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更大更强更安静——英国海军“机敏”级攻击型核潜艇  

2007-01-20 09:39:22|  分类: 装备科技B |  标签: |举报 |字号 订阅

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“机敏”级潜艇是英国皇家海军正在建造的新一代攻击型核潜艇,也是冷战结束后英国海军研制的首级核潜艇,将用以取代现役“快速”级及“特拉法尔加”级攻击型核潜艇。与早期的“快速”级和“特拉法尔加”级相比,“机敏”级攻击型核潜艇的外形尺寸和排水量更大;能携带更多的武器和更先进的电子设备,攻击能力更强;采用了多种减震降噪措施,安静性能更好。其整体技术和战术性能已接近美国和俄罗斯海军先进攻击型核潜艇的水平。

一代更比一代强

英国皇家海军的潜艇发展已经走过了近100年的历程,其研制攻击型核潜艇稍晚于美国和俄罗斯海军,迄今也有45年的历史,“机敏”级是第4代,也是摆脱冷战思维、针对21世纪新威胁而研制的新一代攻击型核潜艇。

英国第一艘攻击型核潜艇“无畏”号在1960年10月11日建成下水。该潜艇长81米,宽9.8米,水下排水量3500吨,动力装置为1座美制S5W压水型核反应堆和1台蒸汽涡轮机,水下最大航速28节,艇首装有6具533毫米鱼雷发射管。英国海军批量建造的第一代攻击型核潜艇是“勇敢”级,在1966年至1971年间共建造5艘。该级艇长86.9米,宽10.1米,吃水8.2米,水面排水量4400吨,水下排水量4900吨,动力装置为1座英国自行研制的PWR压水反应堆和1台蒸汽轮机,总功率11185.5千瓦,水下航速28节,艇首装有6具533毫米鱼雷发射管,发射MK-24“虎鱼”鱼雷,经改装后可发射美制UGM-84“水下鱼叉”反舰导弹。

从1974年7月开始陆续服役的“快速”级是英国海军的第二代攻击型核潜艇,到1981年3月共建成服役了6艘,现役5艘。该级艇长82.9米,宽9.8米,吃水8.5米,水面排水量4400吨,水下排水量4900吨,艇员编制l16人;动力装置为1座罗尔斯•罗伊斯公司的PWR1压水反应堆和2台通用电气公司的蒸汽轮机,总功率11185.5千瓦,单轴,采用喷射式推进系统,水下最大航速30节,最大潜深超过300米;艇首安装5具533毫米鱼雷发射管,可发射MK-24“虎鱼”鱼雷、“旗鱼”鱼雷和UGM-84“水下鱼叉”反舰导弹,经改进后可发射美国休斯公司研制的“战斧”BlockⅢ对陆攻击巡航导弹。与“勇敢”级相比,“快速”级核潜艇的航速、最大潜深和水下性能都有了很大提高。

英国海军的第三代攻击型核潜艇是从1983年开始服役的“特拉法尔加”级,它是目前英国皇家海军攻击型核潜艇的主力,到1991年10月共建成7艘。该级艇长85.4米,宽9.8米,吃水9.5米,水面排水量4740吨,水下排水量5208吨,艇员编制130人;动力装置为1座PWRl压水型核反应堆和2台通用电气公司的蒸汽轮机,总功率11185.5千瓦,单轴;使用喷射式推进系统,水下最高航速32节,最大潜深超过300米;艇首安装5具533毫米鱼雷发射管,可发射MK24-2型“虎鱼”和“旗鱼”鱼雷、UGM-84“水下鱼叉”反舰导弹,改进后可发射“战斧”BlockⅢ巡航导弹。

