2月1日,美國《西雅圖郵報》透露出一條頗有轟動效應的消息——號稱世界最強的美國海狼級攻擊核潛艇已齊聚太平洋。據報道,海狼級攻擊核潛艇“康涅狄格”號已抵達美國西海岸的班戈海軍基地,未來它將以此為基地在太平洋展開行動。此前該級核潛艇“海狼”號和“吉米·卡特”號已先后部署到班戈基地。“康涅狄格”號此行專門從大西洋通過北極海域對西太平洋水文情況進行實地檢測,破例在韓國釜山龍湖洞海軍基地停靠,然后經菲律賓、關島抵達班戈。美軍認為將“海狼”級核潛艇移防至班戈基地“能更好地保護美國的安全”。到2010年美海軍60%的核潛艇將部署到太平洋,而40%的潛艇則部署到大西洋。“康涅狄格”號的艇長克里斯托弗遜說,“我們清楚今天的威脅在哪里,重點是太平洋區域。”
對于海狼級攻擊核潛艇的此次移防,《西雅圖郵報》毫不避諱地聲稱其目的就是出于對中國水下力量不斷增長的擔心。該報稱,中國增長的防務開支讓美國擔心,美國必須從各方面加強軍力,布什在2009財年還打算撥款210億美元研究核武器。美國海軍研究所在去年3月的報告中稱,中國海軍和力量投送“在能力和信心上以無所比擬的速度在增長”。
美國防部的《中國潛艇報告》則認為,潛艇部隊建設已成為中國海軍的優先發展目標,到2050年中美潛艇數量之比將擴大到3:1。由于“潛艇是最有效的反潛利器”,美軍有觀點認為,除了增派更多更先進的核潛艇到太平洋外,美國還必須維持現有的潛艇力量不會萎縮。
一、研發背景
“海狼”是美國海軍在“洛杉磯”級之后研制的一種高性能、多用途攻擊核潛艇,其設計初衷是為了在深海及大洋中與前蘇聯核潛艇進行對抗。
上世紀70年代,美國與蘇聯核軍備竟賽十分激烈。美海軍認為“洛杉磯”級艇存在一些缺點,比如垂贏發射筒和拖曳陣聲吶占用了較多的壓載水艙容積,降低了生命力;魚雷管數景少,反滸能力有限等。另外,蘇聯彈道導彈核滸艇長期在北極冰層下活動,具有很強的生命力。
為保證美國在核動力攻擊潛艇上的優勢,美海軍決定發展新型攻擊型核潛艇海狼級。它被稱之為21世紀的核潛艇,故首艇代號為SSN-21。原打算建造30艘,每艇預算16億美元,后續艇預算每艇11-12億美元,計劃總耗資360億美元。
海狼采用了最新的核潛艇技術,在下潛深度、隱身性能、武器配備等方面不惜代價、不遺余力,可執行反潛、反艦、對陸攻擊以及布霄、護航等多種任務。然而,“海狼”首艇1989年10月25日開工后不久蘇聯就解體了。冷戰結束,美國海軍迅速調整了海軍戰略和核潛艇發展政策,重點由原來的以遠洋作戰為重點轉變為以向近海地區進行遠征作戰為重點。在這一大的戰略調整背景下,加上“海狼”造價又太高,克林頓政府于1995年決定海狼級核潛艇只建3艘,轉而重點發展“廉價、多能”的弗吉尼亞級核潛艇。因此,盡管海狼級核潛艇技術最先進,但弗吉尼亞級攻擊型核潛艇才真正反映了當今世界格局下美國對攻擊型核潛艇的發展需求,“海狼”的結束是歷史的必然。
二、使命與任務
海狼級攻擊型核潛艇的主要使命如下:
1、該級艇是一級多用途攻擊型核潛艇,主要使命是反潛;
2、為美國海上水而艦艇編隊和彈道導彈核潛艇護航;
3、攻擊敵水面艦艇;
4、進行屏障性巡邏和開展阻擊戰;
