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碧蓝航线舰船档案:企业·改Ⅴ(4)

2021-10-07 13:03 作者:MARK015  | 我要投稿

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船电系统:

为了应对从正常航行到执行各种作战任务的需求,企业号配备了种类繁多、功能多样的舰载电子设备,足以使她有效应对绝大多数情况。

作为应用第六代KEN-SEN技术的超信息化战舰,企业号沿袭了早在白鹰海军朱姆沃尔特号导弹巡洋舰(CG-1000)上使用过的全舰计算环境(Total Ship Computing Environment,TSCE)。这一技术旨在构建一个能够供外部各种终端应用软件运行、操控、显示的开放式虚拟计算环境,对所有计算资源进行统一的调度管理,为舰船其他子系统乃至编队行动提供计算资源和相关软件。TSCE为战舰平台、作战系统和支撑保障系统提供单个计算环境,为各类应用提供中间件平台。TSCE允许企业号以同一计算资源对通信、雷达、侦查、对抗、导航、武器等多个任务系统的终端应用进行横向集成,以同一的管理和中间件纵向集成了从底层物理硬件及其各种操作系统、借口、协议等,彻底打破了以往的“烟囱”式系统结构。通过TSCE,CVGN-1101得以减少集成工作并获得跨越多个域的通用模式优势。

安装在企业号上的TSCE基础硬件设施包括电子模块化封装箱(EME)、分布式适配处理器、网络设备等几个部分。其中,EME通过体积巨大、坚固的封装箱将由来自IBM、英特尔、微软等厂商的准军标民用产品---也就是所谓的商用现货(COTS)硬件组成的任务系统电子设备与外部海上环境隔离,包括冲击、震动、电磁干扰等环境。同时EME提供对商业准军用设备正常工作所需的物理保护、噪声隔离、冷却和电源制式等要求。为提高冗余,CVGN-1101除了在核心区部分布置了集成式的舰载主机,还在舰体的周身布置有25个这样的封装箱,内部容纳了安装有分布式操作系统的刀片服务器、机柜及配套设备。

从顶层设计来看,企业的TSCE分为核心+接入的双层架构。其中接入层采用了自由度极高的开放式体系架构(OA),层与层、模块与模块之间通过标准的接口和协议进行交互或互联。考虑到舰船的作战系统、机械、电气、通信等任务系统的不同需求,TSCE进行了分类标准和通用化,通过采用EME,为数据处理设备提供了安全的工作环境,通过可灵活布置的适配设备连接各个子系统,支持常用的工业现场总线借口。企业还采用了与双层体系系统架构相配合的双层光纤以太网,配合覆盖全舰的5G基站,从而实现了全舰战术和非战术网络的一体化。而核心层由于关乎舰船心智体的安全,因此没有采用安全度相对较低的开放式架构,而是采取了封闭式架构,并配合以自主编写的基于经典/量子双结构复合式计算机的安全管理子模块,使得企业号的核心系统具备了极高的安全性和冗余度。双层结构的配置既兼顾了安全性又保证了开放性,极大地增强了舰船的信息资源管理能力。

有了核心层整合计算资源的支持,自然还需要有来自应用层的支持,才能遂行各种任务。企业号航空母舰选择成熟的,与TSCE能完美兼容的整合式舰艇综合作战管理系统“联合神盾(United S.H.I.E.L.D)”。作为碧蓝航线从白鹰“宙斯盾(Advanced Electronic Guidance Information System/Airborne Early-warning Ground Integrated System,空中预警和地面整合系统)”战斗系统的基础上发展而来的超信息化综合战斗管理系统。联合神盾的使用范围得到了进一步的扩大,从水面舰艇到潜艇,甚至是民用船舶都在其许可范围内。换言之,只要是个水上跑的,并且拥有一定硬件配置支持的,在获得许可的情况下都可以安装这套系统。

“联合神盾”系统拥有如此泛用性的原因在于它是世界上第一个借鉴商业标准,采用成熟民用技术,以军用标准规范设计的舰载战斗管理系统。最新的版本(Baseline15)通过采用和TSCE同样的核心+接入双层复合架构而将所有的侦测、指挥、管制和作战系统在后端进行了统一的横向整合,不再各自为政。尽管有很多人质疑该系统采用民用技术可能带来潜在的安全风险,然而联合神盾在服役后的数十年间从未出现过重大安全事故,其长期的优秀且稳定的表现就是这套系统安全性的最好证明。

