
主要来源:军武狂人梦、美国海军官方网站
阿利伯克号是阿利伯克级导弹驱逐舰的1号舰。该舰是世界上第一型配备宙斯盾武器系统而专业设计的宙斯盾驱逐舰。

阿利伯克号建造,下水图


阿利·伯克号是第一艘采用隐身技术来减少雷达横截面的美国海军舰艇,以降低其可探测性和被敌方武器和传感器瞄准的可能性。最初设计用于防御苏联飞机、巡航导弹和核攻击潜艇,这种能力更强的舰艇将用于高威胁地区执行防空、反潜、反水面和打击行动。
该级导弹驱逐舰的1号舰 阿利·伯克 号(DDG-51) 于 1991 年 7 月 4 日在弗吉尼亚州诺福克的诺福克海军造船厂服役。具有强大宙斯盾能力的任务驱逐舰。她的第一个支援任务是 1993 年出发,在“提供承诺”行动期间支援波斯尼亚和黑塞哥维那上空的“禁飞区”。 阿利·伯克 自 2001 年起参加了持久自由行动,并参加了 2003 年的伊拉克自由行动,其中她的战斧导弹被用于打击伊拉克目标。
此后的巡航期间,它还曾在亚丁湾和索马里海域执行反海盗行动。 2014年9月,它在红海向叙利亚境内的ISIS目标发射了战斧导弹。阿利·伯克号 目前仍在服役, 母港为弗吉尼亚州诺福克海军基地。

伯克号是阿利伯克级中唯一一艘Flight 1规格,之后DDG52-DDG71为 Flight 1A规格。


(这个表格有点问题 1型只有首舰伯克号 52-71为1A型)


伯克1A与2A重启型对比图,伯克Flight 2A因为增设机库,因此朝后的两部SPY-1DlV)相控阵列雷达的安装位置有所增高。
主要参考资料──全球防卫杂志281、282:神盾中坚:柏克级飞弹驱逐舰(张明德著)
军事连线12:解析伯克级Flight 2A神盾驱逐舰(张明德著)
军事连线62、63:新世代神盾舰完全解析美国海军伯克级Flight III的问世(张明德著)
1,历史
1970年代的护航空母舰艇短缺危机
美国海军在1960至1964年完成23艘亚当斯级(Adams class)飞弹驱逐舰后,在往后的二十几年间,竟然没有推出任何新一级的防空驱逐舰(唯一例外的是1970年代由于伊朗放弃采购,而在1980年代初期加入美国海军的四艘纪德级飞弹驱逐舰)。这个造舰断层要归咎于许多因素:首先,神盾系统计画之前的台风(Typhoon)计画遭到取消,1960至70年代美国又陷入越战泥沼而无力进行大规模造舰,再者也由于这段期间美国海军以李高佛(Hyman Rickover) 上将为首的核子动力派受到国会支持,主张美国海军接下来较大型的水面舰艇都要采用核子动力,因此在1960年代后期陆续否决几种传统动力的防空驱逐舰计画如1967财年飞弹驱逐舰(FY67 DDG)和DXG飞弹驱逐舰(DX防空驱逐舰的衍生型),只陆续编列建造昂贵的核子动力飞弹巡防舰(DLGN);而在1980年代,原本规划的神盾驱逐舰(DDG-47)也在建成之前升格为巡洋舰(CG)。
在1970年代后半美国卡特总统执政期间,由于越战后的军费紧缩,美国海军在此时期新购军舰的数量开始急遽减少。卡特政府的战略基调以维持世界局势和谐为主轴,让刚刚脱离越战泥沼的美国获得喘息;在此概念下,卡特认为美国海军的主要战略,就是在北大西洋上防守威胁最大的苏联潜舰攻势,而主要的军力维持目标就是由SOSUS海底监听系统、水面护航空母舰艇、核能潜舰、陆地反潜机与舰载反潜直升机构成的大西洋反潜网,至于带有攻势思想且价格非常昂贵的航空母舰与两栖攻击舰,卡特政府则是相当排斥,一来会抵触卡特节约国防支出的目标,而且这类攻势性建军容易造成美苏关系紧张,这对于1960年代石油危机、越战以来美国与第三世界国家之间陷入谷底的关系百害而无一益;而在卡特的观感中,体型庞大的航空母舰已经过时,早晚成为潜舰与飞弹的靶子。因此,卡特政府拒绝在任内购买任何新航空母舰,如此连带也使航空母舰护航空母舰队的规模受到影响。
在1978年7月,美国国防部通过新的海军兵力规划,让海军维持12个航空母舰战斗群(CVBG),加上9个海上整补群(URG)、一个可载运师级陆战队单位( MAF)的两栖舰队,以及7支船团护航群;其中,只有会遭受高强度空中威胁的航空母舰战斗群中编纳当时研发中的神盾巡洋舰,而每个航空母舰战斗群将由一艘航空母舰、二艘神盾舰以及六艘其他巡洋舰/驱逐舰。而URG则只以一艘巡洋舰/驱逐舰与3~4艘巡防舰作为护航兵力,至于需要水面舰提供火力支援的两栖舰队则编制12艘巡洋舰/驱逐舰与5艘巡防舰;总结以上,此一规模的美国海军总共需要24艘神盾巡洋舰、100艘巡洋舰/驱逐舰与95~114艘巡防舰,再加上额外的15%兵力余裕,就成为28艘神盾驱逐舰、116艘巡洋舰/驱逐舰与114艘巡防舰,所有水面舰总数达258艘。然而卡特政府任内的实际造舰作为远远不满足美国海军这份需求,只让美国海军订购了第31艘(最后一艘)史普鲁恩斯级驱逐舰、4艘提康德罗加级、 27艘派里级巡防舰以及4艘「意外」加入美国海军的纪德级飞弹驱逐舰。由于美国在1960年代建造的防空舰艇(高达58艘)将在1980年代开始陆续除役,而这批舰艇占当时美国海军水面防空护航空母舰兵力的八成以上;依照当时美国的造舰速率,美国海军根本无法及时填补这些舰艇除役后的空窗,因此在2000年的护航空母舰艇数量会缩减到160艘。
积极制海战略与神盾舰艇
在1970年代,美国海军强烈反对卡特政府缩减海军的政策,遂提出主动出击、在战争中夺取制海权的理论,称为制海2000(Sea Plane 2000),试图证明以航空母舰为主的战斗群在现代化海战中决未过时。在制海2000计画中,美国海军打算建构一支规模庞大、战斗能力强的海军舰队,在战争中直接进入苏联水域将苏联舰队、潜舰摧毁,而不是像二次大战的大西洋之战一样,放任德国U型潜舰进入大西洋之后才大费周章地组织庞大反潜兵力来护卫船团,这在苏联拥有大量潜舰的情况下可说是非常重要,将之摧毁于基地内总比在茫茫大海中搜索每一艘潜舰事半功倍;当时西方国家强调打不起第二场「大西洋之战」,北约护航空母舰的数量不及二次大战时同盟国的一半,苏联潜舰的数量却比纳粹德国在开战时多得多。以上理论就是1980年代雷根总统执政时期,美国海军前进战略的理论基础。而主动进入苏联水域寻找苏联舰队决战的兵力,就是美国航空母舰战斗群。然而,在苏联海军靠大量反舰飞弹齐射以及陆基轰炸机携带反舰飞弹所构成的制海战力日渐强大,美国海军航空母舰战斗群要深入打击苏联舰队将面临极大的风险。美国航空母舰依赖的防护网由舰载机以及战斗群内的防空护航空母舰艇构成,然而在1970年代,美国海军这个防护网中,只有刚刚进入服役的F-14A雄猫战斗机配备凤凰长程空对空飞弹,能在外围同时接战多个目标,但是配备鞑靼、小猎犬、护岛神(3T)防空飞弹系统的水面护航空母舰的战斗效能就很有限,因为这些1960年代水准的防空飞弹系统无法同时接战大量目标,低空接战能力也较为有限,很难指望她们为航空母舰拦下多少飞弹。在拦截能量有限的情况下,苏联轰炸机只要能在美国舰载机拦截范围之外抢先发射飞弹,美国航空母舰的所有防御体系(包括F-14A战斗机)只能好注意力集中在苏联射出的飞弹上;因此就算美国航空母舰战斗群能拦截绝大多数飞弹而在一波攻击中存活,苏联的轰炸机还是能确保自己的生存,甚至还有余力发动第二波攻击。在这种无法有效杀伤对方的情况下,美国航空母舰战斗群不仅很难取得决定性的胜利,甚至本身更容易受到较大的损伤。
神盾驱逐舰。为此,美国海军在1978年5月在海军作战部长办公室(OpNav)底下成立一个未来驱逐舰(DDX)研究小组,以冯坦中将(RKFontaine)为首。
只是当时高层对这种新观念尚无法接受。
新一代驱逐舰先期研究──DDX
在1976年度,美国国防部首度编列名为DDX的新一代驱逐舰概念研究案,计画替代现役的曼汉级、李海级、贝克那普级等28艘飞弹巡洋舰或驱逐舰。
DDX计画打算取代的舰艇都大多装置了一门5吋舰炮、65枚以上的防空飞弹与8枚鱼叉反舰飞弹,所以DDX被要求至少要拥有同等级的武装。在1970年代末期,美国政府将节约国防支出视为重要课题,因此任何新舰艇的建造都必须尽力设法降低成本。在当时,美国海军决策单位将缩减舰体尺寸视为控制造价的手段,因为想当然尔地舰体越小,成本就会越低,而舰体长度就成为压缩尺寸的最重要指标;然而,缩短舰体长度的后果是使长宽比减低,阻力就会提升,需要花更大的功率才能达到与高长宽比舰体相同的航速,也需要消耗更多燃料。除了舰体长度之外,续航力也被作为控制排水量的指标,当时的换算大约是每1000海里的航程可换取700tom的排水量。
而在控制成本之余,提高生存性也被视为是DDX的设计重点,1970年代贝克纳普号飞弹巡洋舰与甘迺迪号航空母舰相撞后大火以及1982年皇家海军舰艇在福克兰战争中的战损经验,舰艇防火与生存议题引起造舰界的高度重视。当时的军舰普遍以易融易燃的铝合金做为上层结构的建筑,虽可减轻上部重量,但是贝克纳普号起火事件却显示这对军舰生存是完全不可接受的。除了舰体本身的建材之外,舰内装潢设置材料是否易燃、电缆材质是否会在火灾中产生毒气或助长火势、消防损管系统是否完善等都是当时船舰界对生存设计的检讨范围;而美国海军也要求舰体结构最好必须能承受3~7psi的爆震超压。除了上述被击中后的生存性之外,降低雷达与红外线讯号、减低船舰被敌方侦知的距离,也是当时DDX研究的方向之一。动力方面,DDX将采用轻便、高度自动化、反应敏捷的燃气涡轮,取代需要大量人力且笨重、复杂、危险、迟钝的旧型蒸汽涡轮推进系统。
根据种种需求,DDX小组朝多种方向进行广泛的研究,防空武器装备从北约海麻雀短程防空飞弹、当时纪德级预备采用的鞑靼D(Tartar D)防空飞弹系统、神盾系统等都列入考虑,舰体尺寸也有多种考量;所有的防空飞弹都将装载于当时研发中的MK-41垂直发射系统(VLS),数量从60至120管不等,不过当时推出未久的战斧巡航飞弹尚未整合入垂直发射器中,而是另外装填于先前长提号采用的装甲发射器(ABL)之中。由于当时的每个ABL单元只能容纳四枚战斧飞弹,所以DD小组又试图引进容量高达20至40枚战斧飞弹的ABL,不过光是容量20枚的ABL就要占据相当于60管VLS的空间,并不上算。反潜方面,当时考虑的声纳包括巡防舰等级的SQS-56中频舰首声纳以及大型舰用的SQS-53低频舰首声纳等,而比较麻烦的是直升机库的配置,因为取消直升机库就能降低舰体长度,对压低成本颇有助益,但是无法让直升机驻舰则会导致舰体的独立反潜能力大打折扣。然而,当时美国海军的研究显示一个航空母舰战斗群配置的直升机数量已经超过任务需求,例如每艘提康德罗加级神盾巡洋舰与史普鲁恩斯级驱逐舰都可搭载两架直升机,而DDX打算取代的亚当斯级、法拉盖特级等飞弹驱逐舰都没有直升机库。权衡之下,美国海军认为DDX不设置机库不会使舰队反潜能力大幅降低,但仍保留起降甲板与加油设施,并维持直升机资料链的配置,在降低舰体尺寸之余仍维持一定水准的直升机操作能力。
在1979年,DDX完成了所有概念规划,工作小组提出了Baseline 2~12等11种方案,其中Baseline 6~9分别是增购派里级、史普鲁恩斯级、纪德级与提康德罗加级这四种现成舰艇,其余7种都是新的设计,以下便分别简介之:
Baseline 2:可视为纪德级的简化与改良版,长163.7m,宽17.6m,吃水5.38m,标准排水量6510ton,满载排水量8000ton,采用新开发的燃气涡轮电力推进系统,由二具FT- 9A2B燃气涡轮为主,搭配四具1500kW级发电机,输出功率73700马力,最大航速29.5节,续航力4000海里,舰上敷设373ton的防弹装甲。主要防空系统为经过NTU升级的鞑靼D防空飞弹系统,搜索雷达包括SPS-48E三维雷达与SPS-49二维雷达各一,射控系统包括三具SPG-51照明雷达与一座用于指挥舰炮的MK-92系统,舰首声纳为SQS-56,舰首与舰尾各有一座容量60管的VLS,舰炮为一门MK-75 76mm快炮(OTO 76mm快炮的美国版)。首舰造价估计为8.59亿美元,后续舰造价估计为每艘5.3亿美元,每艘的30年寿命操作维护成本约5.08亿美元。此设计如果把主机改为传统的四具LM-2500燃气涡轮推进(COGAG),能减轻174ton并降价600万美元,如果删除其中一具SPG-51照明雷达系统,可降低103ton并节省1300万美元,如果放弃鞑靼D而改用更便宜的MK-92射控系统,能节省833ton与9100万美元,但性能也会差得多;如果改用较大较高档的SQS-53声纳,则会增加634ton以及5300万美元。
Baseline 3:可视为提康德罗加级的简化与VLS化版本,长161.6m,宽18.2m,吃水6.1m,标准排水量7220ton,满载排水量9060ton,沿用提康德罗加级的COGAG燃气涡轮推进系统(四具LM-2500燃气涡轮,双轴),搭配四具2000kW级发电机,输出功率90000马力,最大航速30节,续航力5000海里,舰内敷设348ton的装甲。舰上配备神盾作战系统,搜索雷达包括四面天线的SPY-1B相位阵列雷达系统与一座SPS-49二维雷达,射控系统减为两具SPG-62照射器,舰首声纳为SQS-56 ,舰首与舰尾各有一座容量60管的VLS,舰炮为一门MK-75 76mm快炮。首舰造价估计为10.89亿美元,后续舰造价估计为每艘6.47亿美元,每艘的30年寿命操作维护成本约5.43亿美元。此设计如果改回原本的MK-45 5吋舰炮以及MK-86舰炮射控系统,会增加333ton以及2500万美元;如果以一座20管的战斧ABL发射器取代其中60管VLS,可节省255ton与1800万美元。
Baseline 4:与Baseline 2一样衍生自纪德级,删除其中一组60管VLS以进一步缩减体积,反潜方面则采用SQS-53声纳。长158.6m,宽17.1m,标准排水量6220ton,满载排水量8690ton,采用与Baseline 2相同的新型燃气涡轮电力推进系统,最大航速29.6节,舰内装甲敷设则增为365ton。主要防空飞弹系统为鞑靼D,搜索雷达包括SPS-48E三维雷达与SPS-49二维雷达各一,射控系统减为二具SPG-51照明雷达,舰首声纳沿用与纪德级相同的SQS-53,舰首装有一座容量60管的VLS,舰炮为一门MK-75 76mm快炮。首舰造价估计为8.37亿美元,后续舰造价估计为每艘5.17亿美元,每艘的30年寿命操作维护成本约4.97亿美元。此设计如果改用复合燃气涡轮或柴油推进(CODOG),可节省141ton以及1900万美元。
Baseline 5:是DDX之中最低档的方案,可视为派里级的改良版,保留舰首MK-13发射器,将原本位于上层结构的MK-75 76mm快炮移到舰首MK-13发射器之前,并在上层结构安装一组52管的VLS。与原版派里级相较,Baseline 5的舰体长宽尺度仍维持相同,舰长137.2m,宽14.3m,吃水增为5.18m,标准排水量3660ton,满载排水量4690ton,沿用派里级原有的推进系统,包括两具LM-2500燃气涡轮驱动单轴推进,输出功率40000马力,最大航速只有27.8节,续航力4500海里,配备一具1000kW的发电机,舰上仅敷设27ton的防弹装甲,抵抗爆震超压的能力也由其他设计的7psi降至3psi。主要防空射控系统仍为派里级原有的MK-92,搜索雷达也还是一具SPS-49二维雷达,舰首声纳则升级为较大的SQS-53。首舰造价估计为6.59亿美元,后续舰造价估计为每艘3.6亿美元,每艘的30年寿命操作维护成本约3.78亿美元。
Baseline 10:与Baseline 3一样衍生自提康德罗加级,但进一步压低成本,删减了声纳配备与飞弹数量。长150.9m,宽17.1m,吃水5.7,标准排水量5770ton,满载排水量7270ton,沿用提康德罗加级的COGAG燃气涡轮推进系统(四具LM-2500燃气涡轮,双轴),搭配四具1500kW级发电机,输出功率90000马力,最大航速30.4节,续航力5000海里。舰上配备神盾作战系统,搜索雷达包括四面天线的SPY-1B相位阵列雷达系统与一座SPS-49二维雷达,射控系统维持在与提康德罗加级相同的四具SPG-62照射器,取消声纳与舰炮,舰首与舰尾各有一座容量44管的VLS。首舰造价估计为9.35亿美元,后续舰造价估计为每艘5.3亿美元,每艘的30年寿命操作维护成本约4.3亿美元。
Baseline 11:与Baseline 10一样算是提康德罗加级的缩水版,不过加装了战斧巡航飞弹。长155.5m,宽17.6m,吃水5.7,标准排水量6210ton,满载排水量7780ton,沿用提康德罗加级的COGAG燃气涡轮推进系统(四具LM-2500燃气涡轮,双轴),搭配四具1500kW级发电机,输出功率90000马力,最大航速30.4节,续航力5000海里,舰内敷设313ton装甲。舰上配备神盾作战系统,搜索雷达包括四面天线的SPY-1B相位阵列雷达系统与一座SPS-49二维雷达,射控系统为四具SPG-62照射器,取消声纳与舰炮,舰首与舰尾各有一座容量44管的VLS;此外,舰尾直升机甲板取消,部署七组四联装战斧巡航飞弹ABL,成为与Baseline 10的主要区别。首舰造价估计为9.91亿美元,后续舰造价估计为每艘5.66亿美元,每艘的30年寿命操作维护成本约4.62亿美元。
Baseline 12:与Baseline 10一样算是提康德罗加级的缩水版,不过装回了声纳,VLS容量也略有扩大。长154.7m,宽17.53m,吃水5.85,标准排水量6170ton,满载排水量7770ton,沿用提康德罗加级的COGAG燃气涡轮推进系统(四具LM-2500燃气涡轮,双轴),搭配四具1500kW级发电机,输出功率90000马力,最大航速30.4节,续航力5000海里。舰上配备神盾作战系统,搜索雷达包括四面天线的SPY-1B相位阵列雷达系统与一座SPS-49二维雷达,射控系统维持在与提康德罗加级相同的四具SPG-62照射器,在舰首装置一座SQS-56声纳,仍未配备舰炮,舰首配备一座容量60管的VLS,舰尾VLS的容量维持在44管。首舰造价估计为9.64亿美元,后续舰造价估计为每艘5.46亿美元,每艘的30年寿命操作维护成本约4.7亿美元。
总结以上设计,去除沿用现有设计的Baseline 6~9,其余7种新设计分别衍生自纪德级、提康德罗加级与派里级,其中衍生自提康德罗加级的Baseline3/10/11 /12都维持原有的动力系统,将四座SPY-1B相位阵列雷达分置于两个上层结构,Baseline 10~12为了控制成本而牺牲了飞弹数量与舰炮的配置,Baseline 3/12也只配备降一档的SQS-56中频声纳,虽然比SQS-53便宜了3000~3500万美元,但是较低的功率与中频操作也比较不利于大洋环境;而如果要增加SQR-19拖曳阵列声纳,则需追加1000~1500万美元。 Baseline 3将SPG-62照射器的数量减为一半,至于Baseline 11则以牺牲直升机甲板为代价,加装战斧飞弹来充实对地攻击能力。 Baseline 11~13堪称希望以类似纪德级的价格,换取接近提康德罗加级的能力,为此不惜牺牲声纳与火炮的配置,尽量将排水量用在防空相关设备的装载。而衍生自纪德级的Baseline 2、4方面,采用全新的电力推进系统以及FT-9A2B燃气涡轮,并以垂直发射器取代纪德级原本的MK-26双臂发射器,同时防空系统也升级为经NTU改良的鞑靼D飞弹系统,其中Baseline 4堪称Baseline 2的进一步缩水版本。而Baseline 5这种强化版派里级虽然成本最便宜,但由于VLS仅52管,舰首MK-13虽备有40枚飞弹但发射速率太低,加上射控系统是最低档的MK- 92以及一座STIR照明雷达,射控频道数没有增加,所以整体战力在所有设计中敬陪末座。虽然美国海军DDX的成本控制要求十分严格,但是这些初步研究也显示真正影响造价最多的因素并不是舰体尺寸,而是舰上的感测器、武装等配备,反观舰体尺寸主要与钢价有关,但相对之下钢价比舰上关键装备便宜得多。
新一代飞弹驱逐舰──DDGX
在1979年8月,美国海军作战部长(CNO)汤玛斯.哈沃德(Thomas Hayward)下令以前述DDX研究报告为基础,展开新一代飞弹驱逐舰──DDGX的可行性研究,并计画从1984至1985财年建造第一艘。
DDGX预计作为提康德罗加级的辅助兵力,在中/低强度战场上则有足够的能力独自遂行作战。虽然哈沃德并未明确要求DDGX配备神盾系统,但特别指定必须装备以「低风险、技术成熟的相位阵列雷达」为主的战斗系统,当时也只有刚研发完成的神盾系统符合此一要求,所以这等于是指定DDGX配备神盾系统。此外,哈沃德还要求DDGX必须搭载战斧飞弹、一架反潜直升机与长程声纳,排水量范围可在3600~7800ton之间,尤其以5500~6500ton最为理想,最大持续航速至少在29节以上,以18节速率航行时,需具备5000海里的续航力。更重要的是,DDGX必须满足大量建造的经济性。如同过去的所有计画,DDGX的可行性研究仍由海上系统司令部(NAVSEA)预备设计分部(Preliminary Design Branch)负责。
DDGX的可行性研究朝着五个初步方向出发,其中Ship 1采用巡洋舰的舰体规格(Cruiser like),Ship 2为采用先进电力推进系统的驱逐舰(Advanced electric Drive),Ship 3为中型驱逐舰(Mid -size Desotryer),Ship 4为小型驱逐舰(Small size Destoryer),Ship 5则为搭载VLS的小型巡防舰(VLS Frigate)。最后Ship 1、3、5被纳入讨论方案,随后衍生出五个不同的系列:
Variant 1:是一种尺寸接近巡洋舰的高性能舰艇,基本型Varient 1A舰长161.3m,宽14.94m,标准排水量6554ton,满载排水量8134ton,动力为四具LM-2500燃气涡轮,输出80000马力,双轴推进。舰上配备简化后的神盾系统与SPY-1相位阵列雷达,射控装置为两具照明雷达,声纳为SQS-53,主武装为前、后各一组61管的VLS(与提康德罗加级的VLS版相同)。
以Varient 1A为基础,Variant 1又有许多衍生提案:Varient 1B以舰首减少32管VLS的代价,加装一门5吋舰炮;Varient 1D将照明雷达增为4具;Varient 1E改用较轻较便宜的SQS-56声纳;Varient 1G改用完整版的SPY-1A相位阵列雷达;Varient 1H以1A为基础再增加额外的任务模组;Varient 1I以1A为基础增设Level 3的破片防护能力;Varient 1J具有Level 1的破片防护能力;Varient 1K具备抵抗爆震波的能力;Varient 1L相当于1A省略整合式NBC防护系统;Varient 1M在舰体增设可提高航行性能的主动滚转稳定鳍;Varient 1O增设可变距螺旋桨;至于Varient 1P则降低了操作与维护的人力需求。
Variant 3:属于牺牲部分能力的中阶驱逐舰,基本型Varient 3A舰长146m,宽18.3m,满载排水量7400ton,主机为三具LM-2500燃气涡轮,搭配新开发的RACER能量回收系统来提升效率,舰上的电力供应由三具柴油发电机提供。 RACER系统是一个蒸汽推进系统,利用LM-2500产生的废热来烧锅炉,产生蒸汽后推动蒸汽涡轮,再将动力传递给推进轴,在20节以下的航速时,理论上可节省33%的燃油消耗。舰上配备新开发的简化版神盾系统与SPY-1雷达,称为神盾II(Aegis II,详见下文),照明雷达为2具,飞弹系统为前32管、后64管的VLS,此外还有两组四联装鱼叉反舰飞弹发射器以及两套MK-15方阵近迫武器系统,此外舍弃了舰炮。
Variant 3同样有许多不同的次型,Varient 3B采用较便宜的鞑靼D防空飞弹系统,可视为纪德级的升级版;Varient 3C以3A为基础增,设第三具照明雷达;Varient 3D增设起降LAMPS III反潜直升机的设施;Varient 3E以当时正在开发的RAM滚转体防空飞弹取代方阵系统;Varient 3F采用先进的整合电力推进系统。此外,还有Variant 3G与ariant 3H。
Variant 5:采用巡防舰等级的舰体,堪称派里级的放大衍生版,并沿用派里级原有的动力系统、虽然此方案价格最便宜,但明显难以同时满足各种需求,必须以不同的舰型分别负担不同的任务。 Variant 5的基本型5A舰长137m,宽14.91m,吃水5.39m,标准排水量4058ton,满载排水量5084ton,主机为两具LM-2500燃气涡轮驱动单轴推进,输出40000马力。此系列的武装配置与先前DDX的Baseline 5类似,舰首配备一座MK-13单臂发射器,上层结构后段配备45管VLS。
Variant 5系列中,Variant 5A强调反潜与打击功能,沿用与派里级相同的射控系统,包括MK-92射控系统与一座STIR照明雷达,舰首声纳为大型的SQS-53;Variant 5B着重防空与打击功能,并改用一套X波段的小型相位阵列雷达,声纳为SQS-56。此外,还有Variant 5C。
NAVSEA在1979年12月完成了DDGX的研究,并在1980年1月向军备司令部提报。军备司令部最后建议以折衷的Variant 3A作为概念设计的基本舰型,除了首舰之外,后续舰预估造价为每艘5.5亿美元。作战部长哈沃德也同意此一发展方向,但是将后续舰的单价降至5亿美元(1980年币值),并要求强化生存设计。为了配合这种简化版神盾驱逐舰,当时神盾系统推出了轻量简化版的衍生型,四面相位阵列天线采用单一发射机(功率降为2MW),故可整合于单一上层结构,比起提康德罗加级的双发射机、四面天线分散于两个船艛结构的设计,将可大幅缩短舰体长度;此外,由于减少了许多电子元件数量(包括SPY-1雷达以及神盾战斗系统架构的简化),也有益于降低建造成本。原本Variant 3A取消了舰炮,但由于美国海军内部对于完全取消舰炮仍充满疑虑,认为这将大幅缩减舰艇的任务弹性,因此在1979年,负责水面作战的作战副部长(DCNO)宣布DDGX仍将装备舰炮;稍后美国海军提供给国会听证会的DDGX草图中,也至少将配备一门MK-75 3吋舰炮。
根据NAVSEA的DDGX初步方案,美国海军在1980年11月提出新一代驱逐舰的首要需求(Top Level Requirement,TLR)框架。 DDGX原订于1981年2月进入概念设计阶段,不过在此前夕,美国海军对DDGX的基本需求又有更动;为了节约成本,美国海军要求设计小组以Variant 3A为基础,再删减1000ton的排水量,同时舰体垂间长度需降至140m以下。依照新的要求,NAVSEA重新评估了设计需求,在1981年1月推出两种方案,主要区别在动力系统:第一种排水量7800ton,使用整合电力推进系统,主机为三具配合RACER能量回收系统的LM-2500燃气涡轮,并搭配两具Pielstick PA6V280 16汽缸柴油机;第二种排水量6710ton,采用传统的燃气涡轮推进,主机为三具LM-2500搭配RACER系统,直接透过减速齿轮与大轴驱动推进器。在1981年2月,NAVSEA像CNO执行委员会(CEB)建议使用第一种电力推进的方案,虽然排水量稍高于预期,但仍在可接受范围内。然而,舰体长度140m很快就被证明不切实际;NAVSEA早在1981年5月就表示,如想容纳神盾系统、四具相位阵列雷达、两座VLS与一座直升机甲板等必要的任务装备,舰体垂间长度起码必须在142m以上。
在DDGX进行同时,一向是美国海军水面舰艇制造重镇之一的英格斯(Ingalls)造船厂在1980年自行提出另一种DDX的预备方案,称为飞弹驱逐舰(Destoryer,Missile,DDM),由该厂先前承造的史普鲁恩斯级衍生而来,舰体长度171.6m,宽16.76m,吃水4.57m,轻载排水量5859ton,满载排水量7145ton,主机为三具LM-2500燃气涡轮,武装为前后各一组61管垂直发射系统,搭载116枚标准SM-2防空飞弹与16枚发展中的战斧巡航飞弹,舰首装备一门三吋舰炮,舰尾装备一门五吋舰炮,上层结构后段的两侧各装一门MK-15方阵近迫武器系统,并配备两组三联装MK-32 324mm鱼雷发射器,舰首装有SQS-53声纳;舰尾设置直升机甲板,但无直升机库。舰体由钢材制造,并采用全封闭式船艛;为了增加生存性,舰内设有80ton的HY-80装甲,同时将战情室埋在主甲板以下的舰体中以增强生存性,整体而言具有比史普鲁恩斯级更好的被动防护能力。相较于史普鲁恩斯级,DDM的舰艏艛高度降低,顶部加装一个装有四具SPY-1相位阵列雷达的塔状结构物,而四面照明雷达则分别设置于相位阵列雷达容纳塔的前、后、左、右侧。 DDM的许多特征都与当时DDGX的著眼点类似,包括设法将四面相位阵列雷达塞入一座上层结构物,以节省舰体长度,或者只装三具燃气涡轮降低成本,以及追求舰艇被动防护生存能力等等。

