國外核潛艇改裝升級趨勢分析

李想，蘇強(qiáng)，田琬，沙彬彬，錢家昌

(1.武漢第二船舶設(shè)計(jì)研究所，湖北 武漢 430064；2.中國船舶集團(tuán)有限公司第七一四研究所，北京 100101)

0 引言

核潛艇作為“三位一體”核打擊中的重要一環(huán)，是海軍主戰(zhàn)裝備，在維護(hù)國家安全和海洋權(quán)益、完成海軍使命任務(wù)等方面，具有十分重要的地位和作用。冷戰(zhàn)后，一些國家軍費(fèi)大量縮減，核潛艇的研制腳步也逐漸放緩。美、俄等海軍強(qiáng)國開始通過改換裝提升作戰(zhàn)能力[1]，以滿足不斷變化的作戰(zhàn)需求，保持?jǐn)硨?yōu)勢。為實(shí)現(xiàn)改進(jìn)成本最小化，各國開始重視在建核潛艇潛艇的改進(jìn)需求，并通過批量化建造方式來逐步實(shí)現(xiàn)對裝備的改進(jìn)和升級[2]。

近年來，隨著計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航、高新材料等技術(shù)的迅速發(fā)展，相關(guān)武器裝備性能得以大幅提升。但核潛艇屬于復(fù)雜的大系統(tǒng)，研制周期長、經(jīng)費(fèi)投入多、技術(shù)密集度高，需要經(jīng)過方案論證、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)等多個環(huán)節(jié)的反復(fù)推演，才能推進(jìn)型號的更新?lián)Q代。為此，本文對國外核潛艇改裝升級情況進(jìn)行梳理，基于對改裝升級發(fā)展趨勢及特點(diǎn)的分析，提出幾點(diǎn)啟示和建議。

1 國外核潛艇改裝升級情況

1.1 核潛艇改進(jìn)情況

核潛艇改進(jìn)是指基于現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案，利用新技術(shù)對同一型號后續(xù)艇的性能、用途進(jìn)行改進(jìn)。核潛艇研制周期長，設(shè)計(jì)與建造流程復(fù)雜、技術(shù)集成度高，跨越核能、機(jī)械、材料、電力電子等多個學(xué)科領(lǐng)域。為了適應(yīng)各項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展，在綜合考慮國防預(yù)算經(jīng)費(fèi)等條件下，國外開始采取分階段、分批次建造及改進(jìn)升級的策略，從而不斷納入新技術(shù)成果，保證核潛艇各方面性能的先進(jìn)性。

1）美國“洛杉磯”級核潛艇加裝垂直發(fā)射裝置

“洛杉磯”級艇共建造約62 艘，建造周期長達(dá)20 余年，因此后續(xù)建造艇在已有的基礎(chǔ)上持續(xù)進(jìn)行了多處改進(jìn)升級，其中較為典型的即為對導(dǎo)彈發(fā)射裝置做出的改進(jìn)。從“普羅維登斯”號艇開始，該級之后的31 艘潛艇均在艇首的耐壓殼體之外裝備了垂直發(fā)射系統(tǒng)，每套系統(tǒng)裝備有12 具垂直發(fā)射筒。雖然改裝后的發(fā)射系統(tǒng)載彈量未發(fā)生變化，但其安全性和靈活性得以進(jìn)一步提升，還可發(fā)射無人機(jī)及其他探測、攻擊設(shè)備等有效負(fù)載，大大提高了潛艇的作戰(zhàn)能力。

圖1 位于艇首的垂直發(fā)射系統(tǒng)Fig.1 Vertical launch system located on the bow

2）美國“弗吉尼亞”級核潛艇分批次改進(jìn)升級

“弗吉尼亞”級攻擊型核潛艇從早期設(shè)計(jì)開始，就著眼于長期的技術(shù)革新。其利用模塊化的設(shè)計(jì)方法，開放式的體系結(jié)構(gòu)以及商用成熟組件，允許技術(shù)插入和創(chuàng)新，為后期改進(jìn)工作提供了極大靈活性。同時，使得每艘潛艇的性能都在其前一艘的基礎(chǔ)上有所改進(jìn)，并且持續(xù)降低總費(fèi)用。

“弗吉尼亞”級艇列入建造計(jì)劃的一共分為3 批5 組：第一批包括Block Ⅰ型4 艘和Block II 型5 艘；第二批包括Block Ⅲ型8 艘；第三批包括Block Ⅳ型10 艘和Block Ⅴ型9 艘。其中Block Ⅲ型采用了新的艇首設(shè)計(jì)，并用大孔徑首部聲吶陣代替球形主/被動綜合聲吶陣。Block Ⅳ型和Block V 型通過改進(jìn)設(shè)計(jì)[1]，進(jìn)一步降低了購置和后勤維修的成本，同時減少每次進(jìn)入船廠維修的時間，增加了海上值勤率。