当然,“联合神盾”作为一种已在碧蓝航线海军序列中服役数十年的战斗管理系统,要想时刻与时代接轨,不经过持续性的技术更新和升级是不可能的。因此,参与联合神盾系统研发工作的世界各国都在不停地对其进行技术植入和系统升级,使得其技术水平始终保持在世界最先进的位置。现有最新的基线15(正式版,Beta版不计入其中)不仅支持各种常规战斗任务,同时还能承担海基中段反导这类难度大、风险高的任务,并作为弹道导弹防御(BMD)的重要一环而存在。

除了传统威胁以外,以白鹰海军“科尔”号驱逐舰遭恐怖分子袭击事件为代表的各类非传统威胁自新时代以来的迅猛发展给舰船带来了持续威胁。尽管碧蓝航线是为对抗塞壬而设的超国家组织,但这并不代表在面对人类内部威胁时可以高枕无忧。因此,作为大多数碧蓝航线标准型舰船的标配,联合神盾作战管理系统还必须具备应对来自人类内部的多种非传统威胁的能力。

图为遭受恐怖分子自杀式袭击后的白鹰海军“科尔”号导弹驱逐舰

不过,虽说是“非传统威胁”,但实际上如果只是恐怖分子飞蛾扑火式的自杀攻击还好些。然而在互联网遍及全球的今天,理论上攻击者可以在任何与互联网连接的地方发动黑客攻击,这就令人防不胜防了。对于碧蓝航线来说,这样的担心并非空穴来风,而是确有其必要,支持这一观点最有力的证明便是1999年的“八一九事变”。当时,两架在碧蓝航线太平洋战区执勤的新锐空中要塞,“军械巨鸟”级空中无人机航母“自由”和“正义”被塞壬利用电子战手段劫持,在分别被战斗机和“巨石阵”小行星防御系统击落前在碧蓝航线后方造成了巨大的破坏和持续的混乱。自“八一九”事变后,受到巨大震撼的碧蓝航线开始投入大量资金开发足以和塞壬分庭抗礼的电子对抗措施,其中除了为每艘KEN-SEN安装电子战系统外,重要的一项便是加强“联合神盾”系统的抗干扰能力。避免塞壬通过干扰IFF(敌我识别)等关键设备而导致友军混战的局面再次发生。

图为部署于白鹰境内的小行星防御系统“巨石阵”


图为巨石阵搭载的反小行星电磁发射系统


“八一九”事变中开火的电磁发射装置
巨石阵成功击落被塞壬黑入的军械巨鸟

除电磁护盾外,企业号还采用光纤网络以杜绝干扰。CVGN-1101将SAFENET光纤总线加入自己的双层光纤以太网中,作为由玻璃塑料制成的纤维,光纤可作为光传导工具,进而被应用于长距离通讯。光纤传输不仅具有频带宽、损耗低、重量轻等优点,还由于组成光纤的材质是石英,只传光,不导电,不受电磁场的作用,在其中传输的光信号不受电磁场的影响,故光纤传输对电磁干扰有很强的抵御能力。也正因为如此,在光纤中传输的信号不易被窃听,因而利于保密。

为了和网络系统硬件更新保持同步,CVGN-1101使用先进的统一海上网络企业系统(CANES)取代了上次改造中安装的集成舰载网络系统(ISNS)。统一海上网络企业系统通过整合各种网络、应用海上核心服务(ACS)和跨域解决方案来实现现代化海军海上环境。CANES覆盖从非密到最高机密/敏感分隔信息(TS/SCI)通用计算环境的所有安全域,并通过CEC网络为各类海军水面舰艇、潜艇、海上行动中心以及航空兵提供支持。

CANES采用开放式框架结构,为全球信息栅格的运行节点间提供更为有效的数据流动和可视化信息。另外,通用计算环境(CCE)的虚拟化将能彻底取代数量众多的孤立指挥控制系统及其应用,它还消除了加装额外硬件(如服务器和工作站)的必要,在减少建设成本的同时提高了C4ISR系统的安全性。

