2019 年世界艦船科技與工業(yè)發(fā)展綜述

寇玉晶 柳正華

中國船舶重工集團公司第七一四研究所

2019年，世界艦船工業(yè)繼續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，各國/地區(qū)尤其重視調整艦船工業(yè)結構與能力，推進艦船工業(yè)基礎的發(fā)展；并在主戰(zhàn)艦艇、電子裝備重點項目、艦載武器技術、反水雷與大型無人系統(tǒng)、艦艇動力技術，以及基礎性前沿技術方面取得新進展。

一 戰(zhàn)略需求方面的重要進展

（一）美國海軍發(fā)布《2020財年海軍艦艇長期建造計劃》

2019年3月，美國海軍發(fā)布《2020財年海軍艦艇長期建造計劃》。該新版計劃勾畫了新的艦隊建設計劃。與2019財年的造艦計劃相比，短期內艦艇增速將放緩，但能更快達到并維持在355艘的艦隊規(guī)模。然而，擴大生產(chǎn)可能具有挑戰(zhàn)性。美國通用動力公司電船造船廠和亨廷頓·英格爾斯工業(yè)公司紐波特紐斯造船廠正以每年2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，建造1艘彈道導彈核潛艇的工作量相當于建造2艘攻擊型核潛艇。行業(yè)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。

（二）美國海軍制定《2020財年海軍艦艇維修與現(xiàn)代化長期計劃》

美國海軍于2019年3月21日向國會提交了《2020財年海軍艦艇維修與現(xiàn)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(xiàn)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艘艦艇”的國會政策方向，指出：艦艇維修和現(xiàn)代化需要持續(xù)和充足的投資，以及國有和私營修船企業(yè)的密切合作；隨著海軍“355艘艦艇”計劃的進行，艦艇工業(yè)基礎設施、勞動力和業(yè)務流程需要得到改變，以便為未來的工作量做好準備；隨著艦隊規(guī)模、復雜性和年齡的增長，供應鏈必須能夠提供必要的物質支持，以達到所需戰(zhàn)備水平；必須按照適用的艦船等級維修計劃開展持續(xù)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(xiàn)海軍“355艘艦艇”的目標。

（三）俄羅斯發(fā)布《2035年前艦船工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》

2019年10月28日，俄聯(lián)邦政府發(fā)布2019年第2553號命令，批準《2035年前俄羅斯艦船工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》。該文件總結了俄羅斯艦船工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，明確了2035年前的發(fā)展任務和計劃指標。該戰(zhàn)略要求，2035年前船企生產(chǎn)負荷率達80%，勞動生產(chǎn)率提高2倍，產(chǎn)值提高2.2倍。與此同時，要完成以下任務：按時、保質完成國家國防訂單；民船和海工裝備產(chǎn)值分別占國內市場的90%和98%以上，出口額達到250億盧布；國產(chǎn)電子元器件滿足艦船工業(yè)需求，國產(chǎn)配套產(chǎn)品占總成本的75%；為關鍵技術研發(fā)提供充足資金，試驗臺架負荷率達80%以上，技術成果轉化率不低于60%；改建和新建的修船設施數(shù)量及修船產(chǎn)能翻倍；提高企業(yè)計劃和管理效率，確保財政穩(wěn)定；增加高技能崗位數(shù)量，提高薪資水平。

二 造船企業(yè)與能力方面的重要進展

（一）美國海軍推動國有船廠現(xiàn)代化建設

2019年4月，美國海軍在“船廠基礎設施優(yōu)化計劃”（SIOP）的指導下，對4家國有船廠進行現(xiàn)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(yōu)化其布局，以及更換老化和劣化的相關設備，從而更好地支持海軍的戰(zhàn)備狀態(tài)。此外，美國海軍計劃將“數(shù)字孿生”技術引入4家國有船廠，借助建模和仿真為船廠確定理想的廠區(qū)配置方案，提高生產(chǎn)效率，目前這項虛擬仿真工作還處于早期階段，重點是改善工作流程和減少無效工時，研究船廠焊接車間、泵管車間、材料倉庫、辦公空間的新布局。

