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帖子主题:好文共赏——093——转载

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好文共赏——093——转载

研制过程一波三折 历经十余年仍徘徊不前 70年代初期,中国研制的第一代鱼雷核潜艇研制成功,此后中国又研制了第一代导弹核潜艇,并于1985年首次水下试射弹道导弹成功。但是,中国研制的第一代核潜艇时,首先解决的是“有”与“没有”的问题。因此对于潜艇的技术性能指标并无过多要求,80年代时这些潜艇就已经过时,例如092型导弹核潜艇只能发射射程2300千米的巨浪-1导弹,并且所有核潜艇均不适合过长时间的远洋航行。中国为了解决核潜艇的性能问题,一边先后对091和092进行了3次大规模的技术改进,一边开始研制中国的第二代核潜艇,即093和094。这其中,093是多用途核潜艇。 093的最早研制设想早在1980年就已经出台。当时,邓小平在视察了海军潜 093核潜艇 艇部队时尤其提到了要大力发展核潜艇,并且要求“这个核潜艇的东西要走在其他军舰的前面”。海军于是于1980年11月下达了研制新型核潜艇的计划,当时要求要达到前苏联第三代的技术性能指标。经过三年的反复论证和立项,093型于1983年7月正式上马。 与当时中国的其他军品研制计划一样,093的研制也经历了风风雨雨,几经波折。最初093的研制进展非常缓慢,主要原因是无法解决新型武器和新型核反应堆的研制。1988年,中国核反应堆技术有突破性进展,并于当年向阿尔及利亚和巴基斯坦出口了我国自行研制的民用轻水核反应堆。民用核技术的进展被国际上认为是中国在核技术领域中的一次很重要的跨越,当年的《简氏》曾专门刊文就中国核潜艇和核弹头的发展做出报道。 1989年原先的093研制计划遭遇重大调整,原因是海军领导认为原先的093的有关性能已经不先进,为了避免出现091一出世就已经被淘汰的局面,有关部门对093的研制作出了调整。 1993年093的研制再次受阻,原因仍然是技术的落后。当时美国新一代“弗吉尼亚”级(原名“百人队长”)核潜艇的研制进展非常顺利,1993年弗吉尼亚级的有关技术情报被PL 093核潜艇获取,有关技术性能领先当时的093至少两代以上。这让093的研制小组大吃一惊。 海军对于093型的最初要求是,排水量在4000-6000吨之间,能够携带12枚战术导弹,可以发射533和650鱼雷,可以发射潜射导弹,达到国际80年代水平。因此,093型的最初模型依稀可以看见前苏联阿库拉的影子。但是在很多关键领域如潜艇减噪,下潜深度和压水堆上,093的初期设计落后阿库拉级很多。而80年代前苏联S(塞拉)级更加先进,而美国海狼级则可以说达到了冷战期间美苏核潜艇研制的极限。 此后093的研制趋于停滞,直到1996年我国新型核反应堆技术出现重大突破。原先的中国核潜艇均采用前苏联于6、70年代采用的压水堆方案,但是由于国内技术不过关,同时从国外引进又无可能,这导致核潜艇的研制无法有所进展。中国为解决这一矛盾于80年代后期起另辟奚径,开始研制当时国际上最先进的高温气冷核反应堆技术。 从此以后,093型的研制逐渐加速,直至现在。

半途换项获得成功 动力系统世界领先

高温气冷核反应堆最早在前苏联60年代就已经提出,其于60年代后期曾经专门就此技术展开讨论,当时得出的结论是“与其花大代价研制新型的有很大风险的高温气冷堆还不如继续研制压水堆”,确实,当时压水堆的技术还有很大发展余地,而高温气冷核反应堆的理论最早于1964年3月见于前苏联核 093核潜艇专家乌里扬诺夫提交的一份论文。但是在当时研制这样的新型反应堆确实有很大技术风险,主要瓶颈在于堆体对于材料的力学强度和堆内反应控制要求特别高,对堆内反应温度的掌握稍有不慎就会造成爆炸,发生与1986年前苏联切尔诺贝利核电站相似的事故。前苏联虽然没有在60年代就这一项目上马,但是并没有放弃对这一技术的研究,每年都专门拨款进行相关研究,使得前苏联在这一领域的研究远远快于美国。80年代,在材料力学有了很大发展之后,前苏联将研制高温气冷核反应堆列入正式计划。众所周知,在核潜艇领域,前苏联对于很多新技术的研制并不落后于美国。反观美国,一直到1981年才首次提出研究这一项目的计划,但是美国人对于这种技术并不十分关心,美国海军认为以洛杉矶和海狼的先进程度,并不需要再在反应堆上再花大力气。前苏联对高温气冷堆的研制进展比较顺利,1986年第一台模型出台。但是,就在其准备正式上马研制装备此堆的时候,苏联解体,接替苏联的俄罗斯一片萧条,俄海军不仅无法继续装备前苏联时期研制的比较先进的塞拉级,甚至连海军的官兵的工资都无法保证,更不用说研制高温气冷堆这一需要国家大力投入的项目。此后它的研制就搁置了起来。 本来美国是有机会接过前苏联的接力棒使用这一技术的。1993年,曾经获得过前苏联“二级功勋”奖章的Д 卡萨巴连科叛逃至美国,其携带有关于高温气冷堆的重要核心机密并期望以此获得美国籍。但是,美国这时刚刚在弗吉尼亚的研制取得很大进展,不太看得上卡萨巴连科的材料,况且卡萨巴连科本人生活比较放荡,到美国的时候还吸毒,因此CIA认为此人情报疑点很多,导致美国没有重用此人。直到1998年美国获悉中国在这一方面研究取得重大突破再想起此人时,为时晚矣,卡萨巴连科已经在1994到1997年的某一年中因为吸毒与黑社会发生瓜葛,被枪杀在圣路易斯市的街头。

