问我什么样子、具体的性能、服役的时间,我的答案是一概不知。或许已经下水试航了,或许还在船台,也有可能才开工不久。我们作为体制外的普通军迷,对于保密状态下的了解,大概就如新闻里渤海造船厂新厂房的内景一样:空空荡荡、白纸一张。
当然如今网络上关于的传言已经非常多了,设想图也是一搜一大把,基本就是下面三种模样:
CG改自弗吉尼亚级—艇艏垂发、围壳舵、背负特战荚舱、尾舵改为X形舵
CG改自机敏级—围壳后增加垂发、艇艏鱼雷发射管
纯设想图,围壳取自弗吉尼亚级未来改型方案,长龟背垂发模块
这几个方案都在力图摆脱中国潜艇传统的设计模式,或多或少能看到欧美最新一代核潜艇的身影。虽然只是军迷的纸上谈兵,但也恰恰反映出我们目前的核潜艇和世界水平还有相当的差距,寄希望在下一代上能追上潮流。
这一篇就来看看世界现役最先进的攻击型核潜艇都采用了哪些技术,然后再对照一下我们的现状找找差距,从中或许能够勾勒出的大致轮廓。
所有资料及图片均来自公开网络,所有分析均为个人观点,不存在泄密问题。
现役核潜艇排座次
军事媒体都很热衷于给各类武器排名次,军迷们也不例外,每个人都有自己的评判标准和喜好偏爱,就像三国武将排名永远都有争论一样。
对攻击型核潜艇来说,其实就是五大常任(Liu2Mang2)理事国的大号玩具。开个玩笑,五大佬自己组了个核俱乐部,然后联合各国签一个核不扩散条约,上面规定:“截止年1月1日已制造并爆炸核武器或其他核爆炸装置的国家,允许保留核武器。”看上去挺合理的是吧。问题就在这个年1月1日!这条dadlin一划,世界上就只有五大佬自己可以名正言顺地拥核了,其它人都不许玩。从其它(“流氓”)国家的角度来讲这确实挺流氓的。
五常各自最新一代的核潜艇放在一起排个队吃个果果,我认为的次序是这样的:①弗吉尼亚级(美国),②机敏级(英国),③雅森级(俄罗斯),④苏弗朗级-原梭鱼级(法国),⑤“小龟背”(中国)。
注:核潜艇的真实性能都是各国的最高机密,外界无法确切得知,官方公布的数据也不一定是真实的,比如机敏级的下潜深度就只说是大于米。造价单位为美元。上表列出的数据来自Wikipdia或者简氏一类公开媒体,仅供参考。
有人会说海狼级难道不是这个星球上最强的攻击型潜艇吗?从技术指标上看或许是,但海狼级是冷战时期的产物,适合深海大洋作战,对于后来提出“由海到陆”的美国海军来说已经过时,这是技术再先进也不能改变的大趋势。这点很像F-22,甚至比F-22更极端,因为海狼级只造了3艘。
海狼最大的弱点就是它自己:太贵了,年币值单价11.58亿美元,-98年前两艘服役时平均造价约24亿美元。第三艘卡特号完全是为了挽救冷战后无艇可造、深陷困境的潜艇工业才硬着头皮造的,增强了多任务能力,年服役时的造价高达32亿美元,03年服役的里根号航母造价也不过45亿美元。从整个美国海军体系来看,区区三艘海狼级不具备很大的战略战术意义。
简单点评一下另外四型国外潜艇:
弗吉尼亚级虽然是海狼级的简化版,但设计理念更先进、声纳电子设备更完善、全寿命费效比更高、多任务能力更全面,在后冷战时代确实比海狼级加胜任美国海军赋予的任务,因而得以大批量生产(共规划66艘,超越洛杉矶级的62艘位列世界第一),在未来30年里都会成为美国海军的绝对主力-仿佛又看到了F-35和F-22的关系。另外它是简化版,但绝对不是廉价版,海狼级如果在今天进行批量生产大约也是26亿美元这一水平。