5、布雷;
6、向局部戰爭地區運送特種部隊;
7、攻擊陸上各種目標和設施。
三、服役狀況
海狼級核潛艇共建造3艘,目前首艇“海狼”號、第2艘“康涅狄格”號、第3艘吉米·卡特號。分別于1997年、1998年和2005年服役。
1、總體性能與裝備
●基本性能
排水量,水面/水下(L)
8060/9142
主尺度,長×寬×吃水(m)
107.6x12.9x10.9
軸功率MW(hp)
44.1(60000)
航速,水面/水下(kn)
20/39
續航力(n mile)
1000000
下潛深度(m)
610
艇員編制(名)
134(軍官14名)
動力裝置
1臺S6W壓水堆裝置,2臺蒸汽輪機,單軸,泵噴射推進器,1臺輔推進潛水電動機
魚雷發射管
8具660m
導彈
“戰斧”巡航導彈、攜帶TLAM-N、TAlNS、FLAM-C/D彈頭、TASM反艦導彈、“魚叉”反艦導彈
魚雷
MK48ADCAP魚雷
水雷
100枚(換裝魚雷)
武器裝載量
52枚
聲吶
BQQ-5D(V)2綜合聲吶,2部3BQG-5D被動偵察聲吶,TB29、TBl6D拖曳線列陣聲吶,BQQ-15冰下探測及避雷聲吶
導航
“奧米加”無線電導航系統,2部WSN-3型靜電陀螺導航儀,WRN-6型GPS導航
雷達
BPS16 Ⅰ波段導航雷達
通信
WSC-3型衛星通信,BRA-34綜合無線電系統,極低頻通信
綜合作戰系統BSY-2系統USC-38EHFJMCIS
火控
MK2FCS
計算機
UYK-43/44
電子支援措施
WLQ-4(V)1,BLD-1偵察措施
對抗措施
魚雷誘餌WLY-1系統
2、總體布置與結構
該級艇采用水滴形艇體,長寬比為8.34,接近最佳長寬比,阻力較小,有利于提高航速。首部聲吶罩為鋼制的,為防止受冰層破壞,提高破冰能力。指揮臺同殼矮小,位置更靠近首都,將同殼舵改成首水平舵,且比較偏低,能夠伸縮,有利于冰下活動。采用“術”字型尾舵,操縱性好。
該級艇采用單殼體結構,耐壓艇體分為三大艙,指揮艙、反應堆艙和主輔機艙。每個分艙都比較大,因而不沉性并不重要,主要靠隱蔽性提高生命力。陔級艇體采用HY-100鋼,下潛深度可達610m。
該級艇第3艘艇結構有所調整。魚雷艙淵整后具有更大的空間,可容納50名突擊隊員。裝備了較大的逃生艙,救生能力強。艇體采剛HY-130鋼,提高了艇的強度。
四、綜合性能
1、排水量
水面8060噸,水下9142噸;主尺度:長107.6米,寬12.9米,吃水10.9米;動力裝置為1臺S6W壓水堆裝置,2臺蒸汽輪機,單軸,并配有泵噴射推進器,1臺輔推進潛水電動機軸功率:60000馬力;航速:水面20節,水下39節;續航力:1000000海里;下潛深度:610米;艇員編制:134人(軍官14名)
2、外型特點
海狼級潛艇的外型一反美國核潛艇長期以來傾向的較大長寬比的傳統。重新采用了像1953年建造的“大青花魚”號試驗艇那樣的小長寬比的良好水滴型線型。“大青花魚”號潛艇是在流體力學充分研究的基礎上建造的試驗艇,該艇試驗已經證明:長寬比在7:5左右、首尾呈漂亮的紡錘樣式的水滴型線型,具有水下航行的最小阻力。海狼級與洛杉磯級相比,長度由109.9米減少到99.4米,縮短了10.5米1寬度則由10.1米增加到12.9米,加寬了2.8米;長寬比由10.88降到7.7;排水量由6900噸增加到9150噸,增加了30%以上。采用這樣的艇型為海狼級潛艇帶來如下好處:
●在給定排水量下,減少了艇體的濕表面積,從而使該艇對主動聲納信號的反射面積減少,增加了潛艇的隱身性能。
●在給定排水量和主機功率下,由于艇體減少了阻力,提高了潛艇的航速。
●減少潛艇的回轉半徑,改善了機動性。
●小長寬比線型使耐壓殼體直徑增大,可以允許容納更多的新型設備。
該級艇的指揮臺圍殼布置在距首端艇長的1/3處,其形狀也改變了以往美國核潛艇所采用的較高大同殼形狀,而將其設計成窄小的流線型圍殼。
首水平舵重新安裝在首部舷側,其原因一是由于指揮臺同殼窄小難以安裝首水平舵,另一是考慮要提高首水平舵的效率。旨水平舵布置在首部以后,會給首部聲納帶來流體噪聲和高速航行時縱傾控制的困難,同時在靠離碼頭和冰區航行時也為該舵帶來碰撞的危險。為此,該艇將首水平舵作成可伸縮式的,在艇中低速航行需要使用水平舵時,將舵伸出使用。而高速航行、離靠碼頭和冰區航行時,將舵收回到艇體以內,外面用自功啟動的蓋板將舵孔封閉,從而解決了該舵改變布置后產生的上述問題。
該艇的尾部布置有美國核潛艇通用的十字形交叉尾鰭,與一般潛艇不同的是在該十字形尾鰭下方左右舷45度位置增加了兩塊帶端板的穩定翼,其目的是增加潛艇的穩定性,避免轉向時出現傾角過大的現象。
3、結構和材料
該級艇的結構仍然是采用美國核潛艇傳統的單殼體形式。對于該級艇的結構是采用單殼體,還是像原蘇聯潛艇那樣采用雙殼體結構,以便更有效地降低武器命中時的破壞程度和提高艇的生命力,專家們經過反復論證,還權衡了各種利弊,最后仍然決定采用單殼體形式,以便節省腿殼材料和加快建造周期。對于艇體材料的選取,美國還不能像原蘇聯那樣采用鋁合金,原打算采用正在研制的HY-130高強度鋼,該鋼的屈服強度為91公斤/毫米2,但由于HY-130鋼的焊接工藝等方面還存在問題,除少量結構及海水管路經過嚴格的檢驗仍采用此鋼外,海狼級潛艇主要的19種結構的構架、構件均改用已研制成功的既能抗震又能抗海水壓力的HY-100高強度鋼制造。此種鋼屈服強度為82公斤/毫米2,海狼級潛艇采用此種鋼后,其下潛深度將比采用屈服強度為56公斤/毫米2的HY-80鋼建造的洛杉磯級潛艇增加25%以上。洛杉磯級的下潛深度為450米,海狼級的下潛深度將達到560-600米。為了滿足海狼級潛艇在冰區作戰穿透冰層的要求,制造好的殼體全部經過淬火處理使其變得更硬。由于使用了HY-100高強度鋼,減輕了耐壓殼體的重量,這樣更有利于平衡由于安裝更重的核反應堆和泵噴射推進裝置所增加的重量,使該型艇獲得更高的航速。
4、動力裝置
海狼級潛艇的核動力反應堆采用了美國海軍反應堆署近年來為水面艦艇研制成功的一種新型的S6W型加壓水冷式反應堆。這種反應堆結構緊湊,輸出功率大。其最大功率為60000馬力,比洛杉磯級潛艇的S6G型反應堆的35000馬力功率增加了70%左右。其中,30%用于彌補其排水量的增加,另外40%用于提高該艇的航速,加上該級艇在減阻方面所采取的措施,“海狼”的水下航速將達到35節以上,接近原蘇聯s級和M級攻擊型核潛艇的航速。