圖2 Block III 型“弗吉尼亞”級核潛艇艇首的設(shè)計(jì)變化Fig.2 Design changes of the Block III Virginia class nuclear submarine bow

3）俄羅斯“北風(fēng)之神”級核潛艇升級為新型號

“北風(fēng)之神”級戰(zhàn)略核潛艇于1996 年開始研制，首艇于2013 年服役，是俄羅斯海軍重要的核威懾力量。2012 年，俄羅斯海軍對后續(xù)艇的設(shè)計(jì)進(jìn)行了變更和改進(jìn)，并將其命名為“北風(fēng)之神-A”級艇。與前3 艘“北風(fēng)之神”級艇相比，改進(jìn)型艇具有更低的噪聲水平、更先進(jìn)的武器控制系統(tǒng)，以及更優(yōu)異的操作性。導(dǎo)彈發(fā)射筒由原來的16 個增加到了20 個，可搭載俄羅斯最先進(jìn)的“布拉瓦”RSM-56 導(dǎo)彈，配有可獨(dú)立命中目標(biāo)的再入飛行器彈頭，射程超過8 000 km。

1.2 核潛艇改裝情況

核潛艇改裝是指利用新技術(shù)，改造現(xiàn)役裝備，提升其指標(biāo)性能，擴(kuò)展、改進(jìn)其功能用途或延長其使用壽命。核潛艇服役時間長，使命任務(wù)多樣。許多設(shè)備臨近使用壽命，性能落后，無法滿足當(dāng)下使用要求，因此需要對艇上某些設(shè)備進(jìn)行改裝。潛艇全壽期內(nèi)，魚雷導(dǎo)彈、動力裝置、通信導(dǎo)航設(shè)備等基本上通常會以這種形式進(jìn)行多輪升級改造，以滿足不同時期的不同作戰(zhàn)需求。

1）美國“洛杉磯”級核潛艇換裝聲吶設(shè)備

1997 年，美國海軍為了改進(jìn)長時間服役的“洛杉磯”級艇性能，開始陸續(xù)利用商用計(jì)算機(jī)設(shè)備替換“圣胡安”號（SSN-751）～“夏延”號（SSN-773）艇上的聲吶處理設(shè)備，改為裝備BQG-5A 型寬孔徑被動舷側(cè)基陣聲吶。此外，美國海軍還計(jì)劃對“芝加哥”號（SSN-721）～“夏延”號（SSN-773）共29 艘核潛艇進(jìn)行現(xiàn)代化改換裝，使其具備攜帶無人機(jī)、發(fā)射改進(jìn)型MK48 淺水魚雷的作戰(zhàn)能力，以及裝備最新型聲吶設(shè)備。此外，還在大修期間為前39 艘艇敷設(shè)了消聲瓦，進(jìn)一步提高了該級艇的隱身性能。

2）俄羅斯“奧斯卡”級核潛艇進(jìn)行現(xiàn)代化改裝

俄羅斯“奧斯卡”級核潛艇的主要使命是打擊美國航母作戰(zhàn)編隊(duì)，共建13 艘，在役5 艘。2011 年，俄羅斯國防部宣布對至少3 艘“奧斯卡”級艇進(jìn)行現(xiàn)代化改裝，使其使用壽命延長20 年，技術(shù)水平能夠接近“亞森”級核潛艇。主要改裝工作包括采用24 枚“П-700”反艦導(dǎo)彈替換3M45“花崗巖”導(dǎo)彈；升級作戰(zhàn)和導(dǎo)航系統(tǒng)；采用新的火控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、聲吶、雷達(dá)及電子作戰(zhàn)設(shè)備。

3）法國“凱旋”級核潛艇改裝換彈

“凱旋”級彈道導(dǎo)彈核潛艇是法國最新一代戰(zhàn)略型核潛艇，目前4 艘全部在役。2010 年，法國海軍開始對該級艇進(jìn)行現(xiàn)代化改裝，使其能夠攜帶并發(fā)射新一代M51 潛射彈道導(dǎo)彈。M5 型導(dǎo)彈最初被設(shè)計(jì)為攜帶12 個爆炸威力為15 萬噸的TN76 型分導(dǎo)式核彈頭，以確保對敵人形成飽和攻擊。但由于冷戰(zhàn)格局消失，法國國防戰(zhàn)略規(guī)劃也隨之改變，最終每枚M5 導(dǎo)彈攜帶6 個分導(dǎo)彈頭。此外，還采用SYCOBS 作戰(zhàn)管理系統(tǒng)及通信組件，以及升級的SGN-3E 全球?qū)Ш较到y(tǒng)，對“凱旋”級艇的作戰(zhàn)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了升級，并對其各項(xiàng)性能進(jìn)行了深度維護(hù)，使其可靠性適應(yīng)法國海洋戰(zhàn)略需求的變化。