算办公美国国会预算办公室(CBO)在1981年4月出版的「1990年代海军水
面船舰可能性]
报告中四种1990年代水面船舰的构想,分别是设计已经定案的
CGN-42核子动力神盾巡洋舰与
CG-47传统动力神盾巡洋舰,以及仍在初步规划的DDGX简化型
神盾防空驱逐舰、DDGY驱逐舰。
此时DDGX设定的吨位只有6000吨,配备类似SPY-1的多功能相
位阵列雷达(但更轻量化)
以及两套防空飞弹射控系统,配备90管垂直发射器,没有舰
炮。
依照1981年4月美国国会预算办公室(Congressional Budget Office,CBO)出版
的一份「1990年代海军水面船舰可能性」(Naval Surface
Combatants in the 1990s: Prospects and Possibilities)评估报告,评估1986到1995财年的十年水面舰队更新计画,总预算规模约330亿美元(以1982财年币值为准。在这份计画中,打算建造的水面作战舰艇分成四种,并根据这四种船舰探讨不同的舰队组成方案;四种船舰包括方案CGN-42核子动力神盾巡洋舰、传统动力的CG-47神盾巡洋舰(前两者方案已经大致确定),以及两种衍生自DDGX的船型。这四种船舰分别是:
1.CGN-42核子动力神盾巡洋舰:发展自维吉尼亚级核子动力飞弹巡洋舰(CGN-38),此种方案先前在1979年1月被国防部长布朗(Harold Brown)正式否决,但美国海军在这份报告中仍将CGN-42纳入,希望有机会能使之败部复活。能有效担负海军各种不同作战任务,其排水量12000吨,最大航速30节以上,防空作战装备包括SPY-1相位阵列雷达、四部MK-99飞弹射控系
统、122管垂直发射器以及标准SM-2防空飞弹;反潜作战装备包括SQS-53舰首大型声纳、SQR-19拖曳阵列声纳、ASROC反潜火箭与MK-32轻型鱼雷发射器、两架反潜直升机;对水面、对地武器包括两座MK-45五时54倍径舰炮与战斧巡航飞弹。依照1982财年币值,预估每艘造价1.34亿美元。
2.CG-47神盾巡洋舰:就是提康德罗加级(首舰已经在1980年1月安放龙骨),采用传统动力,搭载与CGN-42相同的作战装备,排水量9100吨,最大航速30节,巡航速率20节,所有防空、反潜、反水面装备都与CGN-42相同。依照1982财年币值,预估每艘造价1.018亿美元。
3.DDGX战斗群驱逐舰(Battle Group Destroyer):美国海军正在初步研究的新型水面作战舰艇,主要配合航母战斗群作业,着重于防空(AAW)与反潜(ASW)作战,防空系统并未注明采用神盾,排水量、战力与造价低于CG-47。此时DDGX的设计尚未定案,依照这份报告,其排水量设定为6000吨,船舰垂线间长度(LBP)为466英尺(142m),最大航速29节,巡航速率18节。舰上防空系统并未注明采用神盾,但规格类似以神盾为基础的轻量简化版本,包括类似SPY-1的多功能相位阵列雷达(MFAR)、两座MK-99飞弹射控系统或两部用于终端接战射控的敏捷波束(Agile Beam)雷达,拥有90管垂直发射器与SM-2防空飞弹;对地、水面攻击方面,此种版本的DDGX并没有装备舰炮,但可发射战斧巡航飞弹(装在垂直发射器内);反潜方面,DDGX做了较多妥协,配备SQS-53舰首大型声纳、ASROC反潜火箭与MK-32轻型鱼雷发射器,但没有拖曳阵列声纳,船舰具有直升机起降甲板但没有机库,不能让反潜直升机驻舰。每艘DDGX造价预估5.5亿美元。此处DDGX的规格,比较类似前述
DDGX概念设计的Variant 3。
4.DDGY远洋驱逐舰(Ocean Going Destroyer):一种以水面作战为主要任务的通用舰艇,可以与航母战斗群一起编队作业。相较于DDGX,DDGY排水量更小,防空作战装备的档次较低,也没有特别针对特定的任务进行优化,可独立于编队以外执行广泛的任务。DDGY排水量只有4900至5000吨,最大航速30节,巡航速率约20节。为了节省成本,DDGY并没有配备与DDGX同级的高功率多功能相位阵列雷达,但仍配备某种3D对空搜索雷达以及两部敏捷波束(Agile Beam)雷达;反潜方面,DDGY也省略了大型的SQS-53舰首声纳,改配备小得多的SQS-56中频舰首声纳以及SQS-19拖阵列声纳,此外也拥有ASROC反潜火箭与MK-32轻型鱼雷发射器。 DDGY仍配备90管垂直发射器,可装填标准SM-2防空飞弹与战斧巡航飞弹。此外,为了加强岸轰能
力,DDGY配备一座MK-718时(203mm)舰炮。DDGY的成本低于DDGX,每艘设定为3.75亿美元。此处DDGY的规格,比较类似前述DDGX概念设计的Variant5。
在CBO这份报告中,针对上述四种不同舰型,在总预算规模330
亿美元的情况下,总共探讨了四种不同的建造数量组合:
选项一(Option I):强调作战能力(Emphasize Capability)
到1995年打算建成20艘CGN-42与24艘CG-47,总计44艘。此方案纯粹基于攻势作战、配合航母战斗群直接抵进敌方海域进行扫荡;由于会遇到最强烈的抵抗,因此所有的船舰都是规格最高、作战能力与生存性最强的舰艇。当然,这种方案将资源集中建造档次最高的舰艇,整体数量自然也最少,使得美国海军水面舰队规模显著降低,恐无法兼顾其他各方面任务(如支援两栖登陆、船团护航、反潜作战等)。
选项二(Option I1):强调战斗群作战(Emphasize Battle
Group Operation),到1995年打算建成24艘CG-47与50艘
DDGX,总数74艘。此种组合是在维持攻势作战的高端战力时同时相对兼顾水面舰数量。为此,「选项二」放弃了最昂贵的CGN-42核子动力巡洋舰,改用纸面战力与CGN-42完全相同但较为便宜的CG-47传统动力神盾巡洋舰作为骨干,同时以数量较
多、档次相对较低但仍然是针对防空而设计的的DDGX作为补
充。在1980年,美国海军作战部长(Chief of Naval
Operation,CNO)在众议院听证会中表示青睐这个方案。
选项三(Option ⅢI1):在战斗群与其他任务中取得平衡
(Balance Battle Group and other Mission Emphasis),到
1995年打算建成24艘CG-47、30艘DDGX与29艘DDGY,总数83艘。相较于选项二,选项三在维持相同数量高档攻势性CG-47的同时,以将近1:1的比例来配置DDGX与DDGY。由于DDGY造价比DDGX更低廉一些,因此作为补充性质的DDGX与DDGY总共可以建造59艘,比选项二的50艘还多一些,更好地兼顾了美国海军的整体任务能力。
雷根政府时代的DDGX
进入1980年代以后,外在环境的变化使得美国海军较被允许建
造更大的水面舰艇。在政府方面,随着1981年鼓吹重建美国强
大武装的雷根政府上台,美国开始支持扩大海军建军的资源,因
此在经济与资源挹注上不再像1970年代节衣缩食的卡特政府般
的严苛;而由于同时间苏联军事武力的急速成长,美国国会已经
从1970年代的「越战症候群」中走出,开始愿意加大军备投资
以制衡苏联,并开始实践前述美国海军「制海2000」的攻势理论(即前进战略);再加上美国国会对海军前一种以「经费导向」的派里级飞弹巡防舰非常不满,认为该型舰为了节省成本而牺牲太多性能,而众议院武装部队委员会更明确表示不会再支持经济性重于性能的造舰设计。以上诸多有利因素,都使得DDGX能拥有较合理充裕的设计因素。
在1981年2月,新任海军部长李曼(John Lehman)接掌海军
部。原本卡特政府时代美国海军建军的主轴,是以北大西洋反潜
护航战略为主;然而新上任的雷根总统则以在全球各地对抗苏
联,所以美国海军的舰队规模显然不足。此外,卡特政府任内订购的舰艇数量实在不足,别说是雷根的积极战略主轴,就连能否即时替换1950、60年代建造的大批防空驱逐舰都大有问题。在1984年,李曼制订了著名的「600艘舰艇」大海军计画,
以15个航空母舰战斗群、四个各由一艘爱荷华级战斗舰领军的水面战斗群、10个补给群、7个战时护航群与一支两栖舰队构成美国海军的核心。在此计画中,承平时期每个航空母舰战斗群由一艘超级航空母舰、1~2艘神盾巡洋舰、2~3艘飞弹驱逐舰与2~3艘反潜驱逐舰构成,战时则将数个航空母舰战斗群合并为特遣舰队,以包含2~4艘航空母舰的特遣舰队而言,总共需要4~8艘神盾巡洋舰、4~8艘飞弹驱逐舰与4~8艘反潜驱逐舰;至于以爱荷华级战斗舰为核心的水面战斗群则以一艘神盾巡洋舰护航,并打算纳入三艘神盾驱逐舰。总计以上,这样的大规模海军总共需要45
艘巡洋舰、70艘驱逐舰与100~110艘巡防舰,才能满足航空母舰战斗群与水面战斗群的护航需求;然而在同个时期,美国海军现役的防空巡洋舰也只有27艘。
卡特政府的第二任期内,在水面舰艇方面只订购了四艘提康德罗加级神盾舰,虽然李曼在雷根政府任内的1982至1988年陆续订购23艘搭载垂直发射器的提康德罗加级,但数量仍无法满足海
军的建军规划;情况最吃紧的莫过于防空驱逐舰的替换,虽然先
前卡特政府任内订购31艘大型的史普鲁恩斯级反潜驱逐舰,同
时也完成了提康德罗加级神盾巡洋舰的研发,但新一代防空驱逐舰则完全没有动作,要不是伊朗在1970年代末期发生革命,使原本为伊朗建造的四艘大型飞弹驱逐舰被美国海军接手(纪德级),则美国海军在整个1970年代的防空驱逐舰规划将完全挂零;如果美国海军不在1980年代中期就开始推出新一代飞弹驱
逐舰,则之后美国海军现役的老旧飞弹驱逐舰将大举退役,舰队护航兵力随时准备开天窗。于是李曼决定先在1985年度订购第一艘DDGX驱逐舰,然后在1987财年订购2艘,1988财年再购买1艘,接着从1989至1994财年以每年4~5艘的速率订购,初步规划决定建造5艘。在1981财年中,还正式签署了DDGX所需的多功能相位阵列雷达的初步研发合约,称为SPY-1D;此外,开始编制不同作战部门的系统规格书,并展开作战系统的设计和软硬体开发。