作为排水量高达16万吨的超级航母,发挥强大的航空能力支援前线战斗是企业号的本职工作,再加上企业自身也是配备导弹和舰炮,具备BMD能力的盾舰,想要将两者完美结合,精密的雷达系统是必不可少的。

企业号的舰岛上部安装有射频综合桅杆(又称一体化桅杆),这种新时代舰船桅杆通过采用分布式宽带多功能孔径取代以往为数众多的天线孔径。一体化桅杆采用模块化开放式可重构的射频传感器系统体系架构,并结合功能控制与资源管理调度算法软件编程,同时实现雷达、电子战与通信、导航、识别等多种射频功能,完成资源共享。而企业号的射频综合桅杆上装设了双波段超宽带雷达(DBR)和综合雷达系统。这两种雷达不论哪一种实际上都是一类雷达的合称。

顾名思义,所谓的“双波段雷达”就是指“一种能同时工作在两个波段的雷达”。它实际上应包括多功能雷达(MFR)和远程广域搜索雷达(VSR)两个部分。对于企业号而言,她的双波段超宽带雷达(DBR)包括一台ALN/AESA-16BlockⅤ X波段固态主动相控阵雷达和一台ALN/AESA-28BlockⅣ S波段固态主动相控阵雷达。尽管整个双波段雷达系统只配备了这两部雷达,然而得益于现代技术,两者的接收信号可先由信号/资料处理器处理,然后再输出到雷达组件控制器进行统一的管理和资料处理。经过整合后,一部雷达即可承担过去水面搜索雷达、火控雷达、反导雷达、目标捕获系统、雷达助降系统等5种雷达的全部工作,而且在性能超越它们的同时其设备重量和体积仅是这些雷达加起来总和的几分之一。

ALN/AESA-16BlockⅤ X波段固态主动相控阵雷达和ALN/AESA-28BlockⅣ S波段固态主动相控阵雷达均为碧蓝航线科学院最新的研究成果,适配碧蓝航线第六代KEN-SEN的新一代有源相控阵雷达系统。这两种雷达由于在设计时就考虑到要混合使用,因此在设计时尽可能地实现了两种不同雷达组件的通用。据称这两种雷达的部件可互换率高达41%,在一定情况下可以起到互为冗余的作用。

两种雷达为了通用而采取了许多统一的设计,比如T/R组件采用全新的氮化镓材料,在价格和尺寸都进一步降低的同时抗击穿能力也有质的提升。再加上雷达天线基板采用室温超导体材料制成,使得电流在传输中不会发生损耗,同时也不会散发热量,从而大大缩小了雷达设备所需冷却系统的体积,从而使得整部雷达的体积和重量都大大缩小。最大限度地减小舰船重心的上移,对于航行稳定性更是极为有利。

DBR系统还统一采用了数字波束形成(DBF)技术,通过数字化技术形成雷达波束,使雷达具有波束指向性更高,探测能力和抗干扰能力更强等特点。

得益于加工技术的突破,无论是MFR还是VSR,相比于目前白鹰海军的AN/SPY-10有源相控阵雷达的单个阵面6080个T/R组件的指标都要高上不少。AESA-16 X波段固态主动相控阵雷达每个阵面有7000个T/R组件,尺寸在比SPY-10小30%的基础上数据性能高出28倍。加上采用室温超导体的决定让它的输出功率进一步提升,其平均输出功率约为8MW,峰值输出功率更是达到了惊人的15MW。比大多数陆基洲际弹道导弹远程预警雷达的功率还要大。且单个阵面的最大增益高达50dB,比AN/SPY-10高出近4个dB。

除此之外,ALN/AESA-16和ALN/AESA-28也沿用了在白鹰SPY系列相控阵雷达上大获成功的RMA(Radar Module Assembly,雷达模块组件)设计。也就是所谓的“可重构概念”,即阵面大小可以根据任务需求和平台可以选择合适尺寸进行安装。多个T/R组件组成一个雷达模块组件(RMA),通过增加RMA,可以实现不同尺寸、功率的雷达版本,安装在不同的舰船上。