1.3 核潛艇改型情況

核潛艇改型是指對已經(jīng)服役的核潛艇進(jìn)行改裝，衍生出新型號的核潛艇。新型核潛艇服役需要?dú)v經(jīng)多批次、高難度的實(shí)艇考核，技術(shù)風(fēng)險高，成本投入大。根據(jù)作戰(zhàn)需求、運(yùn)用場景，對核潛艇進(jìn)行改型可以規(guī)避上述問題，縮短新型號的研制周期，同時快速形成新的作戰(zhàn)力量，執(zhí)行多種任務(wù)使命。

1）美國“海狼”級核潛艇改型為試驗(yàn)平臺

美國海軍一直致力于在潛艇技術(shù)上獲得重大的突破，并且把最新技術(shù)不斷融入潛艇設(shè)計(jì)之中，使?jié)撏?zhí)行使命的效能不斷得到提高和完善。為此，美國海軍選擇了正處于建造狀態(tài)的“海狼”級第3 艘“吉米·卡特”號（SSN-23）核潛艇作為“21 世紀(jì)潛艇任務(wù)革命的研究平臺”。

2003 年，美國通用電船公司對“吉米·卡特”號進(jìn)行了改裝，旨在不影響“海狼”級潛艇戰(zhàn)斗力的前提下，改進(jìn)有效負(fù)載能力并提高與水下環(huán)境接口的靈活性，以及對壓載控制區(qū)、任務(wù)管理空間以及各種服務(wù)設(shè)施等的改進(jìn)，以滿足美海軍對特種作戰(zhàn)、戰(zhàn)術(shù)監(jiān)視和水雷戰(zhàn)的需求。

2）美國“俄亥俄”級核潛艇改型為巡航導(dǎo)彈核潛艇

為了滿足《第二階段削減戰(zhàn)略武器條約》的規(guī)定，美國決定將18 艘“俄亥俄”級戰(zhàn)略型核潛艇削減為14 艘。但“俄亥俄”級首制艇“俄亥俄”號核潛艇服役時間還不到20 年，不能對其進(jìn)行退役和報廢處理。因此海軍決定將其改型為巡航導(dǎo)彈核潛艇，并賦予其執(zhí)行包括對陸攻擊、支援特種作戰(zhàn)等在內(nèi)的戰(zhàn)術(shù)任務(wù)。考慮采購成本，換裝垂直發(fā)射系統(tǒng)，采用22 具多聯(lián)裝導(dǎo)彈發(fā)射單元替換了原有24 具“三叉戟”發(fā)射筒，另外2 具發(fā)射筒被改裝為特種部隊(duì)貯存艙，可裝載154 枚導(dǎo)彈并容納66 名“海豹”突擊隊(duì)員。

3）俄羅斯“臺風(fēng)”級核潛艇改型為導(dǎo)彈試驗(yàn)平臺

“臺風(fēng)”級艇為俄羅斯第三代戰(zhàn)略型核潛艇，在結(jié)構(gòu)形式和總體布置方面獨(dú)具特色。目前僅存1 艘在役的“臺風(fēng)”級戰(zhàn)略型核潛艇，即TK-208 號核潛艇。1990 年后期，經(jīng)過了大修之后的TK-208 號艇被重新命名為“德米特里·東斯科伊”號，開始用于新型“布拉瓦”潛射戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈的試驗(yàn)平臺，并于2011 年之后重新執(zhí)行作戰(zhàn)巡邏。

4）俄羅斯“奧斯卡”級核潛艇改型為特種用途核潛艇

20 世紀(jì)70 年代中期，俄羅斯海軍在“奧斯卡”級核潛艇基礎(chǔ)上做出了一系列改進(jìn)升級，開始研制“奧斯卡”改進(jìn)型艇。2012 年，該級艇中的一艘被改裝為“別爾哥羅德”號特種核潛艇，艇體加長至184 m，排水量增加至30 000 t，比“俄亥俄”級艇高出50%以上，成為首艘搭載核動力無人潛航器的母艇，還可搭載“洛沙里克”級小型核動力潛航器或背負(fù)其他有效負(fù)載。

