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蛮拼的领头羊 美国下一代核潜艇初露峥嵘

美国海军潜艇部队的实力和技术水平在世界上首屈一指,而这个核潜艇技术发展的领头羊丝毫没有懈怠。在国防预算不断削减的背景下,美国海军仍然投入大量的经费和资源研制和装备下一代核潜艇。本期《观棋》我们就来聊聊美国海军下一代核潜艇。

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美国下一代核潜艇计划包括弹道导弹核潜艇、攻击型核潜艇和巡航导弹核潜艇。目前,除俄亥俄级替代艇(SSBN-X)项目走上正轨之外,下一代攻击型核潜艇和巡航导弹核潜艇仍处于论证阶段,但我们仍可以从有限的公开信息出发,讨论大致的技术方向和趋势。

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弹道导弹核潜艇是美国海基核力量的支柱,也是美国“三位一体”核力量的中坚。目前,美国拥有14艘“俄亥俄”级潜艇,每艘可携带24枚“三叉戟”D5系列导弹,海基核力量拥有的核弹头数量超过1100枚,超过空基和陆基核力量拥有核弹头数量的总和。

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一艘“俄亥俄”级潜艇的总打击当量超过1亿吨,远超二战各国释放火力的总和。有比喻这样描述道:“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇是人类出现以后创造的终极武器,其在食物链中不是处于顶层,而是顶尖。

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国会预算办公室(CBO)发布的美国海军2014财年远期造舰计划分析报告称,“俄亥俄”级潜艇将从2027年开始以每年一艘的数量陆续退役,到2040年将彻底告别历史舞台。为了保证海基核力量的延续性,美国进入新世纪后启动下一代弹道导弹核潜艇的研制计划。

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美国下一代弹道导弹核潜艇被称为“俄亥俄”级替代型潜艇,正式名称为SSBN(X)。该项目最早可追溯到2006年时任美国总统布什和英国首相布莱尔的换文,换文中布莱尔表达了对英国加入“三叉戟”II D5型导弹延寿项目的关切及希望下一代弹道导弹核潜艇也携带该型导弹。

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2007年,美国国防部启动“下一代海基战略威慑力量”研究计划,2008年海军建立了SSBN(X)项目办公室。2010年,SSBN(X)项目达到里程碑A并进入技术发展阶段。根据当时的计划,美国海军将在未来的30年时间里建造12艘SSBN(X)替代14艘“俄亥俄”级,详细设计在2015年展开。

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从设想图来看,SSBN(X)仍采用拉长水滴形艇型,外观上较大的变化是采用了X型尾舵,潜艇的围壳更加靠近艇艏。根据美国海军学会的报告,该级潜艇配备了16个导弹发射管,发射管直径仍然为2.21米,可容纳“三叉戟”II D5系列导弹,大直径发射筒也给下一代潜射弹道导弹足够的设计冗余。

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以往弹道导弹核潜艇搭载的潜射导弹发射筒和潜艇舱段是相互独立的,而SSBN(X)采用了通用导弹舱段设计,导弹发射筒与潜艇舱段实现了一体化、通用化,每个通用导弹舱段配备了4根导弹发射管。

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潜艇设计时可根据需要选择通用导弹舱段的数量,以满足美国和英国对潜艇搭载导弹数量的不同需求,英国下一代弹道导弹核潜艇“继承者”级应该会采用2个通用导弹舱段,总共携带“三叉戟”II D5LE的数量为8枚;美国SSBN(X)采用4个通用导弹舱段,总共携带16枚“三叉戟”II D5LE导弹。

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美国目前已经暂缓了下一代潜射弹道导弹的研制计划,据称在2042年之前,SSBN(X)将采用“三叉戟”II D5LE(LE为意为延寿),该导弹在“三叉戟”II D5基础上换装了新型制导系统,此外可能采用改进型核弹头或新型核弹头,综合性能较“三叉戟”II D5导弹有较大提高。

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SSBN(X)的设计寿命为40年,这是美国弹道导弹核潜艇发展史上的一次重大突破。如果未来通过延寿措施,其服役寿命将进一步延长。该级潜艇采用与艇体同寿命的核反应堆,据悉新型核反应的堆芯寿命可达50年,意味着该级潜艇在其服役寿命里不需要进行中期换料。

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“俄亥俄”级潜艇使用的S8G压水堆堆芯寿命为10-13年,到达年限后需要进行中期换料。“俄亥俄”级潜艇一次中期换料需要花费27个月的时间,可以说是一件耗时耗力的工作。SSBN(X)采用长寿命反应堆后不需要进行中期换料,不但节省了大量的经费,而且有效提高了在航率。

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SSBN(X)是世界上第一型采用X型尾舵的弹道导弹核潜艇,这也是其外形上一个显著的特征。X型尾舵的四个舵面都可独立控制,可充当垂直舵和水平舵的双重功能,可在水平面和垂直面产生操纵力,因此其舵效要比十字型尾舵高出30%~40%,使潜艇获得更好的水下操控性能和机动性。

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SSBN(X)采用多种措施降低噪声,最引人注目的电力推进技术取消了传统核潜艇配备的机械变速箱,蒸汽轮机不直接连接变速箱带动轴系驱动螺旋桨,而是与发电机相连,将蒸汽轮机的机械能转化为电能,然后再由电动机带动螺旋桨。由此,机械辐射噪声大大降低,提高了声隐身性能。

