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核潜艇炼成术
  新华网 ( 2021-11-10 06:59:24 ) 来源: 《环球》杂志
 

 

由美国前第一夫人米歇尔·奥巴马参与赞助的攻击型核潜艇“伊利诺伊”号

  核潜艇研发不仅需要巨额的经济投入,更需要有各种“高精尖”的技术基础,难度之大,远非一般国家能克服。

包宇

  最近,美英澳核潜艇合作掀起的风波持续发酵,以及美海军“康涅狄格”号核潜艇的“碰撞事故”,使核潜艇这一大国特有的“专属杀器”再度成为热点话题。

  自20世纪50年代核动力潜艇“鹦鹉螺”号入役以来,核动力不仅改变了舰船动力技术的发展路径,也深刻改变了现代海战模式。随着弹道导弹的出现,核动力技术又与弹道导弹技术融合,并催生了最具打击威力和生存能力的水下作战平台——战略导弹核潜艇。

  作为当今水下打击力量重要组成部分,核潜艇一直是许多国家梦寐以求的“杀手锏”。但核潜艇研发不仅需要巨额的经济投入,更需要有各种“高精尖”的技术基础,难度之大,远非一般国家能克服。

建造之难

  无论美国还是苏联,它们海军第一代核潜艇从构想、设计到建成入役的周期,都超过了10年。美海军2004年入役的现役主力攻击型核潜艇“弗吉尼亚”级(用于替代“海狼”级),其研制周期也长达10年,期间项目名称多次变更;受国力衰退影响,俄海军最新型攻击型核潜艇“亚森”级的建造周期更是达到了惊人的20年。

  此外,无论从造价,还是全寿命维护费用来讲,核潜艇都是一只不折不扣的“吞金兽”。公开资料显示,美海军在建的“哥伦比亚”级弹道导弹核潜艇的单艘造价可能高到150亿美元,这将消耗其未来五年造舰总经费的20%。俄海军最新型弹道导弹核潜艇“北风之神”级在建造过程中饱受经费不足的困扰,总统普京甚至表示“不惜卖掉克里姆林宫也要建造下去”。

  具有超强综合国力、深厚技术储备的“超级大国”尚且如此,对于其他国家而言,建造难度之大就可想而知了。印度也一直梦想拥有核潜艇,但在走过了漫长的“先租后造”之路后,历经十余年时间、耗巨资造出的“歼敌者”号核潜艇由于技术不过关,事故频发,至今仍处于“试验性服役”状态。

  现代核潜艇不仅是现代大工业的产物,同时还是各种新技术运用的“集成体”。核潜艇的设计和建造过程,涉及金属原材料、远程通信、水下探测、水下武器、核动力、空气调节、自动化等方方面面的技术,以及锻造、焊接、集成等不同门类的制造工艺,涉及领域之广、协作单位之多、建造难度之大,堪称军事工业的“集大成者”。

  美海军在“海狼”“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇上应用了包括泵射推进、多功能消声瓦、浮筏减震技术在内的多种措施来提升自身的水下隐蔽性。为了兼顾核潜艇由海向陆特种作战和无人作战需求,美国海军专门发展了特战人员输送潜航器和UUV(无人潜航器)。

  作为另一个装备核潜艇的大国,俄罗斯在“亚森-M”级攻击型核潜艇上应用了70多项新技术,不仅重新研制了新一代自然循环式一体化压水反应堆,以及新型电子系统和自动化设备,还装备了最新研制的“锆石”高超声速导弹,力求在武器性能、水下航速、最大潜深以及自给力等方面对潜在对手构成优势。

  随着人工智能技术的发展,水下作战空间向深海不断拓展。俄海军另辟蹊径,综合集成多种新技术,在传统核潜艇的基础上发展出可在4000~6000米深海执行情报收集、装备回收等特种作战任务的“核动力深水工作站”。另外,在“奥斯卡Ⅱ”型巡航导弹潜艇的基础上专门发展出可搭载“波塞冬”巨型核鱼雷和其他潜航器的“别尔哥罗德”号核动力“潜艇母舰”,实现了核潜艇在功能、用途方面的极大拓展。

  20世纪90年代,苏联“台风”级弹道导弹核潜艇的总设计师C.H.科瓦列夫曾说过:“与核潜艇相比,宇宙飞船就像玩具一样。”他的这句话虽有“戏谑”的成分,但也道出了核潜艇设计建造过程中的“复杂与艰辛”。

“建造前后的建造”

