用西方技术建造中华第一舰!052驱逐舰诞生记 zt

从051到052,在中国驱逐舰发展史上是跨越了整整一代。按照当时中国海军的设想,导弹驱逐舰是否进入“第二代”行列,最主要标志有三点:一要有防空导弹;二要有舰载反潜直升机;三要有燃气轮机。按照052型舰总师潘镜芙的观点,还要加上一条:全舰要有高度自动化的集中式指挥系统。第二代驱逐舰的这些要素,对于当时中国的造船工业乃至整个武器工业来说,都是巨大的挑战。052型的建造与服役过程,从一开始就注定要披荆斩棘。

燃气轮机危机

80年代初期,海军决定在第二代导弹驱逐舰上使用燃气轮机。由于当时国内自研的数型燃气轮机或是可靠性无法满足要求,或是功率、效率等性能不理想,因而决定从国外引进型号。美国通用动力公司的LM2500在综合性能上优于英国同类型号,且在80年代中期,美国允诺逐步转让LM2500的技术,使中国获得仿制生产LM2500的能力,因此中国决定,在052型驱逐舰上安装LM2500燃气轮机。

但在1989年,052型首舰“哈尔滨”号开工之时,事情已经发生了变化。西方重启对中国的武器技术、装备输出禁令,LM2500的引进受阻,中国仅获得4台成品LM2500以及1台用于培训、实验的LM2500样机。从当时的形势判断,中国已经很难再获得新的舰用型LM2500燃气轮机,技术授权与转让也不可能。甚至该机型后续的大修工作,美方很可能也不再提供帮助。

在此情况下,中国不得不重新考虑052型舰的建造计划。燃气轮机的核心机源自航空喷气发动机,在服役期间零备件需求量较大,在美国断绝技术援助和维护帮助的情况下,052型舰继续采用LM2500燃气轮机,具有一定的风险。当时部分装备部和设计团队的专家提出了一个方案:只在052型首舰“哈尔滨”号上安装LM2500燃气轮机,一共装舰2台,剩下的2台不装舰,作为后备的零件库,在必要时拆零供应“哈尔滨”号。

这个方案能保证“哈尔滨”号的燃气轮机零备件供应,但由此带来的一个问题是:052型的二号舰装什么作为主机?在“哈尔滨”号开工之时,二号舰“青岛”号很快就要上船台建造了,该舰所用的作战系统、舰体结构材料已有相当数量被生产出来,只待正式开工。

难道二号舰“青岛”号的建造要取消?如取消建造,无疑是相当大的浪费,意味着此前为“青岛号”建造所生产的系统、材料基本闲置。此外,海军对第二代驱逐舰的需求也相当急迫,需求量也很大,只建造1艘第二代驱逐舰是绝对不可能满足海军需求的。二号舰也不可能改回国产蒸汽轮机动力系统,该舰的动力舱室是为燃气轮机设计的,动力舱室总容积不到051型舰的2/3,不可能容纳下051型舰的蒸汽轮机系统。

对于二号舰如何建造的问题,部分人又提出了一个方案,即二号舰改用其他型号的燃气轮机。但由于从英美等西方国家引进燃气轮机已不可能,此时只能从苏联或东欧国家寻找适用的机型。但在1989年,中苏的军贸合作才刚刚起步,双方正在进行试探性的接触,只进行了第三代高性能战斗机的引进谈判,舰艇装备尤其是燃气轮机的引进,苏联方面暂时也未放开口子。即使此时开始向苏联提出购买、引进燃气轮机的计划,中国拿到产品也要到很多年之后,这意味着二号舰将长期在船台上闲置“等主机”。此外,由于动力系统的大改,全舰也势必要进行重新设计,工作量较大。考虑到海军的需求急迫,为二号舰换燃机也是不能忍受的。