机敏级采用了很多全新的技术,在不少方面和弗吉尼亚级并驾齐驱(美英技术共享),在演习中曾击败后者,令美国海军刮目相看。但是它的可靠性和45型驱逐舰、伊丽莎白级航母一样老出状况,喜欢掉链子,总是不让人放心。
雅森级是这五型核潜艇里体型最大的一艘,它实际上是传统苏式巡航导弹核潜艇和攻击型核潜艇的混合体(俄罗斯再也负担不起奥斯卡级这样的怪兽了),但是在设计理念上开始转向西方风格:在俄罗斯首次装备艇艏球形声纳和多达十具肩部鱼雷发射管;艇体后部舱段安装八座多联装巡航导弹发射装置。最突出的是额定艇员只有64人左右(据俄方宣传资料),不到弗吉尼亚级的一半,自动化程度之高令人惊叹。
苏弗朗级是五型潜艇里体型最小的,唯一配备X尾舵的,也是颜值最高的。法国海军的潜艇都比较迷你,因为主要在浅水的地中海活动,受到的限制很多。它的航速、潜深都不突出,电子设备却十分先进,保持了法制武器的一贯特色(包括极端的昂贵)。前一段战胜日本苍龙级赢得澳大利亚12艘大单的“短鳍梭鱼”级就是它的改进型,不过是常规动力版本。
需要指出的是,除了弗吉尼亚级,后面三型核潜艇在建造过程中都遭遇了相当严重的工程延期和开支上涨。由其是雅森级,首艇于年开工,直至年才下水,年服役,工期长达17年。三国最主要的问题还是没钱。
趁这机会好好吐槽一下曾经的日不落帝国海军。下图摄于年7月20日,服役才3年的机敏级二号艇“伏击”号在直布罗陀海峡进行训练时与商船相撞,导致围壳前部被毁。这起事故发生之前14个月,英国媒体就曾报道说“伏击”号浑身上下有57处缺陷,在问题解决之前只能用于训练。结果没有一点改善的迹象,连训练都出了岔子,在宿敌西班牙眼皮底下颜面尽失。
首艇“机敏”号年海试时就曾因导航系统故障在苏格兰近海(真的很近,离岸不足一千米的地方!)搁浅。当时正值低潮无法解脱,随后再与救援船只相撞,绝密的泵喷部件露出水面,被大批苏格兰群众围观,甚至有旅游公司开出了“观核潜艇”游船专线。
英国核潜艇虽然装备先进,但人员素质和建造质量问题一直困扰整支部队,包括战略核潜艇艇长与女下属的性丑闻、赴美期间官兵吸毒狂欢、试射三叉戟飞向美国等等,不胜枚举。
到年初,3艘机敏级和4艘老旧的特拉法加级全部处于不可部署状态,是数十年来首次出现这样的状况。全体“趴窝”成了机敏级、45型这些明星舰的常态,昔日信奉“两强标准”、纵横四海的大英帝国海军衰微到如此地步实在让人唏嘘不已(拍手称快)。吐槽完毕……
当代核潜艇的先进技术
综合来看,以弗吉尼亚级为代表的当代攻击型核潜艇普遍采用了下列先进技术(这里只是大致列出从公开渠道比较容易获取信息的几个方面,很多内在的关键技术比如综合作战管理系统、远程水下通信系统等保密程度太高,无法涉及):
注:根据Wikipdia数据制作,可能不准确,仅供参考。
不比不知道,一看吓一跳,从上表可以看出和其它四型潜艇差距之大可谓是触目惊心。
按服役的先后顺序排列,最早的是年的弗吉尼亚号,后面依次是年的机敏号、年的北德文斯克号、年?(估计)的“小龟背”和年的苏弗朗号。