海狼級潛艇在選擇反應堆時曾經考慮過鱘魚級的S5W型、洛杉磯級的S5G型和俄亥俄級的S8G型等三型。S8G型反應堆因為太笨重,海狼級容納不下,首先被淘汰。其它兩型權衡利弊后,因功率過小等也沒有采用。最后終于決定在攻擊型核潛艇上首次采用S6W型反應堆。該反應堆功率大、噪聲小、安全可靠、體積合適。為使該反應堆適應于深潛使用,動力裝置的管路系統采用了高強度鋼制造,使其更加安全。海狼級潛艇的推進裝置采用了蒸汽輪機電力傳動裝置,并是第一艘采用“泵噴射推進器”的潛艇,因而使潛艇的噪聲大幅度降低。
5、最安靜的潛艇
為了繼續保持在核潛艇質量上的領先地位,美國在海狼級潛艇的設計中首先對安靜性給予了特別重視,在該艇上集中了美國歷年來存降噪研究方面所取得的各種最新成果,要求該級艇要比現役的洛杉磯級潛艇安靜好幾倍,在降噪量級上要有一個飛躍。
核潛艇的噪聲源主要有三種,機械吸聲、螺旋槳噪聲和水動力噪聲。機械噪聲是潛艇內各種運動機械工作時產生的噪聲,它們通過基座、馬腳等與艇體連接的部分,將這種振動與噪聲通過艇體傳到水中輻射出去。核潛艇的機械噪聲尤以一回路主循環泵、減速齒輪箱、液壓系統最為嚴重,前兩者是核潛艇的主要噪聲源。螺旋槳噪聲主要由空泡噪聲、葉片噪聲和螺旋槳振動產生的噪聲組成。水動力噪聲是水分子的湍流噪聲,主要發生在艇體表面的孔穴、突出體、指揮臺圍殼和尾部等部位。
海狼級潛艇針對以上噪聲源實行了綜合治理。從艇體外型、結構、布置、設備選型、減振消聲手段等各個環節進行了精心的設計,提出了嚴格的要求,層層把關,嚴格驗收,以求使該艇在降噪方面有個量的突破,成為真正安靜化的潛艇。
該艇級的核動力裝置采用了自然循環反應堆,降低了回路的噪聲,提高了戰術機動航速。一般核潛艇的反應堆,在一回路的管系中安裝有較大功率的主循環水泵,其作用是使一回路的載熱劑循環起來,將反應堆壓力殼內核燃料所產生的熱量及時帶出,在蒸發器內將二回路的水加熱成為蒸汽,驅動蒸汽輪機。同時,一回路的載熱劑在蒸汽發生器中獲得冷卻,再循環回到反應堆繼續工作。所以核動力裝置工作時,主循環泵要不停地轉動,產生了很大的振動和噪聲,成為核潛艇主要噪聲源之一。海狼級耐壓殼直徑為12.9米,較一般攻擊型核潛艇直徑增大了2.8米,故可采用高度較大的S6W型自然循環反應堆,同時可將蒸汽發生器布置得更高。因此,當反應堆運行時,利用一回路的載熱劑在蒸汽發生器前后的溫差和載熱劑本身的重力,就能在反應堆內自然進行工作,而無需使用主循環水泵,從而有效地降低了一回路的工作噪聲。海狼級潛艇靠反應堆自然循環方式工作可獲得20節的戰術機動航速(低噪聲最大航速),遠高于原蘇聯80年代新造的S、M和鯊魚級攻擊型核潛艇10節的戰術機動航速。以往美國在核潛艇上采用自然循環反應堆的還有“一角鯨”號和俄亥俄級,實踐證明它們在中低速航行時,噪聲比其它核潛艇明顯降低。使用自然循環反應堆不但消除了主循環泵的噪聲,同時還能節約反應堆的功率。