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推进器噪声是潜艇辐射噪声和自噪声的重要来源之一,推进器在周期性旋转过程中会产生空化噪声、宽频带噪声等,普通螺旋桨推进器暴露在艇体外,产生的噪声更为严重。为了降噪,许多国家专注研制低噪声推进器技术,其中泵喷射推进器迄今降噪性能最好、技术最成熟。

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泵喷射推进器由环形导管、定子和转子等设备组成。相对于7叶大侧倾螺旋桨,泵喷射推进器拥有更好的降噪性能。国外研究表明,低航速下泵喷推进器的低频线谱噪声比七叶大侧倾螺旋桨小15分贝以上,宽带谱声级总噪声下降10分贝以上,高航速下,泵喷推进器的降噪效果更明显。

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美国海军目前装备了4艘“俄亥俄”级多用途巡航导弹核潜艇,该型核潜艇是在“俄亥俄”级战略导弹核潜艇基础上改装而来的。由于第二阶段削减战略核武器条约的影响,美国将“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇的数量从18艘削减为14艘,最先服役的4艘被改造成巡航导弹核潜艇(SSGN)。

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“俄亥俄”级战略导弹核潜艇的改装主要是移除“三叉戟”2导弹,取而代之22套或14套“战斧”常规巡航导弹的导弹容箱,4艘核潜艇总共最多能携616枚“战斧”式巡航导弹;1号和2号发射筒用于接收和输送特种部队;潜艇内增加特种部队居住舱及在甲板上的2个干式甲板接送舱(DDS)。

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俄亥俄级巡航导弹核潜艇据称将从2020年开始退役。虽然在新造舰计划中没有用于替代该核潜艇的项目,但美国海军目前正在寻求替代方案。根据方案,美国海军将发展一型对地攻击能力更强的改进型弗吉尼亚级潜艇,在潜艇结构和武备基本不变的情况下增加一个巡航导弹舱段。

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舱段内设有4个巡航导弹垂直发射装置,每个垂直发射装置可携带7枚“战斧”巡航导弹,加上弗吉尼亚级原先装备的12枚,改进型一共可携带40枚“战斧”巡航导弹(有可能命名为“弗吉尼亚”BlockV),美国海军估计20艘改进型就可基本填补俄亥俄级巡航导弹核潜艇退役后的战力缺口。

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依托现有装备和技术,“弗吉尼亚”BlockV多用途巡航导弹核潜艇技术风险小、研制周期短、费用较低,这样的思路能满足美国海军对巡航导弹的需求。但也会出现一个龟背,并且潜艇长度也长于以往的弗吉尼亚级,对潜艇水动力性能和隐身性能均有不利影响,生存能力有一定程度的降低。

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美国政府据称在2014财年拨款6亿美元用于研究和设计“弗吉尼亚”BlockV核潜艇。如果未来美国海军采购之,整个弗吉尼亚级潜艇项目的建造费将超出预期的900亿美元,这对美国海军来说是个不小的压力,因此美国下一代巡航导弹核潜艇如何发展有待进一步观察。

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美国海军一直非常重视攻击型核潜艇的研制和装备,其技战性能一直名列世界前茅,甚至引领着世界发展方向。目前,美国海军装备了42艘攻击型核潜艇(今年第十二艘弗吉尼亚级核潜艇“约翰·华纳”号服役后的数量),型号包括“洛杉矶”级(27艘)、“海狼”级(3艘)和“弗吉尼亚”级(12艘)。

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根据造舰计划,从2034年起,美国海军将采购在弗吉尼亚级潜艇基础上发展的下一代攻击型核潜艇,采购将在2037年开始,每年的采购数量为1-2艘。下一代攻击型核潜艇将根据2030年后的作战环境和技术发展在弗吉尼亚级潜艇上研制,作战能力较弗吉尼亚级潜艇有较大的提升。

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美国海军认为,考虑到未来战略和潜在作战对手,下一代攻击型核潜艇的尺寸应该与现役的弗吉尼亚级潜艇相仿,艇载武器类型由巡航导弹、潜射反舰导弹、鱼雷和UUV组成,必要情况下也可以携带水雷,武器携带数量也大致相同。

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下一代攻击型核潜艇非常重视潜艇的隐身性能。提高潜艇的隐身性能主要就是提高潜艇的声隐身性能,通过控制潜艇的声场,改变潜艇的声目标特性,从而提高潜艇的隐身性能。减振浮筏、消声瓦、电推进技术等有助于降低潜艇噪声的技术都会悉数用上。

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下一代攻击型核潜艇的反应堆会采用SSBN(X)新型核反应堆的相关技术。根据推进器技术的发展,下一代攻击型核潜艇很可能采用轮缘推进器(将螺旋桨叶尖直接焊接在永磁电机的环形转子上,通过电机驱动桨叶旋转),噪声比泵喷推进器更小,可以进一步提高的隐身能力。

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在水声设备和艇载武器方面,下一代攻击型核潜艇肯定会采用艇艏保形声呐和拖曳阵声呐,态势感知能力进一步增强。网络中心战是目前新型武器发展的基本要求,因此下一代攻击型核潜艇将具备网络中心战能力,与海军其他平台甚至其他军种平台进行互联互通。

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即使国防预算不断削减,实力强大的美国海军依然奋发研制和装备下一代核潜艇,令后发者惶恐。因此,如何在弥补技术差距的同时超越对手值得中国深思。无论是在役093和094型核潜艇,还是正在研制的095/096,仍有技术差距,“革命尚未成功,同志还需努力”。本期《观棋》由瑞强撰稿,下期再见!

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