19:13
DDGX第一次概念设计的否决
就在李曼新官上任的1981年2月,仍在任的海军军令部长汤哈沃德批准DDGX进入概念设计阶段,并依照前述1980年11月完成的DDGX首要需求架构(TLR)来执行。不过哈沃德认为前述两种DDGX方案都引进过多新技术,面临风险过高的潜在危机,所以任命一个由海军退役中将萨尔泽(RSSalzer)与数位资深军官组成的审查小组对DDGX初步设计方案进行评估,结果将之否
决。此一小组不喜欢方案一的全电力推进系统,也不喜欢为了节省成本与排水量而采用三具燃气涡轮、但使传动系统变得很复杂的方案二(因为三具涡轮的出力要分配给两具推进器)。此小组希望将动力系统回复到史普鲁恩斯级的四具燃气涡轮推进,并采用传统的传动系统,同时希望能部署更多飞弹。关于电力系统而言,审查小组表示虽然全电力驱动具有很高的吸引力,但建议另行发展,而不要让具有时效迫切需求的新驱逐舰来承担风险。依照萨尔泽审查小组的建议,哈沃德在1981年4月下令重新进行
DDGX的概念设计。
DDGX第二次概念设计
受到萨尔泽小组的影响,美国海军开始转向排水量更大、设计较保守的方案,首先将排水量上限提高为8700ton,首舰以外的后续舰的单价也调整到6~6.5亿美元,设计变更包括将SPY-1D相位阵列雷达的功率由2MW提高到与SPY-1A相仿的4MW,增加航程,加装拖曳阵列声纳,以维持与现役巡防舰同级的反潜能力,此外分别为军官与船员设置独立的厨房。经过此翻修改,DDGx的满载排水量预估达8500ton。
在1981年6月30日,军令部长办公室(OpNav)批准以新设计为准的首要需求架构:其中,提高战斗能力与限制成本被列为最高优先,人力削减与提高燃油运用效率、被动生存能力、未来改进潜力被列为中高优先,而主动生存能力则被列为中度优先;而由于OpNav认为舰体本身的钢板费用占整体成本比例不高,因此排水量控制仅被列为中度优先,至于人员适居性则为最低优先。然而在后续的设计阶段时,原先被列为中高优先的被动生存性被调整到最高优先,适居性的优先顺序也被升高,这两个调整意味更坚实的舰壳与更宽广的舱间,所以燃油效率的优先顺序遭到降
低。此外,美国海军也决定DDGX需具备安装LAMPS ⅢII反潜直升
机的相关系统。由于当时美国海军正考虑引进海射(Seafire)
雷射导引炮弹技术,而5时炮弹是搭配雷射导引系统的最低限
制,因此又把DDGX的舰炮从早期规划的三时升级为五时,并安装在舰尾主甲板上。
在第二次概念设计以后,DDGX于舰尾设置—门MK-455时舰
炮。
在设计过程中,美国海军又启动重量削减计画,以删减200ton的排水量,作为抑制造价的手段。为了在不影响结构强度的前提下减轻重量,美国海军最初打算以HY-80高张力钢板取代普通的HTS钢板作为01甲板的材质,前者能以较低的厚度维持与HTS钢板相当的强度,但是施工难度与成本较大;最后设计小组决定使用新开发完成的HSLA-80高强度-低合金(High Strength Low
Alloy,HSLA)钢板来建造01甲板。 HSLA-80的整体性能表现接近HY-80,但由于含碳量极低,焊接前预热需求低很多(有时甚至不需要预热),因此加工作业更为方便且便宜;此外,由手HSLA-80的含碳当量低于HA-80,低温冲击韧性以及冷裂敏感性都低于HY-80。而其他降低上部重量的措施包括上层结构与烟囱以铝合金作为建材,并引进轻量化、高强度的凯夫勒(Kevlar)装甲板替代HY-80钢材作为破片防护材质。在此同时,NAVSEA也在不影像稳定性为前提下,重新评估舰型与尺寸,试图进一步删减排水量,最后决定水线长度维持不变,但削减1.5呢的宽度与2时的壳体高度,连带使上层结构甲板高度也稍有缩减。预备设计阶段结束之际,新设计将战斗系统性能、排水量控制、燃油效率与被动防护列为最高优先,主动防护能力、适居性列为次高优先,操作性列为中度优先,而人力精简、未来成长余裕与标准化等项目则为低优先,以减少开发风险。
在1981年11月,NAVSEA根据第二次概念设计的结果推出四种DDGX方案,其中一种为8000ton方案,两种为8500ton方案,第四种为9100ton;然而,前三种方案都无法满足美国海军对航速与续航力的需求,为一符合所有标准的的9100ton方案又超出吨位上限。因此在1981年12月一次包括负责水面作战的副军令部长、海军军备司令、负责造舰与后勤的助理海军部长等高层列席的会议中,决议再度否决此案,重新进行第三次概念设计。
DDGX第三次概念设计
在第三次概念设计阶段,NAVSEA提出三种新的DDGX方案,主要差异在于辅机的选择,其中一种采用四具2500kW级燃气涡轮发电机,另外两种采用柴油发电机。在1982年2月,OpNav选择采用燃气涡轮发电机的方案作为后续发展的基准舰型,其排水量为8500ton,水线长度142m,水线宽18.89m,持续航速为29.6节,最大航速30.7节,航速20节时续航力4900海里,进一步降低航速时可获得5350海里的续航力;而OpNav还希望进一步提高航速、续航力,并缩减舰体宽度来降低成本与阻力。在第三次概念设计中,战斗系统、航速/续航力、生存性、居住性与未来发展余裕都被提高为优先需求。这个方案经过水面战副军令部长、军备部司令与NAVSEA司令审核后,上呈给军令部长哈沃德;最后哈沃德于1982年3月26日正式批准此方案,同时将
DDGX更名为DDG51,代表此计画的概念已经确立。

1980年代书籍中的DDG-51想像图。

大约在1982年的DDG 51初步设计方案,此时布局与配置大致已经底定,舰炮已经挪到舰首; 不过照明雷达仍为前二
、后一的配置,后方照明雷达位置较低,后部方阵近迫系统则设置在直升机甲板处;此外,烟囱也还是圆弧状。

阿利伯克号主要舱段

上与下) 伯克级Flight 1A 伯克级三号舰约翰.保罗.琼斯号(USS John Paul Jones DDG-53)在1991年10月26日于
缅因州的BIW船厂下水的画面。

Flilght 1A的希金斯号驱逐舰(USS Higgins DDG-76)前部船楼近照。注意已经换装AN/SLQ-32(V)6
SWEIP Block 2电子战系统。摄于2023年10月13日横须贺军港。

部署在西班牙罗塔海军站(Naval Station Rota)的四艘柏克级驱逐舰,属于第60驱逐舰中队(Destroyer Squadron 60)
,分别是波特号(USS Porter DDG-78)、唐纳德.库克号(USS Donald Cook DDG-75)、卡尔尼号(USS Carney DDG-64)
以及罗斯号(USS Ross DDG-71),摄于2017年。轮值部署在罗塔海军站的柏克级都需要面对较高的威胁强度,
从2016年开始就一律装备SeaRAM防空飞弹系统。

伯克级导弹驱逐舰首舰阿利.伯克号(USS Arleigh Burke DDG-51)的战情中心(CIC),摄于2014年6月;

图中的神盾系统显控介面以及前方的大型显示器都是完工时的原始构型。

伯克号上的机电控制站,摄于1991年试航期间


战情中心的某显控台。照片摄于2014年4月,而这是升级时换装的商规三平面显示器工作站

一艘伯克级导弹驱逐舰的声纳控制室(SCR),里面设有四具指挥与决策显控台。 SCR设置在
舰首MK-45主炮炮位正下方,舰上主要声纳作业如被动声学分析(分析目标声纹)等都在这些显控台进行。
上图的人员将声纳分析获得的水下战场态势画在一个透明板上。把声纳作业分散到独立的
声纳控制室而不是集中在战情中心(CIC),是美国海军船舰设计的传统,让人员在较为安静、不受干扰的环境下
进行声学监听分析作业。水声设备的信息处理整合好之后,才透过AN/USQ-82(V)数据多工系统(DMS)
传送到战情中心,整合到水下战术态势图像并作为反潜武器射控的信息依据。