因為主循環泵工作時要消耗大量的能源,高速時其消耗甚至可達10%。海狼級潛艇采用了新型的蒸汽輪機電力推進方式,取消了減速齒輪箱,從而大大地降低了潛艇的噪聲。以往美國的核潛艇幾乎全部采用蒸汽輪機減速齒輪推進方式,蒸汽輪機的工作轉速為6000-7000轉/分,而螺旋槳的最佳轉速僅為200-300轉份,蒸汽輪機要帶動螺旋槳工作,不得不在兩者之間增加一個大型的減速齒輪箱來進行變速。該齒輪箱工作時將產生強噪聲,是核潛艇的主要噪聲源之一。
海狼級潛艇采用電力推進后,由蒸汽輪機直接帶動發電機發電,發出的電流驅動一個低轉數的主推進電機,以帶動螺旋槳工作。美國以往在“利普斯科姆”號核潛艇上也采用了蒸汽輪機電力推進方式,使用證明潛艇的噪聲明顯降低。但該艇權造了一艘,其主要原因是當時制造主推進電機的鋼材太重,以至功率和尺寸不能設計得太大,電機太重將使潛艇尾部過重而難以平衡,電機太大又不好布置。所以,盡管“利普斯科姆”號潛艇降低了噪聲,但航速卻不能提高,僅達到22節。近來美國已研制成功用于推進電機的高強度輕質混合材料,井在潛艇主推進電機上獲得了應用。大功率、小尺寸、重量輕的主推進電機成為現實,為海狼級潛艇采用電力推進提供了方便。
海狼級潛艇采用了新型的“泵噴射推進器”,減少了螺旋槳的噪聲。潛艇的螺旋槳由于葉片周向載荷的不均勻,旋轉時將會產生空泡、鳴音和振動,發出高強度的噪聲。為了降低螺旋槳的噪聲,各國研究者們進行了大量的工作,先后研究出雙反轉螺旋槳、七葉大直徑螺旋槳、香蕉型漿葉大側斜螺旋槳、高阻尼材料螺旋槳等。這些槳不同程度地改善了槳葉處的水流和壓力狀態,減少了螺旋槳的振動和噪聲,并在各類潛艇上獲得了廣泛的運用。
“泵噴射推進器”是近期發展的新型推進器,先在美國MK48型魚雷上成功地得到運用,后推廣到潛艇上來。英國在1983年建成的特拉法爾加級攻擊型核潛艇上首先采用了這種推進器,其噪聲級比當時英國最安靜的常規潛艇奧白龍級還小。所謂“泵噴射推進器”實際上是在一個多葉片、大螺旋槳外面罩以導管、導營的前方有一圈固定的導向葉片作為定子,螺旋槳在導管內作為轉子低速轉動推動潛艇運動。這種推進器既能改變螺旋槳葉片的壓力分布,防止空泡產生,又能改善尾流性能,減少尾波的形成,使航跡模糊,導管還可以屏蔽螺旋槳噪聲輻射,從而大幅度地降低了螺旋槳的噪聲,提高了潛艇的隱蔽性。
艇上所有的運動機械都經過了嚴格的降噪設計,并進行了嚴格的檢測,且通過機械絕緣和減振的方法,來減小振動機械與結構向艇體傳送振動能量,以減弱和消除噪聲。為此,所有設備都安裝在高效能減振機座、彈性支座和彈性減振器上,重要的主機、輔機等機械采用了整體雙層減振基座,振動較大的設備采用緩沖振動的覆蓋層和空氣夾層等,來減小機械振動:系統管路采用盡可能多的彈性連接管與艇體相接,對流體強烈作用的管路采用降低流速、局部管路采用阻尼軟管和力口消音器的辦法,來減少流體沖擊振動和隔絕此種的振動傳到艇體上。通過以上措施,降低了機械噪聲和管系流體噪聲的輻射,從而降低了潛艇的噪聲。
