碧蓝航线舰船档案:贝尔法斯特·改Ⅲ(中)

·授权确认
以下模块内容仅对已签署条约或已获得授权的合格人员开放,来自外来人员的非授权浏览可能会导致来自碧蓝航线的定位、监视甚至杀伤性打击。
YOU HAVE BEEN WARNED
Vous avez été prévenu
Вас уже предупредили
你已经被警告过了
لقد تم تحذيرك بالفعل
Ustedes han sido advertidos
---授权确认,准许深入浏览

舰船动力系统:
不论是生命也好,机械也好,只要是能稳定存在于这个宇宙中的系统,都不约而同地存在一套维持自身稳定持续运行的机制,而要想维持这个机制,就需要动力。
同理,作为复杂的巨系统工程,KEN-SEN对于动力的需求自然也是十分旺盛的。不管它基于何种目的使用这些动力以及如何使用这些动力,它首先得具备充沛的动力。
为了在任何情况下都能保持充足的能源和动力供应,贝尔法斯特号采用了碧蓝航线计划在第六代也即最新一代KEN-SEN中推广的核燃联合动力包,这种动力包依据不同舰艇不同的能源需求分为不同级别。作为巡洋舰级的常规战斗舰,贝尔法斯特自然使用巡洋舰级的动力包。
一个标准的第六代巡洋舰动力包包括一座FSTTR420型磁约束热核聚变堆和两台ALN/GTE-42型燃气轮机组。其中420型核聚变堆作为舰船主动力,在通常情况下承担舰船用电的大头;而GTE-42型燃气轮机组则作为聚变反应堆冷启动时输入临界电量的辅助能源及主能源离线时的备用能源。
早在1933年,人们就在实验室里通过加速器加速原子实现了核聚变,然而这样得到的能量连抵消加速原子消耗的能量都不够,至于对外输出能量则更加不要想了。
通过对原魔方的解析,北联科学家率先研究出了被称为“托克马克”的受控核聚变装置。它的名字(Tokamak)来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)几个俄语单词。
从它的名字当中,我们就得以一窥控制核聚变的方法。
核聚变有两个前提条件,一是要有轻质原子核,二是核聚变反应要在数千万乃至上亿度高温下才能进行。
但问题是,如此高的温度,只有在恒星的内部才能达到,而且,人类目前能生产出的所有材料的化学结构都无法经受住如此高的温度。
但托克马克装置巧妙地避开了这一曾经困扰科学家们许多年的问题。
既然实体物质不行,就用看不见摸不着的磁场来约束。
这就是托克马克的基础设计思想。
利用能产生出强烈磁场的线圈,约束并加热位于环形真空腔室内部的等离子体,不仅引发核聚变反应,而且让反应始终维持在腔室内部,继而实现了对聚变反应的控制。
值得各位指挥官注意的是,核聚变反应堆虽然被誉为“未来能源”,并且已准备在碧蓝航线所属的KEN-SEN中广泛推广,而且这种新的能源装置具备清洁和安全等诸多优点。然而我们必须注意的是,目前任何种类的聚变反应堆要想进行冷启动,都需要一个临界电量。也就是说,任何类型的聚变反应堆都不可能自己启动,要想启动一台不管是基于磁场约束还是基于惯性约束的核聚变反应堆,都需要输入一个不低的起始电量。而这也正是作为舰用辅助动力的燃气轮机组存在的重要意义之一。

燃气轮机(Gas Turbine)是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转,将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械,是一种旋转叶轮式热力发动机。相比于其他舰用动力装置如蒸汽机,柴油机等,燃气轮机的结构最简单,而且体积小、重量轻、启动快、少用或不用冷却水。就算不用核反应堆,燃气轮机也是一种相当优良的舰用动力,而有了核动力后,燃气轮机仍然能作为一种优秀的舰用辅助动力,在特殊情况下还可以与核反应堆一起并网发电,为舰船提供特殊情况下的电力增幅。

