世界掀起新一轮潜艇竞赛,中美俄各有各的打算,中国新一代新型战略核潜艇何时才能形成战力?
前言:随着世界政治局势的变化,远洋作战在现代海防中的重要性日益凸显,而中国目前大部分主力仍停留在近海海域,如何才能尽快突破技术限制,迈入远洋,便成为中国海军当下思考的重点。本文将从现代海防、中国潜艇发展史、潜艇研发过程中遇到的技术难题等内容展开具体分析,探寻出一条中国海军未来主力舰艇——潜艇的发展之路。
(图解:中国海军此前只是解决有无问题,直到近10—15年才有了一定改观)
1、任重道远:中国潜艇发展仍存技术差距
潜艇隐身性能好、机动能力强、突袭威力大,新中国成立初期,中国海军就已经意识到,光有航空兵还不够,潜艇才是最好的战略武器。
基于这种认识,年,中国海军确定了重点发展海军潜艇的方针;年组建起第一支由人组成的潜艇学习队,向苏联学习潜艇知识;年6月10日,中国海军独立潜水艇大队正式成立,6月28日,从苏联接收的“新中国11号”和“新中国12号”潜艇,进入海军青岛基地,随着第一批潜艇学习队成员学成,中国第一支潜艇部队算是真正建成了。
但由于整体海军力量较为薄弱,所以我国开始尝试对苏式武器进行仿制,最终造出型潜艇,那之后,在型基础上,新推出改进版型。
(图解:型核潜艇,外观与“基洛”级潜艇极为相似)
进入21世纪后,国家安全形势与国际局势的变化,推动中国全面强化潜艇发展,期间中国引进12艘“基洛”级常规潜艇,该潜艇排水量达到吨。实际上,当时型已经进入研发阶段,只是中途遇到瓶颈问题,而“基洛”级潜艇的到来,很快解决我国燃眉之急,提供了不少技术思路,从型的外观上看,粗滴水型设计明显有着“基洛”级潜艇的设计风格。
到年,12艘“基洛”级潜艇加上已经研发成功的型潜艇,我国海军此时拥有了世界上规模最大的常规潜艇力量。
(图解:常规潜艇正浮出水面换气,露出来的管道则为通气管)
只是,规模增长的同时,常规潜艇自身缺陷也日益明显,那就是续航问题。
常规潜艇的主要动力来源于柴油机和发电机,而柴油机在运作过程中,必须消耗氧气,这意味着潜艇在水下潜航一段时间后,不得不进入通气管航行状态。所谓通气管状态,是指常规潜艇需要将通气管露出水面呼吸氧气,以保证柴油机正常工作,如此一来,这将大大增加常规潜艇被反潜雷达探测到的可能性。冷战时期,苏联阿库拉级潜艇因为故障问题沉海,距离事故发生96个小时后,挪威救援队才抵达出事点进行抢救,等打开舱门后,艇内人已经全部因为窒息死亡。
虽说现在的常规潜艇安装了AIP系统,可有效拉长潜艇在海下的潜伏时间,但这不过是增强了低速潜航能力,高速性和机动性能依旧没有彻底改善。也正因为这样,常规潜艇无法脱离岸基武器保护进出远海。
(图解:常规潜艇即便采用了AIP系统,其水下续航力与核潜艇仍然有质的差距)
2、AIP系统动力:拉长潜艇潜伏时间
所谓AIP系统,是一款不依赖外界空气的推进系统,它可以直接将氢燃料和氧化物转换成电能,最终以电动机带动潜艇低速航行,同时还能拉长潜艇在海底潜伏的时间。AIP系统通常分为四种,分别是金属燃料动力系统、闭式循环外燃动力系统、燃料电池动力系统以及核反应堆动力系统。年-年,历史数月海上试航实验后,苏联成功验证了燃料电池AIP系统稳定性,确定在其辅助下,潜艇的续航时间、隐蔽性都能得到极大提升。
瑞典制造的潜艇,则大部分属于闭式循环外燃系统,采用斯大林发动机。
斯特林发动机由苏格兰斯特林发明,可通过外部热源转换成机械能,燃烧期间产生的空气会一直保存在气缸内,不用与外界进行气体交换。有数据显示,安装AIP系统的常规潜艇,在水下航行行程要超出普通柴电潜艇海里,整体攻防能力和潜航能力都得到大幅提升。