  与一般舰船下水、舾装、试航、入役就大功告成不同,核潜艇的建成、入役仅仅是一个新发展周期的开始,甚至这种“周期”在建成之前就可能已经存在了。

  由于核潜艇应用新技术多、建造工艺要求高,且周期长、耗资巨大,因此存在着极大的技术风险。尤其是在冷战时期,超级大国之间的军备竞赛刻不容缓,因此各大国在发展核潜艇过程中都遵循“先试验、后推广”的路径方向。如美国海军在不同时期先后建成了8艘试验性核潜艇,解决了发展过程中的许多关键性技术难题,从而使核潜艇总体水平不断提高,其中包括:“鹦鹉螺”号——核动力首次应用于船舶的压水型反应堆试验艇;“海神”号——对空预警、双反应堆、最大自给力考核试验艇;“大比目鱼”号——巡航导弹试验艇;“一角鲸”号——自然循环式反应堆试验艇……通过在试验艇上对各关键技术深入全面的试验攻关,积累运行、使用、维修的经验,有效降低技术风险,提高了使用运行的安全性。

  如果说核潜艇“建造前的建造”是为了通过试验、试错来积累经验、降低风险的话,那么“建造后的建造”就是为了解决核潜艇较长建造周期与军事技术发展应用之间的矛盾而采取的“与时俱进”之举。

  以美海军现役攻击型核潜艇的主力“弗吉尼亚”级为例,从2004年首艇入役,迄今已发展出了4个改进型,并计划在最新的“弗吉尼亚”Block V型上采用大型声呐垂直监测阵和新型核反应堆静音技术,同时,在艇体外壳额外增加静音涂层,并增加4具87英寸大型垂直发射管,使其“战斧”巡航导弹的搭载数量从目前的12枚提高到40枚。与“弗吉尼亚”BlockⅠ早期型号相比,这些改进措施使“弗吉尼亚”Block V型脱胎换骨。

  反观俄罗斯海军,其在“亚森”级攻击型核潜艇首艇“北德文斯克”号下水后,立即着手对后续型号改进升级,不仅颠覆性地采用单双混合壳体(之前俄海军核潜艇均采用双壳体布局),还改进了艇体和动力系统,提高了隐身性能和航速,升级了电子战和自动化系统,增强了对多目标的探测及打击能力,并命名为“亚森-M”级,力求使这型“对标”美海军“海狼”级的多用途核潜艇能跟上时代的步伐。

安全是第一要素

  “不论是在战争年代还是和平时期,核潜艇保存自己比消灭敌人更为重要”,这句话从另一个角度说明核潜艇安全的极端重要性。

  核动力虽然给潜艇提供了近乎无限的水下续航力和巨大的载荷能力,但核反应堆的安全性始终是高悬在头顶上的一把达摩克利斯之剑。据不完全统计,冷战时期,美国和苏联海军装备的核潜艇曾出现数十次安全险情,其中美海军“长尾鲨”号核潜艇的沉没至今仍令人们不寒而栗,而苏联海军“共青团员”号核潜艇的沉没险些酿成巨大的自然生态灾难。冷战结束后,虽然核潜艇水下活动强度大幅降低,但是俄海军“库尔斯克”号核潜艇沉没事故、英法海军弹道导弹核潜艇相撞事件,以及近期美海军“康涅狄格”号攻击型核潜艇的“安全事故”,都为人们敲响了警钟。

  实际上,在核潜艇的设计、建造、试验、运行、退役的全过程中,核安全问题始终是设计者、制造者和使用者关注的焦点。为满足核潜艇对不同环境、不同海况的适应性,潜用核反应堆在紧凑性、耐用性、坚固程度等方面均采取了特别的措施。例如,俄海军“奥斯卡Ⅱ”型攻击型核潜艇搭载的两座OK-650b型反应堆使用的浓缩铀就封装在锆金属管中,被20至30厘米厚的钢制外壳包裹,外壳之外还覆盖了一层厚度为1.5米的合金钢制的屏蔽装置。

  为减少核潜艇反应堆换料次数,降低运行安全风险和维护费用,美俄海军均开发了更加安全的新一代自然循环反应堆,并具备自动告警、紧急自动停车和自测功能,实现了反应堆与核潜艇全寿命周期的同步。与美俄海军新一代安全型“绿色核反应堆”形成鲜明对照的是,印度海军从1974年启动潜用核反应堆研制项目开始,就饱受核反应堆设计、制造,尤其是安全问题的困扰,历时20余年依旧徘徊不前。最后,在俄罗斯的技术援助下,印度于2009年将功率为83兆瓦的俄制VM-5型压水反应堆嫁接到“歼敌者”号核潜艇上。

  对于同时拥有“核动力”与“核能力”的核潜艇而言,不仅其一举一动带有极其强烈的“核政治”色彩,且因为核安全事故附带的破坏力、污染力巨大的特点而备受瞩目。因此,在核潜艇设计、制造、使用,甚至退役的全过程中,安全始终是无法逾越的关键要素,正是“路有千条万条,安全第一条!”

  (作者系军事评论员)

来源:2021年11月03日出版的《环球》杂志 第22期

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