2 國外核潛艇改裝升級趨勢分析

通過梳理國外核潛艇改裝情況可以看出，各國海軍主要從以下幾方面入手對核潛艇進(jìn)行改換裝，從而降低技術(shù)風(fēng)險，縮短研制周期，穩(wěn)步提升裝備性能。

圖3 “奧斯卡”級艇改型前后對比圖Fig.3 Modification comparison of Oscar class submarine

2.1 拓展裝備用途，執(zhí)行多種使命任務(wù)

核潛艇是重要的?；肆α浚瑩?dān)負(fù)著戰(zhàn)略核威懾巡航，為航母編隊(duì)護(hù)航，實(shí)施對潛、對陸打擊等多種使命任務(wù)。拓展現(xiàn)役潛艇的功能和用途，可以在現(xiàn)有裝備規(guī)模基礎(chǔ)上充分滿足現(xiàn)代海軍在監(jiān)視偵察、反潛作戰(zhàn)、特種作戰(zhàn)等方面的多種作戰(zhàn)需求，從而靈活應(yīng)對不同時期出現(xiàn)的威脅和挑戰(zhàn)。

2.2 改進(jìn)武器性能，增強(qiáng)作戰(zhàn)效能

巡航導(dǎo)彈、戰(zhàn)略導(dǎo)彈和魚雷等裝備性能是衡量核潛艇打擊能力的重要戰(zhàn)技指標(biāo)，各國海軍非常重視在上述方面的性能提升。因此，一方面利用新技術(shù)對現(xiàn)有武器射程、射速、精度等性能進(jìn)行改進(jìn)，另一方面通過研發(fā)高能激光武器等新型武器對打擊能力進(jìn)行強(qiáng)化。如何在有限的潛艇空間內(nèi)，增加武器搭載數(shù)量也是各國海軍的關(guān)注重點(diǎn)。例如垂直發(fā)射裝置、通用導(dǎo)彈艙模塊等設(shè)計(jì)，也是有效增強(qiáng)潛艇作戰(zhàn)效能的改進(jìn)措施。

2.3 強(qiáng)化綜合隱身，提高生存能力

潛艇綜合隱身技術(shù)涉及流體、結(jié)構(gòu)、材料、聲、光、電等多種學(xué)科領(lǐng)域，是為減小潛艇輻射噪聲、磁場、紅外、尾跡、可見光等物理場特征信號，使敵方探測設(shè)備難以發(fā)現(xiàn)或使其探測能力降低所采取的技術(shù)和措施的統(tǒng)稱。

各國海軍在對核潛艇裝備改造升級過程中非常注重綜合應(yīng)用各種隱身技術(shù)措施，除采用新型減振降噪技術(shù)、加吸聲涂層和反雷達(dá)波涂層、換裝新型推進(jìn)裝置、優(yōu)化潛艇結(jié)構(gòu)等隱身技術(shù)外，還特別注重應(yīng)用隱蔽通信、尾流控制、降低電磁及紅外輻射等隱身措施輔助潛艇實(shí)現(xiàn)綜合隱身，以提高核潛艇的生存能力和作戰(zhàn)能力。

2.4 提升自動化水平，優(yōu)化作戰(zhàn)系統(tǒng)

核潛艇自動化的實(shí)現(xiàn)能夠減少對空間的要求、降低設(shè)備重量、減少人員數(shù)量、縮減研制成本，而且能夠使?jié)撏гO(shè)計(jì)更加靈活、增加有效負(fù)載能力、提升作戰(zhàn)系統(tǒng)效率。

例如，與傳統(tǒng)的模擬液壓操縱系統(tǒng)相比，高度自動化的電傳操縱系統(tǒng)能夠?qū)λ律疃群屯w運(yùn)動加速度做出連續(xù)計(jì)算判斷，并在計(jì)算機(jī)自控下做出自動補(bǔ)償，使?jié)撏Р倏v性能獲得大幅提升。利用新型數(shù)字化導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠?qū)λ诤Ｓ虻暮骄€進(jìn)行自動選擇和監(jiān)控，不僅進(jìn)一步減輕了艇員的工作量，還為潛艇的航行安全提供充分保障。

2.5 注重信息化建設(shè)，開展協(xié)同作戰(zhàn)

核潛艇作為未來體系化作戰(zhàn)的重要一環(huán)，利用其水下隱蔽性的優(yōu)勢可以實(shí)現(xiàn)與各兵種的協(xié)同作戰(zhàn)，在信息通信、情報通信、情報共享，構(gòu)建水下信息化網(wǎng)絡(luò)等方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢。

