外形科幻全隐身设计,IDHA是一个一体成型的模块化结构

来源:未知作者:军迷贴图 日期:2019/12/31 05:47 浏览:

>朱姆沃尔特级驱逐舰是美国海军正在建造的新一代多用途对地打击宙斯盾舰。身为美国海军的新世代主力水面舰艇,本级舰从舰体设计、电机动力、指管通情、网络通信、侦测导航、武器系统等,无一不是超越当代、全新研发的尖端科技结晶,展现了美国海军的科技实力、财力的雄厚以及设计思想上的前瞻。首舰朱姆沃尔特号已于2013年10月28日在马里兰州巴斯钢铁造船厂下水,预计2014年底前交付。结构特点采用革命性的整合式全电力推进系统(Integrated Electric Propulsion,IEP)。朱姆沃尔特级驱逐舰采用先进而全面的隐身设计使其拥有潜艇般的隐身性──在海上作业时被发现的机率远低于10%。朱姆沃尔特级驱逐舰的舰面上只会有一个单一的全封闭式船艛结构,即称为整合式复合材料船艛与孔径(Integrated Composite Deckhouse and Assembly,IDHA),整个结构与上面的天线设计都由雷神公司负责。IDHA是一个一体成型的模块化结构,采用重量轻、强度高、雷达反射性低且不会锈蚀的复合材料制造,整体造型由下往上向内收缩以降低雷达反射截面(RCS)。

  和一般采用局部隐身技术的战舰不同,号称“科幻战舰”的朱姆沃尔特号从外观设计、涂层材料、武器设备、电磁设备,甚至是动力系统都与隐身挂上了钩。同时,其还采用了多项声隐身技术,是目前全世界最安静的水面舰艇。

图片 1

  记者 童岱

图片 2

  DDG-1000驱逐舰“朱姆沃尔特”在位于美国缅因州肯尼贝克河畔的巴斯钢铁造船厂组装。

图片 3

  若不是因为美国政府此前“停摆”,号称“科幻战舰”的朱姆沃尔特号驱逐舰本已于10月19日上午下水,目前的正式下水时间只能推迟。在美军官员眼里,这艘驱逐舰下水的重要性,就好比战列舰对第一次世界大战和航空母舰对第二次世界大战的重要性。

图片 4

  朱姆沃尔特号采用的众多技术中,“隐身式设计”是最让人关注的焦点之一。和一般采用局部隐身技术的战舰不同,其从外观设计、涂层材料、武器设备、电磁设备,甚至是动力系统都与隐身挂上了钩。

图片 5

  前卫设计精简外部突出物

图片 6

  朱姆沃尔特号是美国海军建造的最大驱逐舰,舰长约183米,宽24.6米,吃水8.4米,排水量近1.5万吨。

2015年12月7日,美军新一代驱逐舰朱姆沃尔特号驶离造船厂,首次进行试航。

  “光看照片就能发现,朱姆沃尔特号采用了一种既前卫又简洁的设计风格。”军事评论员宋忠平在接受《中国科学报》记者采访时表示,朱姆沃尔特号的外形是底部宽、上部细,整体像是用刀割般的内倾式斜面。

朱姆沃尔特级驱逐舰外形非常科幻,被美国媒体誉为隐身战舰、最大的战斗舰、未来战舰等,是美国海军新一代多用途对陆攻击宙斯盾驱逐舰。身为21世纪美国海军水面核心兵力,该级舰的船体设计、电机动力、侦察系统、舰炮装备、作战系统等,均为全新研发的尖端科技结晶。

  这便是典型的低反射外形,也是雷达隐身的主要技术措施之一。外形隐身就是通过舰船外形结构和形状设计,使舰船反射的雷达波能量偏离雷达发射方向,从而降低目标的雷达反射截面(RCS)。

外形科幻全隐身设计

  细心观察就能发现,舰船上面本该有的锚机、绞盘、桅杆等外部突出物都集中在一个部分。这是因为朱姆沃尔特号的舰面上只会有一个单一的全封闭式船艛结构,即称为整合式复合材料船艛与孔径(IDHA),整个结构与上面的天线设计都由美国雷神公司负责。

朱姆沃尔特级驱逐舰就像是科幻电影中的星际战舰。其实,这样的设计并不是为了好看,而是为了船身可以分散反射雷达波。从设计之初,该级舰就采用了先进的全面隐身技术,使其拥有潜艇般的隐身性在海上作业时被发现的几率远低于10%。

  IDHA是一个一体成型的模块化结构,采用重量轻、强度高、雷达反射性低且不会锈蚀的复合材料制造,整体造型由下往上向内收缩以降低雷达反射截面。

朱姆沃尔特级驱逐舰首次海上试航,引来美国民众竞相围观。

  通过外形设计提高隐身效果的例子并不少,比如在美国“海上幻影”号隐形舰上,就看不见烟囱和船桅;法国“拉斐特”级舰将很多装备都隐蔽在甲板边缘两侧舱壁内,而救生艇则用屏蔽板隐蔽在舰的中部。