初步设计阶段
哈沃德批准DDG 51时,要求这必须是一种价格相对较低、能大量建造的驱逐舰,并透过RACER能量回收系统使燃油效率改善15%(最终目标是35%)。哈沃德也明确订立了控制成本的目标数据,包括首舰以外的后续舰造价不能超过CG 47的75%(此标准已经比以往放宽,原本目标是相当于CG 47的70%,约7.7亿美元),战斗系统成本不得超过总成本的48%(防空功能占20%,反潜能力占7%,水面战能力占6%,指管通情占4%,指挥决策占3%,对地攻击占3%),先前的CG 47则为55%。如果要大幅缩减防空能力,则成本可降低15%,如果删除水面战与对地打击(主要仰赖战斧飞弹)能力,则成本还可以再减10%,不过这样剧烈地删减功能将大幅降低DDGX对海军的效益。
与成本控制的数字相似,DDG 51的防空战力同样也只有CG 47的3/4,例如垂直发射器管数(90管对122管)、照明雷达数量(3座对4座)等。虽然美国海军希望尽可能降低DDG 51成本,但基本性能规范的要求仍必须满足,如何取舍就是个困难的课题。对于李曼而言,DDG 51除了必须在经济性上可以负担之外,还必须说服国会同意拨款建造这样的神盾驱逐舰,包括说明这种神盾驱逐舰与既成的提康德罗加级神盾巡洋舰有何不同,并解释为何要建造这种性能只有提康德罗加级3/4的神盾驱逐舰。因此,DDG 51即便只想把成本降低5%也很困难,唯一比较可能牺牲的只有反潜功能,例如将大型的SQS-53C声纳换成SQS-56中型声纳、取消拖曳阵列声纳,或者删除搭配LAMPS 3反潜直升机系统的资料链等等。
根据美国海军舰艇计画流程,NAVSEA必须在概念设计阶段完成船型、吨位等基本规范,以及感测器、武器等主要系统的布置,接着才进入合约设计阶段,选择承包商负责后续的细部工程设计。不过由于神盾系统是DDG 51的重点,所以NAVSEA在概念设计阶段便将负责生产神盾系统的RCA公司纳入研究团队,担任战斗系统设计代理商。在1982财年,DDG51的作战系统也进入工程发展阶段。由于与DDG 51高度相关的SPY-1D相位阵列雷达、SQS-53C低频舰首声纳等尚未发展完成,其规格随时可能变动,使得舰体设计单位被迫预留更大的容积与排水量来因应可能的变动。
在这个阶段,DDG 51的设计又有许多改动;例如,美国海军第一线普遍对于先前NAVSEA将DDGX舰炮布置在舰尾的设计并不赞成,于是NAVSEA又将五吋舰炮移至舰首垂直发射器前方的01甲板,这使舰炮能直接攻击在船舰航行方向上的目标,舰桥上的军官也能直接目视炮口的指向;而将舰炮从舰尾移走后,位于尾部的方阵近迫武器系统也能重新布置,以取得更好的射击范围。原本DDGX将鱼叉飞弹发射器设置于主桅杆后方,稍后则移到两个烟囱之间,如此可降低被敌火命中的机会,并避免飞弹发射时使船艛后方的燃气涡轮主机进气口吸入飞弹排放的高温废气,此外也有助于降低舰体重心。此外,基于生存性上的考量,DDG 51对于舰上若干次系统的布置也有所研究,例如照明雷达的安装就有横列(如CG 47)或纵列等不同方案。
DDG 51堪称美国海军从冷战时代以来第一种认真考虑舰体被动防护措施的水面舰艇。在核子战争与飞弹化的时代,原本世界各国逐渐放弃看似笨重的舰体被动防护措施,认为利用防空系统与电子战装置拦截或干扰来袭武器才是治本之道;不过在DDG 51的设计中,再度将舰艇被动防护措施纳入重要课题。被动防护的定义包括避免被击中,以及被击中后尽量避免丧失战斗力,前者包括降低舰艇本身迹讯(包括雷达截面积、红外线讯号、噪音等)、强化电子反制措施等,后者则包括在舰体重要舱室敷设破片防护装甲、改良建材的耐火与抗击能力、强化消防损管设施、重要系统采用分散及冗余配置等等。其中,NAVSEA对于维持船舰中枢──战情室(CIC)的生存能力特别重视。
舰艇CIC将舰上所有主要作业相关系统都集中于单一舱室,虽然大幅提高了运作的效率,却也产生重要系统集中一处的风险问题;尤其是过去经常为了迁就舰长的方便,而将CIC设置于紧邻舰桥的位置(舰桥后方或下方),而这种将CIC置于上层结构的作法又更增添了船舰的脆弱性。为此,NAVSEA在DDG 51中提出两种方案,第一种方案为分离式CIC,拥有多个相互独立、各自具备完整机能的战情室,第二种设计为战情室分离布置,虽然只有一个CIC,但是将战斗系统元件分散到三个不同区域的战斗系统设备室,并将战斧飞弹控制台与声纳显控台从CIC中移出另外设置;由于第一种方案的分离式CIC会占用较多空间,所以后来OpNav决定采用第二种单一CIC、空间分离布置的方案。不过对于第一线美国海军人员而言,无论哪一种方案都会改变现有的操作习惯,并造成过干不便,所以一开始是带有若干排斥的。
依照美国海军作战舰艇的惯例,柏克级上操作声纳、分析声学信号的设备独立设置在一间声纳控制室(Sonar Control Room,SCR)里,而不是集中在战情中心(CIC)(某些国家海军如英、法仍将水声人员的战位集中在作战中心里),使得声纳操作人员能在一个相对安静的环境下作业(战情中心往往十分忙碌紧张),较不受干扰。柏克级的SCR设置在舰首MK-45舰炮炮位底下的装填机下方(主甲板的下一层)。 SCR是舰上声纳操作人员的主要工作场所,里面有四具指挥与决策显控台(Command and Decision Display Console),主要的声学信号前端处理工作如被动声学分析(Passive Acoustic Analysis,分析目标声纹等)等,都这里进行。声学信息经声纳控制室处理之后,透过AN/USQ-82(V)数据多工系统(Data Multiplex System,DMS)传输到战情中心(CIC);战情中心整合各声纳信息并进行后段处理(整合与运用),如目标动态分析(Target Motiom Analysis,TMA)等、将声纳信息整合到水下战场态势图等,此外也作为反潜武器射控依据。与SCR相连的是第一至第三号声纳设备室(Sonar Equipment Room,SER 1~3),其中一号声纳设备室(SER 1)容积最大,装置AN/SQQ-89水下作战系统的大部分相关设备;而第二、第三号声纳设备室(SER 2、3)尺寸相同。 SCR与SER的下一层甲板是MK-45舰炮的弹药库,而弹药库再下一层则是声纳冷却设备室(Sonar Cooling Equipment Room),其下方就是舰首AN/SQS-53C舰首声纳系统;AN/SQS-53C后端的冷却设备就设置在声纳冷却设备室里。
DDG 51成案
初步设计阶段
哈沃德批准DDG 51时,要求这必须是一种价格相对较低、能大量建造的驱逐舰,并透过RACER能量回收系统使燃油效率改善15%(最终目标是35%)。哈沃德也明确订立了控制成本的目标数据,包括首舰以外的后续舰造价不能超过CG 47的75%(此标准已经比以往放宽,原本目标是相当于CG 47的70%,约7.7亿美元),战斗系统成本不得超过总成本的48%(防空功能占20%,反潜能力占7%,水面战能力占6%,指管通情占4%,指挥决策占3%,对地攻击占3%),先前的CG 47则为55%。如果要大幅缩减防空能力,则成本可降低15%,如果删除水面战与对地打击(主要仰赖战斧飞弹)能力,则成本还可以再减10%,不过这样剧烈地删减功能将大幅降低DDGX对海军的效益。
与成本控制的数字相似,DDG 51的防空战力同样也只有CG 47的3/4,例如垂直发射器管数(90管对122管)、照明雷达数量(3座对4座)等。虽然美国海军希望尽可能降低DDG 51成本,但基本性能规范的要求仍必须满足,如何取舍就是个困难的课题。对于李曼而言,DDG 51除了必须在经济性上可以负担之外,还必须说服国会同意拨款建造这样的神盾驱逐舰,包括说明这种神盾驱逐舰与既成的提康德罗加级神盾巡洋舰有何不同,并解释为何要建造这种性能只有提康德罗加级3/4的神盾驱逐舰。因此,DDG 51即便只想把成本降低5%也很困难,唯一比较可能牺牲的只有反潜功能,例如将大型的SQS-53C声纳换成SQS-56中型声纳、取消拖曳阵列声纳,或者删除搭配LAMPS 3反潜直升机系统的资料链等等。
根据美国海军舰艇计画流程,NAVSEA必须在概念设计阶段完成船型、吨位等基本规范,以及感测器、武器等主要系统的布置,接着才进入合约设计阶段,选择承包商负责后续的细部工程设计。不过由于神盾系统是DDG 51的重点,所以NAVSEA在概念设计阶段便将负责生产神盾系统的RCA公司纳入研究团队,担任战斗系统设计代理商。在1982财年,DDG51的作战系统也进入工程发展阶段。由于与DDG 51高度相关的SPY-1D相位阵列雷达、SQS-53C低频舰首声纳等尚未发展完成,其规格随时可能变动,使得舰体设计单位被迫预留更大的容积与排水量来因应可能的变动。
在这个阶段,DDG 51的设计又有许多改动;例如,美国海军第一线普遍对于先前NAVSEA将DDGX舰炮布置在舰尾的设计并不赞成,于是NAVSEA又将五吋舰炮移至舰首垂直发射器前方的01甲板,这使舰炮能直接攻击在船舰航行方向上的目标,舰桥上的军官也能直接目视炮口的指向;而将舰炮从舰尾移走后,位于尾部的方阵近迫武器系统也能重新布置,以取得更好的射击范围。原本DDGX将鱼叉飞弹发射器设置于主桅杆后方,稍后则移到两个烟囱之间,如此可降低被敌火命中的机会,并避免飞弹发射时使船艛后方的燃气涡轮主机进气口吸入飞弹排放的高温废气,此外也有助于降低舰体重心。此外,基于生存性上的考量,DDG 51对于舰上若干次系统的布置也有所研究,例如照明雷达的安装就有横列(如CG 47)或纵列等不同方案。
DDG 51堪称美国海军从冷战时代以来第一种认真考虑舰体被动防护措施的水面舰艇。在核子战争与飞弹化的时代,原本世界各国逐渐放弃看似笨重的舰体被动防护措施,认为利用防空系统与电子战装置拦截或干扰来袭武器才是治本之道;不过在DDG 51的设计中,再度将舰艇被动防护措施纳入重要课题。被动防护的定义包括避免被击中,以及被击中后尽量避免丧失战斗力,前者包括降低舰艇本身迹讯(包括雷达截面积、红外线讯号、噪音等)、强化电子反制措施等,后者则包括在舰体重要舱室敷设破片防护装甲、改良建材的耐火与抗击能力、强化消防损管设施、重要系统采用分散及冗余配置等等。其中,NAVSEA对于维持船舰中枢──战情室(CIC)的生存能力特别重视。
舰艇CIC将舰上所有主要作业相关系统都集中于单一舱室,虽然大幅提高了运作的效率,却也产生重要系统集中一处的风险问题;尤其是过去经常为了迁就舰长的方便,而将CIC设置于紧邻舰桥的位置(舰桥后方或下方),而这种将CIC置于上层结构的作法又更增添了船舰的脆弱性。为此,NAVSEA在DDG 51中提出两种方案,第一种方案为分离式CIC,拥有多个相互独立、各自具备完整机能的战情室,第二种设计为战情室分离布置,虽然只有一个CIC,但是将战斗系统元件分散到三个不同区域的战斗系统设备室,并将战斧飞弹控制台与声纳显控台从CIC中移出另外设置;由于第一种方案的分离式CIC会占用较多空间,所以后来OpNav决定采用第二种单一CIC、空间分离布置的方案。不过对于第一线美国海军人员而言,无论哪一种方案都会改变现有的操作习惯,并造成过干不便,所以一开始是带有若干排斥的。
依照美国海军作战舰艇的惯例,柏克级上操作声纳、分析声学信号的设备独立设置在一间声纳控制室(Sonar Control Room,SCR)里,而不是集中在战情中心(CIC)(某些国家海军如英、法仍将水声人员的战位集中在作战中心里),使得声纳操作人员能在一个相对安静的环境下作业(战情中心往往十分忙碌紧张),较不受干扰。柏克级的SCR设置在舰首MK-45舰炮炮位底下的装填机下方(主甲板的下一层)。 SCR是舰上声纳操作人员的主要工作场所,里面有四具指挥与决策显控台(Command and Decision Display Console),主要的声学信号前端处理工作如被动声学分析(Passive Acoustic Analysis,分析目标声纹等)等,都这里进行。声学信息经声纳控制室处理之后,透过AN/USQ-82(V)数据多工系统(Data Multiplex System,DMS)传输到战情中心(CIC);战情中心整合各声纳信息并进行后段处理(整合与运用),如目标动态分析(Target Motiom Analysis,TMA)等、将声纳信息整合到水下战场态势图等,此外也作为反潜武器射控依据。与SCR相连的是第一至第三号声纳设备室(Sonar Equipment Room,SER 1~3),其中一号声纳设备室(SER 1)容积最大,装置AN/SQQ-89水下作战系统的大部分相关设备;而第二、第三号声纳设备室(SER 2、3)尺寸相同。 SCR与SER的下一层甲板是MK-45舰炮的弹药库,而弹药库再下一层则是声纳冷却设备室(Sonar Cooling Equipment Room),其下方就是舰首AN/SQS-53C舰首声纳系统;AN/SQS-53C后端的冷却设备就设置在声纳冷却设备室里。
1982年福克兰战争之后的设计变更
当DDG51的预备设计进行同时,1982年的英阿福克兰战争爆发了,这吸引包括美国在内的世界各国海军的高度重视。在这场堪称二战以后第一次的正面高强度海空作战中,英国海军有四艘水面作战舰艇遭到阿根廷击沉,并有多艘舰艇受创,其中暴露出许多舰艇防护设计与消防损管的课题,更是震撼了各国海军;例如,雪菲尔号驱逐舰在浑然不觉的情况下被一枚飞鱼反舰飞弹击中, 这枚飞弹的弹头虽未引爆(这是依照当时的调查结果,2015年新的调查结果认为当时这枚飞鱼飞弹的弹头有引爆),推进器残余的燃料却引发大火,而雪菲尔号由于关键系统布置太紧凑,一枚飞弹命中就同时波及了控制中枢、发电机、通风、消防水泵并引起舰上燃油火灾,中弹后很快就丧失了主要电力与消防损管能力,导致火势一发不可收拾,而舰内装潢与电缆材质等也没有考虑防火性能而使灾情恶化(助长火势蔓延、燃烧产生大量毒烟而使人员难以进行消防活动),最后终于不得不放弃该舰;而皇家海军Type-21巡防舰热情号(HMS Ardent F-184)中弹后也由于损管不力而无法控制火灾,不得不弃舰。许多当时正在设计的舰艇纷纷重新检讨防护设计(包含台湾正在进行的PFG-1飞弹巡防舰),而DDG 51自然不例外。
当时,美国海军部长李曼随即指示成立一个特别小组,专门研究福克兰战争对舰艇设计的所有教训;在这样的影响下,美国海军修改了DDG 51的首要需求架构,特别重视舰艇的被动防护能力,包括抗震、抗爆、抵抗破片、底抗电磁脉冲(EMP)、耐热等项目都指定了具体的指标,此外更特别成立一个生存性计画行动小组(SPAG)。经过研究之后,美国海军认为当时造舰界流行以轻质铝合金作为上层结构主要建材以降低舰体重心的作法已经不合时宜,因为铝合金低燃点、低融点的特性正是福克兰战争中几艘英舰中弹失火后灾情迅速扩大、没有机会灭火控制局面的主因。其实早在1975年美国海军贝克纳普号飞弹巡洋舰与甘迺迪号航空母舰相撞而失火烧毁整个上层结构后,美国海军就已经领教到铝合金建材耐火性差的问题,而福克兰战争则促使美国造舰当局正视这个严重缺陷。
在1982年10月,美国海军舰艇特性改进委员会(SCIB)决定,DDG 51除了烟囱与主桅杆外,从舰体到上层船艛等所有主结构都以钢材建造。此外,DDG 51的抗爆震、核爆能力指标也远超过以往的美国驱逐舰,全舰结构含SPY-1D相位阵列雷达天线可以承受每平方公尺48千牛顿的超压,是以往标准(每平方公尺21千牛顿)的两倍以上。而在1982年11月,美国海军决定所有新造舰都要配备可以涵盖全舰所有舱室的集中防护系统(Colletive Protect System,CPS),所有进入舰内的空气都要经过空调过滤处理,并且维持比外界气压高14千牛顿/平方公尺的舱压,使得受核生化污染的气体无法进入舰内,这使柏克级成为美国海军第一种采用「气密堡垒」概念的水面舰艇。
DDG 51是美国海军第一种把抵抗轻型武器、轻型飞弹或炸弹破片等「低成本杀伤武器」纳入设计考量的驱逐舰,也是美国从二战结束以来第一种全面考量防弹措施的水面作战舰艇,所有重要舱室(包括所有与神盾系统设备有关的舱室)都设置高硬度、轻质的凯夫勒装甲板来防止破片穿入。除了烟囱与主桅杆之外,舰体从舰底龙骨到舰桥顶部都由钢制造,并且使用双层空间隔板(double-spaced plates)设计,提供更好的防破片保护。而战情室也为了防止被命中后太容易丧失功能,除了采取前述的主要系统分离配置以分散船舰中枢机能之外,也把战情室、通信室、声纳室、导航系统室等中枢位置挪到主甲板以下的舰体中央,并受四周的舱室通道所保护。为了增加防火能力,DDG 51在设施材料的选择上下了很多功夫,例如禁止使用木材、易燃窗帘或橡皮地毯等装潢设施,各建材广泛以防燃剂进行处理,电缆绝缘层采用天然和矽树脂橡胶并加上玻璃纤维编织的保护层,以增加抵抗火灾的能力。此外,舰内舱室设有完善的消防洒水设备,而消防损管能力一向是美国舰艇的强项之一。除了抵抗战损的被动防护之外,DDG 51在设计阶段也把降低舰艇雷达讯号纳入考量,上层结构完全采用平面并呈现倾斜角度,舍弃容易造成广泛反射的弧状边缘或全反射的垂直交角,而甲板上的各种装备也尽量集中与封闭。早期DDG 51想像图显示烟囱边缘采用圆弧状造型,后来改为直角造型。此外,直到1980年代后期,所有DDG 51想像图中的主桅杆都采用传统格子状三角桅,直到最后才改成倾斜造型的杆状合金桅杆,拥有较佳的匿踪能力。
船型
舰型也是DDG 51研究的一大重点。二次大战结束以来,许多美国海军舰长都发现他们指挥的驱逐舰在恶劣天候的航海性能不如苏联的同类型舰体,例如美国的旧型驱逐舰在快速航行时,海水经常越过船头洒到舰桥上,但苏联驱逐舰却鲜少有这种困扰。在1970年代中期,美国海军船舰工程中心(NSEC)研究了苏联舰艇的设计,发现苏联比较偏好宽水线面、V字形前段截面的舰型,耐海能力优于美国海军惯用的窄水线面、U字形前段截面的构型,而苏联舰艇的外飘式船舷也比较能防止上浪;苏联海军在1950年代服役的科特林级(Kotlin class, Project 56)驱逐舰可能是最早具有V形大水线面积船型的作战舰艇之一,适航性能远优于同时期美国海军驱逐舰。 U形与V形横截面舰首相较,U型在中低速航行时阻力较小,续航力较优;V形的水线截面积较大,虽然阻力增加,但是在对抗恶劣海况下情况良好。
伯克级首舰伯克号称为Flight 1。伯克号的建造工作于1985财年执行,由于第二、三号舰(DDG-52、53)的舰造排定在1987财年开始,因此有将近两年的时间进行进一步设计修改;因此,伯克级从二号舰巴瑞号(USS Barry DDG-52)起,根据首舰伯克号的测试经验进行若干修改,称为Flight 1A,主要变更是修改舰尾直升机甲板布置,改善替直升机重新挂载鱼雷、声纳浮标的作业效率(直升机甲板弹舱能储存9枚324mm鱼雷以及150发声纳浮标),同时也充实了直升机整补设备,以提高航空后勤支援作业的能力。相较于首舰伯克号,从巴瑞号起的Flight 1A,排水量稍有变化。
伯克级与史普鲁恩斯级一样采用大型化舰体,不过长度与排水量低于后者。如同前述,柏克级采用美国大卫.泰勒海军船舰研发中心在1970年代末期研发完成的耐波船型,着重于提高耐海能力;同时期美国海军为DDG-51研究的船型总共有四种,分别是基线(Baseline)、巡航型(Cruise Variant)、高速型(High Speed Variant)以及耐航型(Seakeeping Variant),进行广泛而流体动力研究评估以及船模测试;经过分析采办效能比率(Effectiveness-to -Acquisition Ratio)以及寿命周期效能比率(Effectiveness-to-Life-Cycle-Ratio)之后,美国海军认为耐航船型拥有最卓越的表现,因此选择了此船型用于DDG-51。