年和“小龟背”同期服役的“伊利诺伊”号已经是大幅改进过的弗吉尼亚级BlockIII型,更新一代的BlockIV型“俄勒冈”号也已于年7月开工。中美现役核潜艇的差距远大于年历上看到的12年(vs.)。
下面尽量简单地分析一下这11项技术(每一项都可以写一篇长长的文章),中国已经实现的技术会一笔带过。
1.单壳体
在冷战时期,单、双壳体结构还是两种设计流派,互有优劣,分庭抗礼。然而随着技术的进步,双壳体日渐式微,不论是核潜艇还是常规潜艇,最近几年服役的新艇中只有中国仍然采用双壳体。
俄罗斯最新的拉达级常规潜艇也已改为单壳体;雅森级和北风之神级核潜艇则采用了单、双壳体混合结构,比传统的双壳体有所改进。
在恐龙级的双壳体台风级面前,北风之神级的水线以上部分显得相当苗条、人畜无害
船坞中的北风之神级首艇“尤里·多尔戈鲁基”号,水线下庞大的艇体则露出一股凶悍的杀气。
单壳体的优势就是双壳体的劣势,简单的说双壳体导致过大的体积和排水量。水面排水量相当的两种核潜艇,双壳体的水下满载排水量要比单壳体多出20%以上,等于多带了数千吨海水在一起比赛跑,既臃肿又沉重。面对现代立体反潜体系,体积大会增加被发现概率,浅海机动性差;排水量大则需要更强大的动力系统,进而增加全系统的体积和质量,造成恶性循环。
打捞出水的“库尔斯克”号艇体后部残骸,严重受损的艇艏被切割下来留在了巴伦支海底。由内至外可以依次看到耐压壳、外肋骨、“花岗岩”导弹发射筒、舷间支撑结构和轻质的外壳,下潜后巨大的舷侧空间将充满近9千吨海水。
双壳体湿表面积过大,摩擦阻力大,声纳反射信号强,高速性能差;耐压壳内容积小,空间狭窄,武器装载量低;表面开口多,增加噪音和阻力;内外壳之间的支撑结构复杂,增加了死重且维护困难。
和众多劣势相比,过去双壳体、小分舱、大储备浮力带来的几个优势到如今都已经有些得不偿失了:双层壳和其间一两米厚的水层的保护,面对当代先进大威力鱼雷的聚能装药战斗部,并不比单壳体的生存力更高;小分舱造成结构复杂、设备布局困难、居住性差;大储备浮力导致下潜速度慢。
年5月16日举行的弗吉尼亚级16号艇“印第安纳”号龙骨安放仪式,从背后的艇体分段可以看到耐压壳就是潜艇的外壳,肋骨位于耐压壳内侧,内部结构明显简洁很多。
吨级的改武器装载数量和实际作战效能只近似于5吨的苏弗朗级,造成这种差异的罪魁祸首可以说就是双壳体。最粗略地推算,如果继续采用双壳体结构,要想达到弗吉尼亚级(吨)的能力,水下满载排水量至少会在吨以上(大20%),对平均水深只有米的东海大陆架来说太过庞大了。
,希望能成为中国第一型采用单壳体的核潜艇。
2.围壳修型
在改型上,我们已经看到对围壳进行了修型,增加了根部填角和顶部圆角,位置还往后移了一点。但这些只能算是针对流场进行的局部性小修补,从整体布局来说的围壳还是尺寸偏大,没有赶上缩小围壳、靠前布置的潮流。
上述五型潜艇中弗吉尼亚级的围壳尺寸最小,而且它的围壳还有一个非常特别的设计。
一直以来,我都对弗吉尼亚级围壳上的这一大堆盖板感到疑惑不解,如果是某种声纳探测系统,为什么不把它们连成一大片,开这么多小窗口还是不规则的,到底是干什么的呢?外型非常相似的海狼级围壳上就是光滑的,没有这些盖板。
建造中的围壳,窗口结构很清晰。