“快速”级和“特拉法尔加”级核潜艇的主要作战目标是苏联海军的弹道导弹核潜艇和攻击型核潜艇。我们知道,冷战时期美国和苏联海军的核潜艇经常在大洋深处玩“捉迷藏”的游戏,实际上英国海军的核潜艇也不时地加入到这种游戏当中。然而无论是“快速”级和“特拉法尔加”级,与苏联海军的先进攻击型核潜艇相比都逊色不少,在与苏联核潜艇的水下对峙中处于劣势。鉴于此,英国海军在1986年提出SSN-20型“W”级核潜艇项目,并进行可行性研究,旨在设计和建造一级性能上要超过“快速”级和“特拉法尔加”级、适于“蓝水”作战的大型攻击型核潜艇,目标当然是苏联海军的核潜艇。

维克斯造船工程有限公司(VSEL,后由BAE系统公司收购)在1987年被授予一项设计合同,1989年完成SSN-20核潜艇的可行性研究。但尚未着手工程设计时前苏联就解体了,因此SSN-20核潜艇项目在1992年被取消。随后英国海军提出设计建造第二批“特拉法尔加”级核潜艇,用于替换较早期的“快速”级核潜艇。不过研发工作进展非常缓慢,到1995年6月英国海军才收到维克斯造船工程有限公司的投标,且报价很高,使得该项目被迫停顿下来。直到1997年3月17日,维克斯造工程有限公司才收到1份建造3艘核潜艇的订单。这3艘核潜艇分别命名为“机敏”号(S119)、“伏击”号(S120)和“机巧”号(S121),是二战末期服役的常规潜艇的名字。

由于新潜艇的设计完全跳出了“特拉法尔加”级的圈子,无论尺寸和性能都更上一层楼,故独立成为1级,称“机敏”级,而不再用第二批“特拉法尔加”级这一称呼。

英国工党政府在1997年上台后,立即下令对武装力量进行回顾,并于1998年发布了“战略防务回顾”(SDR),决定将海军的攻击型核潜艇从12艘减至10艘,但在原已订购3艘的基础上再增购2艘“机敏”级,通过购买新型“机敏”级核潜艇且配备“战斧”巡航导弹这样的“重武器”,使在全体数量减少的条件下作战能力不会降低,反而增强。到2001年,英国海军有意再购买1艘“机敏”级核潜艇,但前提是建造第6艘“机敏”级要比延长1艘旧潜艇的寿命更划算,英政府是否会订购的6艘,目前尚未定案,但英国海军倾向于购买1艘新潜艇,而不是改装1艘旧潜艇,而且建造1艘新潜艇就意味着约6年的工作和雇佣几百名工人,因此,得到部分议员的支持,使得“机敏”级核潜艇最终将可能建造6艘。

百年技术的结晶

“机敏”级核潜艇的首艇“机敏”号(S199)于1999年11月切割第一块钢板,龙骨铺设仪式在2001年1月31日举行,这一天正好是英国皇家海军第一艘潜艇“霍兰”-1号的龙骨铺设100周年纪念日。有400人参加了在德文郡巴罗因•弗内斯造船厂船坞大厅举行的龙骨铺设仪式,国防部采购部长提巴洛尼斯•西蒙斯在仪式上揭开了“机敏”号重达800吨的核反应堆舱的面纱,同时指出:“‘机敏’号核潜艇龙骨的铺设标志着皇家海军的潜艇进入了第二个世纪,我对‘机敏'号充满信心,它与其姊妹艇‘伏击’号和‘机巧'号将为皇家海军潜艇进入第二个世纪增添新的光彩。”因此可以说,“机敏”级核潜艇是英国海军百年潜艇技术的结晶。

以前英国海军采购核潜艇都是一艘一艘地购买,而“机敏”级是首次成批采购,首批3艘的合同价值20亿英镑。首艇“机敏”号原计划在2004年下水,2005年服役,但由于主承包商BAE系统公司下属的“机敏”级有限公司在设计、工程和计划管理方面遇到了难题,使服役计划推迟到2006年。2号艇“伏击”号于2003年10月22日铺设龙骨,定在2007年正式服役。3号艇“机巧”号计划在2009年交付使用。这3艘核潜艇将分别替换“快速”级“无上”号(S108)、“壮丽”号(S109)和“君权”号(S104)。第二批2艘核潜艇将取代稍早一些的2艘“特拉法尔加”级,而另外2艘“快速”级“辉煌”号(S106)和“刚强”号(S105)则保留。