伯克级采用「长舰首楼」构型,船型具有宽水线面,船体前段与后段呈现V形,长度较短而宽度增加,长宽比减少。 DDG-51船型的船宽比提康德罗加级(CG-47)宽了3.9英尺,长宽比只有7.898(提康德罗加级为9.601),这种设计能使纵摇力矩降低,改善耐波性并增加甲板面积,但是这种较为短胖的舰体在流体力学上不利于高速航行。因此,柏克级虽然排水量比提康德罗加级低了将近1200吨,但航速超过21节之后,需要的推进功率就超过提康德罗加级,加速到30节所需要的动力比提康德罗加级高25%,而且续航力(20节航速下约4400海里)也远不如较为修长的提康德罗加级与史普鲁恩斯级舰(20节航速下可达6000海里)。在试航时,柏克号(DDG-51)在所有的航速区间,燃油消耗都大于CG-47;在四部LM-2500燃气涡轮输出101476马力时,航速达到了31.5节。
总而言之,为了控制成本,美国海军严格限制了伯克级的舰体长度,导致本级舰船型长宽比较低、阻力较大,油耗表现无可避免地受到影响;而美国海军船舰设计单位采用V字形横节面、大水线面积等设计,加上船体纵向浮心与纵向水面浮心距离良好,使柏克级拥有出色的适航性能。由于舰体较短,柏克级的纵向弯曲力矩相较于提康德罗加级相对降低,因而允许主要纵向结构件采用较轻的钢材,减低重量与成本。
基于限制舰体长度以及控制成本的考量,最早的柏克级没有直升机库而只有起降甲板。由于舰体长度受限,柏克级没办法比照先前史普鲁恩斯级驱逐舰与提康德罗加级巡洋舰,将直升机甲板设置在舰体长度3/4处、高出主甲板的01甲板上(这对于船舰平台而言是最优的直升机甲板位置),只能设置在舰尾主甲板上。因此,柏克级的直升机甲板在主甲板上,离水面较近,当舰体在恶劣海象中大幅纵摇(pitching)与横摇(rolling)时,舰尾直升机甲板比史普鲁恩斯级的位置更容易上浪。
与提康德罗加级相同, 柏克级仍然使用四具GE的LM2500燃气涡轮主机(GTM)作为主要动力系统,不过推力经过提升,使其较宽短的舰体仍拥有30节以上的最高航速。从后期的伯克Flight 1A开始,所有伯克级便改用经过提升的LM-2500-30燃气涡轮,总输出功率略为提高到105000轴马力(单机功率26500轴马力),而原本提康德罗加级四部LM-2500总出力为80000马力。发电机方面,柏克级采用三具艾利森(Allison,1995年被Rolls Royce购并)501-K34燃气涡轮发电机(SSGTG),单机持续输出功率为2500kw,平时使用两具燃气涡轮发电机供电(柏克级系统满载输出的功率消耗在4MW以内,如果SPY-1D雷达等主要作战装备没运作,全舰一般的电力消耗在1MW以内),第三部作为备载;舰上电力供应系统为60Hz交流电,采用传统的辐射式配线架构,共有三个负载中心。
最初美国海军打算在柏克级上安装一套使用朗金(Rankin)循环的废热回收系统(RACER),这是一套蒸气推进系统,利用LM-2500产生的废热来烧锅炉,产生蒸汽后推动蒸汽涡轮,再透过传动齿轮箱传递给推进轴,理论上在20节以下的航速时可节省33%的燃油消耗,并增加1000海里的续航力;过去开放循环式燃气涡轮机的高油耗向来令人诟病,而加入RACER则可大幅改善燃气涡轮的能源运用效率,甚至直追以经济著称的柴油机。但是RACER系统的最佳操作环境是长以稳定速率航行的船只如商船,而不是经常剧烈改变主机功率的军舰;此外,这也等于在舰艇上加装不易于操作维护的蒸汽推进系统,增加系统的体积、重量与复杂度。由于首批DDG 51已经没有多于空间,所以美国海军稍后决定从第八艘柏克级起才修改设计并加装RACER系统,但最后还是完全放弃此系统,仍采用纯粹的燃气涡轮推进。在1980年代,通用电机(GE)曾研究由LM-2500燃气涡轮以及利用燃气涡轮废热运转的蒸气涡轮发电机组合(称为燃气/蒸气联合电力驱动系统,COGES)供大型邮轮使用,其中LM-2500燃气涡轮发电机组功率21.5MW,带动的蒸气涡轮机发电功率为7.65MW,使总功率达到29.15MW;附带的蒸气涡轮除了充分利用燃气涡轮余热来发电外,也为船上提供提供9吨重的蒸汽用于生产淡水、空调加热、洗衣房、厨房等舰船生活保障设施。
伯克级Flight 1/1A编制337名官兵,包含22名军官与315名士官兵。

(USS Arleigh Burke DDG-51)吊装一部LM-2500燃气涡轮的燃气产生器
(Gas Generator),利用舰上进气道空间吊入机舱。摄于2021年10月中旬。
和提康德罗加级飞弹巡洋舰相同,伯克级飞弹驱逐舰大轴的最低转速是每分钟55转(55 RPM)。以0至12节速率航行时,柏克级只需要一个机组、一根大轴维持运转,大轴转速固定在55 RPM,透过调整可变距螺旋桨(Reversible Pitch Propeller)的螺距来控制航速;而更高的航速就需要提高大轴转速,或者启用另一个推进机组,让两根大轴一起输出。
在低威胁海域15节以下的速率时,柏克级只使用一具LM-2500燃气涡轮驱动,并启用一具燃气涡轮发电机来供应舰上电力与导航雷达(如要是全战备状态,启用SYP-1D相位阵列雷达、作战和武器系统,就需要同时使用两部燃气涡轮发电机来供电),航速15到18节时透过改变可变距螺旋桨的桨距来增加控制速率;航速18到24节时,就同时使用二部LM-2500燃气涡轮推进;航速24到28节时, 可同时使用三部LM-2500燃气涡轮,而航速28节以上则使用全部的四具LM-2500燃气涡轮。一些神盾巡洋舰、驱逐舰需要紧随航空母舰、在起降时待命救援可能坠海的飞行员,此时需要保持至少25节以上的航速(航母需要制造25节的甲板风来进行起降作业),油耗较高,因此这些驱逐舰、巡洋舰每三天要补充一次燃料来维持75%以上的储油;一般担任外围护卫任务的神盾巡洋舰、驱逐舰每7到10天需补充一次燃料。依照操作经验,有时柏克级以正常航速航行6小时离港,然后以28节以上(使用四部LM-2500)冲刺9小时,就需要补充燃料。由于柏克级的舰型较宽,长寛比约7:1(提康德罗加级巡洋舰是9:1),因此阻力较大,加速时需要更多推力。
针对不同的航速需求,柏克级的推进系统有三种运作模式:
1. 拖曳轴(Trail Shaft):只启动两个推进机组(MER 1或MER 2)之中任一机组的一具然气涡轮,另一个机组停机(另一根大轴自由随流水旋转)。这种模式用于14节以下的航行速率,由于只启用一部然气涡轮,可最大程度地节省燃料。对于早期型柏克级(Flight 1/1A/2),此种推进模式的最大速限是18节。
2.分割(Split Plant):同时启动MER 1和MER 2两个机组,每个机组各启动一具LM2500然气涡轮带动一根大轴。如此,两个大轴各由一部LM2500然气涡轮推动。
3.全功率(Full Power):四部具LM2500然气涡轮全部启用。在Full Power模式下,早期的柏克Flight 1/1A/2从能在90秒内从静止状态加到全速,如果在轻载排水量之下则只需要74秒。如果要从全速状态煞停,全功率输出可在1分钟内全停(可变距螺旋桨调到倒车),煞停所需长度不超过600码。
而后续增加了直升机机库的柏克Flight 2A(见后文),由于舰体加长、长宽比增加,并且改用具有先进桨叶区段设计(Advacned Blade Section Propeller Design)的螺旋桨推进器(表面积增加,且减少了空蚀效应,提高推进效率)以及4呎长的舰尾压浪板(Stern Flap),因此最大航速比早期柏克级再增加1.6节。
柏克Flight 2A以Trail Shaft模式(只使用一部LM2500然气涡轮,带动一根大轴)航行时,最高航速被限制在20.5节(早期柏克级是18节)。在全功率输出下,柏克Flight 2从静止加速到全速约需1250码(1143m)距离,相当于舰体长度的7.4倍;而从全速急煞停车,柏克Flight 2A需要约61秒。以20.5节航行时,柏克Flight 2A的燃油消耗量约为每小时190加仑,以16节的最经济航速航行时则是每小时消耗165加仑。全功率模式航行时, 柏克Flight 2A耗油量是每小时118加仑,比早期柏克级的更低。依照美国海军柏克级的操作数据统计,每次出航接近30%的航行时间以8节以内的航速航行,大约15%是在17节以内航行;而全速前进则只有不到3%的时间。
转弯性能方面,柏克级在航速10节、舵角取35度的情况下,转弯直径为500码(457.2m);在航速15节、舵角取15度的情况下,转弯直径为1000码(914m);在航速30节、舵角取15度的情况下,转弯直径为1500码(1371.6m)