与传统的战舰显著不同,朱姆沃尔特级驱逐舰的舰面上只有一个单一的全封闭式船艛结构,由重量轻、强度高、雷达反射性低且不会锈蚀的复合材料制造,整体造型由下往上向内收缩以降低雷达反射截面。

  仅相当于普通渔船的反射雷达面积

如何在现代战争中实现隐身?朱姆沃尔特级在建造过程中就全面考虑了这一问题。首先,该级舰采用可反射敌方雷达信号的内倾式舰体设计。其次,舰上全复合材料上层建筑实现了与舰体的无缝融合,而舰上电子设备则大都采用平板天线设计,以密切贴合上层建筑侧面,这样可减少外露设备,最大程度提高舰艇的隐身性能。

  从数据上分析,尽管朱姆沃尔特号的长度和重量超过了所有现有驱逐舰,但其在网络通信、侦测导航、武器系统等多个方面都采用了高度自动化的系统,其船员数量仅140人。

除上述手段外,舰上武器装备也尽可能进行了隐身改造,甚至连炮管都可以收起。这种隐身包装令朱姆沃尔特级的雷达截面积大幅度缩小。

  这比现役的阿利·伯克级驱逐舰的船员数量少了130余人。船员的精减也直接体现了美国海军新型武器高自动化的趋势。有消息称,朱姆沃尔特级驱逐舰共建三艘,第三艘舰还将是第一种配备电磁炮的战舰,其他国家海军在装备上又将被美国海军拉开一大截。

该级战舰排水量15000吨,但从敌方雷达上看,只是一艘排水量为数百吨的渔船,这无疑是一个技术上的巨大成就。静音设计方面,它能将水面航行时的噪音降至110分贝左右,相当于后期型的洛杉矶级攻击核潜艇,成为全世界最安静的水面舰艇。

  即便拥有如此先进的武器系统,朱姆沃尔特号仍然对其采取了隐身设计,采用了半埋式或全埋式处理,进一步减少了雷达反射截面。宋忠平说:“正因为这样的设计,有消息透露,近1.5万吨排水量的朱姆沃尔特号,其反射雷达面积仅仅相当于300吨排水量的渔船而已。”

2015年中外十大武器

  除了通过合理的隐身外形设计,舰船还可以通过在适当位置涂装吸波材料或采用结构隐身材料来达到雷达隐身目的。

2015年,国际军事领域风起云涌,哪些武器最受中国互联网网友关注?

  朱姆沃尔特号采用了复合材料涂层,这种涂层可以吸收雷达波。雷达吸波材料是军事上最重要的隐身材料之一,它能吸收雷达波,使反射波减弱甚至不反射雷达波,从而达到隐身的目的。这种材料被广泛用于战斗机、主战坦克、舰船、导弹上,这不仅可以降低被探测率,还能提高自身的生存率,增强攻击性,将军事效益最大化。

歼-20

  红外隐身降低被探测率

歼-20领衔五型国产装备

  “在红外隐身方面,朱姆沃尔特号的能力也相当卓越。”《航空知识》副主编王亚男在接受《中国科学报》记者采访时谈到,在现代战争中,红外探测器已广泛采用,一旦探测到足够的能量,便能判断敌方的地理位置,并加以识别和跟踪。因此,红外隐身技术,一般采用热抑制、低反射涂料及屏蔽等措施,降低舰船的红外辐射强度或改变其特性。

参与评比的国产装备共13件,涵盖海、陆、空、二炮部队的最新型装备,包括歼-20隐身战斗机量产版、空警-500新型预警机、歼-15舰载机与航母辽宁舰舰机协同、东风-26反舰弹道导弹、东风-21D反舰弹道导弹、东风-41洲际弹道导弹、WU-14高超音速飞行器、红旗-9中远程防空导弹、彩虹-4察打一体无人机、055新一代导弹驱逐舰、052D导弹驱逐舰、99大改主战坦克、红箭-10新型反坦克导弹。应该说,上述装备涵盖了陆海空二炮部队今年以来最受关注的型号,其中不少都是在今年首次公开或获得重大突破。

  在动力系统方面,朱姆沃尔特号就在热抑制方面下了很大功夫。其采用了整合式电力推进系统,采用了两极处理来增强热抑制能力,系统的废气先通过海水冷却和空气冷却两次降温,再由顶部的排气口排出,只能从上方才能观测到排烟口,减少了敌方的红外线观测方位。

052D导弹驱逐舰

  为了测试红外线讯号,诺斯洛普·格鲁曼公司舰艇系统部(朱姆沃尔特号建造商之一)还建造了主机排气口与其他热点部位的实体模型进行热讯号测试,以验证朱姆沃尔特号预定采用的空气冷却、海水冷却等降温手段的能耐。

