核潜艇技术“跃进”,需要的是总体布局的变化

文章来自:胡诌施佬

在海军的诸多装备中,潜艇比起各种水面舰船明显都要更显神秘,而核潜艇因其动力系统的特殊性,其保密程度自然要更上一层。正因如此,若不是官方公开或者在海外行动被曝光,普通人连潜艇的外观图像都看不到几次,加上潜艇本身又是一种如同包子一般主要成分在“馅料”里的产品,一般人光凭外形对潜艇性能的推测就带有很大的主观臆测成分。

核潜艇技术“跃进”,需要的是总体布局的变化的图1

▲  很多时候潜艇的都只有这样的图可以参考,这还 是看到了一半
在潜艇技术发展早期到上世纪中叶的过程中,潜艇在技术上的进步很多时候是能够从外观上一目了然的:二战时期大多数潜艇以水面航行为主的船型艇体加各种舰炮设备;二战末期德国XXⅠ型潜艇开始以水下作战为主要作战形式,把潜艇表面收拾得光溜溜的利于减阻;上世纪50年代美国“大青花鱼”用上了水滴线型,以加工性和水面航速为代价大幅提升了水下航速。

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▲ 这样的技术跃进非常明显,也让当时潜艇技术的变化极快
这一时期各国的新潜艇相比老潜艇的进步,很多时候就是一看便明。美国核潜艇从鳐鱼级发展到鲣鱼级,首次用上了水滴型艇体,让核潜艇的水下机动能力有了大幅提高;苏联在671型核潜艇上“下不为例”地也用了水滴型艇体,标志着苏联核潜艇开始在性能上快速追赶美国;中国从033型到035型再到039型和039A型,线性从船型发展到过渡型再到水滴型,体现了中国常规潜艇从仿制到自研,逐步追赶世界先进水平的一步一个脚印。

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▲  035型的这个混合的线型正好反映了中国常规潜艇技术的演进过程
但当核潜艇已经选定了水滴型之后,谁更先进就很难从外观上看出来了。在美国这条线上,鲣鱼级之后长尾鲨、鲟鱼、洛杉矶、海狼再到弗吉尼亚五级核潜艇都是水滴或者拉长水滴形;苏联在“下不为例”的671型之后在705型、945型、971型等一系列攻击型核潜艇上也无一例外的用上了水滴形;中国核潜艇更是从初代091型核潜艇开始就领先同时代的国产常规潜艇率先用上了水滴形艇体,并且一路水滴到了今天。

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▲  某种程度上,也正是因为091型相对于其时髦外形颇为勉强的性能,导致上世纪90年代的时候国内有大量吹捧该型潜艇先进性能的传说
在潜艇线型固定下来之后,对于试图“外形看门道”的普通军事观察家们来说,能够推断出潜艇内部结构变化的主要就是潜艇上那些不大不小的“零碎”了。之前093系列核潜艇的各艇出现的时候,围绕潜艇围壳的形状,围壳前后与艇体之间的过渡和填角,艇体轮廓上的凸起乃至各种标线的变化都会引发观察家们的讨论甚至激烈争论……随着有关新一代国产核潜艇的小道消息出现,中国核潜艇在技术上的发展到时候肯定又少不了一轮新的研判和口水战。

核潜艇技术“跃进”,需要的是总体布局的变化的图5

▲  在对国产核潜艇的研判上,施佬也没少翻过次车
从基础线型上,拉长水滴型显然是毫无疑问的,毕竟当代潜艇耐压壳体直径限制摆在那里,为了增加核潜艇上的各种传感器设备、武器装备、增大潜艇的动力,延长潜艇的自持力,最低成本的增加艇内空间办法就是拉长艇体。与此同时,在潜艇总体布局领域,有一件看起来无足轻重,但对当代中国核潜艇的进一步性能提升颇有意义的事情,那就是鱼雷发射管的布置位置。

