明星潛艇為何陰溝翻船？

韓千飛 周凱 陳友龍

2021年2月8日，日本海上自衛(wèi)隊發(fā)生一起潛艇與商船碰撞事故。其中最令人瞠目的片段，當屬事故發(fā)生3小時后，艇員才終于用私人手機和岸上實現(xiàn)聯(lián)系并上報事故?！吧n龍”號為什么會發(fā)生碰撞？損失如何？為什么在有多重通信備份的情況下，還會失聯(lián)？本文將對此進行抽絲剝繭的分析。

明星主角和事件經過

發(fā)生撞船事故的是“蒼龍”級潛艇的首艇SS-501“蒼龍”號，目前部署在廣島縣的吳港，隸屬于第1潛水隊群第5潛水隊。該級艇是日本在“親潮”級基礎上研制裝備的最新型潛艇，相較上一代最大進步在于批量裝備和應用AIP動力、X型尾舵、新型非穿透型桅桿、隔音降噪技術和作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)等新技術，水下隱蔽性和探測攻擊能力大大提升。作為全球首款批產應用鋰電池的常規(guī)潛艇，“蒼龍”級近年來還參加了澳大利亞常規(guī)潛艇招標等，可謂是當之無愧的明星潛艇。

“蒼龍”號于2007年下水，艇身采用單雙殼體混合結構，耐壓殼由前至后呈現(xiàn)出凹-凸-凹三種不同直徑。內部從前至后分別為艏魚雷艙、指揮艙、居住艙、AIP艙、柴油機艙和推進電機艙。其中艏魚雷艙采用兩層甲板布局，上方為魚雷發(fā)射管、備用魚雷以及填裝機構，下方為艇員居住區(qū);指揮艙和居住艙都為三層甲板結構，前者分別為作戰(zhàn)指揮和艦長室、電子設備和艇員居住區(qū)、前蓄電池艙，后者為軍官住艙和會議室、廚房餐廳和洗漱區(qū)、后蓄電池艙;AIP艙為兩層甲板結構，上層為4臺斯特林發(fā)動機和自動控制設備，下層為液氧存儲罐;隨后的柴油機、推進電機艙為未分甲板的大艙段設計。

“蒼龍”級是世界常規(guī)潛艇界的明星

“蒼龍”級前10艘SS-501至SS-510號配有AIP系統(tǒng)。AIP艙段帶來的水下續(xù)航能力提升非常明顯，系統(tǒng)中4臺日本國產化的V4-275R斯特林發(fā)動機可提供300千瓦功率，使該艇能以5節(jié)航速低速航行440小時，考慮到其它設備用電和為蓄電池浮充的需要，實際航行時間約為18天左右。但這一速度僅能用于重點水道的伏擊等守株待兔任務時隱蔽進出任務區(qū)的需要，并不能實現(xiàn)東南、西南海上交通線“周邊有事”時的快速抵達，甚至和貨船的巡航速度相比都時常感到吃力，并且常規(guī)潛艇水下最大沖刺和攻擊占位航速持續(xù)時間短的問題并沒有得到任何緩解。同時考慮到布置這一艙段帶來的嚴重空間和重量浪費，以及本國新型鋰電池技術的飛速發(fā)展，從SS-511“凰龍”號開始，AIP系統(tǒng)被取消，動力系統(tǒng)改回傳統(tǒng)柴電形式并增加了蓄電池組數(shù)量。

“凰龍”號蓄電池艙由原來位于指揮和居住艙底端的兩處位置，增加到了貫穿艏魚雷艙到原AIP艙的四個艙段底層。在數(shù)量增加的同時，蓄電池組類型從之前能量密度約30Wh/kg的鉛酸電池改為100Wh/kg的錳鋰電池，水下作戰(zhàn)能力相較之前的AIP大大提升。今后計劃從SS-513開始換裝能量密度達到300Wh/kg的硫鋰電池，換裝后可以7節(jié)航速行駛802小時（10節(jié)時為284小時，15節(jié)90小時，20節(jié)39小時），相較AIP而言不但能在作戰(zhàn)前縮短進出任務區(qū)時間，同時還能確保單次戰(zhàn)斗中的高速突防和發(fā)射占位，甚至在靜音航速下的水下續(xù)航能力也足以滿足對抗核潛艇的需要。而在取消AIP系統(tǒng)后，原AIP艙被改為居住艙，原艏魚雷艙下層被蓄電池組占據(jù)。