按照最初的设计方案,“机敏”级全长89.4米,水下排水量7000吨,水下最大航速32节,水面28节,下潜深度300米,艇员编制98人,如果要求可增至109人。修改设计后的艇长91.7米,宽10.4米,吃水10米,水面排水量6000吨,水下6500吨,编制110人,其中军官12人。动力系统采用l座罗尔斯•罗伊斯公司的第二代PWR2型核反应堆、新型喷射式推进系统和2台通用电气英国公司的蒸汽轮机,单轴推进。另备有2台柴油交流发电机、1台应急发动机和1台辅助收缩式推进器。CAE电子公司提供用于掌舵、下潜、潜水深度控制和平台管理的数字式集成控制和测量仪表系统。

第二代PWR2核反应堆是从水下排水量高达16000吨的“前卫”级“三叉戟”号弹道导弹核潜艇上使用的第一代PWR2型核反应堆改进而来的,主要部件包括反应堆耐压舱、主冷却泵、保护和控制设备。由于PWR2反应堆体积大,因此不得不增大“机敏”级核潜艇的尺寸,但其优势也十分明显。从理论上讲,使用第一代PWR2型核反应堆的“前卫”级核潜艇可连续环球航行20次,而使用第二代PWR2型核反应堆的“机敏”级则可连续环球航行40次。当然PWR2核反应堆要比“快速”级和“特拉法尔加”级核潜艇使用的核反应堆能够提供更大的动力,而且该反应堆堆芯的设计寿命为25到30年,所以在核潜艇的全寿命期间不需要更换核燃料,可省去昂贵的中期改装费用和数年的停航期。

罗尔斯•罗伊斯公司提供的新型喷射式推进系统较前一代产品性能有了很大的提高。虽然“快速”级和“特拉法尔加”级使用的喷射式推进系统(由在一个固定管道里的移动转子叶片组成)与传统的推进器相比信号特征大大减弱,但证明易受腐蚀影响,导致高额的全寿期费用。新型喷射式推进系统除了提高效率和进一步降低信号特征外,其抗腐蚀寿命从2年增至25年,重量减少11吨,抗震性能得到了实质性提高。

“机敏”级核潜艇的作战数据系统采用BAE-SEMA公司的SMCS战术数据处理系统,装备I波段导航雷达。声纳系统是泰利斯水下系统公司(前汤姆逊•马可尼声纳公司)的2076型集成被动/主动搜索和攻击声纳系统,它集成了1套共形艇首声纳、1套大孔径艇侧声纳、1套拖曳阵列声纳(拖缆长400米)、1套水雷规避声纳和1套专用多点截听阵列声纳,自动化程度高,是目前世界上最先进的声纳系统。英国海军已在“特拉法尔加”级核潜艇改装时为其换装了2076型声纳系统。

“机敏”级核潜艇还将安装2套泰利斯光电公司开发的非壳体穿透型CM010光电桅杆,包括热成像、微光电视和计算机控制的彩色电视传感器。雷声公司为“机敏”级提供“胜利者”敌我识别系统。对抗设备包括诱饵和电子战支援系统,英国海军还提出研制一种新的通信波段电子战支援系统(CESM),它可提供先进通信、信号截收、测向、识别和监视等多种能力。武器装备包括艇首6具533毫米鱼雷发射管,可发射“旗鱼”鱼雷;UGM-84“水下鱼叉”反舰导弹和“战斧”Block Ⅲ对陆攻击巡航导弹,总共携带36枚,也可携带水雷作战。

更强的作战能力

上个世纪90年代初的海湾战争以后,基于新的威胁判断和作战任务的转变,英国皇家海军先后对“快速”级和“特拉法尔加”级攻击核潜艇进行了较大规模的升级改进,特别是换装了新的2076型声纳系统等电子设备以及加装了美制“战斧”巡航导弹,使这两级攻击型核潜艇的作战用途扩大了,性能较初时有了很大的提高。然而相比之下,正在建造中的“机敏”级攻击型核潜艇更加技高一筹,这主要表现在改进了核动力装置和战术武器系统,增加了50%的武器载荷,此外还降低了辐射噪音,具备良好的静音性能,使“机敏”级在拥有更强的攻击能力的同时,更难被敌方潜艇探测到。