后来看到结构图才知道,这些“洞洞”是ExtrnalLockr,就是外部储物柜,用途和中学生在学校里用的lockr差不多。只是使用的人不同,是配属弗吉尼亚级执行任务的特种部队,通常就是指海豹突击队。盖板的材质和围壳填角一样也是Goodrich公司生产的复合材料。
弗吉尼亚级是美国第一型从设计伊始就专门为特种部队内建配套设施的潜艇。在艇体中部设有一个能够容纳9名海豹队员的气密闸室,可以仅通过一次排气/注水操作就释放出整支海豹小队,极大地提高了出动效率。
潜水员出舱后,前往围壳的储物柜水平取出各自的装备,而不必耗费大量时间从狭小的闸室舱口一件件垂直提取沉重的装备。这样的设计真是非常实用化和人性化,也只有把围壳内部设备精简到最少才能提供这样的冗余空间。
大名鼎鼎的海豹六队在执行潜水训练,图为打开储物柜提取装备的场景
苏弗朗级的围壳也很小;雅森级的流线型围壳较大,上篇提到过是因为其中包含了整体式漂浮救生舱。剩下只有机敏级的围壳和比较接近,体积也相当大。
在苏格兰海岸并肩而行的两艘机敏级,后面一艘是“机敏”号,两艇的外观明显不同
但是机敏级围壳的后部是藏有玄机的。它可以替换围壳后沿组件,在其后插入一个DDS(DryDckShltr)干式储藏柜,用于收纳皇家海军特别舟艇中队操作的美制SDV(SEALDlivryVhicl)海豹特种载具-一种湿式微型潜艇。艇员可以直接从潜艇内部进入DDS,在气密状态下完成准备工作,再注水释放出SDV,全过程都在水下完成,保持了隐蔽性。
洛杉矶级达拉斯号后甲板的DDS正在装入SDV。DDS直径3米,长近13米,重30吨,是可拆卸式的,可以在12小时安装到改造过的洛杉矶级上;并且它是可空运的,增强了特种部队全球部署的弹性。
与洛杉矶级DDS的安装方式不同,机敏级的这个DDS采用了和围壳连成一体的保型设计,可以降低阻力和流体噪音,最大程度减小对本艇性能的影响。
“机敏”号安装DDS后的特写,通过对比也可以看出英美核潜艇围壳体积的差异相当大,洛杉矶级的围壳宽度比DDS的直径小得多。
如果没有这个DDS连接部位,机敏级的围壳长度至少可以缩短1/5。
另外还有一点不得不提,五型潜艇中只有仍然采用围壳舵,其它四型均使用艏水平舵。
过去水平舵采用什么形式和单双壳一样是个设计风格问题,各有利弊。但发展到今天,围壳舵的劣势日益显现:围壳舵离潜艇重心过近,必须采用比艏水平舵更大的面积才能保持相同的舵效,加上内部的驱动部件和支撑结构,导致围壳体型偏大,声纳反射信号强,破冰能力差,也无法采用更加流线型的设计。
战略核潜艇吨位大,对围壳尺寸没有这么敏感,因此法国的凯旋级和美国最新一代的哥伦比亚级仍然采用围壳舵。
,希望可以看到一个更低矮、更靠前的围壳,水平舵也可以换一个更合适的地方。
3.垂直发射系统
上一篇分析了的龟背里不是垂发,但并不表明中国没有这样的技术,型常规动力试验潜艇上就装备了中国第一型潜用战术导弹垂直发射系统。
研发一种武器装备,必然有它的实际应用对象。像“毕升”号综合试验舰为C/D相控阵、垂直发射系统的研发、定型立下汗马功劳一样,艇的出现预示我们下一代核潜艇一定会配备垂直发射系统。