DDG 51成案
初步设计阶段
哈沃德批准DDG 51时,要求这必须是一种价格相对较低、能大量建造的驱逐舰,并透过RACER能量回收系统使燃油效率改善15%(最终目标是35%)。哈沃德也明确订立了控制成本的目标数据,包括首舰以外的后续舰造价不能超过CG 47的75%(此标准已经比以往放宽,原本目标是相当于CG 47的70%,约7.7亿美元),战斗系统成本不得超过总成本的48%(防空功能占20%,反潜能力占7%,水面战能力占6%,指管通情占4%,指挥决策占3%,对地攻击占3%),先前的CG 47则为55%。如果要大幅缩减防空能力,则成本可降低15%,如果删除水面战与对地打击(主要仰赖战斧飞弹)能力,则成本还可以再减10%,不过这样剧烈地删减功能将大幅降低DDGX对海军的效益。
与成本控制的数字相似,DDG 51的防空战力同样也只有CG 47的3/4,例如垂直发射器管数(90管对122管)、照明雷达数量(3座对4座)等。虽然美国海军希望尽可能降低DDG 51成本,但基本性能规范的要求仍必须满足,如何取舍就是个困难的课题。对于李曼而言,DDG 51除了必须在经济性上可以负担之外,还必须说服国会同意拨款建造这样的神盾驱逐舰,包括说明这种神盾驱逐舰与既成的提康德罗加级神盾巡洋舰有何不同,并解释为何要建造这种性能只有提康德罗加级3/4的神盾驱逐舰。因此,DDG 51即便只想把成本降低5%也很困难,唯一比较可能牺牲的只有反潜功能,例如将大型的SQS-53C声纳换成SQS-56中型声纳、取消拖曳阵列声纳,或者删除搭配LAMPS 3反潜直升机系统的资料链等等。
根据美国海军舰艇计画流程,NAVSEA必须在概念设计阶段完成船型、吨位等基本规范,以及感测器、武器等主要系统的布置,接着才进入合约设计阶段,选择承包商负责后续的细部工程设计。不过由于神盾系统是DDG 51的重点,所以NAVSEA在概念设计阶段便将负责生产神盾系统的RCA公司纳入研究团队,担任战斗系统设计代理商。在1982财年,DDG51的作战系统也进入工程发展阶段。由于与DDG 51高度相关的SPY-1D相位阵列雷达、SQS-53C低频舰首声纳等尚未发展完成,其规格随时可能变动,使得舰体设计单位被迫预留更大的容积与排水量来因应可能的变动。
在这个阶段,DDG 51的设计又有许多改动;例如,美国海军第一线普遍对于先前NAVSEA将DDGX舰炮布置在舰尾的设计并不赞成,于是NAVSEA又将五吋舰炮移至舰首垂直发射器前方的01甲板,这使舰炮能直接攻击在船舰航行方向上的目标,舰桥上的军官也能直接目视炮口的指向;而将舰炮从舰尾移走后,位于尾部的方阵近迫武器系统也能重新布置,以取得更好的射击范围。原本DDGX将鱼叉飞弹发射器设置于主桅杆后方,稍后则移到两个烟囱之间,如此可降低被敌火命中的机会,并避免飞弹发射时使船艛后方的燃气涡轮主机进气口吸入飞弹排放的高温废气,此外也有助于降低舰体重心。此外,基于生存性上的考量,DDG 51对于舰上若干次系统的布置也有所研究,例如照明雷达的安装就有横列(如CG 47)或纵列等不同方案。
DDG 51堪称美国海军从冷战时代以来第一种认真考虑舰体被动防护措施的水面舰艇。在核子战争与飞弹化的时代,原本世界各国逐渐放弃看似笨重的舰体被动防护措施,认为利用防空系统与电子战装置拦截或干扰来袭武器才是治本之道;不过在DDG 51的设计中,再度将舰艇被动防护措施纳入重要课题。被动防护的定义包括避免被击中,以及被击中后尽量避免丧失战斗力,前者包括降低舰艇本身迹讯(包括雷达截面积、红外线讯号、噪音等)、强化电子反制措施等,后者则包括在舰体重要舱室敷设破片防护装甲、改良建材的耐火与抗击能力、强化消防损管设施、重要系统采用分散及冗余配置等等。其中,NAVSEA对于维持船舰中枢──战情室(CIC)的生存能力特别重视。
舰艇CIC将舰上所有主要作业相关系统都集中于单一舱室,虽然大幅提高了运作的效率,却也产生重要系统集中一处的风险问题;尤其是过去经常为了迁就舰长的方便,而将CIC设置于紧邻舰桥的位置(舰桥后方或下方),而这种将CIC置于上层结构的作法又更增添了船舰的脆弱性。为此,NAVSEA在DDG 51中提出两种方案,第一种方案为分离式CIC,拥有多个相互独立、各自具备完整机能的战情室,第二种设计为战情室分离布置,虽然只有一个CIC,但是将战斗系统元件分散到三个不同区域的战斗系统设备室,并将战斧飞弹控制台与声纳显控台从CIC中移出另外设置;由于第一种方案的分离式CIC会占用较多空间,所以后来OpNav决定采用第二种单一CIC、空间分离布置的方案。不过对于第一线美国海军人员而言,无论哪一种方案都会改变现有的操作习惯,并造成过干不便,所以一开始是带有若干排斥的。
依照美国海军作战舰艇的惯例,柏克级上操作声纳、分析声学信号的设备独立设置在一间声纳控制室(Sonar Control Room,SCR)里,而不是集中在战情中心(CIC)(某些国家海军如英、法仍将水声人员的战位集中在作战中心里),使得声纳操作人员能在一个相对安静的环境下作业(战情中心往往十分忙碌紧张),较不受干扰。柏克级的SCR设置在舰首MK-45舰炮炮位底下的装填机下方(主甲板的下一层)。 SCR是舰上声纳操作人员的主要工作场所,里面有四具指挥与决策显控台(Command and Decision Display Console),主要的声学信号前端处理工作如被动声学分析(Passive Acoustic Analysis,分析目标声纹等)等,都这里进行。声学信息经声纳控制室处理之后,透过AN/USQ-82(V)数据多工系统(Data Multiplex System,DMS)传输到战情中心(CIC);战情中心整合各声纳信息并进行后段处理(整合与运用),如目标动态分析(Target Motiom Analysis,TMA)等、将声纳信息整合到水下战场态势图等,此外也作为反潜武器射控依据。与SCR相连的是第一至第三号声纳设备室(Sonar Equipment Room,SER 1~3),其中一号声纳设备室(SER 1)容积最大,装置AN/SQQ-89水下作战系统的大部分相关设备;而第二、第三号声纳设备室(SER 2、3)尺寸相同。 SCR与SER的下一层甲板是MK-45舰炮的弹药库,而弹药库再下一层则是声纳冷却设备室(Sonar Cooling Equipment Room),其下方就是舰首AN/SQS-53C舰首声纳系统;AN/SQS-53C后端的冷却设备就设置在声纳冷却设备室里。
1982年福克兰战争之后的设计变更
当DDG51的预备设计进行同时,1982年的英阿福克兰战争爆发了,这吸引包括美国在内的世界各国海军的高度重视。在这场堪称二战以后第一次的正面高强度海空作战中,英国海军有四艘水面作战舰艇遭到阿根廷击沉,并有多艘舰艇受创,其中暴露出许多舰艇防护设计与消防损管的课题,更是震撼了各国海军;例如,雪菲尔号驱逐舰在浑然不觉的情况下被一枚飞鱼反舰飞弹击中, 这枚飞弹的弹头虽未引爆(这是依照当时的调查结果,2015年新的调查结果认为当时这枚飞鱼飞弹的弹头有引爆),推进器残余的燃料却引发大火,而雪菲尔号由于关键系统布置太紧凑,一枚飞弹命中就同时波及了控制中枢、发电机、通风、消防水泵并引起舰上燃油火灾,中弹后很快就丧失了主要电力与消防损管能力,导致火势一发不可收拾,而舰内装潢与电缆材质等也没有考虑防火性能而使灾情恶化(助长火势蔓延、燃烧产生大量毒烟而使人员难以进行消防活动),最后终于不得不放弃该舰;而皇家海军Type-21巡防舰热情号(HMS Ardent F-184)中弹后也由于损管不力而无法控制火灾,不得不弃舰。许多当时正在设计的舰艇纷纷重新检讨防护设计(包含台湾正在进行的PFG-1飞弹巡防舰),而DDG 51自然不例外。
当时,美国海军部长李曼随即指示成立一个特别小组,专门研究福克兰战争对舰艇设计的所有教训;在这样的影响下,美国海军修改了DDG 51的首要需求架构,特别重视舰艇的被动防护能力,包括抗震、抗爆、抵抗破片、底抗电磁脉冲(EMP)、耐热等项目都指定了具体的指标,此外更特别成立一个生存性计画行动小组(SPAG)。经过研究之后,美国海军认为当时造舰界流行以轻质铝合金作为上层结构主要建材以降低舰体重心的作法已经不合时宜,因为铝合金低燃点、低融点的特性正是福克兰战争中几艘英舰中弹失火后灾情迅速扩大、没有机会灭火控制局面的主因。其实早在1975年美国海军贝克纳普号飞弹巡洋舰与甘迺迪号航空母舰相撞而失火烧毁整个上层结构后,美国海军就已经领教到铝合金建材耐火性差的问题,而福克兰战争则促使美国造舰当局正视这个严重缺陷。
在1982年10月,美国海军舰艇特性改进委员会(SCIB)决定,DDG 51除了烟囱与主桅杆外,从舰体到上层船艛等所有主结构都以钢材建造。此外,DDG 51的抗爆震、核爆能力指标也远超过以往的美国驱逐舰,全舰结构含SPY-1D相位阵列雷达天线可以承受每平方公尺48千牛顿的超压,是以往标准(每平方公尺21千牛顿)的两倍以上。而在1982年11月,美国海军决定所有新造舰都要配备可以涵盖全舰所有舱室的集中防护系统(Colletive Protect System,CPS),所有进入舰内的空气都要经过空调过滤处理,并且维持比外界气压高14千牛顿/平方公尺的舱压,使得受核生化污染的气体无法进入舰内,这使柏克级成为美国海军第一种采用「气密堡垒」概念的水面舰艇。
DDG 51是美国海军第一种把抵抗轻型武器、轻型飞弹或炸弹破片等「低成本杀伤武器」纳入设计考量的驱逐舰,也是美国从二战结束以来第一种全面考量防弹措施的水面作战舰艇,所有重要舱室(包括所有与神盾系统设备有关的舱室)都设置高硬度、轻质的凯夫勒装甲板来防止破片穿入。除了烟囱与主桅杆之外,舰体从舰底龙骨到舰桥顶部都由钢制造,并且使用双层空间隔板(double-spaced plates)设计,提供更好的防破片保护。而战情室也为了防止被命中后太容易丧失功能,除了采取前述的主要系统分离配置以分散船舰中枢机能之外,也把战情室、通信室、声纳室、导航系统室等中枢位置挪到主甲板以下的舰体中央,并受四周的舱室通道所保护。为了增加防火能力,DDG 51在设施材料的选择上下了很多功夫,例如禁止使用木材、易燃窗帘或橡皮地毯等装潢设施,各建材广泛以防燃剂进行处理,电缆绝缘层采用天然和矽树脂橡胶并加上玻璃纤维编织的保护层,以增加抵抗火灾的能力。此外,舰内舱室设有完善的消防洒水设备,而消防损管能力一向是美国舰艇的强项之一。除了抵抗战损的被动防护之外,DDG 51在设计阶段也把降低舰艇雷达讯号纳入考量,上层结构完全采用平面并呈现倾斜角度,舍弃容易造成广泛反射的弧状边缘或全反射的垂直交角,而甲板上的各种装备也尽量集中与封闭。早期DDG 51想像图显示烟囱边缘采用圆弧状造型,后来改为直角造型。此外,直到1980年代后期,所有DDG 51想像图中的主桅杆都采用传统格子状三角桅,直到最后才改成倾斜造型的杆状合金桅杆,拥有较佳的匿踪能力。
船型
舰型也是DDG 51研究的一大重点。二次大战结束以来,许多美国海军舰长都发现他们指挥的驱逐舰在恶劣天候的航海性能不如苏联的同类型舰体,例如美国的旧型驱逐舰在快速航行时,海水经常越过船头洒到舰桥上,但苏联驱逐舰却鲜少有这种困扰。在1970年代中期,美国海军船舰工程中心(NSEC)研究了苏联舰艇的设计,发现苏联比较偏好宽水线面、V字形前段截面的舰型,耐海能力优于美国海军惯用的窄水线面、U字形前段截面的构型,而苏联舰艇的外飘式船舷也比较能防止上浪;苏联海军在1950年代服役的科特林级(Kotlin class, Project 56)驱逐舰可能是最早具有V形大水线面积船型的作战舰艇之一,适航性能远优于同时期美国海军驱逐舰。 U形与V形横截面舰首相较,U型在中低速航行时阻力较小,续航力较优;V形的水线截面积较大,虽然阻力增加,但在恶劣海象下的俯仰(pitch)和升沉较小,比较不会上浪。一个著名案例是美国爱荷华级(Iowa class)战斗舰与英国先锋级(Vanguard class)战斗舰的比较,爱荷华级满载排水量比先锋级大6000吨级,两者舰体初始稳心高度以及舷宽基本相同,爱荷华级使用U形舰首而先锋级使用V形舰首;在1953年一次北约北大西洋演习时,美国海军发现爱荷华级的适航性远不如先锋级;演习中爱荷华级最大横摇角度达26度,而一同参演的皇家海军先锋级横摇角度却只有15度。美国海军舰艇研究发展中心(NSRDC)的研究指出,在相近的排水量与舰体长度情况下,苏联舰艇宽水线、舰尾几乎与舰舯同宽的构型,能使浮力中心分别向舰尾与舰首移动,具有更好的抗纵摇(pitching)与纵移(surging)能力,恶劣海象下的耐海性与航行能力较佳。
而参考这些研究的经验,美国海军在DDG 51上引进一种称为耐海船型(seakeeping)的新设计,具备与苏联舰艇相近的宽水线、V型前部段面以及外倾较大的舷缘,舰尾也比以往更为宽阔;而DDG-51船型的纵向浮心(Longitudinal Centre of Buoyancy,LCB)以及纵向水面中心(Longitudinal Center of Flotation,LCF)距离也十分良好,提高了适航性能。然而,美国海军的限制成本措施又给DDG 51的舰型带来另一个麻烦:理论上,长度相同的耐海船型在恶劣海象的航速可比史普鲁恩斯的修长船型增快一节,但由于缩减成本的考量,导致DDG 51只能采用较短的舰体,使得长宽比(6.97)过低,远不及史普鲁恩斯级(9.6),导致航行阻力增加不少。为了保有最大航速30节的性能,NAVSEA在不影响稳定性的前提下,将舰体宽度略微缩小1.33呎,使长宽比略为提高,同时将四具LM-2500燃气涡轮的总出力由史普鲁恩斯级的80000马力提高为97000马力,稍后又再度提高为100000马力。然而,主机出力的增加意味燃油消耗的增加,设计小组唯一的对策只有透过RACER能量回收系统来弥补。在1982年10月,美国海军舰艇特性改进委员会(SCIB)审查DDG 51的设计时,再度将满载排水量从8500ton降至8000ton,以满足成本控制的目标。虽然先前相关研究已经指出舰艇结构占总成本的比重相对偏低,以削减排水量作为控制成本手段的效果有限,然而实际上也找不到其他可型的办法。于是在11月,OpNav下令将DDG 51的排水量限制在8000ton,故又把水线宽度从19.8m降至18.59m,希望能节省8000万美元的造价。
DDG51设计定案
在1982年12月,DDG 51的最终基准设计大致成型,排水量8300ton,水线长142m、宽18.59m,以四具提高总功率为100000马力的LM-2500燃气涡轮推进下,可望达到31.3节的极速,续航力5400~6000海里,舰上总共将配置85吨的凯夫勒装甲;早先DDGX设定的持续航速(sustain speed,以主机最大持续功率的80%为准)为29节,不过由于首舰命名为阿利.柏克上将,而柏克在二次大战期间绰号为「31节柏克」,所以海军随后决定将柏克级的持续航速指标提高到30节。从第五艘开始,此方案的DDG 51造价可降低到7.74亿美元。不过李曼却觉得这个设计的价格太为昂贵,要求DDG 51首舰上限在11亿美元以内,后续舰的平均成本限制在7亿。为此,OpNav在1983年1月退回NAVSEA的预备设计方案,建议回到以CG 47为基础的保守路线,并取消直升机库、维护设施与舰炮,删减VLS发射管数量以及舰队指挥官设施,同时降低战斗系统与电战装备的规格,甚至考虑删除LAMPS III反潜直升机的相关配套设备与拖曳阵列声纳,力求从第6~10艘开始的造价就能压低到6.5亿美元。而美国海军副军令部长(VCNO)更提议建造更多已有现成设计、战斗力与维吉尼亚级核子动力巡洋舰相当的纪德级飞弹驱逐舰来作为DDG 51的解决,不过如此就没有神盾系统。
由于DDG 51是1980年代美国海军唯一能开工新造的水面舰艇,为了建造足够的数量,所以成本控制的重要性与日遽增。在1983年2月,李曼下令由造舰与后勤助理部长担任主席的驱逐舰管理评审委员会(DMRB),成员包括研究与工程助理部长、水面战副军令部长与NAVSEA司令,每个月集会一次来检讨DDG 51的设计,以便更积极而确切地掌控整个DDG 51建造计画,以免先前设计案一再被迫退回、重新修改的情况。为了回应上级对成本控制的期望,NAVSEA建议将原DDG 51的设计删除一部燃气涡轮发电机,其余三部则将功率由原订2500KW提高到3000kW等级,并重新考虑以电热器取代过去惯用的蒸汽锅炉加热器,同时进一步缩减水线宽度,虽然最大航速维持在30节,但续航力会降至5000海里。此外,因应高层对于改用简化版CG 47或者使用纪德级等提议,NAVSEA也开始研究这两种预备方案的可能成本;然而评估之后,由于通货膨胀的关系,新造纪德级并整合入NTU改良的成本为每艘7.39亿美元,而删除NTU则可将成本降至6.8亿美元,若纪德级不含NTU但整合其他改良则需要7.88亿美元;即便是重造史普鲁恩斯级,都需要6.56亿美元,这些方案并不比拥有神盾系统以及许多新设计的DDG 51上算;此外,CG 47方案更高达每艘11.2亿美元。经过三周的研究后,NAVSEA认为还是有希望将DDG 51的后续成本降至7亿美元,如果能够实现,将比纪德级还便宜,但是整体防空与对地打击能力都将有极大差距;纪德级没有神盾系统,防空雷达为旋转式的SPS-48E,面对威胁所需的反应时间比拥有神盾系统及SPY-1D相位阵列雷达的DDG 51慢4倍(虽然SPS-48E与SPY-1D的侦测距离相差不远),此外纪德级无垂直发射系统,不仅限制防空飞弹的发射速度,也无法直接容纳战斧巡航飞弹而需另行装设。而相较于简化版CG 47的设计,DDG 51的生存性较佳,而SPY-1D的架构也比SPY-1A先进轻巧得多。
由于NAVSEA对DDG 51、纪德级与简化版CG 47的比较分析极具说服力,李曼终于在1983年2月批准修改后的DDG 51方案,采用四具功率提升的LM-2500燃气涡轮主机与三具3000kW级的燃气涡轮发电机(不过最后仍采用2500KW的机种,直到DDG-91才换成三具3000KW的发电机组);不过由于舰上已经没有空间安装RACER能量回收系统,NAVSEA建议从第八艘以后的第二批DDG 51再行加装。但实际上,RACER系统的最佳操作环境是商船那种长时间以稳定速率航行的船只,而不是经常剧烈改变主机功率的军舰,此外这也等于在舰艇上加装不易于操作维护的蒸汽推进系统,增加系统的体积、重量与复杂度,所以最后没有任何一艘本级舰安装RACER系统。其他变更还包括将鱼叉飞弹从两烟囱结构之间挪到上层结构末端,进一步降低被敌方武器击中的机会;为了降低成本,平时自动操作而无须人员值班的轮机舱被从CPS核生化防护区中删除,进出机舱的人员在必要时则穿着防护服装进入,此外也稍微减少凯夫勒装甲板的使用量。在早期阶段,DDG 51三具照明雷达采用前二(纵列于舰桥顶)/后一(二号烟囱后方)的布置,最后改成舰桥顶部一座、二号烟囱后方纵列两座的布局。相较于巡洋舰版的神盾系统,DDG 51神盾系统的主要简化包括:四具SPY-1D相位阵列雷达天线集中在单一上层结构并共用单一发射机,雷达本身也使用更新的电子科技以减低体积重量;神盾系统的UYK-43电脑数量从CG-47巡洋舰版的7具减为5具,照明雷达从4具减为3具,垂直发射器管数从122管减为90管等等。
除了强调防空能力之外,1980年代新出现的战斧巡航飞弹也使美国海军对于舰艇对地攻击能力抱有很大的期待。根据雷根政府时代强势的海军前进战略作为,美国参谋首长联席会议(JCS)评估至少需要22艘航舰才能满足直接压迫打击苏联的需要,然而以当时美国海军的能力,维持15个航舰战斗群已经是极限;而战斧飞弹的适时出现,正好能填补所不足的7艘航舰的战力短缺。在1983年1月10日,美军马斯廷上将(Henry Mustin)在一份备忘录中指出,100枚战斧飞弹的打击能力相当于航舰舰载机联队的一波攻击能力,但只需要水面舰作为载台,整体成本与人力需求少得多。所以马斯廷主张以搭载大量战斧飞弹的舰艇做为航空母舰的替代品,建议新驱逐舰具备搭载至少100枚战斧飞弹的能力,使驱逐舰在担任传统的护航角色之外,也能成为具备独立攻击能力的平台,而这个概念堪称日后武库(Arsenal Ship )舰的滥觞;更有什者,如果每艘美国驱逐舰都有搭载战斧飞弹的能力,等于是每艘驱逐舰都有可能成为从境外威胁苏联本土的武力投射单位,将使苏联被迫去追踪每一艘可能搭载战斧飞弹的水面舰艇,从而使苏联相对弱势的海洋监视控制能力面临饱和,而美国航舰、两栖突击舰等主战兵力面临的压力就可减轻。虽然DDG 51仍然以航舰防空护卫为主要任务,但也因此被要求具有搭载战斧飞弹的能力。
而在DDG 51概念设计后期,美国海军也在1982年12月向美国各船厂发下邀标书,并获得贝斯钢铁(Bath Iron Work,BIW)、英格斯以及陶德(Todd)等三家以往经常为美国海军建造驱逐舰的船厂投标。原本NAVSEA打算先选择其中两家船厂进入合约设计与定义阶段,但考虑到赢得设计合约几乎就等于赢得建造合约,导致后续成本难以控制,遂在1983年2月改由海军自行完成合约设计阶段,仅让民间船厂担任设计代理与合约支援工作,等到设计完成后再将建造工程发包给民间船厂。然而,民间船厂的设计协助工作却传来一些不好的消息:在1983年4月,BIW厂回报估算结果,发现舰体重量虽占排水量的45%,但在成本方面只占15%;而重量占排水量25%的主机则占总成本的30%,而舰上的战斗系统重量虽只占11%的排水量,却占据总成本的55%,高于哈沃德在1982年3月规定战斗系统成本只能占总价48%上限;而战斗系统却是DDG 51的第一优先,没有牺牲的空间。
此外,DDG 51原始设计中,重量进一步成长的余裕也只有排水量的10%,依照过去的经验,这样的预留空间很难在服役生涯中满足升级的需要;例如史普鲁恩斯级在设计时设计余裕为排水量的12%,至1983年已经消耗到剩下3.4%,而最初只预留排水量3.1%余裕的派里级则在更早就把余裕用光了。幸好DDG 51在初始设计阶段就以垂直发射系统当作主要武器,因此武器硬体变动的可能性不高;而新一代武器系统主要的升级在于电子系统、软体乃至于使用的飞弹,并不会在重量方面增加太大,反倒是电力需求比较容易明显成长;在这方面,DDG 51的电力余裕约为20%,与派里级相当,完工时装备明显偏少的史普鲁恩斯则有34%,至于CG 47则由于舰体、装备过度饱和,电力余裕只剩11%;而在乘员人数成长方面,DDG 51也比照派里级保留10%的余裕,史普鲁恩斯级为20 %,而CG 47只有8%。
合约设计阶段
在1983财年里,DDG 51的初步设计终告完成。由于将排水量限制在8000ton以内根本不切实际,于是DDG-51在1983年5月进入合约设计阶段时,将排水量基准放宽到8370ton,舰内适居性只被要求比20年前的亚当斯级更好即可。此阶段原本想安装一座SPQ-9追踪雷达,但很快就因为成本因素而删除,此外海射型雷射导引炮弹也被取消。当时DMRB还曾建议把舰体水线宽度缩减为17.98m,但NAVSEA的设计总监对此表示反对,因为舰体设计已经非常紧绷饱和,缩减舷宽除了影响舰内设计之外,还将使日后的操作变得更加困难,并需增设额外的燃油补偿系统以维持稳定性,此外预期航速还会降低0.3节;而运作效率降低还将导致每年的燃油消耗量增加4500桶。不过由于降低建造成本的优先度较高,所以缩减宽度的决议还是付诸实行。
到1984年1月,NAVSEA预期DDG 51到第6艘以后可将成本控制在7亿美元,但航速仍然是较大的问题。美国海军向众议院武装部队委员会表示, 如果不把主机功率从80000马力升级为100000马力,最高航速就会降低1.1节,而且无法持续维持30节的速率, 最后众议院终于同意将每艘船的预算增加50万美元,以把持续航速提升回30节,同时扩大油舱使续航力维持在6000海里(不过最后并未达成)。