值得一提的是,受限于技术限制,碧蓝航线科学院本来想要实现一个雄心勃勃的目标:研制出一种能够适配所有舰船的,高度通用化的雷达系统。然而残酷的现实给了工程师们当头一棒:在现有的技术条件下,这种幻想是根本无法实现的。

最终还是成为了现实的形状的开发小组不得不放弃这一想法,转而走更加务实一点的路线。他们开发了两种分别适应中小型舰船和大型舰船的双波段雷达系统。

一种是由ALN/AESA-12 X波段固态主动相控阵雷达和ALN/AESA-20 S波段固态主动相控阵雷达组成的DBR系统,这套系统可以通过方便快捷地变更或扩充天线阵结构、数量,雷达的机电系统,后端处理的软件系统来调整系统规模从而适应绝大多数中小型舰船。同企业号一起在碧蓝航线明珠港区服役的贝尔法斯特号正是采用了这一套双波段雷达系统。

另一种则是企业号这种大型舰船上安装的,由ALN/AESA-16 X波段固态主动相控阵雷达和ALN/AESA-28 S波段固态主动相控阵雷达组成的DBR系统。而可能会出乎很多人意料的是,这两种雷达实际上和组成第一种DBR系统的两种雷达是一模一样的。虽然这套系统也能通过变更或扩充软硬件的方式适应不同的搭载平台,不过由于这两种雷达采取了专门为大型舰准备的,集成化程度更高的天线阵面,机电系统也做了更加适应大型舰的结构改良。使得这两种雷达尽管从性能上看起来与组成第一种DBR系统的两种雷达一致,但整体效能却比采用小型天线阵面的第一种DBR系统更高,但由于更加庞大的体积自然也只能被安装在大型舰上。

安装在企业号上,专门用来进行远程搜索的ALN/AESA-28 S波段雷达拥有极远的探测距离,实际上它的太空监视能力不仅能捕捉到洲际导弹,还可探测到位于近地轨道高度(一般认为在2000公里左右)以下的轨道卫星。这意味着在进行低轨道航天发射时,甚至压根不需要出动航天测量船,只要派出企业号,就能实现对许多在轨航天器的跟踪测控。

而ALN/AESA-16 X波段固态主动相控阵雷达倒是不负其“多功能雷达(MFR)”的名称,干的事那是又多又杂,中短程对空、对海搜索、精确追踪、导弹上/下行数据链传输、终端射控照明等工作全都由它来负责。

两台雷达组合在一起的双波段雷达系统,其职责则涵盖舰船周边的区域对空/对海侦测、远距离对空以及外大气层侦测(搜索弹道导弹),其功能则包括搜索监视、目标追踪、精确追踪弹道导弹轨道等。

可能是为了试验不同的选择,安装在企业号航母上的ALN/AESA-16和ALN/AESA-28两种雷达采用了四面天线阵的标准构型。由于众所周知的原因,相控阵雷达的电扫描波束在偏离轴心一定角度后就会明显变宽,造成天线增益、雷达侦测距离和解析度的显著降低,因此绝大多数单面相控阵天线波束扫描方位角极限为120度正负60度。虽然理论上来说三面天线就能实现360度的全覆盖,但为了确保目标通过两面天线波束交界时仍然能保证持续有效跟踪,一般相控阵雷达将扫描方位角限制在90度,并采用四面天线实现360度全覆盖。然而在针对同港区贝尔法斯特号核动力导弹巡洋舰(CGN-2103)的改造中,其DBR系统的MFR和VSR均采用了三面天线的构型,波束覆盖范围几乎已经达到了电子扫描天线的极限。虽然雷达厂商保证说他们在信号控制和处理技术上取得了新的突破,可以让扫描方位提升到天线实体能力的理论上限。但这样的构型还是难免让人心生疑虑,认为其不够保险。也有人认为在贝尔法斯特号其他舰船系统上都采取了种种冗余措施,在对舰船战斗至关重要的相控阵雷达天线阵面上却不采取冗余,是一种“拣了芝麻丢了西瓜”的行为。鉴于这种原因,我们认为在企业号上应用标准的4面45度天线阵构型恐怕是为了与贝尔法斯特号形成对比。通过比较两者在战时的表现来判断,到底是务实的四面阵构型好,还是激进的三面阵构型更胜一筹。