然而凡事无绝对,燃气轮机并非毫无缺点,它体积小、重量轻的特点虽然使其单位功率体积指标较蒸汽轮机和柴油机相比优秀许多,然而它却同样具有进气量巨大的特点,这就致使任何安装燃气轮机的舰船都必须配备巨大的进气道,否则便会因进气量不足而无法完全发挥燃气轮机的能力,贝尔法斯特·明珠也不例外。从舰体上方看,她经过巧妙设计而从外表上和高耸的上层建筑完美融合的进气道组证明了这一点。

一般来讲,任何舰船的动力舱段在红外线传感器的眼中都会呈现出代表高热的红色。为了避免如此高热成为各种采用红外制导的武器的最好靶标,自近代以来的各种只要像点样的军用舰船都尽可能地采取各种措施以降低热信号,贝尔法斯特号也不例外。作为全球范围内最先进的第六代KEN-SEN,其动力舱喷涂了石墨烯涂层以降低整体热信号,同时被石墨烯涂层反射的热辐射将会通过专门设置的多段回热系统实现效率约60%的废热回收,这些废热随后会进入燃气轮机的外置二次循环回路,提高燃气轮机的效率。而磁约束聚变反应堆由于众所周知的原因并不会像许多人的想象那样对外持续地逸散超高温,也就不会产生高热辐射。种种措施使得贝尔法斯特尽管具有旧时代重巡洋舰的体量,其外逸的热量却仅相当于一艘1000吨级的小型舰艇。
值得一提的是,贝尔法斯特号安装的4台ALN/GTE-42型燃气轮机组全部按照动力包划分进行了减震降噪的处理。包括将机组安装在减震浮筏上,动力包舱壁铺设吸音材料等措施。这样处理的目的在于降低舰船噪音,提高敌方水下武器辨识目标的难度,同时也有利于舰船反潜作战,满足了预想中保交作战的反潜需求。
考虑到舰船防护的要求,贝尔法斯特号核动力导弹巡洋舰只有一个动力舱,但集成了两个动力包,这样做的考量是控制吨位的客观需要。贝尔法斯特在其核心区装备了“安德切尔”特装型舰艇反电磁炮装甲系统,然而这套装甲系统重量过高,导致贝尔法斯特不可能全面应用这种装甲系统。而动力系统由于容量较大,导致在设计阶段发现原有的装甲防护方案无法覆盖动力舱。因此贝尔法斯特号只能将动力舱置于原设核心区的后部,然后将“安德切尔”装甲系统延伸至动力舱尾,因而从实际上形成了一个突出原有核心区的半球形装甲突出部,相当于延长了舰船核心区。这也使得相比于原设而言,下水后的贝尔法斯特·明珠超重足足达1800吨,在一定程度上拖累了舰船速度。

然而有了充沛的能源,还需要与其相称的强劲动力来推动舰船达到设计航速,进而增大舰船机动性。为了达到设计指标那变态的56节航速要求,由来自明珠港区、BAE系统、纽波特纽斯造船及船坞公司的众多资深船舶设计师们组成的联合研发组只得采取当前技术条件下的唯一措施---采用螺旋式超导磁流体推进系统。