在踌躇之时,国内研制部门传来了一些好消息:经过测绘、研究,LM2500燃气轮机上一部分不太复杂的零件国内可以自行组织生产。这些零件虽小,但大多是LM2500上使用率较高、最易损坏的替换件。此外,考虑到052型舰采用柴燃交替动力装置,服役后大部分时间是采用柴油机推进,只在作战或实战演习时才需要高速航行,燃气轮机的使用率并不高。最终决定,4台引进的LM2500全部装舰使用,二号舰不更改设计,也安装LM2500燃气轮机。在二号舰开工后不久,美国又在一定程度上放宽了对中国的装备出口,舰用LM2500燃气轮机虽仍在禁运之列,但用于电力调峰的LM2500燃气轮机发电系统却在上世纪90年代悄悄落户中国。自此,052型舰上的燃气轮机零备件供应问题已基本解决。

中国从苏联引进燃气轮机的谈判也在同一时间启动,作为中国二代驱逐舰动力装置的替补方案。随着苏联的解体,谈判对象改为原苏联燃气轮机的主要制造地乌克兰。中国最初选中了最大功率与引进的LM2500相似的AM-50燃气轮机,并基于AM-50燃气轮机设计了一套柴燃动力系统,最终形成了052A型舰的初步设计方案。但随着时间的推移,乌克兰允许中国引进更大功率的舰用燃气轮机,052A型舰的方案也随之中止,未进入建造,取而代之的是排水量更大的052系列驱逐舰的其他改进方案。

LM2500燃气轮机目前已发展了几十种变型,装舰使用超过1900台,产品遍布世界各地。

建造中的意外

052型驱逐舰在建造中应用了多项新技术,舰载武器、装备也多为新产品,因而给建造船厂提出了很高的要求。为保质保量地完成052型驱逐舰的建造,船厂抽调精英骨干,组成了最强的施工队伍,在建造中也更为严格地要求工艺和质量。但在052型首舰的建造过程中,仍然出现了一些意外情况。

1990年,052型首舰进入主机安装阶段。但在安装过程中,发现装舰的LM2500燃气轮机尺寸比机舱的预定尺寸长出15厘米,造成2台燃气轮机无法安装上舰。这一重大事故引起了造船厂和设计方的严重关注。经调查小组的详细复查,排除了造船厂工艺问题导致的误差,最终发现,问题出在方案设计阶段。原来,052型舰开始设计时,中方向美方索要了LM2500型燃气轮机的尺寸、重量、重心等参数,以作为052型舰舰体设计的参考数据。美方很快提供了相应的数据。但是,美方提供的数据是中美开始引进谈判时最初看中的一种LM2500型号,而在最后签订合同时,中方选择的是LM2500燃气轮机的另一个亚型号。

通用LM2500燃气轮机是一个极其庞大的家族,不但产量巨大,改型也纷繁复杂。中方最后选择的LM2500改型具有更好的可靠性,但尺寸参数也“略微”发生了一点变化。由于此时设计方与外贸引进部门的沟通有一些问题,引进型号的改变没有及时反馈到设计方,设计方依然按照原先的参数,规划了动力舱的尺寸,从而出现了机舱尺寸与燃气轮机尺寸不匹配的“乌龙”。

动力舱位于舰体底部的中心,因而要修改尺寸很难。为保证舰艇其他系统的建造和测试,经建造方与设计单位沟通,决定首舰“哈尔滨”号先不安装燃气轮机,在装设2台柴油机后即下水开始试航,同时设计单位开始制定052型舰动力舱室的修改方案。1992年初,“哈尔滨”号完成舾装,出海试航。在使用柴油机完成了相应的试航科目后,设计单位对动力舱室的修改方案也基本确定,“哈尔滨”号再次回厂,修改动力舱的分划,增大了燃气轮机机舱的尺寸,安装LM2500燃气轮机。该舰动力系统的调试和磨合一直持续到1995年。相比之下,二号舰“青岛”号的问题较少,在决定按计划开工后,“青岛”号顺利建造、安装主机。在设计上,“青岛”号又略有修改,其烟囱经过了改进设计,降低了红外辐射强度,舰上的一部分武器系统和作战系统也更换成了国内刚刚仿制成功的型号。