2019年6月，美國諾福克海軍造船廠啟用了新的潛艇維修設施。該設施靠近諾福克海軍造船廠的潛艇干船塢，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，可將潛艇維修、建造和保障等多個車間整合為一個單一設施。新設施的啟用標志著該船廠向實現(xiàn)“船廠基礎設施優(yōu)化計劃”目標邁進了一步。

2019年12月，美國海軍正考慮在珍珠港建造一個198m的浮式干船塢，如若建成，這將是珍珠港自第二次世界大戰(zhàn)以來第一個新建的干船塢。目前，珍珠港共有4個干船塢，分別于 1919年、1941年、1942年和1943年建成。新干船塢的建設投入將在15億～20億美元之間，相關初步設計工作正在推進，預計2024年正式開工建設。美國海軍曾在2018年底表示，計劃在20年內投入50億美元用以改善珍珠港造船廠陳舊的基礎設施，該干船塢的建造是其計劃的一部分。

（二）意大利、法國推進國有造船企業(yè)合資事宜

2019年10月30日，意大利芬坎蒂尼造船公司與法國艦艇裝備集團宣布，將其兩者成立的合資企業(yè)命名為“Navaris”。這兩家國有造船企業(yè)旨在通過成立合資企業(yè)，在軍用艦艇的供應鏈、研發(fā)及測試方面實現(xiàn)互通共享，并聯(lián)合建造和銷售軍用艦艇。根據(jù)雙方達成的協(xié)議，法國艦艇裝備集團現(xiàn)階段正在利用芬坎蒂尼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(wèi)艦以外，還將共同開發(fā)一款新型歐洲巡洋艦。鑒于歐洲船舶工業(yè)力量分散的情況，雙方擬通過合資企業(yè)來整合工業(yè)實力，從而打造具有全球競爭力的船舶企業(yè)。

（三）三菱重工擬出售關鍵造船設施

2019年12月，日本三菱重工集團與大島造船廠已開始就大島造船廠收購三菱重工長崎造船廠香燒工廠一事展開談判。香燒工廠是三菱重工長崎造船廠下屬最大的船廠，主要建造大型運輸船，并參與研究國防與太空領域相關項目。三菱重工此舉意在退出液化天然氣運輸船建造領域，轉而專注于建造軍用艦船及其他特種船。

三 艦船裝備與技術方面的重要進展

（一）積極開展新型主戰(zhàn)艦艇研制工作，推動裝備體系更新?lián)Q代

1.各國積極開展新型潛艇研制和改進

2019年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(tǒng)公司造船廠下水，并正式命名為“無敵”號，該艇長70m，采用不依賴空氣推進系統(tǒng)（AIP）推進，配備了先進的作戰(zhàn)系統(tǒng)，能夠承載更多的任務載荷。2019年3月，澳大利亞國防部和法國艦艇裝備集團簽訂了6.05億美元未來潛艇設計合同，船體結構細節(jié)及主要系統(tǒng)的布置等設計將根據(jù)該合同開展。2019年6月，日本三菱重工公布了代號為“29SS”（見圖1）的新一代常規(guī)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(tǒng)，在不增加潛艇尺寸的前提下提升了水下續(xù)航力，并裝備了多種新研系統(tǒng)設備，首艇預計于2022年3月服役。2019年7月，法國新一代攻擊型核潛艇“梭魚”級（見圖2）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及低噪聲泵噴式推進系統(tǒng)，計劃于2020年服役。