网上曾经流传过一张军事讲座上放映的ppt,展示了一艘新型攻击核潜艇的内部结构,在围壳前装有10具以上的垂直发射单元(但是依然采用围壳舵),和弗吉尼亚级的布置方式很相似,就是稍微靠后了一点。很多人认定这就是了。
是不是我不敢肯定,能在互联网传播的军事图片几乎都不是涉密的,这或许只是教学用的示意图,海军工程学院的教授学生谁都可以做出几个不同的方案来。
即使这是一个真实的方案,也只不过解决了垂发的有无问题。弗吉尼亚级和雅森级的垂发系统已经发展到了第二代。
自弗吉尼亚级BlockIII开始,用2具6联装VPT(VirginiaPayloadTubs)弗吉尼亚载荷筒代替了12具独立安装的垂直发射筒。这不仅仅是将发射筒集约化安装以节省空间和结构重量的问题,更重要的是VPT采用了多用途、模块化设计,解除了老式发射系统毫米直径的限制,可以发射不同口径不同长度的新型导弹,甚至包括蓝鳍金枪鱼-21型自主式水下航行器(AUV)一类的迷你型无人潜艇。而自洛杉矶级开始采用的单发射筒功能过于单一,只能发生战斧巡航导弹。
VPT的设计源自俄亥俄级巡航导弹核潜艇发射管,不过俄亥俄级原三叉戟发射管的直径更大,可以容纳7枚战斧巡航导弹。
到弗吉尼亚级BlockV型,艇身中部将增加一个VPM(VirginiaPayloadModul)弗吉尼亚载荷模块舱段,内置4具7联装VPT,并具有更大的深度。加上艏部原来的两具6联装VPT,全艇共能携带40枚战斧巡航导弹,以弥补四艘俄亥俄级巡航导弹核潜艇退役后的战力空缺。
雅森级也有类似的设计,在艇体中部装备有8具大口径垂直发生装置,可以4联装的形式搭载“缟玛瑙”超音速反舰导弹,也可以5联装的形式搭载Kh-对陆巡航导弹或俱乐部系列反舰/反潜/对陆巡航导弹。但以雅森级这么大的艇体,其搭载数量、集成度、多用途性和弗吉尼亚级BlockV比都还有相当的差距。
雅森级垂发口盖的开启方式也与众不同。绝大多数垂发口盖都是像弗吉尼亚级那样的铰链上翻式,雅森级采用的是平推滑盖式,沿艇体弧度向外推出,口盖开启的运行幅度被压缩到最低,对本艇水下航行姿态的影响最小。对直径越造越大的新型垂发系统来说,这确实是一种崭新的设计思路。
年3月31日拍摄于北德文斯克造船厂的二号艇“喀山”号,可以看到左舷中部开启的整片式大型口盖,照片摄自停泊在后方的“彼得大帝”号巡洋舰。
,肯定上垂发,但在性能、结构上还有很大发展空间。
4.泵喷(Pump-jtPropulsor)
看到这,肯定有读者会说终于说到泵喷了,我们有马伟明院士的中压直流综合电力系统加无轴泵喷,弯道超车,世界第一。
对国宝级的马伟明院士,以及他主持开发的电弹系统、综合电力系统、无轴泵喷系统,我也和大家一样充满了敬意。但是任何事物都有两面性,有轴泵喷和无轴泵喷也一样。很多时候我们可能只看到泵喷的风光无限,而忽视了它们的缺点。
泵喷本质上就是把螺旋桨约束在一个整流罩内。有轴泵喷有点类似于飞机的涡轮喷气发动机,通过导管截面的变化降低水流速度,叶片状的定子理顺流场,提高转子的驱动效率,延缓空泡的产生,同时整流罩还可以屏蔽部分机械噪音。
因此有轴泵喷的主要优点就是:
1.提高推进效率和泵喷临界航速(不会产生空泡的最大静音航速)
2.降低机械辐射噪音和空泡噪音
3.对螺旋桨转子提供了良好的防护