虽然这两种雷达都有各自专业的领域,但是这并不代表它们在它们专业外的地方就表现糟糕。在MFR进行目标照射和引导时,VSR也能进行低空搜索,从而实现雷达资源的合理分配,达到精确跟踪的目的。

在信号处理方面,DBR系统也采用商用现货进行控制与信号处理。高性能的商用现货(COTS)服务器利用雷达和数字信号处理技术进行信号分析,包括通道均衡、杂波滤波、多普勒处理等内容,并可执行多种电子保护算法。由于两台雷达在后端进行了信号整合,共用同一台主机,因此两部雷达能够同步工作,充分发挥各自的优势,从而使任务分配、功率输出、频率/频带等雷达系统整体指标达到最佳状态。

前面提到过,MFR和VSR在硬件方面41%的零件均可更换,而实际上,两者的软件系统更是可以实现100%的互换,无论是MFR还是VSR,都通过共用一台计算机的方式互为软件备份,最多只是关闭几个模块和开启几个模块的区别。因此,战时两台雷达中如果有一台损坏,另一台也能马上启动平时被关闭的模块,使其迅速具备另一台雷达的全部能力。

对于无人舰船而言,很多时候开火击毁敌人只是最基本的要求,如何判断对方是敌是友,则是一个困扰了系统工程师们多年的难题。

尽管对于碧蓝航线的海上作战,很多外行人会认为,只要看到塞壬或者长得像塞壬的东西击沉就好。然而想法很美好,现实很残酷。因为在正常情况下,并不是所有的我方单位IFF(敌我识别)应答机都能被雷达直接标定,甚至会出现敌我应答机没有正常工作的友军单位。而且,和塞壬同属一方的除了塞壬自己,还有大量被创造出来的“棋子”。这些棋子们完美参考了碧蓝航线现役KEN-SEN的规格,可以说不论从外貌还是技战术性能上几乎都一模一样。而战场局势瞬息万变,我们不可能指望每一场战斗都能一眼就看出混战在一块的敌我双方中,哪些是敌人,哪些是中立目标,哪些是假目标,哪些是IFF没正常工作的友军。这样就算配备的雷达的性能再顶天,也没法开火。

这个问题人类至今没有好的解决办法,因为不可控因素太多,而且这也不是什么能用先进技术就能完全解决的问题。

不过人类也并非什么都没做。CVGN-1101内置了一个特殊的量子处理器集群辅助模块,该模块时刻与舰载主机和雷达系统间保持三方数据直连,在目标识别过程中充当“第三者”。这个辅助模块主要包括目标识别主模块和战术情报协调模块(和CEC终端连接以时刻掌握友军讯息)、雷达识别模块、超视距目标协调模块三个子模块。它们存在的唯一目的便是帮助舰船主机判断目标类型。

每当雷达系统识别到目标时,雷达系统智控系统就会将自动敌我识别结果发送给这个特殊的“第三者”,第三者在综合雷达系统信息后给出自己的判断依据,比如该目标无IFF应答,来自敌方方向,外形同本地区友军参战单位技术型号不符,判定为敌军。该目标无IFF应答,来自我方方向,目标做出友好动作或其外形与本地区友军参战单位技术型号相符,判断为友军。并将结果和判据同时呈递给舰载主机,供具备全舰最高权限的舰载主机判断。

之所以给出这些判断的目的,便是希望帮助舰船心智体能做出进一步的判断,并可以通过两个简单的能量脉冲改变系统对该目标的敌我属性判别,从而直接影响交战过程。

尽管DBR系统功能多样,性能优良。但它终究还是不能只手遮天,仍然有一些非作战雷达使用需求是双波段雷达做不到的,而这时候,就需要综合雷达系统(Integrated Radar System,IRS)出马了。这种雷达同样也不是某一部雷达的称呼,而是包括了航海雷达、平面搜索雷达等一系列舰船辅雷达的总称。综合雷达系统通过整合光电侦测/射控,将所有辅雷达进行了同主雷达一样的系统集成和后端整合,在提高雷达系统整体效能的同时,也使得舰船电磁环境为之一新。彻底杜绝了旧时代战舰“雷达开了这个干扰那个”的窘境。

