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核潜艇:神出鬼没的“深海幽灵”


来源:中国海军

2012-10-24 06:15

    核心阅读
    核潜艇,是当前世界大国竞相发展的重点武器装备,长期扮演着大洋“神秘杀手”角色,是大国地位的象征。核潜艇究竟有哪些不为人知的一面,其建造有哪些关键技术,未来发展趋势如何?本期特邀核潜艇专家柴小文为您详细解读。
    备受青睐的神秘杀手
    美国是世界发展核潜艇最早的国家,保持着多项世界第一,技术水平始终居世界领先地位。从l954年开始建造核潜艇,至1996年,美国先后建造了5级120多艘核潜艇。1989年,美国开始建造“海狼”级(SSN21)核潜艇,1999年开始建造“弗吉尼亚”级核潜艇。美国于1959年建成世界上第一艘弹道导弹核潜艇“乔治?华盛顿”号,起步最早,技术水平最先进。迄今,已发展了4级近60艘弹道导弹核潜艇。“俄亥俄”级核潜艇是目前最具代表性的先进弹道导弹核潜艇,艇上装载的弹道导弹射程可达l2000千米,潜艇的在航率高达70%,续航力可达l00万海里以上。

    俄罗斯核潜艇技术,起始于20世纪50年代的苏联。从1955年开始,先后建造了70多艘艇。航导弹核潜艇是苏俄所特有的一种核潜艇,主要作战使命是用反舰导弹攻击敌编队,保卫本国领土不受严重威胁。自1960年以来先后发展了4级7型50多艘巡航导弹核潜艇。1978年,开始建造“奥斯卡”级核潜艇。鉴于现代攻击型核潜艇普遍装备反舰导弹,执行反舰使命,所以,俄罗斯已开始建造攻击型与巡航导弹型相结合的“亚森”级核潜艇。

    英国从20世纪50年代开始研制攻击型核潜艇。英国核潜艇大量采用美国的技术,包括S5W型反应堆、“鱼叉”反舰导弹、“战斧”巡航导弹、惯性导航及通信技术等。1963年建成首艇“无畏”级核潜艇,至2001年先后建造了20多艘艇。从2001年开始建造“机敏”级核潜艇。英国率先采用消声瓦、泵喷射推进、浮筏减振技术。英国自20世纪60年代以来一直积极发展海上核力量。至今已发展了两代弹道导弹核潜艇。

    法国拥有世界上排水量最小的6艘Ⅰ级“红宝石”级攻击型核潜艇,法国是唯一先发展弹道导弹核潜艇,后发展攻击型核潜艇的国家。自20世纪60年代至今,已发展了三级弹道导弹核潜艇。先后建造了5艘“可畏”级艇,1艘“不屈”号核潜艇,从1986年开始建造“凯旋”级弹道导弹核潜艇。

 
    核潜艇研制的核心机密
    高功率密度核动力装置技术。核动力装置是核潜艇的动力来源,强调核动力装置的高功率密度,并注重其隐蔽性与安全性。在潜用核反应堆研制方面,美俄先后建造了压水堆、钠冷堆、铅铋合金冷却反应堆,一方面解决了核动力装置的装艇问题,另一方面开始探索提高核动力装置的功率密度。由于纳冷堆及铅铋合金冷却反应堆在技术成熟度及安全性等方面存在问题,美俄及世界各核潜艇国家均选择发展压水反应堆,并注重提高其功率密度,增长反应堆堆芯寿命,争取和艇同寿命,采用紧凑型布置,或一体化压水堆装置。美国、俄罗斯和英国使用的压水堆,法国的一体化压水堆都比较先进。

    艇体构型技术。核潜艇艇体构型关系到艇的主尺度及排水量、隐蔽性及快速性,是核潜艇总体性能优化的基础条件。艇体形式方面,美国潜艇艇体形式的发展先后经历了双壳体、单双混合体及单壳体形式。单壳体形式主要基于减小全排水量,提高快速性,而后续艇采用单壳体形式则更为关注艇的减振降噪。自从美国采用了水滴形艇体之后,核潜艇性能就发生了飞跃。这种艇体水下航行阻力最小,容易实现高航速,而且水动力噪声低,对降低噪声有利。其他各国核潜艇也都采用水滴形线型。结构形式方面,目前,国外在役的核潜艇中,约81.4%的艇下潜深度在400米以上。俄罗斯采用了重量轻、强度高的钛合金作为潜艇壳体材料,使下潜深度达到750米左右。美国采用HY-100钢制造壳体,可以下潜610米左右。