与传统机械传动类推进器如螺旋桨、喷水推进器等不同,超导磁流体推进装置是根据电磁学原理设计的,利用电磁力产生推力的舰艇动力装置。在磁场和电流的相互作用下,由于舰艇与海水之间产生大小相等方向相反的反作用力,舰艇将获得向前运动的推力,且推力的大小与磁场强度和电流大小的乘积成正比。
作为迈入新世纪后得到突飞猛进发展的新一代舰船动力,其无与伦比的安静性和理论航速上限150节的高速性能使得磁流体推进被认为是同核聚变反应堆一样的“未来技术”。然而具有这样优势的先进技术在迈入新世纪前也仅仅是处于实验室阶段而已。真正促进了超导磁流体推进的实用化和不断发展的,是上世纪90年代以来人类对原魔方进行解析时获得的一些具有启发性和前瞻性的思路。
然而凡事无绝对,没有绝对完美的动力系统,磁流体推进也不例外。为了将海水从舰船前段吸入并经中途线圈加速最后从舰船后端喷出,磁流体系统需要一条贯穿全舰的中空通道,而这样一条中空通道的存在必然会提高舰体建造与结构加工的难度;同时,这样一条通道的存在也会使舰体的结构强度难以保证,不利于舰船整体防护(除非是有能力采取全面防护的大型战舰)。但不管怎样,在磁流体推进系统带来的巨大战术价值面前,这些缺点实际上都是可以接受的。
这里需要注意的是,由于磁流体推进系统主要依靠加速线圈产生推力,这就使得采用磁流体推进系统的舰船可以极为灵活地调整推进方向,只要变动流经电路的电流方向就能实现翻转推力,从而迅速地实现从前进向倒车的转换。而通过增强一侧电路的电流就能实现左右转弯,通过两侧电路电势差的变化就能赋予舰船不同程度的转向推力,因此,安装了磁流体推进系统的舰船往往都具备优秀的机动能力,贝尔法斯特也不例外。
作为碧蓝航线第六代KEN-SEN,贝尔法斯特号早已使用各种高能武器如激光武器,电磁炮等替换掉了旧式火炮,实现了“全舰无火药”的目标。这一方面提高了舰船的技战术水平,但也在另一方面增大了舰船的能源消耗。在这样的背景下,优化舰船的电力管理,减少电力的无谓损耗就成了贝尔法斯特号所要面对的一个重大挑战之一。
贝尔法斯特号对此的回应是采用综合电力系统(IPS)。