除燃气轮机,柴油机的制造和安装也费了很大周折。1988年,德国MTU公司向中方交付了052型舰使用的12V1163TB83型柴油机。但该柴油机运抵中国后,1988年12月,在进行车间测试时出现了较严重的共振问题,测试结果表明,该机如安装在舰体上,共振将使动力系统无法正常工作,甚至全舰的雷达、声呐设备也会受到影响。由于柴油机出现问题,中方急召MTU公司的专家来华进行会诊。这一批柴油机的修理和调整持续近1年,对全舰的建造也构成了一定的不利影响,为此中方向MTU公司索赔80万马克。但此次对柴油机共振缺陷的修补,对今后中方引进生产12V1163TB83型柴油机积累了宝贵的经验,在国产化的12V1163TB83型柴油机上,没有再出现类似的共振缺陷。

伦克公司是世界顶级的轴承、齿轮生产商,或许是“店大欺客”,伦克公司对052型舰齿轮箱故障的修复工作并不热心。(现代舰船供图)

齿轮箱的国产化

MTU公司除向中方提供052型舰使用的柴油机外,还参与了052型舰柴燃交替动力方案的设计,此外另一家德国公司--伦克公司也参与了柴燃交替动力系统变速箱的设计,并负责生产部分零部件。但伦克公司没有和MTU公司一样,向中方全面转让相关技术。1998年,二号舰“青岛”号出海训练。在码头备航时,左齿轮箱突然损坏。经国内有关单位专家和德国伦克公司专家共同鉴定,该舰左齿轮箱损坏严重,已不能使用。其中泵用大齿轮和三个小齿轮、轴带滑油泵已无法修复,必须换新件。“青岛”号的齿轮箱是柴燃交替动力系统的核心部件,在当时世界上也是较为先进的,国内没有修理经验,有关零件的制造、装设此前均由德方完成,有关制造工艺、数据,伦克公司未向国内提供。此次齿轮箱的修理,伦克提供的修理方案非常奇怪,不仅费用高达人民币2500万元以上,而且周期长、费用高,更为严重的是,该方案几乎等于将原先的齿轮箱全换,新齿轮箱的参数与先前不同,可能对舰艇总体性能造成不利后果。

由于德方的修理方案难以承受,中国只能组织国内专家研究齿轮箱的修理方案。703所提出了哈夫齿轮方案,该方案将整体盘状齿轮常规的轴向套装方式改为径向分块安装,拆卸时对舱室面积、高度的要求很低,无需拆卸大型部件,特别适合于在狭窄的舰内空间进行改装。方案提出后,703所试图邀请伦克公司专家前来进行技术指导,但伦克公司拒绝派出专家,也拒绝提供技术支持,并声称对中国的自行修理工作不承担任何技术责任。

在左齿轮箱损坏前,海军已安排“青岛”号在年度内进行多项任务,包括演习、导弹定型试验和重大出访任务等等,齿轮箱的修理不容拖延。于是,中国在没有国外原厂商协助的情况下,完全靠自己动手,开始对齿轮箱进行修复。经艰苦努力,相关设计单位和施工单位提前11天完成了齿轮箱修理任务,使“青岛”号没有耽误当年的各项演习和出访任务。左齿轮箱修复后,经1年半、1485小时的实际运行(其中包括横跨太平洋的远航),证明性能可靠,各种技术指标均达到原设计要求。而且,整个修复工作仅耗资560万元。

052型舰的雷达众多,但通过巧妙的配置、协调,相互之间的干扰并不严重。(现代舰船供图)