综合雷达系统还在一定程度上作为主雷达系统无响应时的备份存在,即使遇到双波段雷达损毁的极端情况,舰船仍然拥有基本的自保能力。在DBR系统正常工作时,综合雷达系统则会作为主雷达系统的补充存在,两者协同工作,各有侧重,保证KEN-SEN的正常运行。

在战场上,同友军间的协同合作是非常重要的。不管一艘舰船的技战术水平多高,如果没有友军的帮助那最终也只能是孤掌难鸣。虽然在同等级舰船中,企业号已经拥有不俗的火力,但参照与其吨位相近的“天枢”号战略打击堡垒舰,企业号的舰载火力简直可以用“贫弱”来形容。同时,企业号作为明珠港区最精锐的“炽天使”舰队第一分舰队旗舰,肩负着指挥整支精锐主力舰队的职责。不论是旗舰职责还是自身需要,都必须要求企业号航空母舰得融入碧蓝航线海军的作战体系中。“人多力量大”,只有连同友军一起才能在战场上打出最凌厉的组合拳。

这要求企业·明珠具备协同作战能力(Cooperative Engagement Capability,CEC)。

在新时代背景下,战斗兵器日益朝着智能化、无人化、协同化方向发展,而CEC的产生正是来源于新时代技术发展对海军战略战术提出的新要求。

通俗地来说,所谓的“协同作战能力”就是通过全域联合作战网络,友军各战斗单元都可以得到来自整个战区内所有单位传感器的信息集合,而不再是只能得到本地传感器的有限信息。通过复合跟踪和识别,战斗单元可以追踪并打击原本无法被探测到的目标,作战能力将会得到极大的提高。说白了,CEC就是通过一个整体网络,将整个战区内所有的小至士兵大至航母的友军单位联系起来,实现作战资源的最大利用。

CEC通过实时、超视距、高速的分布式网络来共享各平台的传感器协同检测数据,具备很强的抗干扰能力。各协同作战平台采用独立的高容量并行处理算法来融合传感器数据,形成对战区情况的精确认知和高度协调。

利用CEC系统,友军各单位间更加紧密地联系在了一起,可以摆脱过去作战中的一些限制。“解锁”更多的新战术。比如著名的“A射B导”战术:由一艘舰艇发射导弹,由另一艘离目标更近的舰艇引导这枚导弹直至击中目标。

像CVGN-1101这样的平台通过CEC系统获得了系统整体对抗的优势,主要包括扩展战场态势感知,地面、海面和空间传感器信息的共享扩大了探测范围。通过远程探测/精确跟踪,可更早做出发射决策,从而克服单平台传感器探测范围的限制,扩大武器的有效使用范围,具备从其他传感器提供的信息中进行打击的能力。根据不同的作战任务要求,企业还可实现面向任务的传感器重组,由其中部分信息感知功能系统临时组成一个新的特定系统用以完成特定的作战任务,增强对作战空间的一致性理解,有效缩短系统反应时间,提高拦截概率。此外,由于CEC的数据共享允许局部无线电静默,分散的战斗单位由于具有相同的态势图,可以从不同区域拦截突防目标,增强复杂电磁环境下的战斗能力。在敌方实施干扰时,多传感器的组合可以维持战场态势图。总之,CEC系统的问世和大量推广将会把参战各单元进行前所未有的紧密连接,可谓是开创了战争的新纪元。

前面提到过作为无人战舰的企业封闭了几乎所有舰内空间。然而,庞大的吨位使得企业拥有比任何舰船都要宽裕的舰内空间,因此出于承担舰队旗舰职责的考虑,相比于如贝尔法斯特号这样的无人战舰来说,企业号能够腾出更多的空间给人类船员。