综合电力系统(IPS)将传统舰船机械推进系统和电力系统合二为一,通过舰船电网为推进系统、高能武器系统、通信、导航与探测系统等提供电能,实现全舰能源的统一供应、分配、使用和管理。
通过采用综合电力系统,贝尔法斯特号得以降低原动机的噪声信号,提高自身的低可探测性。而可采取灵活方式布置的发电机组更是可以降低在舰船遭到攻击时原动机同时损毁的概率,提高舰船生存性。除此之外,采用综合电力推进的推进系统还能提高舰载燃气轮机的效率,其燃油消耗量会较未采用IPS而安装相同原动机的战舰下降10%到25%不等。
尽管单从推进效率来看,IPS不如由发动机直接转动推动轴的方式高。但它可统筹管理推进系统和其他舰上设备所需的电力,从整体使用效率看完全可以弥补这一缺陷。更何况贝尔法斯特的IPS本身也不过是整合式舰船域控制系统(Integrated Ship Domain Control System,ISDCS)的一个子系统而已,ISDCS是一个高度集成的机电设备控制系统,它可实时掌握全舰电子设备的详细信息,从而灵活调整电力流向,比如在全速航行时,ISDCS会安排一些不必要的设备以低功率工作或休眠待机以减少耗电量,再将电量用于推进系统;而在战斗状态下,ISDCS会适当减少无关设备的用电量,而将电量用于舰载武器系统。在总发电量不变的情况下灵活调配各系统用电,确保整体效率最优。
除了节流外,贝尔法斯特号还在开源方面下了很大功夫。两座FSTTR-420磁约束聚变堆的供电能力高达24万千瓦,足以满足舰体绝大多数情况下的用电需求,而在用电高峰期,4座总输出功率达20万马力的ALN/GTE-42型燃气轮机也能并网发电。为舰船电网增加可观的电力输出。
舰船主系统:
就今天人类在思潮工学方面取得的成就来看,人类对于KEN-SEN的研究可谓是一日千里。然而在为取得的成就赞叹的同时,我们也应客观地看到,当今人类所能做的一切不过是在应用思潮工学这座已经建好框架的大楼上修修补补。受限于作为理论制导的理论思潮学发展逐渐变得缓慢甚至在某些方面已经停滞,人类对于KEN-SEN的了解仍然不能算得上是全面。
这也就能解释,为何尽管自“曼-托立方(即心智魔方)”问世以来已有约半个世纪,然而人类尚无法通过自身的努力完全解析这个小小的立方体。众多科学家努力了半个世纪后创造的最具革命性的成果,仅仅只是制造出了在特定问题上拥有比当前通行的经典计算机强一万倍的量子计算机。
所谓的量子计算机,就是用量子力学原理制造的计算机。同经典计算机通过电路的开和关进行计算不一样的是,量子计算机是以量子的状态作为计算形式。
通俗地来说,我们日常使用的电脑,也就是学术界常说的“冯·诺依曼结构计算机(即经典计算机)”,不管是屏幕上的图像还是输入的文字,这些信息在硬件电路里都会转换成1和0,每个比特要么代表0,要么代表1,这些比特就是信息,然后再进行传输、运算与存储。正是因为这种0和1的“计算”过程,我们才称它为“计算机(Computer)”。
而量子计算机则基于完全不同的计算原理。利用量子天然具备的叠加性施展并行计算。根据量子力学,微观粒子可以同时处于多种状态(即所谓的“叠加态”)。也就是说0和1在微观粒子中是可以同时存在的。尽管听起来十分不可思议,然而这是已经被观测证实了的没有半点虚假的现象。这就意味着量子计算机可以同时完成多个任务,也就是真正意义上的“多线程”(经典计算机实际上只能在一段时间内运行一个线程,但由于在线程间切换的速度可以十分短暂,因此看上去就像能同时运行多个线程一般),因此具有超越经典计算机的运算能力。每个量子比特,不仅可以表示0或1,还可以表示成0和1分别乘以一个系数再叠加,随着系数的不同,这个叠加的形式可能性会有很多。
尽管量子计算机有着这样那样的优点,然而受限于当前的技术水平,现在的人类只能造出在某个特定问题上超越经典计算机的量子计算机,这也可以说是量子计算机的不完备版本。如果通俗地讲,我们将经典计算机比作一个加减乘除都会的孩子,那么现在人类能造出来的量子计算机就是所谓的“痴呆天才”,它只会算加法,但是算加法的速度比一百个会四则运算的孩子加起来都快。而这便是现今最先进的量子计算机所能做到的极限了。
今天,全世界最先进的量子计算机是东煌科技大学的“九章”,作为新一代量子计算机,“九章”采用了多种先进技术,使得其等效运算力超越上一代量子计算机“悬铃木”一百亿倍。然而这只是九章计算机对于“高斯玻色取样”这一个特殊问题的能力,对于其他的能力,比如进行四则运算,九章就毫无办法了。无疑,这样的计算机是难以实用化的,最多只能应用在一些特殊的领域。耗费大量人力和物力的量子计算机却只有这样的结果肯定不是人们想要的。

