桑普森”雷达,最后不欢而散,仅“紫菀”导弹继续维持共享,英国自己发展了新舰体来安装。

  45型采用两面背靠背的旋转天线来节省重量,但因为轻量化的天线可以安装到桅杆顶端而增加视野高度,加上利用有源相控阵雷达技术提升发射/接收效率,因此探测距离相当远,对于低空掠海目标更有优势。英国自己认为,其在反舰导弹互射的传统海战中“不输”美国“宙斯盾”舰,仅反导能力不如。

  △此次出事的“钻石”号在不久前刚拦截俄罗斯间谍船“立功”,目前也处于值勤状态,这样出事很难堪

  45型采用一项先进技术称为“集成电力推进”系统(IEP):传统推进系统是由燃油发动机通过齿轮箱与传动轴带动螺旋桨,主发动机另外带动发电机来提供全舰动力。IEP系统则是将燃油发动机的输出功率全部用来发电,再由电力管理系统分配给带动螺旋桨的电机或是全舰电网。IEP的好处是将“动力”与“电力”合而为一,能够视任务需要调整功率的比例,而燃油发动机的输出曲线也容易保持恒定,避免油门忽高忽低而增加耗损。

  然而,英国媒体却在2016年发现,45型服役多年来时常遇到推进系统故障,全舰动力与电力同时丧失,尤其是在热带海域容易发生。由于舰上的雷达与武器系统都依赖电力运作,失去电力与动力等同“不能打也不能逃”,引发舆论哗然,曾经引以为傲的先进IEP系统成为众矢之的。

  △45型的集成电力推进系统是由两台燃气涡轮机组(灰色)与两台柴油发动机(白色)分别产生电力来驱动两台电机(格栅外壳的圆柱)带动螺旋桨

  但其实发生问题的并不是IEP,早期IEP的问题是电机的输出动力不足,但不会因为天气太热就整个断电才对。真正问题来源是45型的另一项先进技术:“中冷回热循环”(ICR)燃气轮机。罗·罗生产的主发动机WR-21其实是由罗·罗厂的RB211三轴涡扇发动机加上美国西屋公司“中冷回热”模块整合而成,这是源自于美国海军在1991年出资的研发计划,目的是要在不超过美制LM2500发动机空间的前提下,节省30%的燃料。

  其原理是将涡轮发动机高压段的进气先经过海水冷却的中冷器降温以提升压缩效率,压缩完再通过燃烧废气加热的换热器提高温度与燃烧能量。根据估算,“伯克”级宙斯盾舰若改用这种发动机,15节速度的航程可增加35%,20节时航程则增加30%。

  △中冷回热循环技术发动机的好处是提高效率并节省燃油(左),尤其在低转速的效果更加明显;其原理是空气进入高压压缩机(HPC)前先经过中冷器(右图蓝框)冷却,压缩完再经过换热器(右图红框)升温

  然而,中冷回热循环技术发动机的问题就是太过昂贵,就像油电车省油却不一定省钱一样,美国估计要运作76年,省下的油钱才能平衡发动机增加的成本。加上美国发动机厂担心抢走下一代战舰市场,极力游说下美国发展完中冷回热循环技术发动机却没有采购。

  因此,罗·罗回头运作自家海军来采购这种发动机,打败了成熟的LM2500发动机装到45型上,这在出问题后自然成为媒体攻击“官商勾结”的点。中冷回热循环技术发动机的问题出在中冷器是靠与海水交换热量来降温,当热带海水温度太高(全球暖化也帮了点忙)自然影响它的冷却效果。不过,中冷回热循环技术发动机原本就考虑到这种问题,其中冷器与换热器都有控制阀,必要时可以中断热交换,让发动机以传统涡轮发动机方式运作。因此其保险机制可能有不为人知的问题才会导致温度失控,居然让整台发动机过热而停摆。

  △一艘45型在2015年进厂更换图片中央的柴油发电机

  问题出现总是要解决的,今年3月,英国宣布与厂商签约进行45型的“电力改善计划”(PIP),以解决困扰45型多年的问题。然而,该计划并不是改良其主要动力组件,即罗·罗WR-21燃气轮机本身,而是将2台2MW的柴油发电机换成3台3MW版本,使辅助电力提高125%。

  其理由是将原本只能供应紧急电力与港口作业用的柴油供电量提高,则在外海低速待命时也能支撑全舰动力。虽然这节省了主发动机的工作时数,自然也降低其故障机会,但不免给人“拆东墙补西墙”的感觉。

  45型的“电力改善计划”其实在2015年就已编列预算,由于更换WR-21主发动机的工程太浩大,成本更是惊人,因此改用柴油发电机来“救援”。预计明年开始施工,6艘45型将要轮流进坞“开膛破肚”来更换柴油发电机。虽然这方法应可提高动力系统的妥善率,但由于柴油发动机的噪音较大,在外海值勤时可能会增加其水下航迹。可以说,科技虽然能够“节能省碳”造福地球,但往往也会带来新的问题需要解决,罗·罗也从官网将WR-21发动机撤下,不愿再推销这台发动机。(作者署名:北国防务)

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