中国研制这种技术始于80年代中期,苏联解体后中国大量引进前苏联技术人员,据悉,目前在西北进行军事研究的前苏联专家至少有6600人(对于这一数字的说法很多,普遍认为应该更多。因为90年代以后,中国因为外交和经济上的原因而需要的俄语人才大量减少,但是北外、广外这些年来吸收的俄语招生并没有减少,大量的俄语人才被认为用于军事领域)。改革开放使中国的经济力量大为增强,许多可以用于军事项目的民用技术也有很大进展,如材料力学和流体力学(1976年建设毛主席纪念堂时因国产玻璃钢硬度不过关而放弃采用的2号方案在1983年就已经决)。中国的许多军品研制在90年代取得进展很大程度上归功于进口了大量俄国专家。

1996年国产高温气冷核反应堆研制取得技术性突破,困饶多年的堆内温控问题基本解决。1997年底第一台高温气冷核反应堆样堆研制成功,并成功在四川试运转。此后中国先后数次拨专款加快093的研制。大约在2000年上半年,首座高温气冷核反应堆吊装潜艇成功。应用这种反应堆的最大好处是可以大大增加潜艇的航速和水下动力。

多年铸一剑 功到自然成

随着反应堆的研制取得进展,093型的整体研制也上了一个台阶。从1995年开始,中国开始瞄准21世纪中国海军远洋作战需要重新设计093型。与美国的“前沿作战”需要不同,中国海军在21世纪的首要目标仍然是奔向大洋,因此093的研制目标要求适于远洋深海作战。093的排水量和艇体大小被大大加大,同时配套武器的研究也同步发展。近年来海军在武器研制上有很大进展,如新型鱼雷,反舰导弹和巡航导弹等,实际上是为093准备的。093的最后一项技术突破是2000年取得的消音瓦。

目前的093型1997年开始艇体建造,1999年基本完成框架,2000年吊装反应堆,目前正处于最后的完工和全面调试阶段。估计093型可能在2001年上半年就已经下水,同时,由于相关技术基本成熟,093首艇的后续型也在施工中。首批3艘2003年可以形成战斗力。 正在设计建造中的094型也采用了大量093型的成熟技术。据悉,093型的反应堆、消音瓦、推进机的技术在世界上都是领先的。其中,使用高温气冷核反应堆的至少10年内将只有中国一家。 值得注意的是,此次中国建造新舰艇一改过去先建首舰,经过反复调试再投入小批量生产的惯例。093型的后续艇几乎与首艇同时开工,只是在吊装反应堆时进度落后。中国此次如此快马加鞭一来迫于周边形势,二来更主要的是因为093型的技术比较成熟。高温气冷核反应堆的技术2001年在863计划15周年展览中已经展出,介绍文字中特意提及它主要用于军事。此时093型已经下水试航成功。093型的艇体结构为中国独立设计,并且在部分常规潜艇上作了试验,中国90年代新潜艇的研制速度并不快,很大程度上是为了保证093型的研究。

美国军方对于093型的研制进度究竟掌握到何种程度尚不得而知,但是北约已经迫不及待地将其命名为“商”级。1997年时五角大楼曾经对外公布过他们掌握的093型研制情况,但当时美国人尚不了解在90年代中期093型的研制已经有了很大变动。根据五角大楼的说法,093型仍然采用压水堆。1999年美国人才知道中国的高温气冷核反应堆技术取得世界领先,并一度以为093型已经下水,这导致美国攻击俄罗斯向中国转让了核潜艇技术和当时的李文和案和考克斯报告,但五角大楼内部认为,这种反应堆技术上难度很大,以中国人的技术实力使用起来风险很大。

中国军方对于093型的进展非常满意。根据海军的看法,这种潜艇的综合实力已经足以对抗洛杉矶改进型了,但在噪音、攻击范围和自动化上仍然较海狼和弗吉尼亚落后不少,但093具有的高航速和高潜深已经领先于这些美国核潜艇。

主要设计数据

根据西方已知的数据显示,093大致规格为,水下排水量:8,000吨; 全长:106公尺; 身宽:11公尺; 潜艇吃水:10公尺; 最大潜深:400公尺; 噪音量级为110分贝; 自持力为80天。主要设计任务为:反潜并为弹道导弹核潜艇(SSBN)保驾护航,主要武器为四管533毫米鱼雷发射装置,可发射各式鱼雷和潜射反舰导弹; 次任务为反水面舰艇/地面目标,可搭载发射远程超音速反舰导弹(AShM)和攻地导弹(SLCM),精准布雷(GPS导航),电子对抗。

中国版的“胜利”级?