解决卫星通信系统的电磁兼容

1991年8月28日,052型首舰“哈尔滨”号下水,1992年,在没有安装燃气轮机的情况下开始进行试航。作为国产第二代驱逐舰的首舰,“哈尔滨”号的试航牵动着国内众多设计生产单位的心。在试航期间,052型舰的总师潘镜芙领衔,各主要作战系统的研制单位、造船厂也派出相关人员,全程跟踪“哈尔滨”号的试航。

潘镜芙总师在设计052型舰时,按系统工程观点进行创新设计,大胆采用国内最新科研成果,建立了陆上试验场,所有新设备在陆上试验合格后才能上舰。他重视武器系统的对接调试,每次都亲自主持,解决了大量技术难题。在海上试验中,潘镜芙也密切注意舰上各系统的运行情况,尤其是雷达和电子系统的运行。

052型导弹驱逐舰电子设备众多,各种天线林立,如何使舰上的电子设备不互相干扰,达到协调相容,是设计时就一直重视的问题。潘镜芙总师在上层建筑和舰桅设计阶段,就充分考虑到了各雷达的电磁兼容性,尽量避免相互干扰的情况发生。

在上世纪80年代,英阿马岛战争的教训尤其深入人心。海战中,英国海军的防空驱逐舰“谢菲尔德”号装有先进的雷达系统和“海标枪”舰空导弹,却被阿根廷空军的“飞鱼”导弹击沉了,其主要原因,就是42型驱逐舰的电磁兼容性没有解决好。该舰卫星通信时,雷达就不能开机,一开机卫星通信系统就无法正常工作。在遇袭当天,“谢菲尔德”号就是在与英国伦敦进行卫星通信,舰长命令雷达关机,结果就在此时,阿根廷攻击机接近英国海军编队并发射了“飞鱼”舰空导弹,缺乏早期雷达预警的“谢菲尔德”号来不及拦截,中弹沉没。

052型舰也装备了与42型类似的大功率卫星通信系统,这在我国水面战斗舰艇上是第一次。尽管在设计时也考虑到了克服雷达干扰的问题,但“哈尔滨”号试航后第一次调试,仍然发现了问题。舰上各部雷达之间的电磁兼容问题做得还可以,开机试验时没有发生大的电磁兼容问题,但雷达和卫星通信的互相干扰仍十分严重。潘镜芙翻阅大量国外技术资料和专业书籍,寻找国内外对于电磁兼容问题的最新解决方案。他还带领一个小组寻找干扰源原因和途径,提出改进的措施。

当时正值酷热的夏天,60岁的潘镜芙奔波在上海、南京、石家庄,在各个科研单位和生产厂家反复观察试验结果,但几次试航,电磁系统的海上联调总是不理想。有人认为,卫星通信系统的问题太难,舰艇与距离自己36000千米的地球同步卫星直接通信,稍有一点杂波就可能使信号中断。反正这个问题难度很大,就不要硬磕了,以后让海军制定条例,规定必须两舰组成编队前出就可以了。但潘镜芙仍不罢休,组织攻关小组,亲自参加,分析抗干扰设备效果不佳的各种可能原因,把它排成队,然后一条条、一点点进行筛查测试,终于在数百条可疑原因中,发现了关键原因,找到了干扰源。经过几天的研究,制定了解决问题的最佳方案,再次进行调试,干扰源消失了,卫星通信和雷达可以同时开机。

自动化指挥系统的调试

在052型舰之前,国内建造的驱护舰上,所有武备都是单个装舰,互不联系,靠指挥员的口令来实现全舰的合成作战,综合作战能力差,快速反应能力差。在设计052型舰时,潘镜芙决心打破这个老传统,将全舰所有武器有机结合,形成系统。由于有了051G型舰的设计经验,在这个基础上,052型舰更进一步,终于在国内解决了舰载武器按系统装备舰艇的技术问题,为武器按系统进行研制作出了开创性的贡献,为指挥自动化、快速化向更高层次发展打下了基础。