那也许有人就要问了,具备全能性,能在几乎所有领域发挥作用的量子计算机是否存在呢?
我们给出的答案是“有”,而且它早已存在于世了。
这便是所有基于定向诱导衰变技术,从“曼施坦因-托勒密立方(即心智魔方)”中诞生的KEN-SEN们最重要的部分---心智核心。
作为半能量构装体生物,舰船的智慧从何而来一直是科学家们研究的重点,而随着近代以来科技的进步,学术界开始倾向于同一个结论,那就是舰船的智慧主要来源于她们身体中那台具备全能性的量子计算机。是这台全能计算机超强的运算能力赋予了她们智慧。
当然,尽管正如同人类智慧不完全由大脑决定,身体各组织器官和大脑间的相互作用同样重要一样,舰船的智慧实际上也不完全由心智核心决定。但简单地来讲我们确实可以这么认为:舰船的心智核心,是舰船具备智慧的关键。
这样的认识大大推进了人类量子计算机的研究工作,毕竟如果有一天人类能够制造这样拥有全能性的量子计算机,那无疑会极大地推进人类社会的发展,甚至有可能一举终结掉塞壬的威胁,开创伟大的星际殖民时代。
然而抛却科学家们美好的远景目标,截止到现在,人类仍然无法在量子计算领域取得革命性的突破。这也使得舰船们的心智核心暂时具有不可替代性。
作为一艘碧蓝航线设计建造的巡洋舰,贝尔法斯特同样遵循了当今所有KEN-SEN的标准配置---配备模块化量子处理器集群,又称“心智单元”的指向性KEN-SEN心智核心,和作为量子计算机辅助运算模块的ALAS/CC1600并行式经典计算机。其中,除了那个指向性KEN-SEN心智核心是不可替代的以外,其他的部分都是可以实现插拔更换的商用现货(COTS)。通过借鉴商业标准和趋势,使得贝尔法斯特号的舰载主机能够获得持续更新与增强,获得了升级效率和灵活性,在一定程度上降低了研发成本和生命周期成本,并使其具备快速部署能力,系统重构能力和多变的任务适应性。而且,通过使用技术上业已成熟的商用标准,更是能降低研发风险,节省资金。
尽管人类还无法制造心智核心,但是对心智核心进行一定的拓展和强化总还是能做到的。被称为“心智单元”的模块化量子处理器集群便是人类将量子计算领域的成果与人类思潮学的产物结合的又一次新尝试。

随着时代进步,作为当今人类反塞壬战争中最重要战略物资的心智魔方也在不断更新迭代,截止2022年7月份,心智魔方的最新也是最先进的版本为Versio 12.7.2。这个新的版本拥有14个心智单元插槽,最多可以容纳14000个心智单元,也就是14000个量子处理器。每一位通过技术植入而升级到最新版本的舰船都可以通过“认知觉醒”进程插入足量的心智单元而使自己的综合能力评价等级突破100级的限制。而随着时代的发展,目前所支持的最高等级已从上世纪四五十年代的120级提升到了150级。

在碧蓝航线最高司令部的各种作战想定中,作为基本作战单元的舰船们往往面临着各种极端情况,比如通讯中断,弹药耗尽,舰体严重损伤等情况。在这样的情况下,为了保证最基本的生存,要求舰船必须拥有足够强的运算力和足够的冷静来应对各种极端情况,否则便会一下子陷入困境中。为了运行包括认知模块在内的各种高级功能,一般普通舰船的心智核心可供升级改装的空间本来就不是十分充足,更别提近代以来随着海战技术的不断发展,各种先进武器和设备都需要挤占心智核心的运算量,这就导致单一的心智核心无法很好地应对现代战舰那密密麻麻不同种类的各种设备需求。
对于这个问题人们的解决办法是:加挂更多的核心。
早在上世纪七十年代,为了解决这一问题,人类就开始了能够协助舰船心智核心进行高强度运算的辅助KEN-SEN开发计划。这便是今天碧蓝航线圈子内无人不知无人不晓的“布里(UNIV Bulin)”计划。
“布里”计划虽说自上世纪七十年代就已开始,然而直到上世纪90年代后才取得了突破性进展。发展至今的布里计划,已经分化出了三种针对不同等级心智核心的辅助舰船:泛用性布里(UNIV Universal Bulin)、试做型布里(UNIV Trial Bulin MKII)和特装型布里(UNIV Specialized Bulin MKIII)。尽管她们的外貌,性格等都有一定差别,但是她们的内核是基本一致的。
那便是一颗不同等级的指向性KEN-SEN辅助核心。