“蒼龍”號內部結構布局示意圖，單雙殼體混合和大艙段設計雖然提供了較好的工作和生活環(huán)境，但儲備浮力低，抗沉性差

根據(jù)日本媒體報道，本次事故發(fā)生在2月8日上午10點58分左右，“蒼龍”號在四國島西部海域執(zhí)行緊急上浮科目訓練任務過程中，處于上浮階段時通過潛望鏡突然發(fā)現(xiàn)了航線上的“鴻通”號貨輪，但躲避不及導致了碰撞事故。當時位于餐廳的三名艇員一人頭部撞傷，兩人燙傷，但都是輕微傷不需要額外救治?！吧n龍”號在事故發(fā)生后上浮至水面，艇員第一時間來到艦橋并掛起角反射器規(guī)避來往船只，并對損失情況進行了檢查，發(fā)現(xiàn)指揮圍殼右側頂端和圍殼舵破損，圍殼內的多種設備無法使用，所有對岸通信系統(tǒng)失效。由于事發(fā)海域距離最近岸上約30海里，為第一時間向岸基指揮所報告情況，“蒼龍”號轉向岸上方向以水面狀態(tài)航行3個多小時，進入岸上移動電話網絡覆蓋區(qū)域后，終于在下午2點20分在艦橋露天位置，通過艇員私人手機向岸上匯報，并按照指令返港。

接到匯報后，日本海上保安廳出動薩博340巡邏機進行了空中勘察，隨后海上自衛(wèi)隊還出動了P-1反潛巡邏機對事發(fā)海域進行了搜索以判斷是否有燃油泄露和人員落水等情況發(fā)生。

事故另一主角“鴻通”號對于撞擊毫無感覺，在事故發(fā)生后繼續(xù)按照既定航線向日本岡山縣的水島港行駛，計劃2月8日當天14：00到達，直到日本海上保安廳在事故發(fā)生后主動聯(lián)絡才得知此事，不過“鴻通”號表示“并未感受到撞擊帶來的振動，應該對船體沒有損傷，船員都平安無事”。日本海上保安廳于9日上午開始對事故進行全面調查，并以涉嫌“業(yè)務過失往來危險”和“業(yè)務過失傷害”對自衛(wèi)隊開展調查。運輸安全委員會的船舶事故調查官也在10日開始了事故調查?！傍櫷ā碧栐谑掳l(fā)后按照要求駛向神戶港錨泊協(xié)助調查，潛水員對船體進行了水下勘察。

短暫調查結束后的2月13日早8時，“鴻通”號起航前往最終目的地水島港，并于下午5時43分安全抵達。同日“蒼龍”號從高知港起航，在403號潛艇救援艦伴隨下駛向神戶港的三菱造船廠，在繼續(xù)接受調查的同時進行修理。

事故發(fā)生后的“蒼龍”號

“蒼龍”為何撞船？

這次事故中“蒼龍”號可謂是逃過一劫?！傍櫷ā笔且凰覞M載排水量高達9.3萬噸的散貨船，長229米，寬38米，吃水最深達14.9米。通過對其AIS信息查詢得知，事發(fā)早晨該船從08：00～13：00均保持著13.8節(jié)航速，13：00～17：10靠近海岸線后降為約10節(jié)，隨后航速變化劇烈，應該是在接收到海事部門指令后聽令航行。而“蒼龍”號水下排水量僅有約3300噸，采用了典型大分艙結構，特別是其公開展示的餐廳區(qū)域面積幾乎和很多核潛艇不相上下，內部空間工作和居住環(huán)境非常出色，但這也導致其儲備浮力極低，抗沉性差。本次事故中受到撞擊的圍殼下方正好是單殼體結構，前方圍殼出入口聯(lián)通艏魚雷艙，貫通式潛望鏡結構聯(lián)通指揮艙。