作为DDGX备案的飞弹驱逐舰(DDM)想像图,以史普鲁恩斯级的舰体为基础。
为了预防DDGX开发不顺,美国海军在1980年代初期曾委托Ingalls厂、RCA等公司以史普鲁恩斯级的舰体为基础的神盾驱逐舰备案,称为飞弹驱逐舰(Destoryer Missile,DDM),详见史普鲁恩斯级飞弹驱逐舰一文。在手头上永远保持一个备案,是李曼用来控制各项军备计画成本的高招;而直到1984年DDG-51合约设计阶段将近完成时,DDM都还是美国海军的备案。
细部设计与首舰建造
随着提康德罗加级的成军,神盾系统展现了优秀的性能,坚定了美国国会的信心,原本因成本考量而反对的声音遂逐渐消失;此时,美国海军与国会都坚信DDG 51将远远强过纪德级。于是在1984年,美国海军在1985年度预算中列入首艘DDG 51的细部设计与建造经费,总计11.2亿美元(3.3亿美元用于建造舰体,7.78亿美元用于舰上的各种作战装备、武器系统),并打算在1987至1992年陆续订购后续的28艘。在1985年,DDG 51正式进入细部设计阶段。
如同前述,总共有贝斯钢铁、英格尔斯和陶德太平洋等三家船厂参与竞标DDG-51首舰的建造合约。在1985年4月2日,美国海军与BIW厂建造首舰DDG-51的建造合约,价值3.291亿美元(不含政府供应装备),原订于1987年7月开工,1989年10月服役;但由于BIW厂发生劳资纠纷与罢工事件,首舰直到1988年12月6日才安放龙骨,1989年9月16日下水,由前任CNO部长柏克的夫人命名为亚里.柏克号(USS Arleigh Burke DDG-51),并在1991年7月4日美国国庆当天,由以退役的前上将柏克本人亲眼见证之下进入美国海军服役(此时法拉盖特级、亚当斯级等都已经除役得差不多了) ;总计首舰柏克号的总价约11亿美元。亚里.柏克的海军生涯长达38年,在第二次世界大战期间以指挥美国驱逐舰队高速冲杀日本舰队著名,因而搏得「31节柏克」(31-knot Burke)的名号。他的代表作是发生在1943年11月25日凌晨的圣乔治岬(Cape ST. George)海战:该役中亚里.柏克(时为上校)率领美国驱逐舰大队痛击日本增援布卡岛的「东京快车」舰队,击沉三艘日军驱逐舰并击伤另一艘,自身则没有损失(为了纪念此一海战,倒数第三艘提康德罗加级飞弹巡洋舰(CG-71)便命名为圣乔治岬号)。亚里.柏克于1996年与世长辞,享年94岁,他在晚年有幸亲眼目睹以自己名字作为命名的第一艘新锐神盾驱逐舰奔驰于海上,也算是足以告慰了。
首舰亚里.柏克号在1991年7月4日成军以后,仍花费一段时间进行海上测试。如同美国海军历来的每一级军舰的首制舰,伯克号在试航期间发现不少舰载系统问题,需要船舰设计单位与建造厂商特别处理。因此,美国海军为伯克号额外加入一段测试期程,并依据这些测试结果修改后续舰(Flight 1A)的设计。柏克Flight 1型的全船抗冲击测试(Full Ship Shock Tria,FSST)是由二号舰约翰.保罗.琼斯号(USS John Paul Jones DDG-52)在1994年6月进行。
约翰.保罗.琼斯号(USS John Paul Jones DDG-52)在1994年6月进行全船抗冲击测试的照片。
由于前四艘提康德罗加级舰(CG-47~50)在授权建造时归类为飞弹驱逐舰(DDG),但在1980年1月1日改成飞弹巡洋舰(CG),因此第一艘柏克级的编号就跳过这些空号而从51开始,与排在前面的法拉盖特级飞弹驱逐舰(DDG-37~46)之间产生了四个空号。美国海军最初订购29艘柏克级驱逐舰,后来陆续追加订单, 至2002年9月的订购总数高达62艘,其中Flight 1/1A共21艘、Flight 2共7艘、Flight 2A达34艘,光是Flight 2A就超越了史普鲁恩斯级的31艘与亚当斯级的23艘,是二战结束以来美国海军建造数量最多的驱逐舰;如果把所有的伯克级都计入,其总数甚至超过派里级飞弹巡防舰的51艘,是二战时代基灵级(Gearing class)以后建造数量最多的一型水面舰艇,总数占同时期美国海军现役水面舰的1/4以上,在美国舰队中扮演极为吃重的角色。由于新一代DDG-1000驱逐舰的难产,美国海军在2010年代便继续增购伯克Flight 2A的改良型作为垫档。对其他国家而言,柏克级是先进而高档的大型舰艇,但美国却将她大量生产充作远洋舰队的护航主力,在在印证美国国力之强。
由后方看柏克级首舰阿利.柏克号。此为1991年6月试航期间的照片。
柏克级首舰阿利.柏克号(USS Arleigh Burke DDG-51)在1991年进行作战系统
测试作业中发射标准SM-2MR防空飞弹的画面。
停排并停在港中的提康德罗加级飞弹巡洋舰提康德罗加号(USS Ticonderoga CG-47,左)以及
柏克级飞弹驱逐舰拉本号(USS Laboon DDG-58,右),分别是美国海军第一、第二代
配备神盾系统的大型作战舰艇。
柏克Flight1/1A
伯克级首舰伯克号称为Flight 1。伯克号的建造工作于1985财年执行,由于第二、三号舰(DDG-52、53)的舰造排定在1987财年开始,因此有将近两年的时间进行进一步设计修改;因此,伯克级从二号舰巴瑞号(USS Barry DDG-52)起,根据首舰伯克号的测试经验进行若干修改,称为Flight 1A,主要变更是修改舰尾直升机甲板布置,改善替直升机重新挂载鱼雷、声纳浮标的作业效率(直升机甲板弹舱能储存9枚324mm鱼雷以及150发声纳浮标),同时也充实了直升机整补设备,以提高航空后勤支援作业的能力。相较于首舰伯克号,从巴瑞号起的Flight 1A,排水量稍有变化。
伯克级与史普鲁恩斯级一样采用大型化舰体,不过长度与排水量低于后者。如同前述,柏克级采用美国大卫.泰勒海军船舰研发中心在1970年代末期研发完成的耐波船型,着重于提高耐海能力;同时期美国海军为DDG-51研究的船型总共有四种,分别是基线(Baseline)、巡航型(Cruise Variant)、高速型(High Speed Variant)以及耐航型(Seakeeping Variant),进行广泛而流体动力研究评估以及船模测试;经过分析采办效能比率(Effectiveness-to -Acquisition Ratio)以及寿命周期效能比率(Effectiveness-to-Life-Cycle-Ratio)之后,美国海军认为耐航船型拥有最卓越的表现,因此选择了此船型用于DDG-51。
伯克级采用「长舰首楼」构型,船型具有宽水线面,船体前段与后段呈现V形,长度较短而宽度增加,长宽比减少。 DDG-51船型的船宽比提康德罗加级(CG-47)宽了3.9英尺,长宽比只有7.898(提康德罗加级为9.601),这种设计能使纵摇力矩降低,改善耐波性并增加甲板面积,但是这种较为短胖的舰体在流体力学上不利于高速航行。因此,柏克级虽然排水量比提康德罗加级低了将近1200吨,但航速超过21节之后,需要的推进功率就超过提康德罗加级,加速到30节所需要的动力比提康德罗加级高25%,而且续航力(20节航速下约4400海里)也远不如较为修长的提康德罗加级与史普鲁恩斯级舰(20节航速下可达6000海里)。在试航时,柏克号(DDG-51)在所有的航速区间,燃油消耗都大于CG-47;在四部LM-2500燃气涡轮输出101476马力时,航速达到了31.5节。
总而言之,为了控制成本,美国海军严格限制了伯克级的舰体长度,导致本级舰船型长宽比较低、阻力较大,油耗表现无可避免地受到影响;而美国海军船舰设计单位采用V字形横节面、大水线面积等设计,加上船体纵向浮心与纵向水面浮心距离良好,使柏克级拥有出色的适航性能。由于舰体较短,柏克级的纵向弯曲力矩相较于提康德罗加级相对降低,因而允许主要纵向结构件采用较轻的钢材,减低重量与成本。
基于限制舰体长度以及控制成本的考量,最早的柏克级没有直升机库而只有起降甲板。由于舰体长度受限,柏克级没办法比照先前史普鲁恩斯级驱逐舰与提康德罗加级巡洋舰,将直升机甲板设置在舰体长度3/4处、高出主甲板的01甲板上(这对于船舰平台而言是最优的直升机甲板位置),只能设置在舰尾主甲板上。因此,柏克级的直升机甲板在主甲板上,离水面较近,当舰体在恶劣海象中大幅纵摇(pitching)与横摇(rolling)时,舰尾直升机甲板比史普鲁恩斯级的位置更容易上浪。
与提康德罗加级相同, 柏克级仍然使用四具GE的LM2500燃气涡轮主机(GTM)作为主要动力系统,不过推力经过提升,使其较宽短的舰体仍拥有30节以上的最高航速。从后期的伯克Flight 1A开始,所有伯克级便改用经过提升的LM-2500-30燃气涡轮,总输出功率略为提高到105000轴马力(单机功率26500轴马力),而原本提康德罗加级四部LM-2500总出力为80000马力。发电机方面,柏克级采用三具艾利森(Allison,1995年被Rolls Royce购并)501-K34燃气涡轮发电机(SSGTG),单机持续输出功率为2500kw,平时使用两具燃气涡轮发电机供电(柏克级系统满载输出的功率消耗在4MW以内,如果SPY-1D雷达等主要作战装备没运作,全舰一般的电力消耗在1MW以内),第三部作为备载;舰上电力供应系统为60Hz交流电,采用传统的辐射式配线架构,共有三个负载中心。
最初美国海军打算在柏克级上安装一套使用朗金(Rankin)循环的废热回收系统(RACER),这是一套蒸气推进系统,利用LM-2500产生的废热来烧锅炉,产生蒸汽后推动蒸汽涡轮,再透过传动齿轮箱传递给推进轴,理论上在20节以下的航速时可节省33%的燃油消耗,并增加1000海里的续航力;过去开放循环式燃气涡轮机的高油耗向来令人诟病,而加入RACER则可大幅改善燃气涡轮的能源运用效率,甚至直追以经济著称的柴油机。但是RACER系统的最佳操作环境是长以稳定速率航行的船只如商船,而不是经常剧烈改变主机功率的军舰;此外,这也等于在舰艇上加装不易于操作维护的蒸汽推进系统,增加系统的体积、重量与复杂度。由于首批DDG 51已经没有多于空间,所以美国海军稍后决定从第八艘柏克级起才修改设计并加装RACER系统,但最后还是完全放弃此系统,仍采用纯粹的燃气涡轮推进。在1980年代,通用电机(GE)曾研究由LM-2500燃气涡轮以及利用燃气涡轮废热运转的蒸气涡轮发电机组合(称为燃气/蒸气联合电力驱动系统,COGES)供大型邮轮使用,其中LM-2500燃气涡轮发电机组功率21.5MW,带动的蒸气涡轮机发电功率为7.65MW,使总功率达到29.15MW;附带的蒸气涡轮除了充分利用燃气涡轮余热来发电外,也为船上提供提供9吨重的蒸汽用于生产淡水、空调加热、洗衣房、厨房等舰船生活保障设施。
伯克级Flight 1/1A编制337名官兵,包含22名军官与315名士官兵。
柏克级的推进系统与机动性能
柏克级的四部LM2500- 30然气涡轮模组(Gas Turbine Module,GTM)分成两个推进机组,每个机组各由两部然气涡轮模组(GTM)以及一套主减速齿轮构成,每个机组各带动一根大轴。两个推进机组分别设置在两个主轮机舱(Main Engine Room,MER)中,一号主轮机舱(MER 1)内的两个然气涡轮机组分别称为GTM 1A和GTM 1B,负责带动右侧的大轴;二号主轮机舱(MER 2)内的两个然气涡轮机组分别称为GTM 2A和GTM 2B,负责带动左侧大轴。
阿利.柏克号(USS Arleigh Burke DDG-51)吊装一部LM-2500燃气涡轮的燃气产生器
(Gas Generator),利用舰上进气道空间吊入机舱。摄于2021年10月中旬。
与提康德罗加级飞弹巡洋舰相同,柏克级飞弹驱逐舰大轴的最低转速是每分钟55转(55 RPM)。以0至12节速率航行时,柏克级只需要一个机组、一根大轴维持运转,大轴转速固定在55 RPM,透过调整可变距螺旋桨(Reversible Pitch Propeller)的螺距来控制航速;而更高的航速就需要提高大轴转速,或者启用另一个推进机组,让两根大轴一起输出。
在低威胁海域15节以下的速率时,柏克级只使用一具LM-2500燃气涡轮驱动,并启用一具燃气涡轮发电机来供应舰上电力与导航雷达(如要是全战备状态,启用SYP-1D相位阵列雷达、作战和武器系统,就需要同时使用两部燃气涡轮发电机来供电),航速15到18节时透过改变可变距螺旋桨的桨距来增加控制速率;航速18到24节时,就同时使用二部LM-2500燃气涡轮推进;航速24到28节时, 可同时使用三部LM-2500燃气涡轮,而航速28节以上则使用全部的四具LM-2500燃气涡轮。一些神盾巡洋舰、驱逐舰需要紧随航空母舰、在起降时待命救援可能坠海的飞行员,此时需要保持至少25节以上的航速(航母需要制造25节的甲板风来进行起降作业),油耗较高,因此这些驱逐舰、巡洋舰每三天要补充一次燃料来维持75%以上的储油;一般担任外围护卫任务的神盾巡洋舰、驱逐舰每7到10天需补充一次燃料。依照操作经验,有时柏克级以正常航速航行6小时离港,然后以28节以上(使用四部LM-2500)冲刺9小时,就需要补充燃料。由于柏克级的舰型较宽,长寛比约7:1(提康德罗加级巡洋舰是9:1),因此阻力较大,加速时需要更多推力。
针对不同的航速需求,柏克级的推进系统有三种运作模式:
1. 拖曳轴(Trail Shaft):只启动两个推进机组(MER 1或MER 2)之中任一机组的一具然气涡轮,另一个机组停机(另一根大轴自由随流水旋转)。这种模式用于14节以下的航行速率,由于只启用一部然气涡轮,可最大程度地节省燃料。对于早期型柏克级(Flight 1/1A/2),此种推进模式的最大速限是18节。
2.分割(Split Plant):同时启动MER 1和MER 2两个机组,每个机组各启动一具LM2500然气涡轮带动一根大轴。如此,两个大轴各由一部LM2500然气涡轮推动。
3.全功率(Full Power):四部具LM2500然气涡轮全部启用。在Full Power模式下,早期的柏克Flight 1/1A/2从能在90秒内从静止状态加到全速,如果在轻载排水量之下则只需要74秒。如果要从全速状态煞停,全功率输出可在1分钟内全停(可变距螺旋桨调到倒车),煞停所需长度不超过600码。
而后续增加了直升机机库的柏克Flight 2A(见后文),由于舰体加长、长宽比增加,并且改用具有先进桨叶区段设计(Advacned Blade Section Propeller Design)的螺旋桨推进器(表面积增加,且减少了空蚀效应,提高推进效率)以及4呎长的舰尾压浪板(Stern Flap),因此最大航速比早期柏克级再增加1.6节。
柏克Flight 2A以Trail Shaft模式(只使用一部LM2500然气涡轮,带动一根大轴)航行时,最高航速被限制在20.5节(早期柏克级是18节)。在全功率输出下,柏克Flight 2从静止加速到全速约需1250码(1143m)距离,相当于舰体长度的7.4倍;而从全速急煞停车,柏克Flight 2A需要约61秒。以20.5节航行时,柏克Flight 2A的燃油消耗量约为每小时190加仑,以16节的最经济航速航行时则是每小时消耗165加仑。全功率模式航行时, 柏克Flight 2A耗油量是每小时118加仑,比早期柏克级的更低。依照美国海军柏克级的操作数据统计,每次出航接近30%的航行时间以8节以内的航速航行,大约15%是在17节以内航行;而全速前进则只有不到3%的时间。
转弯性能方面,柏克级在航速10节、舵角取35度的情况下,转弯直径为500码(457.2m);在航速15节、舵角取15度的情况下,转弯直径为1000码(914m);在航速30节、舵角取15度的情况下,转弯直径为1500码(1371.6m)
(上与下)柏克级飞弹驱逐舰穆斯汀号(USS Mustin DDG-89)的舰桥。
摄于2015年5月新家坡国际海事防务展(IMDEX 2015)
穆斯汀号的航行操控席,此时仍为原始设计的机械式介面。
神盾系统版本方面,DDG-51~67使用的为第四基线(Baseline4),DDG-68~71采用的版本则为第五基线的先期版本(Baseline5.1/5.2);到2010年代,所以柏克Flight 1都已经将神盾系统升级到Baseline 5.4,与柏克Flight 2(见下文)的Baseline 5.3.8相当。
主要雷达系统方面,柏克级采用新一代的SPY-1D相位阵列雷达,拥有比前一代SPY-1A/B更先进的科技,成本、重量与体积都较前者减少。四面SPY-1D相位阵列天线都安装在艏艛结构上,共用单一的雷达发射机,而四面阵列天线的配置为前后各安装两面,并采用斜向安装方式以涵盖所有的方位。 SPY-1D的阵列天线、后端发射/接收机与处理机柜都放置在前部船艛的03甲板上,其中相位阵列天线嵌在舱壁上,而发射/接收机与机柜则设置在内部的雷达室,与阵列天线之间以直线的导波管连接;而SPY-1D雷达的供电与制冷机组则设置在水线以下的舱室。虽然将四具SPY-1D天线放在同一座上层结构能简化设计,不过也牺牲了作战时的生存性,艏艛中弹受损就可能导致SPY-1D雷达系统全面瘫痪。为了不影响后方两具SPY-1D的搜索范围,柏克级的两个纵列式烟囱结构、后方照明雷达与MK-15 CIWS都沿着纵贯舰身中央的轴线,以阶梯状依序安装(两座照明雷达的位置高于MK-15 CIWS)。基于节省成本,除了在相位阵列雷达上动脑筋外,柏克级的神盾系统经过简化,例如UYK-43电脑的总数由巡洋舰版神盾系统的7部减为5部,全舰只安装三座照明雷达。为了节省成本与排水量,柏克级并不装置其他的对空搜索雷达,当然这也与SPY-1D后端处理能量更强、性能更可靠有关。此外,柏克级的神盾Baseline 4省略了原本神盾巡洋舰上的MK-86舰炮射控系统(含AN/SPQ-9A追踪雷达以及SPG-60射控雷达),舰上的MK-45舰炮直接由神盾系统中的MK-34舰炮武器系统(Gun Weapon System,GWS)控制,火炮射击所需的侦测与追踪资料由舰上SPY-1D相位阵列雷达、SPS-67平面搜索雷达以及MK-46 Mod0光电射控仪负责提供。借着SQR-19与SQS-53C声纳的组合,柏克级能在典型大洋环境下(10至20节风速),在30海里距离对安静型核能攻击潜舰与柴电潜舰保持被动侦测接触。
舰上的MK-41垂直发射系统(VLS)共有90枚的载弹量(八联装发射器十二组,舰身前部安装四组,后方八组,前、后各有一组八联装发射器中相邻三管的空间被用来安装一具再装填用起重机),与照明雷达数目一样约为提康德罗加级的3/4。 MK-41的海上再装填起重机只能装填标准SM-2飞弹,对于更重的战斧飞弹就无能为力。此外,同样为了降低造价,加上美国海军认为其他的护航舰只已经搭载了足够的直升机,柏克Flight1的舰尾只有直升机甲板而无机库。柏克Flight 1舰尾起降甲板长度68英尺10吋(20.96m),起降作业区长度48英尺10吋(14.86m),无障碍安全区长度20英尺(6.09m)。柏克级Flight1/2具有经过改良的SQQ-89(V)4/6反潜作战系统,包含SQS-53C舰首声纳、SQR-19拖曳阵列声纳以及SQQ-28直升机资料链, 以及MK- 116Mod7反潜射控系统等;而新型SQQ-89(V)6/MSTRAP先进反潜战斗系统则装在米契尔号(USS Mitscher DDG-57)上进行测试。
柏克级是第一艘部分引进匿踪设计的美国军舰,其上层构造向内倾斜收缩以降低RCS,舰体一些垂直的表面也涂有雷达吸收涂料,但是仍然有许多造型比较复杂的结构,甲板上的各种装备也没有加以隐藏或施予其他匿踪措施。柏克级使用新型倾斜式铝合金桅杆取代旧式的格子桅, 可在一定程度内降低船舰的雷达截面积;此外,一部份部位设有吸收电磁波的涂。除了降低雷达截面积外,柏克级也在抑制红外线讯号方面下了功夫, 例如烟囱内设有喷射气冷装置,让高热废气先与外界冷空气混和降温再行排出,烟囱顶部废气出口设有能屏壁烟囱内热气管道的装置, 而舰上几个温度较高的部位也以绝热材料加以屏壁。噪音抑制方面,柏克级的舰底设有Prairie Masker气泡幕噪音抑制系统,能掩蔽舰体与推进系统产生的噪音;而减速齿轮箱还设有隔声/减震系统,降低辐射到水中的噪音与震动。
如同前述,柏克级的设计中也强调舰体承受攻击的能力,而不像以往的美国军舰单靠舰上的防御武装来提供防卫能力。记取美国海军飞弹巡洋舰贝克纳普号撞上甘乃迪号航空母舰后大火烧毁整个铝合金上层结构的教训,柏克级除了烟囱采用铝合金材料之外,舰体与船楼、从舰底龙骨到舰桥顶全部都以钢材建造,成为二次大战结束后,美国海军第一种采用钢制船艛的驱逐舰。伯克级重要舱室部位(包括战情中心、轮机舱顶部等)都以凯夫勒装甲保护,最大厚度达40mm,防护能力相当于76mm的钢板。为了增加防火能力,柏克级在设施材料的选择上下了很多功夫, 例如禁止使用木材、易燃窗帘或橡皮地毯等装潢设施,各建材广泛以防燃剂进行处理,电缆绝缘层采用天然和矽树脂橡胶并加上玻璃纤维编织的保护层,以增加抵抗火灾的能力。柏克级是第一种采用「气密堡垒」船身设计的美国军舰,也是首艘具备第三级集体核生化防护(Level III collective protection) 的船舰,全舰划分为四个独立的集体核生化防护区(Collective Protection System,CPS),各区都能独自进行气密加压, 可防止外界受污染的空气侵入,舱室内并拥有完善的消防洒水设备。
为了确保被击中后整艘舰不致于完全瘫痪或彻底丧失战力,柏克级的重要作战中枢部位都加强保护措施或者采用分散式设置,例如战情中心(CIC)、通讯中心设置于主甲板以下且被其他舱室通道包围(以往的美国舰艇如史普鲁恩斯级、纪德级与派里级等都将CIC设于上层结构中)。如同前述,为了避免重要作战机能过度集中,舰上武器显控战位分布并不都全集中在CIC,而布置在三个舱室;例如,与核心防空机能无关的战斧巡航飞弹控制室在CIC下方,而声纳控制室则在舰首五吋舰炮下方前部,不集中在嘈杂的CIC里。此外,各种战术资料处理系统皆设置于不同的舱房。
柏克Flight2
早在首艘柏克级尚未付诸建造的1986年8月6日,美国海军舰艇特性与改进委员会(Ship Characteristics and Improvement Board,SCIB)就提出后续柏克级的批次升级计画,称为Flight 2,总共有七艘(DDG-72~78)属于这种版本。 柏克Flight 2引进三军通用的联合战术资料分配系统(JTIDS),底层是Link-16资料链系统,透过此一大型作战管理网路,陆基单位、飞弹阵地、海军舰艇、海空军各型作战或预警飞行器等来自各军种的不同单位便得以有效进行协同作战。柏克Flight 2其他改进包括纳入神盾增程型标准SM-2ER防空飞弹(RIM-156A Block4,Aegis Extended Range)、经过改良具备主动反制能力的SLQ-32A(V)3电子战系统、配合战斧巡航飞弹标定地平线外目标所需的TADIX-B资料链、用于协助战斧飞弹标定目标的SRS-1无线电战斗测向系统等新装备;这个阶段的神盾系统称为Baseline 5,而Flight 2的排水量也增加了60吨,满载排水量达到九千吨以上。在1986年10月31日,新上任的海军作战部长(CNO)卡尔斯.特洛斯特(Carlisle Trost)批准了伯克级Flight 2方案,从1990至1991财年进行细部设计。
第一艘伯克Flight 2是1992财年开始建造的第22号舰马汉号(USS Mahan DDG-72),神盾系统版本为Baseline 5.3;不过先前从第18至21号舰(DDG-68 ~71)便率先应用部分Flight 2的改良项目,其神盾系统版本为Baseline 5.1/5.2。
在2000年代,柏克Flight 1/2的神盾系统版本大致都统一到Baseline 5.4的水平。