目前,包括中国、日本在内,都引进了这一动力系统,
不过,世界范围内会造AIP潜艇的国家不少,可真正能掌握AIP技术的国家,全球却只有7个,中国则是其中一员。值得一提的是,美国目前还不具备该能力。
当中国拥有该技术后,很快就用于本国潜艇建造和出口,深受各国青睐,比如说泰国购买的S-26T型潜艇、巴基斯坦的S-20型潜艇,都运用了我国的AIP系统。
(图解:我国完全自主研发并配套建造的第三代常规潜艇改进型)
后来,中国意识到AIP原系统的缺陷后,便开始下苦功改进,最终造出最新型AIP常规潜艇——改进型。
中国船舶集团有限公司负责对常用AIP系统升级改进工作,其研发出来的大缸径斯特林发动机动力比原来翻了两番,额定功率达到千瓦,成为目前世界上最先进的斯特林发动机。与此同时,改进型型常规潜艇,相较于过去几款潜艇来说,机动性能得到提升,甚至还超越了引进的“基洛”级潜艇,被外界普遍视为周边各国高性能常规潜艇的代表。
(图解:美国以多功能和多用途为主要任务研制的攻击型核潜艇“弗吉尼亚”级)
3、迈向远洋步伐加快,常规潜艇何去何从
也就是说,我国附近海区的地形,决定了这里很适合常规潜艇执行设伏任务,只要中国海军近海防御战略不发生太大变化,那常规潜艇就不会消失,在未来一段时间里,仍常规潜艇仍是海军中主力舰艇之一。
但不可忽视的是,正因附近海域地形原因,可执行远洋任务和具备深潜能力的核动力潜艇,受到极大影响,作战效果难以彻底发挥出来。美国很早以前便有了相关认知,特地研发出一款用于近海作战的“弗吉尼亚”级核潜艇,即使如此,在面对庞大的常规潜艇时,核潜艇也没有十足把握能全身而退,更不用说是远洋型核潜艇了。
近些年,中国双航母编队形成,第三艘航母福建舰也即将迎来海试,这意味着海军迈向远洋的步伐开始加快。而独特的海洋地理环境,让我们不得不思考:在推动海军潜艇发展时,到底应该坚持常规潜艇建设,在型基础上研发出更多改进型常规潜艇,还是去发展近海浅水区域作战的核潜艇?
当然,不可否认的是,仅从发展速度上判断,相较于平淡的常规潜艇而言,中国核潜艇已经进入高速发展阶段。继第一艘核潜艇后,短短10年内中国就研制出第二艘核潜艇——型攻击核潜艇,按照国际标准,其惊人地达到第三代水准。
(图解:攻击核潜艇,可搭载鹰击-18反潜导弹和长剑-10巡航导弹)
不管是从设计还是发展思路上,型都一改过去“小步快跑”模式,获得了极大进步。它对过去潜艇暴露出来的问题进行针对性改进,换装了最新型反舰、反潜鱼雷、声呐,还优化了艇体结构线型,作战能力出现显著提高。B型则进一步优化构型,提高探测能力,甚至装备了最新一代高超音速导弹,反舰能力优异,此外,该艇通过大量减振降噪技术,将噪声水平提升到与美国“洛杉矶”型核潜艇相近的程度,极大缩小了与西方之间的差距。
也就是说,在常规潜艇和核潜艇的取舍问题上,若是现有常规潜艇型还无法在航速、机动性、攻击力、潜航等方面获得颠覆性突破,那中国海军未来进出远海一定会受到限制。到时候,研制和装备新一代核潜艇,对于中国远洋需求而言,就显得更加迫切和有必要。
3、迫在眉睫:低温核动力装置是突破口
而如何才能解决这一问题,只能加快推进全新AIP动力系统升级,如小型低温核动力装置,否则常规AIP型潜艇的发展真就要走到头了。
前文提过,现有常规潜艇装备的主要是斯特林发动机或燃料电池,其输出功率最高停留在千瓦左右,随着航速不断提升,潜航距离随之下降,当航速达到10节以后,潜航距离会骤降至海里以内,在接下来的几天时间里,潜艇不得不浮出水面换气,以完成充电工作。这也就是为何常规潜艇很难突破高速机动的主要原因。