    减振降噪技术。根据推算,如果核潜艇辐射噪声增加10分贝,则暴露距离增大1~3倍。反之,如果辐射噪声降低5分贝,则暴露距离减小为原来的三分之一。多年来,各国一直在研究降低辐射噪声的新技术,取得了显著的效果。消声瓦在核潜艇上应用已有30余年的历史,它用合成橡胶防声材料制成,瓦的厚度约为30~150毫米,内部有直径为2~5毫米的圆柱形空腔,利用声波入射时产生的气泡变形来吸收能量,从而降低反射能量和艇内噪声,可以使敌方主动声呐和被动声呐及声自导鱼雷的探测能力降低50%~75%,相当于降低艇的辐射噪声级约10分贝。

    探测通信技术。综合作战系统,使核潜艇能在各种使用环境中探测、处理和融合各种信息,使其能与上级指挥系统、联合作战系统和国家指挥系统进行网络通信联络,完成核潜艇的作战使命。探测和通信系统是核潜艇综合作战系统的重要组成部分。目前,探测潜艇主要还是依靠声呐技术。由于核潜艇始终处于水下潜航状态,所以,岸对潜通信主要使用超长波。一般无线电波不能穿透海水,只有波长为1万~10万米的超长波,才能穿透一定深度的海水,核潜艇不浮出水面就可以接收到超长波信号。

 

    核潜艇发展将走向何方

    发展多功能扩展平台,满足多样化任务执行能力。美国通过多型潜艇试验发展,至“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇,美国的核潜艇多用途技术得到了充分发展,它可兼顾深海反潜及近海浅水域作战,担负反潜、情报搜集、侦察及电子作战、反舰、特种作战、隐蔽布雷和支援航母战斗群等多种任务。“弗吉尼亚”级核潜艇通过模块化设计及任务舱功能扩展,可组成不同类型的潜艇,如能运送特种作战部队的特种作战潜艇,或携带水雷布放装置的布雷潜艇,还可携带UUV、担负情报搜索、侦察与电子战功能,甚至可以装上弹道导弹发射模块,成为新型弹道导弹核潜艇。

    借助先进艇体材料,增大下潜深度。潜艇的下潜深度对于增大水下机动范围,保持艇的水下隐蔽性和规避敌人的反潜武器等有着重大的意义。目前,美国经过3种高强度钢研制后,其潜艇下潜深度可达450~600米。俄罗斯经过2种艇体材料研制后,其下潜深度可达450~600米。苏联潜艇艇体材料也采用过钛合金,其下潜深度达到900多米,但造价高昂。

    发展模块化设计建造技术,提高核潜艇研制水平。核潜艇的艇体采用了计算机技术支持的模块化设计后,各分舱可按照具有不同功能的舱段模块分别建造,可大大缩短建造周期、提高建造精度,迅速、便捷地更换具有不同功能的舱段模块,使核潜艇在标准型的基础上衍生出不同种类的或者具有不同专项用途的核潜艇。美、英、法等国已采用先进的模块化建造技术。

    发展声隐身技术,有效降低噪声水平。有效识别噪声源、噪声机理及振动声辐射传递途径,建立满足工程精度要求的核潜艇定量声学性能预报方法及设计手段是有效降低噪声水平的必然途径。定量的声学指标体系,定量控制及设计,优化总体布置、性能、结构及系统配置,采用先进的噪声控制技术是未来核潜艇噪声控制发展的方向。

    依托功能负载,打造潜艇信息平台,提高协同作战能力。水下通信技术随着潜艇使命任务的变化,与潜艇进行通信显得越来越重要。因此,设计一种能够适应潜艇新任务或需求的可升级的综合通信系统尤为重要。“网络中心战”所提出的不断增加的互操作性需求对潜艇作战系统提出了最为直接的要求,尤其是对潜艇通信系统及其天线系统。快速而可靠的获取信息是通信系统关键,需要更加综合和网络化的解决方案。欧美等国在大力发展潜艇综合通信、数据链及浮标通信的同时,正不断地研究和应用UUV(水下无人潜航器)、UAV(潜射无人机)等功能负载,借助于脱离潜艇母体的传感器进行有效的情报收集、监视、通信及侦察任务,并实现潜艇与其他平台之间的协同作战。

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