艦船電氣化與信息化復(fù)合發(fā)展之思考
2011-06-01 09:00

武器裝備是在矛與盾的不斷對抗中隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的,以海灣戰(zhàn)爭為轉(zhuǎn)折點,世界新軍事變革進(jìn)入一個新的質(zhì)變階段,信息化成為世界軍事變革的核心,戰(zhàn)爭形態(tài)已由機(jī)械化戰(zhàn)爭轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒒瘧?zhàn)爭。

未來海上戰(zhàn)爭,將是由以高新技術(shù)武器、新概念武器等新型精確打擊武器為主體的硬毀傷武器系統(tǒng)和以網(wǎng)絡(luò)為平臺、以信息化作戰(zhàn)為核心的陸、海、空、天、電一體的信息系統(tǒng)共同完成的,作戰(zhàn)形式將是軟兵器和軟硬一體化的形式。硬毀傷武器系統(tǒng)的對抗和信息系統(tǒng)的對抗都成為作戰(zhàn)成敗的決定因素,而硬毀傷武器系統(tǒng)的效能由信息系統(tǒng)的效能所決定的比例越來越大,戰(zhàn)爭由“平臺中心戰(zhàn)”轉(zhuǎn)向“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”。高新技術(shù)武器、新概念武器的使用是信息作戰(zhàn)時期的必然選擇,現(xiàn)代戰(zhàn)場上的信息流、能量流形成了有機(jī)的整體,實現(xiàn)了作戰(zhàn)效能的整體聚集和有效釋放,戰(zhàn)爭的勝負(fù)很大程度上取決于裝備信息化程度的高低。

1 綜合電力系統(tǒng)的信息化

艦船綜合電力系統(tǒng)(又稱艦船的電氣化或全電化)是通過電力網(wǎng)絡(luò)將發(fā)電、日常用電、推進(jìn)供電、高能武器發(fā)射供電、大功率探測供電綜合為一體的電力系統(tǒng)。以下從兩個方面將它與基于傳統(tǒng)動力的艦船信息化作對比分析。

1.1 先進(jìn)性對比分析

1.1.1 從系統(tǒng)效率和實現(xiàn)容易程度分析

傳統(tǒng)艦船機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)是兩個互相獨立的系統(tǒng),在對其進(jìn)行信息化時,存在以下問題:

①由于機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)的大部分物理量是非電量,在進(jìn)行信息化時,需將非電量轉(zhuǎn)化為電量,這就需要增加額外的處理設(shè)備才能滿足信息化接口的要求,所以基于傳統(tǒng)動力系統(tǒng)的艦船在實現(xiàn)信息化時需要使用更多的傳感器(例如機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速信號必須通過增設(shè)轉(zhuǎn)速傳感器而獲得)和轉(zhuǎn)換處理設(shè)備,增加了信息系統(tǒng)硬件的規(guī)模和復(fù)雜性。

②在采用傳統(tǒng)動力的艦船電力系統(tǒng)中,大量設(shè)備沒有信息接口,在實現(xiàn)信息化時,需要增加設(shè)備的信息接口:對于數(shù)字量控制的設(shè)備,需要進(jìn)行設(shè)備接口的改造,而對于采用模擬量控制的設(shè)備,則需要進(jìn)行控制設(shè)備的更新,這樣增加了系統(tǒng)信息化改造的規(guī)模和難度,降低了改造的效率。

③對傳統(tǒng)艦船進(jìn)行信息化時需要增加光纖和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,實現(xiàn)復(fù)雜。

在艦船綜合電力系統(tǒng)中,推進(jìn)系統(tǒng)的機(jī)械能已轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,各種機(jī)械量已轉(zhuǎn)換為電量,所有設(shè)備表現(xiàn)的特征是電氣量。電氣量屬于電磁信號,中間的采集、傳輸、處理、變換、運算等都是電氣量,并以電磁特征表現(xiàn)出來。在對其進(jìn)行信息化時:①可以直接使用現(xiàn)有的各種電量,省去了轉(zhuǎn)換和處理環(huán)節(jié),且控制更為靈活。②艦船綜合電力系統(tǒng)中的設(shè)備都具有信息接口,在進(jìn)行系統(tǒng)信息化時可以直接使用該接口,不需要再進(jìn)行系統(tǒng)接口的改造。③艦船綜合電力系統(tǒng)的自動化程度高,在遇到故障或事故時具備一定的自動糾錯功能,相關(guān)信息可被信息化軟件所共享;綜合電力系統(tǒng)高度自動化賴以實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò),也可以為艦船的信息化網(wǎng)絡(luò)所共享。