圖1 日本“29SS”潛艇示意圖

圖2 法國“梭魚”潛艇示意圖

2.積極開展新型水面艦研制及現(xiàn)役艦艇改進工作

2019年4月，西班牙海軍授出5艘F110新型護衛(wèi)艦建造合同，該艦裝備升級的作戰(zhàn)管理系統(tǒng)和新型固態(tài)S波段雷達，預計于2025年交付首艦，2032年前全部交付完畢。2019年6月，俄羅斯國防部啟動了未來航母戰(zhàn)術技術任務書制定工作，計劃于2023年發(fā)布并啟動研制工作，新航母將采用核動力裝置，預計研發(fā)和建造將耗時15年。同月，美國海軍計劃于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(xiàn)役成熟系統(tǒng)，例如，沿用DDG51Ⅲ型驅逐艦的“宙斯盾”作戰(zhàn)系統(tǒng)和AMDR-S/SPY-6雷達及DDG 1000的綜合電力系統(tǒng)，將比DDG51Ⅲ型艦更大，具備足夠空間搭載直升機、無人系統(tǒng)、遠程武器系統(tǒng)和防空指揮中心等，目前正處于論證階段。同月，美國海軍發(fā)布了下一代導彈護衛(wèi)艦FFG（X）的最終招標書，旨在建造一級具備高端作戰(zhàn)能力的小型水面艦，新艦將采用成熟的設計與技術，具備較強的防空、反潛、反艦作戰(zhàn)能力。2019年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(jiān)視雷達的“自由”級近海戰(zhàn)斗艦——“印第安納波利斯”號，標志著該艦的雷達系統(tǒng)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，排水量約為30000t，有望裝備滑躍式甲板，預計將在21世紀20年代末服役。2019年8月，英國BAE系統(tǒng)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(wèi)艦，該艦艦體具有良好的聲學靜音性能，以及獨特的聲吶能力、模塊化數(shù)字設計和開放的系統(tǒng)架構。美國海軍計劃于2025年開始為現(xiàn)役的DDG 51ⅡA型驅逐艦換裝雷聲公司SPY-6系列防空反導雷達，以提高雷達的靈敏度。韓國計劃耗資60億美元用于研發(fā)和生產(chǎn)6艘新一代“宙斯盾”型驅逐艦，該艦于2020年底前由韓國本土研制，將配備升級的導彈發(fā)射系統(tǒng)，預計在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。

（二）國外海軍艦船電子裝備重點項目取得進展

1.美國、印度、法國積極發(fā)展協(xié)同指控能力

2019年4月，美國海軍研究署計劃發(fā)展超視距目標指示網(wǎng)絡，旨在構建跨軍種、跨平臺的網(wǎng)絡化協(xié)同作戰(zhàn)能力，不同平臺可通過網(wǎng)絡協(xié)同遂行超視距目標指示與打擊任務。2019年5月和9月，印度、法國海軍分別完成兩艘艦艇間的協(xié)同作戰(zhàn)試驗，由其中一艘艦艇使用另一艘艦艇的目標數(shù)據(jù)成功發(fā)射防空導彈并攔截空中目標，其中法國海軍還計劃發(fā)展利用機載傳感器數(shù)據(jù)為艦艇提供目標指示的能力。

2.美國海軍發(fā)展新一代艦載雷達

2019年 1月，SPY-6(V)1“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(xiàn)與預期完全一致，將按時交付，裝備在美國海軍DDG51Ⅲ型驅逐艦上。2019年3月，美國海軍水面戰(zhàn)中心授出2800萬美元合同，研發(fā)新一代水面搜索雷達，計劃于2021年完成，該雷達使用最新數(shù)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(yōu)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，以及無人機、潛望鏡、漂浮碎片和漂雷等探測能力。2019年5月，美國海軍發(fā)布新型多任務火控雷達（MMFCR）發(fā)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、制導炮彈等提供火控功能。

3.日本、美國水下通信技術取得突破

2019年1月，日本海洋研究開發(fā)機構與島津制作所合作開發(fā)出穩(wěn)定的水下激光通信設備，該設備直徑為15cm、高30cm，雙向通信速率達到100Mbit/s，并可根據(jù)海水混濁度調節(jié)激光波長，穩(wěn)定通信速率。2019年4月，美國斯坦福大學演示驗證了壓電晶體的甚低頻發(fā)射技術，利用直徑為1.6cm、高9.4cm的柱狀鈮酸鋰壓電晶體發(fā)射甚低頻信號，在30.5m的距離內數(shù)據(jù)傳輸速率超過100bit/s，未來可將該技術用于潛艇、無人潛航器等水下作戰(zhàn)平臺。

