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艰难重生的45型驱逐舰

2022-02-18 16:19 作者:Lunoccupied  | 我要投稿

作为英国皇家海军进入21世纪后的第一款主力防空驱逐舰,45型的诞生英国皇家海军来说是个不小的挑战。作为技术大跃进的产物,45型在服役之初80%的舰上子系统都是全新的,可靠性没有经过实际检验。服役十余年后的现在,45型的设计亮点桑普森AESA(有源相控阵)雷达和紫菀防空导弹都表现出色,性能可圈可点,但原本也是设计亮点之一的IEP(综合电力推进)这么多年却一直故障频发,从设计之初的亮点变成了45型的污点

45型的IEP使用2台21MW的WR-21燃气轮机作为主原动机,2台2MW的瓦锡兰12V200柴油机作为辅助原动机。理论上WR-21的间冷回热设计应该拥有更高的热效率,可以单独支撑全舰用电需求,瓦锡兰12V200则主要在港口停泊期间供电或断电时恢复电力时使用

然而实际使用中,WR-21的间冷回热器可靠性不佳,尤其是在热带环境中发电功率下降严重,日常使用中经常是同时开启1台WR-21和1台瓦锡兰12V200。在WR-21发生故障时瓦锡兰12V200并不能完全填补发电功率上的损失,加上配电系统智能化程度低不会灵活调配,最终导致跳闸,全舰断电并失去动力

45型IEP演示图,4160V的MVAC(中压交流)配电网络供推进电机使用,其余船电则由降压后440V和115V的LVAC(低压交流)提供电力

同时期设计的DDG-1000朱姆沃尔特和伊丽莎白女王级动力系统也采用了类似的综合电力系统,也曾出现过动力系统故障,但病根和严重程度却截然不同

DDG-1000动力系统故障的根源是润滑油换热器的耐腐蚀性上存在缺陷,故障在美国海军2017年改用淡水作为冷却剂后就已经得到根治。伊丽莎白女王级则是推进轴密封不严导致海水渗漏。两者都没有类似45型的跳闸,全舰断电的情况发生,故障根源也和综合电力系统没什么关系

为了解决45型IEP的问题,英国在2014年紧急提出了内皮尔计划,旨在通过EIP(设备改进计划)和PIP(动力改进计划)两个阶段的改进项目彻底解决45型IEP所存在的问题

EIP通过修改子系统设计提高IEP各子系统的可靠性,限制跳闸时的影响范围,同时提高后勤保障和人员训练水平。EIP实施后45型IEP的断电故障次数降低了90%,成效显著

显示2010~2018年45型不同故障设备导致和断电总次数关系图。换流器高居榜首,WR-21屈居第二,不过在EIP实施后换流器故障率降低了90%,目前只剩WR-21这一顽疾需要解决

PIP则是为了解决45型用电功率大于发电功率导致跳闸这一EIP无法解决的顽疾所采取的终极手段。由于替换WR-21难度和花销太大,因此转而对瓦锡兰12V200下手,将之替换为3台新的3MW MTU 4000系列柴油机,并将其定位为主原动机参与日常发电,避免因WR-21故障导致发电功率下降进而断电的故障发生

虽然具体型号不得而知,不过45型应该使用的是3.015MW的MTU 20V 4000 M53B,该型柴油机还被26型护卫舰所使用

PIP升级后,45型的装舰发电功率将增加5MW。更高的电力冗余不仅能避免发生跳闸,还为未来可能上舰的新设备提供了一定的电力冗余,例如定向能武器。英国皇家海军就有为45型装备龙火激光炮,用来对抗无人机和小艇的打算

二号舰D33不屈是首艘进行PIP升级的45型,原计划2021年完成,不过遇到困难导致进度有所拖沓,目前正在测试新的柴油机,年内将进行海试。首舰D32勇敢将紧随其后在今年进行PIP升级,剩余4艘的PIP升级将会在2025年前完成

正在船厂进行PIP升级的D33(摄于2021年9月)


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