海军电气化：杀伤链的关键部分

推动海军电力需求的因素包括定向能武器、大功率雷达、不断攀升的燃料成本，以及海军希望在不增加环境足迹的情况下扩大行动范围的愿望。

图：哥伦比亚级弹道导弹潜艇（如艺术家构想图所示）将采用莱昂纳多 DRS 公司开发的电力驱动动力推进系统。

从表面上看，海军两栖运输船坞舰和阿利-伯克级导弹驱逐舰（DDG）没有什么共同之处。然而，这两艘舰艇目前都在海军舰队电气化试验中发挥着重要作用。

为了测试电力推进、定向能武器电池供电和舰载应用能源管理的可行性，海军已经用这些系统对其中几艘舰艇进行了部分电气化：

• 波特兰号两栖船坞舰（LPD 27）上的储能模块，用于支持固体激光器；
• 美国海军 “普雷布尔 ”号两栖船坞舰（DDG 88）上的高能激光器与集成光学炫目和监视系统（HELIOS）；以及
• 6 月下水的第一艘 DDG 51 Flight III 阿利-伯克级驱逐舰--未来的杰克-卢卡斯号（DDG 125）上的防空和导弹防御雷达 (AMDR) 电源转换模块。Flight III 配置以 AN/ SPY-6(V)1 防空和导弹防御雷达为中心，并对电力和冷却能力进行了升级。

海军的 2019-2037 年海军动力与能源系统（NPES）技术发展路线图将海军电气化称为 “杀伤链的关键部分”，其依据是大功率雷达和网络、用于反无人系统和导弹的定向能武器以及用于静音运行和切断加油后勤链的原动机推进的电气化需求。

NPES报告指出："海军对未来舰队的期望更高。电力可以将大量能源从一个地方快速、可控地转移到另一个地方，使能源资源（原动机产生的电力）具有极高的可替代性。作战能力电气化的趋势利用并依赖于电力的可替代性"。

“综合能源系统包括将能源转换为电动武器或传感器所需的能源。综合电力和能源系统的愿景则更进一步，其最终目标是在单一电力网络中将所有能源消费者与所有能源来源联系起来，最大限度地提高影响舰艇功能的灵活性，即提供能力优化的战术能源管理的全面完整解决方案。”

电气化的具体目的是什么？

美国海军电力需求的增加有许多驱动因素，包括新的、更先进的武器系统和雷达，不断攀升的燃料成本，以及海军在不增加环境足迹的情况下扩大行动范围的明确愿望。这些驱动因素包括

• 先进的有效载荷： 在不久的将来，海军希望将更大功率的雷达系统和攻击/防御型定向能激光器等高能耗的下一代技术安装到各种舰艇上。脉冲功率武器的高能量爆发以及先进的防空和导弹防御雷达传感器需要更大功率，而机械系统并不总能满足这些要求。

• 先进的推进系统： 这将在以下领域提供重要的作战能力：增强生存能力、部署无人平台、在整个舰艇内部进行灵活设计和升级，以及为分布式海上行动增加平台续航力。

• 成本： 海军的运营和维护成本远远超过造船成本。其中还包括不断上涨的汽油和柴油价格，以及向海上舰船运送燃料的后勤支持成本。电力和混合电力驱动可以满足海军的许多动力和推进需求，同时降低燃料和燃料运输成本，还可以使用更简单、更便宜的固定螺距螺旋桨。

• 环保：使用或运输燃料的船舶会产生二氧化碳，导致全球变暖。电力驱动对环境的益处很大，与节省的运营成本成正比。

减少对燃料供应链的依赖，同时更好地配备大功率雷达系统和定向能武器的海军舰艇，也将更适合海军在大国竞争中针对中国和俄罗斯提出的 “分布式海上作战”新作战概念。

莱昂纳多DRS公司高级副总裁兼海军动力系统总经理乔纳森-米勒（Jonathan Miller）说："战役防御和战术系统所需的雷达和传感功率增加，并有可能要在远距离投放海军武器。电力系统可以更有效地利用现有电力，并根据需要间歇性地提供能量"。