潜艇设计据说是以俄制“胜利 III”级为技术蓝图,并部份融合了Akula级较先进的生产工艺。

“胜利”级是前苏联和俄罗斯的主要攻击核潜艇,从1978到1992年间,前后共打造了26艘。到了90年代末仍有18艘服役,数量居各类潜艇之首。“胜利”级的尺寸较 “汉”级略大,但是火力却比后者强的多,攻地,反潜,反舰导弹样样全,其搭载的反舰和反潜导弹有SS-N-16和SS-N-15两种,极难反制,是冷战时期苏联对付美国航母舰队及其水下护卫核潜艇的克星。由于“胜利”级偏向反潜,因此,西方估计我国可能选择了部份“Akula”的降噪技术和工艺强化接近美军航母所需的宁静度。 水下飞毛腿 揉合了俄国技术设计生产的093除了噪音值达到了同美“洛杉矶”级SSN早期型的水平外,在攻击能力上基本达到了前苏联的套数和功力,这主要是由其多种仿俄制重型鱼雷来决定的。在速度上据说093将达到50节(注:仍在美改良型鱼雷的攻击能力内),如果属实,建成后,它可能将是世界上最快的SSN了。这样高的速度,进可攻,退可守,在水下攻防战中都会起到决定性的作用。当然,这都取决于同093,094配套的高压气冷反应堆能否如期研制成功了。优秀的汽车也好,飞机也好,舰船也好,有了好的动力装置,事情也就成功了一半。093未来能否克敌制胜,核反应堆正是重中之重,事实究竟如何,还请大家拭目以待。

高温气冷堆与核潜艇

高温气冷核反应堆是当今世界正在研制的主流的一种第四代核反应堆,与以前的核反应堆相比其主要特点是:

1)安全性好。高温气冷核反堆的燃料组件与常规压水堆有着本质的区别,它采用球形燃料,核燃料颗粒被层层包裹在石墨球内,裂变反应产生的放射性物质难以泄漏,从而大大减小了放射性物质泄漏的可能,即便是作为传热介质的氦气泄漏,其中所包含的放射性物质含量也很低,对环境的污染小。由于采用气体作为传热介质,使得核反堆在脱负载时呈现温度负反馈,石墨作为慢化剂,其热容量也大,温度上升的速度小,堆芯熔化的概率大大缩小。

2)效率高。高温气冷堆采用氦气作为传热介质,氦气核物理性能好,而且氦气是一种惰性气体,与二氧化碳、氮气相比,高温下非常稳定,所以高温气冷堆的温度可以作的很高,正常运行温度可以达到850~1000℃,最高耐受温度达1600℃。这些特点使得高温气冷堆可以在高温下安全运行的同时,实现很高的热效率,理论上其效率可以达到45%以上,大大超过了现有的火电和二代、三代核电的水平。燃料组件使用天然铀,在反应堆内中子利用率高。燃料球循环流动,可以不停堆换料和燃耗测量,这都提高了核反应堆工作效率。

3)建设周期短。由于高温气冷安全性好,因此在建设时可以省去“纵深防御”概念下的钢制安全壳和应急冷却系统,简化了混凝土厂房,而且实现了模块化,大大缩短了建设周期。

目前中国的高温气冷核反应堆技术居世界领先水平,清华大学核研院的10MW实验型高温气冷堆已经建成多年,为中国开发商业高温气冷积累了丰富的经验。目前正在实施的山东石岛湾200MW高温气冷堆实验示范工程,计划于2013年投产,届时将成为世界第一座投产的第四代核电站。 尽管高温气冷堆的诸多优点,但其自身的特点决定了不会被用于核潜艇,这是因为高温气堆的燃料球中包含大量的石墨,这造成其燃料系数低,同等热功率的条件下,高温气冷堆必须作的很大,这就造成了高温气冷堆根本无法应用在空间有限的核潜艇上,200MW高温气冷堆已经是目前国内成熟技术水平下的最大功率。所以高温气冷堆用于核潜艇的说法,只是外行的臆测而已。093核潜艇的反应堆还是压水堆,从当前舰用反应堆的发展趋势来看,非能动型是发展主流,但中国在此方面尚不成熟,093/094核潜艇的核反应堆还应该是常规的能动型压水堆,将来这种压水堆会被非能动型压水堆所取代。

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      2015/5/29 15:27:56

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