核潜艇技术“跃进”,需要的是总体布局的变化的图6

▲  虽然鱼雷发射管对于潜艇几乎是必备品,但其布置依然是有讲究的
对于绝大多数的潜艇而言,鱼雷发射管的布置位置自鱼雷这种武器装上潜艇之后就“常识性”地应该置于艇艏或者艇尾,与潜艇的轴线平行,这样的布局在潜艇还大量使用直航鱼雷的时代里方便了潜艇瞄准,但由于潜艇追求火力密度需要更多的发射管,保持持久的战斗力又需要更大的弹药存储空间,艇艏用于布置鱼雷发射管的空间就小不了。但当代潜艇同时还有主动声呐这样一件需要布置在艇艏部的东西,作为潜艇在水下态势感知和情报收集的一款核心装备,声呐基阵的尺寸与其性能也有着根本性的影响。正因如此,在包括中国在内的大多数国家的潜艇设计中,艇艏的风水宝地最后都是鱼雷发射管和声呐基阵互相妥协之后各占一半。而在美国核潜艇设计上,美国为了尽可能强化水声系统的性能,在上世纪60年代的长尾鲨级以后就选择把艇艏全部留给了声呐,同时将鱼雷发射管向后挪,从艇舯部向两侧斜前方发射鱼雷。这当然会影响鱼雷发射管的可布置数量,也对鱼雷自身的制导提出了更高的要求。

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▲  洛杉矶级的鱼雷发射管布置就是典型的被声呐挤出了艇艏
对于中国核潜艇而言,鱼雷发射管与声呐都布置在艇艏的设计既是传统,也是从091型到093型两代攻击型核潜艇逐渐升级改进提升的发展过程的必然结果。而要进一步强化潜艇的水声探测能力,无疑需要更大的声呐基阵。考虑到中国的核潜艇总体尺寸不大可能比美国的海狼级或者弗吉尼亚级还大,国内的水听系统技术水平距离世界先进水平也有相当的差距,设法在相关设备的主尺度上接近对手产品,某种程度上可算是一个可行的追赶方向。

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▲  艇艏鱼雷 管布置和装填都有其优势所在,其广泛流传并非各国单纯的“传统”
除此之外,核潜艇上的各种武器发射系统的配置也是未来国产核潜艇要追求的一个目标。这其中最理想的手段,很反常识的其实是增加更多的鱼雷发射管和更大的弹药容纳空间,类似海狼级这样有多达8具鱼雷发射管,能够携带多达50件各种鱼雷、导弹、水雷武器的潜艇武器配置,某种程度上具有最好的使用灵活性,而各种潜射垂发系统,无论其是专用还是通用,在灵活性上都要稍逊一筹,唯一的优势主要在于发起饱和攻击时快速投送弹药的速度上——当然凡事得有限度,像美国人在第三艘海狼级“吉米·卡特”号上或者弗吉尼亚级后续的Block 5批次改进中那种增加一个大舱段,把潜艇拉长到140米级别的事情无疑会极大恶化潜艇在水下的机动性,属于在潜艇性能提升中有特殊需求的一种升级方向。除非有特别需求的,这未必就是未来核潜艇设计的唯一发展方向。

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▲  弗吉尼亚级在这样改造之后……真的是太长了
从091型到093型,中国的核潜艇虽然历经两代,每个大型号下的子型号更加复杂,哪怕是前后建造序列衔接的两艘潜艇,实际的区别也不在少数,但在整体设计的逻辑上,中国核潜艇的逐渐改进、迭代升级路线更多依赖的是包括反应堆、武器、电子设备、指挥控制系统等子系统的升级改进,通过子系统的升级换代潜艇战斗力的提升。这样做的技术连贯性好,技术风险也小,但相应的技术跨度和性能增益也就比较有限。这也导致了中国核潜艇技术虽然在过去30年里一直在稳步发展,但面对洛杉矶级时代就领先的世界核潜艇先进水平,特别是在海狼级之后在整体技术水平上更上新台阶的对手,稳步追赶需要的时间太漫长,而“跃进”虽然要面临巨大的技术风险,却是在对手继续开展下一代潜艇研制工作情况下唯一的选择。

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