(图解:小型低温核动力装置,从本质上讲可以划分到核动力装置范畴)
小型低温核动力装置技术,可以极大程度上解决以上问题。其最大特点在于,可以通过不同的作战需求,以及对常规潜艇展开排水量、结构条件的分析,进而确定输出功率大与小,只要输出功率能达到0千瓦以上,那吨的常规潜艇就能以12节速度航行甚至是更快,重要的是,它还能在常规潜艇航行的同时对电池组进行充电。从本质上讲,虽然该技术完全可以划分到核动力装置范畴,但也因为在常规潜艇领域的实用化,被称为是新一代AIP系统,为常规潜艇近乎无限提供续航能力。
只是,采用了小型低温核动力装置的AIP潜艇,研制成本要远远高于普通AIP常规潜艇,达到后者十几倍之高。所以,目前世界上还没有一个国家真正将其投入实用化。
我国对小型低温核动力装置的未来发展前景相当看好,这些年正不断加大投入,推进新型核动力装置的研制进程。上一次突破是在年,根据国内报道,中国完成了陆上实验堆的全功率运转实验,输出功率超出千瓦,为下一步研发吨级新型近海常规潜艇奠定技术基础,同时超越美俄占领又一个技术制高点。
(图解:型采用三线式侧阵列声呐,这一技术我国首创)
消除代差:型有了质的飞跃
美国防务网站曾报道称,中国海军下一代核潜艇研制计划其实很早以前就开始了,如型。美国方面推测,该潜艇在尺寸和吨位上,与“弗吉尼亚”级相似,但定位要更偏向远洋、反潜、反舰和对陆攻击,恰好与强调近海作战的“弗吉尼亚”与“亚森”级核潜艇相反。
这背后原因与现有国际核潜艇发展情况有关。不管是美国还是俄罗斯,其都已经拥有第三代和第四代核潜艇,所以他们并没有太多对远洋作战的忧虑,而我国因为发展时间较晚,从核潜艇研制成功到进入远洋,直接对上的就是美俄第三代和第四代核潜艇,今后要是还想继续在远洋活动,就必须研制型一类的反潜核潜艇,将外部威胁值降到有限范围。
(图解:潜艇单壳体潜艇切面)
按照美国推测,我国研发的型核潜艇,将会配备当前最先进的声呐探测设备和数字化电子设备,比方说大尺寸球形声呐、数字阵列拖曳声呐、全数字化控制系统等,这样一来,核潜艇就拥有了足够强大的自动化能力和更快反应时间。
在舰载武器方面,型核潜艇上一共设置了8具发射管,可一口气携带40枚导弹,尤其是高速反潜鱼雷,能够同时对不同方向的目标发起打击。潜艇中部有导弹发射模块,能够发射8-12枚超声速反舰导弹。
在艇体与核反应堆设计方面,型同样有了质的飞跃。通常情况下,很多国家潜艇都会采用双层壳设计,这一设计不仅能够加强潜艇抗压能力,还可以借助双层壳之间的空隙来削弱噪音,提升生存能力。而型则首次使用单壳体设计,可极大程度上降低潜艇尺寸、吨位,进而提升机动性与航行速度。在此前,美国就已经将单壳体设计应用在潜艇之上。
当然,最关键的在于,型还在动力方面有所进步,从世界第一艘核潜艇到现在,采用的动力系统一直都是紧凑型一体化高浓度自然循环堆,其优势在于安全性能高、功率大航速快。过去中国核潜艇一直落后于世界先进水平,即使是足够强大的型,也仅仅达到第二代水准。从型开始,我国终于成功掌握该技术,这不仅为之后的型核潜艇创造条件,还标志着我国终于追平了西方20年的技术差距。
(图解:网传型效果图,将会采用无轴泵推技术,减少噪音助力隐身)
5、战略值班能力:新一代战略核潜艇开造
值得一提的是,在中国加快发展第四代核潜艇的同时,新一代战略核潜艇也紧锣密鼓进入研发阶段,即目前西方国家最为