該艇外表面設計得非常光滑,很少有突出體暴露。艇體與指揮臺圍殼上的開孔數量降到了最少,大的開孔均設計了活動蓋板,該板能自動啟閉,關閉后的艇體從外觀上幾乎看不到開孔,從而降低了艇體的噪聲。另外,該艇的指揮臺圍殼與艇體的交接處采用了弧形圓滑過渡,減少了圍殼與艇體間的干擾,降低了阻力和噪聲。在艇體的結構設計時亦考慮到安靜化的要求。主體結構采取了鋼度大的單殼體形式,所有的構件都在實驗室經過多次結構和激振實驗,以避免產生局部振動和總振動。在輕殼體部位,甲板與耐壓殼體不直接相連,其問采用彈性材料裝甲連接。艇體材料使用了HY100高強度鋼,使該艇的下潛深度增大到600米,增加了該艇的隱蔽性。該艇在艇體外部敷設一層厚厚的阻尼吸聲橡膠(俗稱消聲瓦)。該敷層既能吸收敵方主動聲納的探測聲波,又能隔緣和降低本艇的噪聲,使艇體表面形成一個良好的無回聲層,從而達到隱身的目的。這種消聲瓦是前蘇聯60年代首先開始研制的,并于80年代韌陸續裝艇。這種消聲瓦每塊大小為85厘米×90厘米,厚度為80-150毫米,由合成橡膠制成。其結構為兩層,外層為實心固體,內層設置了各種尺寸的尖劈形空腔和其他形狀的孔洞,能針對敵方聲納系統工作頻率的聲波,使美國的BQQ-5型聲納系統和自導魚雷檢測前蘇聯潛艇的能力降低。前蘇聯S、M和壁魚級攻擊型潛艇敷設這種消聲瓦后,據報導可使放方聲納探測能力降低50%-70%,本艇噪聲降低10-20分貝。鑒于這種消聲瓦隱身效果顯著,西方海軍國家紛紛效仿。美國在洛杉礬級第20艘艇“圣胡安”號上開始,加裝類似的吸音泡沫橡膠消聲瓦。該級艇為了降低艙室內部噪聲,除了在殼體內部和艙壁上大量地敷設吸聲材料、在噪聲強的設備上加裝隔聲罩、消音器和設立隔聲室外,還采用了新型的有源消聲技術。在空氣噪聲較大的戰位和其它工作空間,針對該處的空氣噪聲特性設計出一種氏音響聲源系統。該系統能發出與原空氣噪聲振幅相同但相位相反的音響,來抵消該處原來的空氣噪聲,達到安靜的日的。這種主動消聲技術在新建的洛杉礬級潛艇的空調部位和噪聲較大的艙室已經獲得應用,在英國的特拉法爾加級核潛艇上也已采用。使用證明該技術對艙室空氣噪聲降噪效果明顯。
海狼級攻擊型核潛艇采用以上安靜化措施后,使本艇的噪聲大幅度地降低。據報導該級艇的噪聲降低了15分貝以上,噪聲級達到90-100分貝。這一量級已經低于海洋背景噪聲。如果按聲傳播的指數規律,每下降3-4分貝,聲傳播距離減少一半,該級艇的輻射噪聲量級非常低,將使敵人聲納難以檢測到該艇,使該級艇成為一級真正的安靜型潛艇。同時,該級艇的建成在噪聲領域內使美國潛艇又將領先于世界,使海狼級潛艇成為21世紀初最具威力的攻擊型核潛艇。
6、武器控制與電子系統
海狼級攻擊型核潛艇是一級真正的多用途潛艇。為適應未來作戰需要,該級艇配備了最先進的武器裝備和作戰系統,增加了武器的種類和裝載量,提高了探測能力和自動化程度,是美國迄今為止武器和攻擊力量最強大的攻擊型核潛艇。
(1)武器裝備