这种辅助核心是迈入新世纪后人类在思潮学方面取得的最重要的突破之一,其重要程度甚至可以与心智魔方的诞生相提并论。作为一颗人造的次级心智核心,它虽然在认知模块等高级功能方面不如一般的舰船,但却可以通过思潮诱导融合的方式与舰船原本的心智核心“融合”在一起,从而大大提高舰船本身的运算能力。
一艘舰船想要改量变为质变,将自己心智核心的运算量提升到一个新的台阶,就需要申请进行“舰船突破”,消耗布里的辅助心智核心和各种材料,然后便能大大提升自身运算力。

不过需要注意的是,往原本心智核心上加载次级核心的方法虽然会提高舰船的运算力,但同样也会提升舰船的能量消耗和系统负载。尽管工程师们已经采取了各种方式尝试优化,但以目前的技术水平而言仍然只能做到一艘舰船最多加载7个的水平,而且系统负载越大,想要第二次乃至第三次地将计算力显著提高所用的核心和物资的需求量就越大。
比如一般舰船在第一次和第二次突破时只需要1个次级心智核心,在第三次突破时由于系统负载上升,需要两个核心才能使计算力水平得以显著提升;而想要使计算力再提升一个台阶,就必须进行第四次突破,第四次突破能将舰船的运算力再提高三倍左右,仅为第一次突破提升10倍的三分之一,但却需要三个核心,资源消耗足足是第一次的三倍。至于第五次突破……除非有舰船想心智核心过载进入心智冻结状态,否则以当前技术发展的趋势来看,想要实现第五次突破起码得等到本世纪中叶。
由主心智核心、次级心智核心和一定数量的心智单元构成的“舰船主机(KEN-SEN Main Frame)”是一艘舰船在其舰生的绝大多数时间里使用的主要计算力来源。而ALAS/CC1600并行式经典计算机则作为应急备份,一般情况下都处于待机或低功率运作的状态,只有在舰船急需大量运算力,或心智体陷入无可挽回的心智冻结状态的情况下才会以最大功率运行。这种基于经典计算机发展而来的计算机虽然仍然是冯·诺依曼结构,但它的好处便是在于稳定性强,效能高,在各种条件下都能良好地运作,保证舰船在任何情况下都不会失去基本的自保能力。
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,贝尔法斯特号配备了种类繁多、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。
作为采用第六代KEN-SEN技术的超信息化战舰,贝尔法斯特号采取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,为舰船其他子系统甚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允许贝尔法斯特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,贝尔法斯特·明珠得以减少集成工作并获得跨越多个域的通用模式优势。
贝尔法斯特号的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,贝尔法斯特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,贝尔法斯特号的TSCE可分为核心+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。贝尔法斯特号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,使得贝尔法斯特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,极大地增强了贝尔法斯特号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。而出于早在论证阶段就确立的“小步快跑”设计思想,贝尔法斯特号在综合作战系统的选择上就没有采取其在舰船防护系统上的激进思路,而是选择了成熟的,与TSCE能完美配合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。
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。
为了加强抗干扰能力,贝尔法斯特号对每一个搭载基础硬件设施的电子模块化封装箱(EME)都施以了厚厚的电磁护盾,足以抵御100万吨当量级以下的核爆带来的电磁脉冲冲击。
除了电磁护盾外,贝尔法斯特号还将SAFENET光纤总线加入自己的双层光纤以太网中,作为由玻璃或塑料制成的纤维,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。
作为拥有“联合神盾”战斗管理系统的盾舰,贝尔法斯特具备了可以遂行区域防空任务的能力,然而要想真正执行这一任务,精密的雷达系统是必不可少的。
贝尔法斯特号那高大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。从表面上看贝尔法斯特只安装了这两种雷达,而实际上这两种雷达不论哪一种都是一类雷达的合称。
顾名思义,典型的双波段雷达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。对于贝尔法斯特号而言,她的双波段超宽带雷达(DBR)包括一台ALN/AESA-12BlockⅤ X波段固态主动相控阵雷达和一台ALN/AESA-20BlockⅣ S波段固态主动相控阵雷达。其中,AESA-12X波段雷达(MFR)主要完成低空搜索和超低空搜索,同时还支持导航功能;AESA-20 S波段雷达(VSR)主要完成远程空域搜索和超远程空域搜索。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,在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-12BlockⅤ X波段固态主动相控阵雷达和ALN/AESA-20BlockⅣ 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56%,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的冷却系统的体积,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有极大的提升。
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-12 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5MW,峰值输出功率更是达到了惊人的10MW。跟大多数陆基洲际弹道导弹远程预警雷达的功率相当。且单个阵面的最大增益高达49dB,比AN/SPY-10高出近3个dB。
除此之外,ALN/AESA-12和ALN/AESA-20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。
不过值得一提的是,尽管两种雷达实际上都有多种天线阵面选择,然而安装在贝尔法斯特号上的ALN/AESA-12和ALN/AESA-20两种雷达却都无一例外地采用了三面天线的标准构型。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,贝尔法斯特号也同样遵循着这个设计。