在這種情況下，即便不考慮“蒼龍”號的航向航速，數(shù)萬噸的貨輪以13.8節(jié)航速航行時的巨大慣性，也足以將迎面靜止的潛艇當場撞為兩截，在撞擊面較少時則會導致艏部兩艙嚴重進水，即便及時采取封艙和前水艙高壓吹水，也很難使?jié)撏ЬS持平衡進而一頭扎向海底……面對體量完全不成比例的貨船和潛艇，結合貨輪關于撞擊毫無察覺的表態(tài)和事后勘察到的水下碰撞照片，以及“蒼龍”號并未有進水報告的報道不難看出，“蒼龍”號這次可謂是死里逃生，只是圍殼部分和貨船親密“剮蹭”了一番。不過這并不意味著“蒼龍”號只受輕傷，畢竟?jié)撏R深度并不能檢驗耐壓殼損傷，只有進塢采用X光或者超聲波探傷后才能具體確定損失，這也是“蒼龍”號駛向神戶港時采用水上航行狀態(tài)的重要原因之一。

日本海上保安廳薩博340海上巡邏機在事故發(fā)生后拍攝到的“蒼龍”號畫面

通常在常規(guī)潛艇上浮前，應該首先利用艇上各型聲學被動探測系統(tǒng)進行周邊環(huán)境探測，隨后根據(jù)任務選擇僅升起潛望鏡、ESM桅桿或通信桅桿，進行短暫偵察通聯(lián)，確認沒有異常后才會升起反射截面積更大的通氣管進行充電，或者轉為水面航行狀態(tài)?！吧n龍”號作為同時擁有主被動聲吶、舷側大型低頻被動以及拖曳陣列聲吶等多重探測手段的日本最新型潛艇，大家最為疑惑的就是其上浮前難道沒有發(fā)現(xiàn)貨船？

這個問題涉及到潛艇聲學探測的最大難題——側向測距難。首先可以肯定的是，現(xiàn)代海戰(zhàn)中除了水下通信和探測水深等極少數(shù)用途外，潛艇幾乎不會使用主動聲吶進行探測，而是以中、低頻被動聲吶為主，“蒼龍”號在上浮前自然也不會使用這種探測方式。事發(fā)海域是典型淺海地形，平均水深約200米，在這一背景下，完全無需考慮靜音的貨船以13.8節(jié)航速航行時，柴油機和槳葉驅動的聲學特征非常明顯，對于潛艇而言可謂是最典型的目標形態(tài)。只不過在這種淺?；祉懜蓴_下僅靠被動聲吶偵察，受到這種無源探測定位主要依靠側向交匯定位而非測距定位原理影響，定位精度并不如在背景相對干凈的深海中，并且不同深度下的聲學反射特點也截然不同。這種被動偵察時的巨大誤差，其實在很多潛艇模擬游戲中都有所展現(xiàn)，例如在《冰冷海域》中，被動偵聽計算出的概略“目標”位置，和發(fā)射線導魚雷抵近后開啟主動聲吶，以及潛艇開啟主動聲吶后探測到的目標實際位置，往往都存在較大差異。

在潛艇救援艦伴隨下駛向神戶港的“蒼龍”號

可以說，事發(fā)時只要“蒼龍”號的聲吶有人正常值守，或許難以精確判定貨船位置，但絕不可能沒有發(fā)現(xiàn)其存在，結合事發(fā)海區(qū)相對固定的商船航線等信息，完全可以做到上浮前主動規(guī)避，而不是在明知附近有貨輪且無法判斷精確位置時，貿然“賭一把”伸出潛望鏡準備上浮。值得一提的是，也有猜測認為，可能是涌浪導致升起高度不夠的潛望鏡在一次周視中沒有發(fā)現(xiàn)貨船，但結合事發(fā)海區(qū)當時良好的海況來看，這一推論并不成立。

既然“蒼龍”號有能力實現(xiàn)規(guī)避，那又為何出現(xiàn)了這樣的事故？筆者認為海自報道中對于“蒼龍”號的部分說明或許給出了答案——“蒼龍”號此前因定期檢查而長期未出海，事故當天正在進行高難度任務的恢復性訓練。在多重聲吶設備幾乎不可能出問題的情況下，出問題的就只能是人。本次事故的直接原因，恐怕就是艇員業(yè)務技能下滑或者思想麻痹了。還有一種猜想認為貨船可能是從潛艇后方聲吶盲區(qū)位置駛來，潛艇此時恰好又沒有放出后方的拖曳聲吶進而導致了事故的發(fā)生。這種猜想有一定道理，但就算身后有盲區(qū)也不會在貨船如此靠近時被動聲吶毫無反應，也不會在沒有通過一定回轉機動探測就在商船航道上貿然上浮，問題的關鍵恐怕依然與艇員操艇技術水平和責任心直接相關。