从广义上讲，DMO 标志着从日益脆弱的大型平台群转向广泛分散但高度网络化的舰队，主要由小型舰艇和情报/监视/侦察航空平台组成，既有有人驾驶的，也有无人驾驶的，与各种传感器和武器系统紧密集成，以实现最大的领域感知能力、生存能力和杀伤力。

DDG 51 Flight III 的开发专门针对 DMO 作战概念，该概念将使海军最先进的水面攻击舰能够在包括空中、水面和水下威胁在内的多重威胁环境中，独立或作为航母打击群、远征打击群和水面行动群的单元，开展进攻和防御行动。这些舰艇将提供或加强力量投送、前沿存在需求和海上护航行动。

五角大楼美国海军信息办公室（CHINFO）的海军发言人中尉刘易斯-奥尔德里奇（LT Lewis Aldridge）告诉《突破防务》："电气化和混合化支持更强大的海军力量，同时降低后勤需求。提高杀伤力，同时减少后勤尾翼。”

电气化就像海军系统的复合维生素

从本质上讲，提高战斗力和杀伤力是电气化的核心，它通过提高能源效率和从舰首到舰尾的电力共享，为扩大平台的作战范围提供了机会。值得注意的是，从环保的角度来看，支持提高战斗力和杀伤力的技术也会对气候变化产生积极影响。

除了改善有效载荷、推进力、成本和环境之外，电气化就像军事上的多种维生素，可以为许多作战领域提供基本要素。例如

生存能力： 这可以改善易受攻击性（避免被发现、减少被击中的概率和次数或将武器储存在不太容易被击中的地方的能力）、易损性（承受损害、最大限度减少伤亡和最大限度提高恢复能力的能力）和可恢复性（恢复关键能力，如机动性、适航性、关键舰船系统和作战能力）。

无人系统： 舰载 NPES 可支持多个无人系统同时快速充电，以提高战区内可部署资产的效能。

通信与信息安全/网络安全： 通信和信息对于支持态势感知和协调决策至关重要。海军要求在设计和开发新的 NPES 产品和系统时必须考虑网络安全问题。

灵活的舰船/模块化/标准模块接口： 这将允许并行开发有效载荷和平台，及时安装有效载荷，更高效、更频繁地进行现代化和技术更新，并根据需要更快地重新配置任务。

可用于电气化的资源

为推进、大功率雷达和定向能武器提供电力只是挑战的一半。挑战的下半部分是如何存储和管理这些能量，以便将其无限量地分配给激光武器，或将其转移到船上最需要的地方。

奥尔德里奇解释说："海军正在开发安全、高密度、高循环寿命的储能系统和先进的电源管理控制装置，以支持将‘能源弹仓’作为使用点能力（后装）或作为整体集成电源系统的一部分集成到未来的电源系统电气架构中。能源弹仓是一种通用、模块化、可扩展的中间储能系统，可用于多个任务系统和舰船装置，可补充典型的舰船服务电力，避免将随机、大型脉冲负载直接加载到发电机上"。

此外，根据奥尔德里奇的说法，海军在开发未来的 DDG（X）大型水面导弹驱逐舰时，将采用集成动力系统，以便将发电能力储存起来，并引导到需要的地方，即推进和任务系统。事实上，早在2019年，海军的 “能源弹仓”计划就已将储存能量作为最初的功能，以实现单涡轮发电机的运行。

与储能一样，为海军舰艇使用而专门设计的电源模块，在适当情况下使用商业技术，也有助于增加舰载动力。

利用现有架构降低成本和风险也是如此。例如，由莱昂纳多 DRS 公司开发的模块化、可扩展的哥伦比亚级弹道导弹潜艇电力/推进架构，就是专门为潜艇和水面舰艇的共同使用而设计的。

米勒说："海军清楚地看到了舰艇电气化的需求。他们已经朝着这个方向迈出了几大步，并明确表示计划在更新的舰船级别上实现更多的电气化。

米勒说："海军要向未来的电力驱动舰队迈进，同时优化现有舰队的现有动力，就必须充分利用所有资源。这包括：第一，优化目前的舰船建筑设计，以增加功率并促进间歇性电力的使用；第二，通过能量存储和流程调整（如改变风扇转速而不是节流气流以回收废热）来更有效地利用现有电力；第三，更多地使用专门设计的电力模块，在重要地方使用商业技术"。

参考来源：Breaking Defense