4.穩(wěn)步開展先進電子戰(zhàn)系統(tǒng)或技術研發(fā)

2019年5月，美國海軍“水面電子戰(zhàn)改進項目”Block3開始小批量生產(chǎn)，預計2020年或2021年交付海軍進行測試，該系統(tǒng)具有軟殺傷協(xié)同能力，可指揮艦載和舷外軟殺傷系統(tǒng)。“下一代干擾機”研制順利，2019年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(fā)工作，以便在2020年6月開展演示驗證；同年9月，美國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(fā)樣機，用于任務系統(tǒng)的測試和認證。2019年6月，美國海軍電磁機動戰(zhàn)團隊對機載融合技術軟硬件實驗演示項目開發(fā)的樣機和軟件進行了測試，該系統(tǒng)旨在開發(fā)機載電子戰(zhàn)任務協(xié)同系統(tǒng)，增強MH-60R直升機與艦艇平臺的協(xié)同電子戰(zhàn)能力；2019年7月，美國海軍研究署發(fā)布“電磁機動戰(zhàn)資源分配管理”項目方案征集公告，旨在開發(fā)先進的算法和軟件，對不同平臺的電子戰(zhàn)資源進行自適應管理，實現(xiàn)戰(zhàn)術層面的自主分布式電子戰(zhàn)。

（三）新型艦載武器技術穩(wěn)步發(fā)展

1.歐洲正全力推進艦載戰(zhàn)術激光武器研制工作

英國切實推進“龍火”艦載激光武器發(fā)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(fā)。2019年2月，德國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 100kW。2019年3月，歐洲MBDA公司在法國建成“通用易損性測試實驗室”，用于研究激光武器的毀傷性能。2019年8月，萊茵金屬公司和MBDA透露，將聯(lián)合為德國海軍開發(fā)高能激光武器。

2.新型艦載防空導彈進入實用階段

2019年 6月，英國23型護衛(wèi)艦試射“海洋感受器”防空導彈系統(tǒng)，并成功攔截高速掠海飛行的無人機，驗證了該導彈系統(tǒng)的有效性。2019年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（見圖3）開始小批量生產(chǎn)，未來，美國海軍將建成以“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。

3.增程技術推動主力反艦導彈作戰(zhàn)能力提升

圖3“改進型海麻雀”導彈

2019年3月，日本防衛(wèi)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400km。2019年7月，俄羅斯宣布將提升現(xiàn)役Kh-35“天王星”反艦導彈射程，增程后的Kh-35U射程將達到260km，較當前型號提升1倍。同月，美國國防部與洛馬公司簽署1.75億美元合同，旨在進一步提升“遠程反艦導彈”射程，升級工作預計在2022年11月完成。

（四）各國積極推進反水雷及大型無人系統(tǒng)發(fā)展

1.反水雷型無人系統(tǒng)持續(xù)快速發(fā)展

2019年1月，美國海軍“刀魚”重型反水雷無人潛航器（見圖4）進入初始小批量生產(chǎn)階段，該艇是美國海軍近海戰(zhàn)斗艦反水雷任務包的重要組成部分，可在復雜海洋環(huán)境下進行水雷探測、識別、分類作業(yè)，共計劃采購30艘。2019年6月，法國泰勒斯公司研制的反水雷演示系統(tǒng)正在加快開展集成、試驗與鑒定，計劃于2020年4月交付法國和英國，該系統(tǒng)具備自主探測、分類、識別和清除水雷等能力。2019年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(zhí)行探測、識別、分類和定位等多種掃雷任務。

2.重點研發(fā)大型海上無人系統(tǒng)

2019年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（見圖5），該潛航器具備洲際航程，威力大，能摧毀敵方海軍基地。2019年2月，美國海軍授予波音公司價值4300萬美元的合同，要求建造4艘“虎鯨”超大型無人潛航器（XLUUV，見圖6），預計在2022年6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(zhàn)、反潛戰(zhàn)、水面戰(zhàn)、電子戰(zhàn)和打擊任務。2019年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(zhí)行情報監(jiān)視偵察等任務的能力。2019年8月，美國海軍披露將建造10艘具備高續(xù)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(zhàn)或與水面部隊聯(lián)合作戰(zhàn)能力。