公開展示上浮科目訓練中的“蒼龍”，可以明顯看出升起的是CM-010搜索潛望鏡和多用途通信桅桿

另外令人費解的是，從事后照片看，“蒼龍”號對海觀察時，升起的是視場相對較窄的國產光學攻擊潛望鏡，而非自英國引進的具有寬視場和晝、夜通道等的CM-010非貫穿式光電搜索潛望鏡。筆者猜測這可能是已經裝備部隊14年之久的CM-010的CCD成像質量，并不如使用傳統(tǒng)光學通路的攻擊潛望鏡，艇員更習慣和信賴后者吧。

剮蹭為何導致通信系統(tǒng)全部失效？

在探討通信系統(tǒng)為何失效前，我們先來看看其指揮圍殼上都有哪些設備。

“蒼龍”級圍殼結構和上一代“親潮”級相比變化較大，重要桅桿位置全部重新布置。由于其圍殼厚度較大，因此各型觀瞄通信桅桿都采取了雙排布置形式，圍殼結構頂端最前端為人員進出和露天指揮室，最后端是柴油機和艇內通風進氣管。中間從前至后由左至右共有7具桅桿和一根天線，分別是后方左側倒放的VHF鞭裝天線、英國授權生產的CM-010非貫穿式搜索潛望鏡、ZLR-7ESM電子支援桅桿、HF/VHF通信桅桿，右后方是J/ZPS-6F水面搜索雷達、貫穿式攻擊潛望鏡、多用途通信桅桿，以及一處用途不明的桅桿設備。其中兩部潛望鏡頂端均有窄帶雷達告警裝置，在功能上與ESM桅桿形成相互備份，減少偵察時的雷達反射截面暴露。

“蒼龍”號的通信手段眾多，除了僅能在水下接收不能發(fā)送的甚低頻系統(tǒng)外，還有多部多型供水上使用的衛(wèi)通、高速數(shù)據(jù)鏈路、VHF和HF等數(shù)傳和話音電臺;在硬件層面上有上文提到VHF圍殼可收放鞭狀天線、HF/VHF通信桅桿，以及能夠實現(xiàn)敵我識別、GPS信號接收、高速數(shù)據(jù)鏈/衛(wèi)通/VHF/HF等功能于一身的多用途通信桅桿。而這也是目前大家最為疑惑的部分，既然有如此眾多的通信手段，為何在撞擊后全部失效？

“蒼龍”號的圍殼結構對比，事故發(fā)生后VHF 鞭狀天線、攻擊潛望鏡和HF/VHF通信桅桿就一直處于升起狀態(tài)

有兩種情況會導致系統(tǒng)失效，一種是通信桅桿正常升起后系統(tǒng)故障無法工作。這個問題的關鍵在于，雖然各通信系統(tǒng)從軟硬件層面真正實現(xiàn)了互為備份，但受限于潛艇結構，大部分硬件設備，例如可升降的天線、天線調諧器等都只能布置在圍殼內，其余設備例如信號收發(fā)處理機和加密設備等只能布置在耐壓殼內，這就導致潛艇的通信系統(tǒng)和陸上、艦艇乃至航空裝備存在巨大差異——系統(tǒng)饋電和波導等功能只能在桅桿硬件升降到位和排水后才會連接，其余時間則是斷聯(lián)狀態(tài)。而出于減少耐壓殼開孔數(shù)量等的考慮，這些系統(tǒng)間線纜和饋電組件大都會集中在一起進出耐壓殼體，客觀上存在一損俱損的情況，一旦出現(xiàn)故障就算桅桿正常升起也無法使用。那么，是什么原因會導致穿艙孔部位的線纜出現(xiàn)故障？