攻击型核潜艇的性能主要体现在静音效果、武器效能以及潜深和指挥控制系统等方面。“机敏”级在最大潜深方面仍然不足,但其静音性能和武器效能均已接近美、俄海军先进核潜艇的水平。

在“机敏”级服役前,“特拉法尔加”级是英国海军最先进的攻击型核潜艇,但其噪音约110分贝,大于美国海军“海狼”级的95分贝与俄罗斯海军“阿库拉”级的105分贝,因此“特拉法尔加”的隐蔽性能不如“海狼”与“阿库拉”级。而“机敏”级采取了多种降噪措施,使噪音降至100分贝,已经超过俄罗斯,接近美国核潜艇的技术水平。“机敏”级核潜艇的武器装备与美国海军的“海狼”级核潜艇相同,但备弹总数少于“海狼”级的52枚,也稍逊于俄罗斯“阿库拉”级。

“机敏”级的攻击武器包括“旗鱼”鱼雷、“水下鱼叉”反舰导弹和“战斧”对陆攻击巡航导弹。“旗鱼”重型鱼雷是马可尼公司MK24“虎鱼”线导重型鱼雷的后继型,1981年开始开发,1994年开始装备。该型鱼雷全长8.5米,重1850公斤,弹头重300公斤,采用燃气动力泵喷射推进装置,最大航程40公里,最大攻击深度900米。“旗鱼”鱼雷突出的特点是航速高,可达65节,曾在苏格兰海湾的试验中水面航速高达70节,设计之初目的是为了对付苏联海军航速高达45节的“阿尔法”级核潜艇。UGM-84“水下鱼叉”反舰导弹是“鱼叉”反舰导弹家族的潜射型,最大飞行速度0.8马赫,射程130公里,可掠海飞行攻击目标。

海湾战争后,英国海军向美国提出购买在战争中大出风头的“战斧”巡航导弹。1994年,英美签署了采购65枚“战斧”Block Ⅲ型对陆攻击巡航导弹的合同,“快速”级“辉煌”号核潜艇随后远赴美国加装“战斧”作战控制系统和改装鱼雷发射管,成为第一艘部署“战斧”导弹的英国舰艇。1998年11月,“辉煌”号在美国加利福尼亚外海进行了3次“战斧”导弹的发射测试,同年英国防部出台的“战略防务回顾”要求海军所有的攻击型核潜艇都必须安装适合发射“战斧”对陆攻击巡航导弹的鱼雷发射管,以增强英国的“威慑与压制”能力。2001年初,英国海军又从美国购买了22枚“战斧”BlockⅢ型导弹,并在当年底再次提出购买48枚。目前英国海军已有超过一半的“快速”级和“特拉法尔加”级核潜艇可发射“战斧”巡航导弹。

英国海军“战斧”巡航导弹的首次作战是在南联盟,“辉煌”号核潜艇在科索沃战争中共发射了20枚“战斧”导弹;在伊拉克战争中,英国海军“辉煌”号和“图布伦特”号(“快速”级)核潜艇在开战当天就向巴格达发射了数枚“战斧”导弹。整个战争期间,这2艘核潜艇总共发射了50枚“战斧”巡航导弹。

“机敏”级最初计划就装备新一代“战术战斧”巡航导弹。早在1999年英国就向美国提出申请,要求参与研制“战术战斧”导弹的工作。由于英国海军的几级核潜艇都没有垂直发射系统,因此只能携带鱼雷发射管发射的“战斧”巡航导弹,但美国为节约成本放弃了鱼雷发射管发射的“战术战斧”导弹计划,使得“机敏”级装备“战术战斧”导弹的计划落空了。然而事情很快又有了转机,在英国的大力说服下,2002年4月美国和英国联合重新启动鱼雷发射管发射的“战术战斧”巡航导弹的研究,英国海军初步决定采购150枚“战术战斧”导弹,这样“机敏”级核潜艇又将可以装备“战术战斧”巡航导弹。