而事实上,在企业号的设计过程中,研发组正是按照“少量人员能够在舰上舒适居住”这样的理念来设计舰船载人部分的。

企业号除了在舰岛位置为定期登舰检查的检修人员们(一次6人)准备了一个100平方米的“综合信息中心(Integrated Information Center,IIC)”外。还为不超过额定载员数量(10人)的登舰人员准备了宿舍、食堂和医疗设施。当然,这些设施平时是不会被使用的,因此依照“去设施化”理念,它们通常会被负责舰体运维管理的自律机械们堆在仓库里吃灰,只有当确定有成员要长期登舰时,这些设施才会被从仓库里拉出来安装。但在绝大多数时候,这些设施都不会派上用场,登舰的成员们使用得最多的,就是位于舰桥处的综合信息中心。由于这是平日里全舰唯一能载人的区域,考虑到检修人员不可能通过舰上四通八达然而只有手臂粗的检修通道亲自抵达问题区域,因此在设计时采用了高度智能化与自动化的集成舰桥系统(Integrated Bridge Systems,IBS)。

自“集成舰桥”这个概念从上世纪60年代开始发展以来,至今它已经成为舰船自动化领域除舰载主机外的另一个核心装备之一。所谓的“集成舰桥系统”,就是在舰桥区域构建的一个集导航、驾驶控制、航行管理于一体的高度信息化、自动化集成系统。当然,自近代以来无人自律KEN-SEN技术的不断发展,这个系统也在随时代发展被不断地赋予新的内涵和新的需求。今天的IBS,已是一个涵盖航行、战斗、防御、通讯等方方面面的综合性系统。在很多有人常规舰船上甚至有“第二主机”的称呼。

图为陆上集成舰桥训练设施,从中可以一窥集成舰桥的最大技术特点

现代为碧蓝航线标准型KEN-SEN设计的IBS无一不是按照“人类全权操控(Human Full Authority Control,HFAC)”的理念来设计的。通俗地来说,就是在舰上载有人类时,他也能通过整合舰桥系统拥有与舰载主机相同甚至更高的权限,从而实现对全舰全部功能的操纵。而不至于被排斥于舰船主机之外什么也做不了。

集成舰桥系统在同期的有人驾驶传统舰船上是最重要的一个模块,它让舰长得以足不出户而控制整艘战舰。然而在自律型KEN-SEN上,IBS往往处于二线位置。

这是因为自律型KEN-SEN的运作不需要人类,对整艘战舰实施常态化管理的是高性能舰载主机而非人类船员。因此本质上来说在舰上设置这一模块不过是人类的一种自我安慰而已。

通过吸取应用在第七代战斗机上的全新棺式飞控系统(即著名的COFFIN系统)的成熟经验,IBS的描述层(也就是显示给人看的那一部分)通过舰载主机的即时演算简化人员操作,并且通过对安装在舰体表面各处的微型摄像头进行后端整合、转码,随后将其投射在舰桥内部,通过舰内5G基站实现低时延、大容量的数据传输,从而在屏幕上构建出清晰度达到4K的精细画面。检修人员可通过屏幕,观看到全舰的任意一个部分。由于采用了即时演算技术,检修人员可对画面进行360度旋转,缩放等操作(因为这些画面实际上不是现实画面,而是由多个摄像头综合光学图像后通过后端整合模拟出来的画面)。

图为应用COFFIN飞控系统的ADF-01

由于IBS在KEN-SEN舰体上的作用并不十分重要,因此它也是企业号上唯一一个商用现货使用率达90%以上的舰载子系统。所有的30台工作站全都是采用模拟机方式运行Windows11操作系统,双路泰坦+水冷的顶级家用机配置,墙上的五块大型显控屏也全都是80英寸液晶拼贴屏。加上360度环绕音配置的电影级音响系统。使得这个房间成为全世界所有玩家梦寐以求的游戏空间。

当然,除去打游戏外,更多的时候这些工作站将尽职尽责地投入本职工作中。它们将综合舰载主机的数据,将舰船各系统的情况即时显示在屏幕上,方便检修人员查看。只需坐在舰桥内,动动手指,自然会有小型自律机械帮他们完成余下的所有工作。