海狼級潛艇的魚雷發射管數量由洛杉磯級潛艇的4具增加到8具,分左右兩排布置在首部,每排從上到下各4具。8管中6管直徑為533毫米,2管直徑增大到750毫米。直徑增大的目的一是可采用自航方式發射魚雷,增加發射時的隱蔽性,另一是為今后發射更先進的大型魚雷等武器留有余地。美海軍認為,即使像MK48-5型這樣的重型魚雷,也僅能勉強對付深水中的前蘇聯A級潛艇。為適應未來的海戰,必須研制性能更好、威力更強的新型魚雷。該級艇為快速裝填魚雷或導彈,在首艙內魚雷發射管后方配備有兩套魚雷自動裝填設備,以便武器發射后能很快地重新裝填,做好再次發射準備,提高武器的發射速度。該級艇魚雷發射管數量成倍增加的原因在于能裝載多種類型的武器和提高每個發射管的武器發射率。因為像洛杉磯級潛艇那樣僅有4具魚雷發射管,當發射MK48型線導魚雷時,出于雷后拖著一條通過發射管的長導線,在導引魚雷階段和導線未被收起之前,該發射管不能重新裝填魚雷,這在很大程度上限制了每個魚雷發射管的潛在發射率,影響了潛艇快速攻擊目標的能力。如果潛艇還要同時對付幾個目標,發射管裝載多種武器,4具發射管顯然是不夠用的。為適應短時間內快速攻擊多個目標的要求,裝備8具魚雷發射管是非常必要的。鑒于該艇的8具魚雷發射管具有快速發射能力,該級艇不裝備洛杉磯級潛艇那種垂直導彈發射筒。
由于要裝載多種武器,攻擊多個目標,而每種武器又要保持一定的基數,海狼級潛艇的武器裝載量大幅度的增加。與美國目前的攻擊型核潛艇相比,武器數量由24枚增加到50枚以上,增加了將近一倍。
武器的種類有MK48-5型重型魚雷,“戰斧”巡航導彈,MK60“捕手”型水雷和“西埃姆”型防空導彈等。各種武器的情況如下:
MK48-5(ADCA)型重型魚雷:MK48系列于1972年服役,是美國海軍現役的主要重型魚雷。它是反潛/反艦通用型魚雷。
該雷的使命既能攻艦又能反潛。該雷是前洛杉磯級潛艇使用的MK48-4型魚雷的改進型。改進后航速、潛深、聲學性能和自導能力均比MK48-4型魚雷有較大的提高。MK48-5型魚雷直徑為533毫米,長度5.85米,重量1582公斤,航速60行,航程46000米,潛深1200米,戰斗部裝藥100-150公斤,制導方式為線導加主被聲自導,由于改進電子線路,自導系統信息處理具有智能化能力。發動機為熱動力斜盤機,主機功率500馬力。該雷除在一般海情工作外,還能適應惡劣海情、淺水海域和冰層以下有效地工作,能比較有效地對付前蘇聯現役潛艇。
“戰斧”多用途巡航導彈:該型導彈既可用于攻擊海上航行目標,又可用于對陸上目標進行常規攻擊或核攻擊,具有戰術和戰略兩種作戰能力。該導彈長6.2米,直徑0.5米,翼展3.2米,重量1224公斤,飛行高度15-100米,速度0.7馬赫。反艦導彈射程為460公里,戰斗部裝藥454公斤;對陸攻擊導彈放大射程2500公里,戰斗部裝藥454公斤或20萬噸TNT當量的核彈頭。
無論是何種形式的“戰斧”巡航導彈,它的外型尺寸、重量、助推器、發射平臺都相同。不同之處主要是彈頭、發動機和制導系統。在潛艇上既可用魚雷發射管發射,也可用垂直發射器發射。導彈在航行中,采用慣性制導加地形匹配或衛星全球定位修正制導,射程在450-2500公里,飛行時速約800公里。據稱,其命中精度可達到2000公里以內誤差不超過10米的程度。
“戰斧”巡航導彈巡航高度,海上為7-15米,陸上平坦地區為60米以下,山地150米,有很強的低空突防能力。美國在1991年海灣戰爭中首次使用“戰斧”巡航導彈,此后又在多次戰爭中使用。