就综合性能而言,“机敏”级核潜艇明显高于“快速”级和“特拉法尔加”级,与美国的“海狼”级相当,但与美国新一代攻击型核潜艇“弗吉尼亚”级相比则还有较大的差距,于是英国海军提出研制更先进的攻击型核潜艇,即“未来攻击潜艇”(FASM)计划。

未来攻击潜艇

尽管“机敏”级核潜艇尚未建成服役,但是下一代“未来攻击潜艇”计划已经浮出水面。英国海军的7艘“特拉法尔加”级核潜艇于1983到1991年间服役,按计划将从2010年起逐步退役。英国国防部1998年“战略防务回顾”决定2艘最早的“特拉法尔加”级核潜艇将由第二批2艘“机敏”级核潜艇替换,余下的5艘则由“未来攻击潜艇”取代。

目前,“未来攻击潜艇”项目仍然处于非常早期的研究阶段,而且一系列共10个设计方案都在考虑当中,其中7个方案提出采用核动力,然而也有3个方案提出使用常规动力,采用不依赖空气的推进系统(AIP)。AIP系统兼具了核动力在续航力方面的优势和常规动力在费效比方面的优势。“未来攻击潜艇”的武器系统、推进系统和平台正在平行进行研究,然后将综合进整体设计中,以检验可负担性和作战有效性,再其后将提出具体技术规范。虽然核动力和常规AIP动力方案各有长短,但核动力是最有可能选中的方案,因为英国海军已经有多年不使用常规动力潜艇了,相反则拥有丰富的操作核动力潜艇的经验。

以德文波特管理有限公司(DML)为首的一个工业小组已经向英国国防部递交了一份未来潜艇能力报告书,介绍了一项可承受的下一代攻击型核潜艇的设计和建造方案,名称为C4500。参与该工业小组的公司还包括泰利斯公司、罗尔斯•罗伊斯公司和BMT国防服务公司,它们将会在以后更长的一段时间里,对英国BAE系统公司目前独霸英国海军攻击型核潜艇的设计和建造地位形成挑战。C4500概念旨在论证一种革新的设计和建造方法,以便降低“未来攻击潜艇”的采办和全寿期费用,德文波特管理有限公司负责支持方面的研究,泰利斯公司负责作战系统,罗尔斯•罗伊斯公司着眼于推进系统,BMT国防服务公司则承担概念设计任务。

与“机敏”级核潜艇相比,C4500型“未来攻击潜艇”仍然使用核动力,且反应堆相同,但在概念设计上进行了革新,包括采用双壳体,高度自动化(使艇员编制减至55人)、模块化设计,即在指挥台围壳的后部布置可重新配置的有效载荷模块(可以容纳垂直发射巡航导弹、无人航行器或特种部队),安装有一套综合全电力推进装置。另外,C4500型核潜艇大多数系统拟采用商用成品方案,以尽量减少费用,降低技术风险。

C4500型核潜艇采用模块化设计思想,可以在不同的场所建造不同的模块,最后在德文波特船厂进行组装,并且可在该造船厂的干船坞中加装核燃料。该潜艇全长是84米,宽11米,设计的水上排水量4500吨;动力系统采用PWR2型核反应堆和蒸汽涡轮机,最大航速超过30节,持续航速可达26节;武器装备包括4具鱼雷发射管和在指挥台围壳后面的可重新配置的武器模块(如用于发射远程对陆攻击巡航导弹的垂直发射系统等);作战系统包括综合作战和平台管理系统、开放式结构的多功能控制台及多用途通信/光电/电子战支援桅杆;声纳系统有圆柱形艇首基阵、艇侧阵列和拖曳阵列声纳等。C4500项目提出的目标是:采办费用比正在建造的“机敏”级潜艇降低10%,全寿期费用降低30%。

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