在052型舰上,各种武器和电子战装备组成有机联系的作战系统,舰上仿造西方先进舰艇的样式,设立了战情中心(CIC),舰上每一个作战系统的终端都体现在战情中心里,这使舰的总体、系统、设备有机协调,做到早期预警、即时判断、集中指挥,分散控制,软硬武器综合使用,大幅度提高了作战自动化程度和快速反应能力。

但是,从先进的设计方案最后落实到先进的战斗力,需要很长的路,将设计方案变成战舰只是第一步。在试航开始后,对于作战指挥系统的测试是试航最重要的项目之一,甚至在该舰服役后,作战指挥系统的训练、使用、实践经验反馈、修改设计,也一直在持续。

在进行船厂试航时,“哈尔滨”号即开始全舰作战指挥系统的测试。首次系统启动时,只激活了很少一部分的作战系统,测试还算顺利。但随着启动时激活的雷达、声呐、武器系统越来越多,也逐渐暴露出了一些问题。

“哈尔滨”号所安装的作战系统中,大型雷达、舰空导弹等重头作战装备在设计时的优先级较高,总设计师和生产厂家的协调最为密切,在战情中心里,这些作战装备的终端也处于显要位置,因而这些重要作战装备暴露的问题较少。相反,出问题的是一些次要装备,或是一些较老型号的舰载武器。其中一个典型就是舰首安装的12管250毫米火箭式反潜深弹。

火箭式反潜深弹发射系统在051型驱逐舰上就已经装备,在海军中服役时间很长。在国产第一代驱护舰、猎潜艇上,火箭式反潜深弹的操作是不需要自动化指挥系统的,甚至整个系统没有一个半导体元件。在作战时,火箭式反潜深弹系统的操作人员均在战位上,从电话中获取射击诸元,然后在听到指挥员一声“发射”后,向预定的海域进行覆盖射击。但在052型舰上,这种作战模式必须进行更改。

为了将火箭式反潜深弹纳入052型舰的自动化指挥系统中,设计单位为其加装了舰内通信电缆、显示系统和专用指挥线路,使火箭式反潜深弹系统的实时状态能在战情中心里显示出来,便于驱逐舰的指挥员及时掌握作战系统的状态,并作出快捷的判断、指挥。但在试航中,火箭式反潜深弹系统额外“加装”的自动指挥设备时常出现运行故障,经常是军舰开着开着,火箭式反潜深弹系统就“丢”了。舰桥里无法监控到系统的实时状态,也无法通过自动化指挥系统向其发送作战指令,火箭式反潜深弹系统又回到“通信基本靠吼”的状态。经检查发现,这是火箭式反潜深弹系统自动化改装时过于匆忙,设备不兼容所致。经过重新设计、布线,换装成熟的通信元器件之后,火箭式反潜深弹系统“找不到”的问题才告解决。

在052型舰的研制过程中,全舰有总设计师,10多个系统各有总设计师,但最终所有的系统设计都归于总师潘镜芙之下协调,这就把住了不是争个体的性能最佳,而是创系统组合的最优最佳,突出了系统在舰上的作用。总设计师对各系统如何联合成最佳整体进行科学选择,解决那些影响战斗力、生存力的关键问题。这些设计流程上的改进,保证了第二代导弹驱逐舰综合性能兼优。在试航中,除个别系统故障较多外,大部分作战系统都嵌合进了自动化指挥系统中。052型舰的其他作战系统,也在试航中逐步进行了测试和调整。用西方技术建造中华第一舰!052驱逐舰诞生记 zt

052驱逐舰首舰哈尔滨号

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LM2500燃气轮机目前已发展了几十种变型,装舰使用超过1900台,产品遍布世界各地

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伦克公司是世界顶级的轴承、齿轮生产商,或许是“店大欺客”,伦克公司对052型舰齿轮箱故障的修复工作并不热心。

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052型舰的雷达众多,但通过巧妙的配置、协调,相互之间的干扰并不严重

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青岛号的驾驶台,此处只用于舰艇的操纵,作战指挥时,舰长是在舰体内的作战指挥中心工作

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