高度的扩展性让这两种雷达具备优秀的适装性,它们不仅能被安装在上至航空母舰下至导弹艇的战斗舰上,在稍加改装后甚至能在民用船舶上继续发光发热。尽管绝大多数人都认为在民船上安装相控阵雷达“至少不是个好主意”,但至少从理论上来说,DBR系统确实具备这样的可能。
虽然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,共用同一台计算机,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56%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舰船的规格,可以说不论从外貌还是技战术性能上都几乎一模一样。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。
但人类也并非什么都没做。在贝尔法斯特·明珠上安装的双波段雷达系统目标识别子系统里,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,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。
尽管贝尔法斯特号上安装的DBR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“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。因此,贝尔法斯特号不仅自身得具备优良性能,还得融入碧蓝航线海军的作战体系中。连同友军一起才能在战场上打出最凌厉的组合拳。
这需要贝尔法斯特号具备协同作战能力(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。
贝尔法斯特这样的平台通过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,贝尔法斯特号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。
前面提到过贝尔法斯特封闭了几乎所有舰内空间,只为定期登舰检查的检修人员们(一次3人)准备了一个50平方米的“综合信息中心(Integrated Information Center,IIC)”。由于这是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抵达问题区域,因此在设计时采用了专供专业人士使用的集成舰桥系统(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、协同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。
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,并可对画面进行360度旋转,缩放等操作。
由于IBS在KEN-SEN舰体上的作用并不十分重要,因此它也是贝尔法斯特号上唯一一个商用现货使用率达90%以上的舰载子系统。5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,显控屏也是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。由于全舰对人类封闭,因此检修人员只需坐在舰桥内,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,贝尔法斯特仍然选择将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。
舰载声呐系统:
正如同贝尔法斯特号的其他部分一样,贝尔法斯特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。贝尔法斯特·明珠的“集成声学传感器组件(IASS)”搭载了一台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)和一座ALN/TSS-04多功能拖曳线阵列声呐。这三种声呐系统共同构成了贝尔法斯特号的水下作战系统中最重要的部分。
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船舶球鼻艏内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舰壳中频声呐系统主要用于侦测潜艇。ALN/TSS-04多功能拖曳线阵列声呐采用稀疏阵技术和模块化结构,由多个不同频段的模块组成。具备远距离被动探测、噪声测向、跟踪和识别功能。其强大的功能足以支持包括反潜战、鱼雷防御告警接收、水面舰艇远距离探测等任务。不过拖拽声呐毕竟要考虑到便于拖拽的体积限制等,因此性能肯定比不上安装在球鼻艏内的两位大哥,其强大性能仅仅是针对同类产品而言。因此,ALN/TSS-04多功能拖曳线阵列声呐主要执行大范围远距离初始探测,引导舰载反潜直升机迅速飞往目标区域展开精细化搜索。除此之外,采取模块化设计的做法降低了维修和更换难度,战时仅需3分30秒即可完成不同模块的换装。
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。采用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,贝尔法斯特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。




to be continue..................................................
求个三连兄弟们...............