而它的缺点就是结构复杂、重量大、造价高、维护困难。不仅仅是泵喷本身,对艇体配平、艉部结构强度、轴系振动都有较大影响。
打个不太准确的比方就是有这么一双鞋,能让你在不发出大动静的情况下跑得更快、更省力、还不伤脚,但是鞋子又大又重还很贵。谁最需要这么神奇的鞋呢?不是警察就是小偷,身材还得足够壮实。在大洋里,这就是互玩猫抓老鼠游戏的攻击核潜艇和战略核潜艇们。
有轴泵喷已经成为西方新型核潜艇的标配。俄罗斯的泵喷技术相对滞后,除了实验性的基洛级“阿尔罗萨”号,目前只有北风之神级采用。雅森级前两艘仍然配备常规螺旋桨,一直传言它的后续艇将换装泵喷,但目前为止还没看到能够确证的消息。
船坞中的“喀山”号艉部特写,推进器仍然使用螺旋桨
泵喷是所有核潜艇国家的最高机密,公开照片里泵喷部分总是被包裹得严严实实,即使是下水之后也不例外。
唯一可以看到端倪的就是那艘基洛级“阿尔罗萨”号,它在船坞维修时很大方地晒出了自己的泵喷内部结构。
V型采用的是通常用于鱼雷的后置定子结构,留在艇艉上的是泵喷的转子,拆下来放在浮船坞甲板上的是泵喷外罩和定子,可以看到泵喷的壳体非常厚实
基洛级作为目前世界上唯一一种同时拥有螺旋桨和泵喷改型的潜艇,我们可以对比一下安装了泵喷以后的变化。
不仅艇长增加了近四米,艉部体积增大了很多,排水量也增加了几十吨。这个大得不成比例的泵喷令很多人相信这其实是在给日后北风之神级战略核潜艇的泵喷做试验。
实际上除了这唯一的一艘基洛级改型外,2、3千吨的常规潜艇中再没有其它型号安装泵喷,重量、阻力和造价的代价将抵消泵喷带来的好处。只有体型庞大的核潜艇可以和泵喷进行良好的适配,发挥出它的优势。
似乎没有任何报道中国发展、装备过潜用有轴泵喷。水面舰艇是有的,下饺子的22型导弹快艇就采用了四台引进罗罗技术的KAMEWA高功率泵喷。
但我们有更新一代的无轴泵喷。采用无轴泵喷有一个前提条件,就是必须有先进的综合电力管理系统,为电磁驱动的无轴泵喷提供强大的电力供应,也就是说必须是全电推进潜艇。这方面中国已经是水到渠成,大驱就装备了中压综合电力管理系统,虽然可能还没达到全电推进的程度。
我们在各类媒体上看到的无轴泵喷几乎都是下面的样子:
叶片安装在外圈的转子环上,被外壳定子的环形电机包覆,叶尖朝内,中间没有轴。安装在船上的实体照片也有,如下图。
于是几乎所有人都认为无轴泵喷就是这个样子了。安装了这么科幻的推进系统,这艘船也一定非常前卫吧。但是如果把镜头拉远一点,看一看这艘船的全貌,你一定会很失望的。
就是这艘其貌不扬的挪威汽车渡轮,建造于年的“Eiksund”号,船长50米,排水量吨。它的推进系统接受过改造,用柴油发动机带动两部永磁电机,驱动位于船两头的两具BrunvollRDT可回转无轴泵喷,甚至取消了船舵。这是无轴泵喷在世界上的第一例商业应用,实际上也是一个试验项目。
创立于年的挪威Brunvoll公司生产的无轴泵喷系列产品,除了在“Eiksund”号上作为主动力外,其它应用都是作为游艇或者特种作业船只的侧推或辅助动力,功率从千瓦到千瓦(马力到马力)。
无轴泵喷的工程样机最早是德国福伊特(Voith)集团在年公开发表的,它在
转载请注明:http://www.0431gb208.com/sjszyzl/682.html