截至30日晚11时30分左右,根据网友投票,排在前五位的分别是歼-20隐身战斗机量产版、东风-41洲际弹道导弹、WU-14高超音速飞行器、东风-26反舰弹道导弹、055新一代导弹驱逐舰。从网友选择的标准来看,公众关注的武器首先是意义重大。显然,网友们最关心的还是那些能够给中国军队甚至是作战样式带来重要变化的大国利器。诸如量产型歼-20战斗机,它如果能在2016年装备中国空军,将使中国空军成为第二支隐身空军,无论是争夺制空权还是对地攻击,都会让中国空军上一个台阶,它将给解放军空军带来堪称革命性的变化。

  另外,朱姆沃尔特号还采用了穿浪船体。也就是说,当波浪划过船侧时,会带动橡皮制的被动式空气冷却器来减低全舰热量,使舰更难被红外线侦测到。

东风-41

  最安静的水面舰艇

东风-41、高超音速飞行器以及东风-26也都属于战略级的武器,其意义不言而喻。第二个标准是新,例如,055尚未公开外形,甚至官方都没有承认该型舰的存在,这无疑给人以神秘感。东风-26反舰弹道导弹更是今年才第一次公开的型号。此外,新闻报道的频率也对公众有一定影响。在媒体出现频率高的装备更容易引发关注。

  对于大型驱逐舰而言,搭载的机械设备(主机、辅机等)在工作状态下会引起附近结构的强烈振动。这种振动波可以在空气中辐射,影响舰员的工作和生活,而一旦在水下辐射,过于激烈的话就可能被水下声呐系统探测到。

福特级航空母舰

  目前,针对舰船装置进行的声隐身设计,主要采用低噪设备、增加发声设备隔音罩,或是使用减震降噪材料等方法。

美俄包揽外军前五

  “声隐身方面,朱姆沃尔特号采用的技术也同样出彩。”宋忠平说,其动力系统将装置于减震浮筏上,以降低被水下声呐或是潜艇声呐发现的几率。

在国外武器部分,参选装备包括福特级新一代航母、DDG-1000朱姆沃尔特级新一代驱逐舰、日本出云级直升机航母、心神隐身战斗机、F-35隐身战斗机、苏-35四代++战斗机、T-50金鹰高级教练机(韩)、T-50第五代战斗机(俄)、T-14阿尔马塔新型坦克、口径巡航导弹、S-400防空导弹、濒海战斗舰、机械外骨骼和机械狗步兵班组支援系统、烈火-5远程弹道导弹,共14种,可以说都是频频见诸媒体的明星武器。

  由于船体低阻力的穿浪特性,加上种种先进的降噪措施减振,这使得朱姆沃尔特号能被称之为“全世界最安静的水面舰艇”。它能将水面航行时的噪音降至110分贝左右,相当于后期型的洛杉矶级攻击核潜艇,彻底颠覆过去水面舰艇永远比潜艇嘈杂,以及潜艇总是能在远距离先听到水面舰的印象。

  宋忠平谈到,朱姆沃尔特号从外到内全方位地采用隐身技术,也表明了美国海军“先生存,再打击”的战略意图,下水之后很有可能被布置于亚太地区的海域,主要起威慑作用。

  美国海军作战部长乔纳森·格林纳特上将公开表示,朱姆沃尔特号十分符合美国的新重点,这便是强化美军在太平洋地区的实力,以应对亚洲不断增强的经济影响力和中国崛起为军事强国的事实。

  延伸阅读

  新型武器如何隐身

  ·雷达隐身材料

  通过合理的外形设计,雷达隐身材料的应用可以在很大程度上减小被保护物体的雷达反射截面。雷达隐身材料主要分为透波材料和吸波材料以及结构隐身材料。

  ·透波材料

  透波材料是一种对电磁波很少发生作用或不发生作用而对其保持透明状态的非金属类复合材料。

  由于材料本身是由一些非金属材料和绝缘材料组成的,故其导电率要比金属材料低得多。因此,当雷达发射的电磁波碰到复合材料时,难以感应生成电磁流,建立起电磁场,所以向雷达二次辐射的能量就少。这种材料最普通的有石墨环氧树脂、凯夫拉等。

  ·吸波材料

  吸波材料是指能够通过自身吸收作用减少目标雷达散射截面的材料,按吸收机理不同,可分为吸收型、谐振型和衰减型三大类。但其基本原理都是使入射的雷达波能量在分子水平上产生振荡,并通过该运动的耗散作用而转化为热能或其他形式的能量,从而有效地弱化某些关键部位的雷达回波强度。

  ·结构隐身材料

  结构型吸波材料与涂敷型吸波材料相比,其电磁波吸收剂特别是吸收层有些是由碳化硅纤维组成,这种吸收剂在强度、耐热和耐化学腐蚀方面均比较好,其吸波能力较强,带宽也较大。

  为达到较好的匹配效果和吸收效果,纤维和树脂复合材料也可以采用,而且整体上重量轻、强度好、吸收效果好。但结构型吸波材料一般价格较贵,常用于全舰主要散射部位,如驾驶室窗采用隐身玻璃,但不适宜大面积广泛使用。(曾笑生整理)