美国海军海上系统司令部(NAVSEA)在1989年提出的柏克Flight 3想像图。 Flight 3以柏克Flight 2为基础加上
一段长40英尺、包含两个直升机库的舰体,垂直发射器数量也增至122管(前、后各64管)。
由于美苏冷战在1980年代末缓和,昂贵的柏克Flight 3在1991年初遭到国防部取消。

1989年的柏克Flight 3(下)与原柏克Flight 1首舰(上)的构型差别。柏克Flight 3除了插入包含直升机库的船段之外,
舰尾甲板也提高到与主甲板同高,成为平甲板(Flush deck)构型,使直升机甲板下方有更多空间安装
RAST辅助降落系统。

(上与下二张)伯克级Flight 2A第一批次一号舰奥斯卡.奥斯汀号(USS Oscar Austin DDG-79)。柏克Flight 2A以2型为基础,加装双机库; 为了控制成本与排水量,删除了鱼叉反舰飞弹、拖曳阵列声纳等装备。

伯克Flight 2A的梅森号(USS Mason DDG-87)于2001年6月23日在BIW船厂下水。
这是BIW建造的第21艘伯克级,也是BIW厂117年历史中,最后一艘
采用传统滑台下水的船舰。此后BIW建造的船舰都采用现代的沉降式下水

伯克级Flight 2A马斯廷号(USS Mustin DDG-89)于2001年12月12日在李顿.英格斯造船厂

(Ingalls Shipbuilding)以浮动干坞下水的画面。注意此时舰上两个螺旋桨都还涂上红色保护漆。

柏克Flight 2A的史普鲁恩斯号(USS Spruance DDG-111),摄于2021年3月。舰桥前方装备称为
光学炫目拦截系统(ODIN)的雷射武器,船艛装备了AN/SLQ-32AN/SLQ-32(V)6 SEWIP Block 2
电子战系统以及加挂于舰桥耳台侧面的AN/SLQ-59(SEWIP Block 3T)机动式电子攻击(EA)


柏克级Flilght 2A的史托克戴尔号(USS Stockdale DDG-106),注意舰桥前方加装了光学炫目拦截系统(ODIN)。
摄于2021年7月中旬。
神盾战系升级到Basline 9C2的伯克级Flight 2A奥斯卡.奥斯汀号(USS Oscar Austin DDG-79)
,摄于2022年上旬。主桅杆上增加了一座AN/SPQ-9B X波段追踪雷达。该舰的升级工程原本预定
在2019年完成,但由于维修后期在2018年11月10日于BAE System船厂中失火受损,延后到2021年才完成工作。

平可尼号(USS Pinckney DDG-91)在2022年10月展开的翻修升级工程中
加装了SEWIP Block 3电子战系统,成为第一艘换装此系统的美国海军船舰。此照片摄于2023年2月
中旬,SEWIP Block 3巨大的侧舷阵列天线组已经安装在船楼两侧。此轮翻修升级由
NASSCO圣地牙哥船厂执行。


DDG 125 将成为海军第一艘具有显着技术升级的 Flight III 驱逐舰。 Flight III 的升级以 AN/SPY-6(V)1 防空和导弹防御雷达为中心,并包含电力和冷却能力的升级。
导弹驱逐舰提供多任务进攻和防御能力。驱逐舰可以独立作战,也可以作为航母打击群、水面行动群和远征打击群的一部分。它们能够进行防空战(AAW)、反潜战(ASW)和反水面战(ASuW)。
该舰的名称由时任海军部长雷·马布斯 (Ray Mabus) 于 2016 年 9 月 17 日选定,旨在不断提醒人们,任何一名水手或海军陆战队员所采取的行动都可以真正产生巨大影响。
DDG 125 以 Pfc 命名。杰克·卢卡斯在二战期间在美国海军陆战队服役,年仅 17 岁就因其在硫磺岛的英雄事迹而获得了荣誉勋章。他是获得美国最高英勇军事奖章的最年轻的海军陆战队员,也是二战中最年轻的军人。 1961年,他作为美国陆军上尉重返军队服役,并训练前往越南的年轻部队。卢卡斯于 2008 年 6 月 5 日在密西西比州哈蒂斯堡去世。
与该船同名的遗孀鲁比·卢卡斯 (Ruby Lucas) 和慈善家凯茜·雷诺兹 (Cathy Reynolds) 是该船的赞助商。
这将是第一艘以杰克·H·卢卡斯为名的海军军舰。


2023 年 5 月 19 日
HII 完成了未来美国海军杰克·H·卢卡斯号 (DDG 125) 的验收
密西西比州帕斯卡古拉,2023 年 5 月 19 日 — HII(纽约证券交易所股票代码:HII)英格尔斯造船部门今天宣布,阿利·伯克级导弹驱逐舰、未来的美国海军杰克·H·卢卡斯号(DDG 125) 已成功完成验收试验。
英戈尔斯造船公司总裁卡里·威尔金森表示:“合作是向船队提供这种新能力的最大推动因素。” “我们的海军、英格尔斯和供应商合作伙伴的扩展网络通过开放的沟通、辛勤的工作和坚韧完成了这一任务。”
Jack H. Lucas (DDG 125) 是Ingalls 为美国海军建造的 第一艘 Flight III Arleigh Burke级驱逐舰,并采用了许多设计修改,这些修改共同提供了显着增强的能力。 DDG 125 包含多种进攻性和防御性武器,旨在支持 21 世纪的海上防御需求。 Flight III 配置的驱逐舰包括 AN/SPY-6(V)1 防空导弹防御雷达 (AMDR) 以及应对未来威胁所需的宙斯盾基线 10 作战系统。
英格尔斯已向美国海军交付了 34 艘驱逐舰,其中 5 艘 Flight III 正在建造中,包括 DDG 125、 特德·史蒂文斯 (DDG 128)、 耶利米·丹顿 (DDG 129)、 乔治·M·尼尔 (DDG 131) 和 萨姆·纳恩 (DDG 133) 。英格尔斯建造的最后一艘 Flight IIA 舰艇Lenah Sutcliffe Higbee (DDG 123) 于 4 月份离开英格尔斯,并于本月在佛罗里达州基韦斯特投入使用。
SPY-6(V)1 专为 DDG 51 Flight III 驱逐舰设计,具有以下特点:
4 个阵列面 - 每个面有 37 个 RMA - 提供连续的 360 度态势感知
与它所取代的雷达相比,范围和灵敏度显着增强
SPY-6(V)1 同时防御:
弹道导弹
高超音速导弹
巡航导弹
反水面和防空威胁
干扰/杂波和电子战
以下是《会议记录》主编 Bill Hamblet和雷神导弹与国防海军综合解决方案执行总监 Scott Spence 之间的采访摘录。
哈姆莱特: SPY-6 的设计目的是什么?它的威胁目标是什么?与其他雷达相比,它有哪些优势?
SPENCE: SPY-6是一种综合防空和导弹防御雷达。它可以同时执行这两项任务。它被设计为模块化和可扩展的,以应对所有不同的威胁以及它将搭载的不同船只。第一款 SPY-6 V1 是 37 RMA [雷达模块组件] 雷达,是该系列中最大的雷达。它将安装在 Flight III 驱逐舰上,首先是美国海军杰克·卢卡斯号(DDG-125)。
哈姆莱特: 这不仅仅适用于驱逐舰,对吗?
SPENCE: 不,SPY-6 V2 和 V3 将安装在两栖舰艇和航母上。总体而言,该雷达将安装在七类海军舰艇上:Flight-III驱逐舰、Flight IIA改装驱逐舰、福特级航母,并将改装到较旧的航空母舰和两栖攻击舰上。
哈姆布莱特: 今年早些时候,雷神导弹与防御公司获得了一份价值 6.51 亿美元的合同,其中包括总计高达 25 亿美元的选项,可以为多达 31 艘海军舰艇进行全速生产。这个奖项有什么意义?
斯宾塞: 它表明了海军对雷达作为其标志性项目的承诺。它正在提供所有不同的变体,从而降低未来几年的采购和运维成本。
HAMBLET: SPY-6 与早期版本相比如何更容易维护?
SPENCE: 雷达只需要两个工具即可维护。它使用跨所有平台的通用软件基线,允许海军在软件基线中进行修复或添加功能,并将其交付给需要该功能的所有船舶。模块化允许跨所有平台进行共同培训。任何系统最大的成本就是运维成本。降低这些成本对于确保未来几年的负担能力至关重要。
HAMBLET: SPY-6 如何实现分布式海上作战?
斯宾塞: 这款雷达能够看得更远,在更远的距离看到更小的物体,从而提供更好的战场图像。其次,正在开发先进的功能,包括网络协作雷达,使雷达能够相互通信,以更好地了解战场情况。发射器中的氮化镓技术使其能够产生更多功率并看得更远。接收器灵敏度的提高使其能够更好地处理该信息。
HAMBLET: SPY-6 可以与海军部署的其他系统集成吗?
斯宾塞: 是的。它与战斗管理系统无关,因此它可以为任何战斗管理系统需要的数据提供数据。
哈姆布莱特: 其他国家正在购买和建造宙斯盾级舰艇。外国对 SPY-6 感兴趣吗?SPENCE:国际合作伙伴希望与美国海军合作,最好的方法是使用相同的技术。由于 SPY-6 与作战管理系统无关,因此它可以与世界各地多个海军的许多不同系统集成。