綜上所述,基于艦船綜合電力系統(tǒng)的信息化可以減少機(jī)械量的轉(zhuǎn)換、減少系統(tǒng)設(shè)備的信息接口、減少系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和數(shù)據(jù)處理量,相對傳統(tǒng)艦船具有更高的效率和更容易實現(xiàn)等特點。

1.1.2 從信息化復(fù)雜程度分析

綜合電力系統(tǒng)將艦船主動力系統(tǒng)與供電系統(tǒng)合并,通過合理配置可以減少原動機(jī)的數(shù)量,提高系統(tǒng)的效率,簡化動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu),降低監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模,從而降低信息化的復(fù)雜程度。

1.2 效能對比分析

1)以艦船綜合電力系統(tǒng)為平臺的信息化可以使用高能武器,而基于傳統(tǒng)動力的艦船信息化無法使用高能武器,不能充分發(fā)揮現(xiàn)代艦船信息戰(zhàn)的效能。未來信息化戰(zhàn)爭中將越來越多地使用新概念高能武器。傳統(tǒng)艦船機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)相互獨立,艦船的大部分能量以機(jī)械能的形式限制在推進(jìn)系統(tǒng)中,少部分能量以電能的形式存在于電力系統(tǒng)中,機(jī)械能和電能不能相互調(diào)配。如果在傳統(tǒng)艦船上使用高能武器,則電力系統(tǒng)的容量將很大,艦船在體積、重量上難以承受,機(jī)組的布置也十分困難,因此傳統(tǒng)艦船不能滿足高能武器的上艦需求。

綜合電力系統(tǒng)可以對能量進(jìn)行統(tǒng)一管理和動態(tài)分配,既能滿足艦船高速航行時動力的需求,又能提供戰(zhàn)斗狀態(tài)下高能武器的用電需求,從而提高艦船作戰(zhàn)能力和執(zhí)行任務(wù)的靈活性。因此,艦船綜合電力系統(tǒng)是高能武器上艦的必由之路,是艦船信息化的基礎(chǔ)和保障。

2)艦船采用綜合電力系統(tǒng)后,由于取消了傳統(tǒng)艦船的推進(jìn)軸和減速齒輪箱,艦船的噪聲小,具有更好的隱身性。在現(xiàn)代海軍信息戰(zhàn)的對抗中,能夠增加我方艦船被敵方艦船感知的距離,推遲敵方艦船對我方艦船如位置、航速等信息的獲得,降低敵方艦船信息戰(zhàn)的威力。同時,由于綜合電力系統(tǒng)取消了推進(jìn)軸,原動機(jī)和發(fā)電機(jī)的布置更加靈活,例如原動機(jī)可以采用分布式布置方案,而采用分布式布置的系統(tǒng)使信息化條件下現(xiàn)代艦船具備更高的生命力。

3)采用綜合電力系統(tǒng)的艦船,推進(jìn)系統(tǒng)由于采用變頻調(diào)速,推進(jìn)螺旋槳在調(diào)速、制動和反轉(zhuǎn)時更為靈活,調(diào)節(jié)時間更短,對艦船航速、前進(jìn)、倒車的控制更容易,有利于信息戰(zhàn)效能的發(fā)揮。

2 新一代艦船平臺

支撐海軍高新技術(shù)武器、新概念武器和信息化作戰(zhàn)的艦船平臺是指為適應(yīng)海軍高新技術(shù)的發(fā)展、新概念高能武器(激光武器、電磁炮、電熱化學(xué)炮等)的應(yīng)用以及現(xiàn)代海戰(zhàn)對信息化的高度依賴等新形勢下出現(xiàn)的新一代艦船平臺。