因此，各國海軍對現(xiàn)有裝備進(jìn)行功能升級或引入更高效的新裝備。例如采用開放式、分布式和實(shí)時網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)高度集成聲吶、雷達(dá)、作戰(zhàn)指揮和導(dǎo)航等系統(tǒng)于一體，實(shí)現(xiàn)信息的集中顯示。同時，開始在全艇范圍內(nèi)大量應(yīng)用探測感知裝備，不斷強(qiáng)化核潛艇平臺的探測感知和互聯(lián)互通能力，以適應(yīng)未來海軍信息化作戰(zhàn)環(huán)境下的多兵種協(xié)同體系化作戰(zhàn)。

2.6 延長裝備壽命，降低成本及風(fēng)險

核潛艇服役期限長達(dá)30 余年，雖然潛艇設(shè)計(jì)、建造方面未有重大技術(shù)突破，但衛(wèi)星導(dǎo)航、高數(shù)據(jù)率通信、聲學(xué)和目標(biāo)定位以及先進(jìn)的數(shù)字處理等領(lǐng)域技術(shù)得以迅速發(fā)展。然而新艇研制周期長，費(fèi)用高，新技術(shù)需要時間驗(yàn)證，風(fēng)險不可控，無法快速滿足戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)要求，形成新的戰(zhàn)斗力。因此，對艇上某些儀器設(shè)備、武器裝備進(jìn)行延壽升級，可以有效填補(bǔ)作戰(zhàn)效能缺陷。

3 啟 示

借鑒國外核潛艇改裝升級的發(fā)展趨勢，可以從以下幾方面入手開展我國核潛艇改換裝工作，以維持我國核潛艇裝備規(guī)模及作戰(zhàn)能力。

1）應(yīng)用模塊化技術(shù)，設(shè)計(jì)開放系統(tǒng)架構(gòu)

核潛艇屬于大型、綜合性的武器裝備平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)彈、魚水雷、導(dǎo)航通信、核動力裝置等武器、系統(tǒng)以及設(shè)備的綜合集成。裝備復(fù)雜程度和技術(shù)密集程度高，需要提前考慮未來技術(shù)發(fā)展需求，在平臺的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度方面設(shè)定相應(yīng)要求。

隨著模塊化技術(shù)的成熟，針對艇上同一空間或者不同階段，實(shí)現(xiàn)功能模塊的升級換裝，以保證技術(shù)先進(jìn)性。采用開放式系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)潛艇平臺同電子武備以及系統(tǒng)之間的接口匹配協(xié)調(diào)，以技術(shù)插入的形式來實(shí)現(xiàn)持續(xù)的改進(jìn)和升級。

2）邊建邊改，動態(tài)升級

新型核潛艇的服役需要?dú)v經(jīng)多批次、高難度的實(shí)艇考核，以驗(yàn)證達(dá)到規(guī)定的戰(zhàn)技指標(biāo)要求。同時，核潛艇具有研制周期長、批量建造少、技術(shù)密集的特點(diǎn)。因此，可以在研制周期內(nèi)不斷引入新技術(shù)，對后續(xù)艇的戰(zhàn)技指標(biāo)進(jìn)行改裝和升級，使?jié)撏Ш脱b備的技術(shù)狀態(tài)持續(xù)變化，以適應(yīng)新技術(shù)的快速發(fā)展，打造更加精良的裝備平臺。

3）持續(xù)投入，注重技術(shù)儲備

隨著核潛艇規(guī)模不斷增長，采辦費(fèi)用不足成為各國海軍裝備發(fā)展面臨的首要矛盾。因此，需要結(jié)合未來軍事發(fā)展需求，科學(xué)合理地制定改裝計(jì)劃，對關(guān)鍵戰(zhàn)技指標(biāo)的升級進(jìn)行持續(xù)投入。同時，對相應(yīng)成果進(jìn)行固化，形成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；母膿Q裝制度，以保障裝備長期處于先進(jìn)水平。

4 結(jié)語

美國及其盟友對我國的海上封鎖日益嚴(yán)峻，加強(qiáng)海軍力量建設(shè)迫在眉睫。在我國經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展水平有限的情況下，持續(xù)對現(xiàn)役艇進(jìn)行現(xiàn)代化改裝，對在建艇進(jìn)行分批次改進(jìn)，是滿足不同時期各種作戰(zhàn)運(yùn)用需求、構(gòu)建強(qiáng)大?；肆α康挠行侄?。