這就要提到第二種系統(tǒng)失效的原因——桅桿無法正常升起。從事故發(fā)生到抵達神戶進行修理的現(xiàn)場畫面看，“蒼龍”號圍殼上右側的貫穿式攻擊潛望鏡、左側的HF/VHF通信桅桿和VHF鞭狀天線始終處于升起狀態(tài)且沒有可見擦傷或撞傷，其余桅桿都處于收起狀態(tài)。出于對撞擊后艇身密封情況未知和繼續(xù)對海觀察的考慮，貫通型攻擊潛望鏡在事故發(fā)生前后應該始終處于升起狀態(tài)，而HF/VHF通信桅桿和鞭裝天線的升起時機，因為與實際訓練科目和事后的對岸通聯(lián)有關，目前還不得而知。圍殼頂端右側受到撞擊，具體位置在搜索雷達到水下拖曳天線設備之間，期間前三部桅桿的升降收納加固引導框基座頂端，均出現(xiàn)遭到擠壓后的破損裸露，拖曳設備升降孔外側受到擠壓。圍殼舵的損傷最嚴重，除了舵面的可見破損外，圍殼內的作動裝置也受到重創(chuàng)失去控制能力。

“蒼龍”號的圍殼和圍殼舵面受損嚴重

因此結合上述兩點原因，我們可以對“蒼龍”失去全部對外通信能力的原因做一猜想：事故發(fā)生時，圍殼和圍殼舵在巨大沖擊下出現(xiàn)了一定的結構位移和轉軸扭曲，對內部多部桅桿的硬件升降系統(tǒng)和饋電信號系統(tǒng)造成損害，使其無法升起、升起后無法下降，或升起后無法上電工作，最終導致了通信系統(tǒng)全部失靈。

手機立功背后的潛艇通聯(lián)思考

這次事故中最耐人尋味的，當屬通過艇員私人手機上報事故的部分。潛艇上允許艇員帶私人手機嗎？顯然通常不會允許這種事發(fā)生，但現(xiàn)實不會如此。在很多國家的潛艇部隊紀錄片中都可以看到，在執(zhí)行海外部署和訪問等任務時，為了上岸后的通聯(lián)方便，水兵們都是攜帶手機上艇的，只不過在作戰(zhàn)任務中則恐怕要看各艇實際落實情況了。畢竟連美海軍也出現(xiàn)過艇員用私自攜帶上艇的手機拍照，隨后因為手機在2012年遺失導致“洛杉磯”級潛艇內部設備照片泄密的情況發(fā)生，而英國海軍更是在今年2月7日曝出男女軍官在核潛艇內拍攝視頻上傳網絡的新聞。因此“蒼龍”號艇員的行為其實也不難理解，從事后結果來看或許還應該感謝他的“違規(guī)”給“蒼龍”號保留了一條通信手段。

“蒼龍”號在發(fā)生事故時缺乏有效的通信手段

可能很多讀者都注意到，不管是分布式殺傷還是?？找惑w化作戰(zhàn)理論，潛艇好像都被排除在外。如同電影《冰海陷落》中美海軍核潛艇艇長所言，“只有上浮到能夠伸出通信天線的深度，艇上的一切才能夠被世人所知……”通信尚且如此，數(shù)據(jù)通聯(lián)就更是難上加難。海洋給了潛艇天生的隱蔽優(yōu)勢，但也同時蒙上了它的眼睛和嘴巴，盡管采取了諸如舷側聲吶基陣和長波通信等技術，但與水面作戰(zhàn)艦艇相較而言依然是看不遠、聯(lián)不上。二戰(zhàn)時期典型的潛艇集群戰(zhàn)術，反而隨著搜潛技術的發(fā)展演變?yōu)槟壳暗膯未颡毝窇B(tài)勢。因此可以說，盡管潛艇作戰(zhàn)能力近年來得到極大提升，但它依然難以有效融入現(xiàn)代信息化作戰(zhàn)體系之中。相信在本次事故發(fā)生后，“蒼龍”號至少應該會為艇上配備一部海事電話，確保緊急情況下只要上浮就可以隨時通聯(lián)岸上。但潛艇自身眾多通信手段都集中在圍殼上，以及水下“孤獨殺手”的特征恐怕不會有任何變化。