圖4“刀魚”重型無人潛航器

圖5 俄羅斯國防部首次公布的“海神”核動力無人潛航器靜態(tài)展示圖

圖6“虎鯨”超大型無人潛航器母型“回聲探測者”

（五）國外艦艇動力技術改造和突破并存

1.常規(guī)潛艇不依賴空氣推進系統(tǒng)技術取得突破

2019年7月，法國艦艇裝備集團宣布其第二代潛艇不依賴空氣推進系統(tǒng)（即燃料電池系統(tǒng)）取得重要技術突破。該系統(tǒng)在模擬作戰(zhàn)環(huán)境中可持續(xù)水下巡航18天，氫氣回收利用率達99%，噪聲更低。2019年9月，德國蒂森克虜伯海事系統(tǒng)公司發(fā)布其潛艇用第四代燃料電池（FC4G），稱其電池已經(jīng)完成了70000h的測試，在可用性、冗余性、隱身性等方面取得了重要進展。

2.艦船電力系統(tǒng)技術快速發(fā)展

2019年1月，美國海軍海上系統(tǒng)司令部發(fā)布“多用途艦載能量彈倉”研究計劃信息征詢書，旨在建立一種通用的、模塊化、可擴展的中間電力系統(tǒng)，用于高功率艦載定向能武器系統(tǒng)。2019年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(tǒng)為水面或空中無人系統(tǒng)無線充電。2019年6月，美國海軍海上系統(tǒng)司令部發(fā)布《海軍電力和能源系統(tǒng)技術發(fā)展路線圖》，明確了綜合電力系統(tǒng)將從當前的高壓交流向中壓直流發(fā)展，提出了將重點發(fā)展以儲能為核心的能量庫系統(tǒng)，以及了與海上無人系統(tǒng)相關的電力需求。

3.推進無人潛航器電池及動力系統(tǒng)技術

2019年2月，美國鋰離子容錯（LiFT）電池系統(tǒng)原理樣機進入開發(fā)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(wěn)定、安全性高，可滿足有人艇和無人潛航器的需求。2019年3月，美國研制的鋁動力系統(tǒng)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(tǒng)可與燃料電池系統(tǒng)集成，能量輸出是常規(guī)電池的10倍，安全性好、比能高，真正成為水下“加油站”，支持無人潛航器長航時水下作業(yè)。

（六）基礎性前沿技術繼續(xù)取得新進展

1.新型材料的研發(fā)可優(yōu)化裝備的可維修性與隱身能力

2019年1月，韓國材料科學研究院通過在網(wǎng)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，該材料可降低X波段反射損耗。2019年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。2019年1月，美國西北大學采用微膠囊法開發(fā)出一種新型自修復涂層，其穩(wěn)定性好、可快速自修復，且能有效防止金屬的局部腐蝕。

2.美國海軍加快人工智能技術應用研究

2019年4月，美國開發(fā)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(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)來襲導彈的類型、數(shù)量、方位和速度等信息，快速給出所需的軟殺傷對抗措施及發(fā)射時機等輔助決策信息，效果明顯優(yōu)于專家判斷。2019年9月，美國休斯研究所啟動“因果自適應決策輔助系統(tǒng)”（CADA）項目，該系統(tǒng)從多源情報中抓取海量數(shù)據(jù)，利用機器學習技術為海軍指揮中心自動生成行動優(yōu)先級建議清單。2019年11月，美國海軍信息戰(zhàn)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，對不同來源的視頻數(shù)據(jù)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 束 語

2019年，各國/地區(qū)較為重視發(fā)展造船工業(yè)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(fā)展。平臺方面，世界各國重點開展新型艦艇的研制和建造；系統(tǒng)設備方面，美國、歐洲等海上強國在水下通信、艦艇動力技術及前沿技術的發(fā)展和應用方面不斷取得突破。