值得一提的是,出于对传统的坚守,企业仍然选择将IIC置于传统舰船上的舰桥位置而非更安全的船体内部,并为其保留了用于观察外部情况的观察窗。当然,为避免相比于装甲钢更加脆弱的钢化玻璃在敌方火力打击下破碎的风险。设计师们还为这些观察窗准备了收放式的强化装甲模块。这些模块在正常航行时呈开启状态,一旦战斗开始,这些平时位于观察窗上方的强化装甲模块会迅速沿着观察窗外侧内置的滑轨滑下,将整个观察窗覆盖起来。当然,不必担心观察窗被遮住以后看不到外界景象,强化装甲模块的背部内置超清液晶显示屏,会将光电设备接收到的影像实时显示给舱内成员。并布置有完善的减震措施,保证这些娇贵的显示屏不会在战斗中因强烈冲击而损坏。

通过整合进射频综合桅杆的战略卫通天线和托管程序,企业号还得以与“风云”地球气象观测系统保持连接。这个观测系统是由东煌共同体一手建立的民用气象观测系统,由上百颗运行在不同轨道的民用气象卫星构成的观测网络旨在为全球用户提供更加准确的气象预报和大气信息。同地面的气象观测站相互配合,这套系统可对企业号的航空作业提供气象指导和数据支援。从而能够在一定程度上抵消塞壬极端天气给友方单位带来的不利影响。

 

舰载声呐系统:

企业号的舰载声呐系统同样具备和其他舰船子系统一样的三大特点:高度集成、高度自动化与高度协同性。出于控制成本的考虑,CVGN-1101的“集成声学传感器组件(IASS)”只包括了一台ALN/2S23双频主被动舰壳声呐系统(包含一座ALN/2S23-M舰壳中频声呐系统和一座ALN/2S23-H舰壳高频声呐系统),至于在标准套件中的ALN/TSS-04多功能拖曳线阵列声呐则出于成本原因和舰队协同作战需求的共同考虑而没有安装。

虽然拖拽声呐对反潜作战有着重要的作用,但不精于反潜的企业号并未安装拖拽声呐

同双波段雷达(DBR)一样,被统称为ALN/2S23双频主被动舰壳声呐系统的两种声呐系统被分别安装在企业号舰体中部龙骨下方,和ALN/SG-12A脉冲震荡阵列位于同样的安装位置,两种声呐系统被安装在这个半球形整流罩内中央的两个上下圆柱体中。ALN/2S23-H舰壳高频声呐系统具有极高的精度,能够支持在航行中规避鱼雷攻击的能力,而ALN/2S23-M舰壳中频声呐系统则主要用于侦测潜艇。

ALN/2S23双频主被动舰壳声呐系统结合了最新的军用声呐和商用信息技术。处于系统整合需要,2S23双频主被动舰壳声呐和ALN/SG-12A脉冲震荡阵列共用采用了新型高能量密度材料制作的发射换能器,信号产生和处理可覆盖0.5~7kHz,探测距离可达18~20海里。ALN/2S23采用宽带波形和相应的处理算法以抑制混响和浅水有源声学返回信道衰落的影响,从而将浅海中对安静型潜艇和鱼雷的侦测和识别效率改善50%以上。而ALN/2S23的功能还不仅于此,通过将舰上和舰外声探测集成于一体,ALN/2S23能够执行深海和浅海两种不同环境水下作战任务,应对近海和开放海域的多种目标,尤其是水雷和静音型潜艇,并且能在反潜战(ASW)模式和水下战(USW)模式间无缝切换。ALN/2S23采用独特的信息管理技术,能够自动对目标进行分类识别,向舰载主机提供各种目标的优先级,大幅提高了其智能化水平。

值得一提的是,企业号的舰载声呐系统实际上是舰载主机“综合水下作战管理模块”的一部分。和这个模块的其他部分共用同一主机的优势使得舰载声呐系统可以同时进行系统内和系统外的协同工作。系统内协作的例子比如通过ALN/2S23发射主动声波信号,再由拖拽的ALN/TSS-04负责接收回波进行处理,实现对停机静默潜艇的主动探测,从而弥补被动探测效率不高的缺陷,缩短作战反应时间。系统外协作的例子比如通过ALN/2S23舰壳声呐发送鱼雷告警信号给舰载主机,并对来袭鱼雷进行持续实时精确定位,直至舰载反鱼雷鱼雷击中目标。


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