“海長矛”反潛導彈:在眾多的反潛武器中,魚雷仍然是潛艦艇的克星,如果把魚雷“導彈化”,則更能極大地打擊潛艇。正是在這一構想上,美國研制并裝備了“阿斯洛克”、“薩布洛克”反潛導彈。隨后,又要求反潛導彈遠射程、智能化、大威力、高航速,于是就提出用“海長矛”導彈來代替“薩布洛克”等,目l的是為了對付前蘇聯的A級潛艇。
“海長矛”的研制費用為29億美元。由美國波音公司負責研制,是一種從水下在敵方防區外發射的彈道式反潛導彈。
“海長矛”上世紀八十年代初作為導彈型號發展,原計劃裝備在鱘魚級潛艇、洛杉磯級潛艇、海狼級潛艇,以及斯普魯恩斯級驅逐艦、阿利·伯克級導彈驅逐艦、提康德羅加級導彈巡洋艦上。在研制過程中考慮到“海長矛”能從潛艇現有的魚雷發射管發射,并能與艇上的現有數字式火控系統相配合,這樣就大大節省了研制經費,可使更多的潛艇與水面艦艇裝備它。
●基本性能
該彈長6.1米,直徑533毫米,射程100公里,發動機是一臺固體火箭發動機,使用后即被拋掉。戰斗部為MK50型輕型反潛魚雷。
該導彈由4大部分組成,即:彈體與尾翼,魚雷或核深水炸彈,制導與控制系統組件,發動機。
彈體頭部呈錐形,前、后部彈體都為圓柱體,前部直徑較小,后部直徑較大,中間為過渡段,呈錐柱形。在尾部有4個卷曲的尾翼。彈體可分為三個階段,前艙段放置魚雷或核深水炸彈,中艙段放置制導與控制系統組件以及減速降落傘,后艙段放置發動機。
根據作戰需要,“海長矛”可裝魚雷核深水炸彈。魚雷為美國80年代末期研制成功的MK50型魚雷,這是一種輕型魚雷,1975年由霍尼韋爾公司水下系統分公司研制,1985年進行海上試驗,現已裝備艦艇。魚雷航速大于20節,航程60公里,內裝67千克炸藥,能定向爆炸,可對付潛深達600米的前蘇聯A級潛艇。
核深水炸彈選用B57原子彈,其TNT當量為5000-10000噸,它的貯存器長3.03米,直徑374.6毫米。
制導與控制系統組件包括慣性導航系統、微處理機、電子設備和尾翼操縱機構等。微處理機是一種數字化可編程微處理機,采用Z800-2B、Z8070通用基片,內存能力為128K,運算速度50萬次/秒,它是整個系統的核心。系統中使用的語言是美國海軍標準程序語言。尾翼操縱機構的尾翼伺服馬達與其電子設備組成一個整體,它們都由微處理機進行全數字化控制。
●武器系統
“海長矛”武器系統包括“海長矛”導彈,導彈水下發射器,發射裝置,目標探測裝置,火控系統等。
水下發射導彈可采用二種方式。一種是全裸水下發射,就是彈體不用任何包裝,發射后裸露的導彈在水中航行、出水、在空中飛行,這種發射方式可稱為“濕發射”。“薩布洛克”采用的是“濕發射”。另一種發射方式是將導彈裝在一個容器內,容器裝著導彈從潛艇中射出,靠浮力浮出水面,導彈點火從容器中射出。這種發射方式導彈不沾水,稱為“干發射”。“海長矛”采用的是干發射。干發射的優點是導彈不必承受發射深度下的流體靜壓(由容器承受),導彈始終保持干燥,可不必考慮導彈在水中的彈道設計,可以巧妙地靠容器的浮力構成一個力矩,從而控制容器的水下彈道,并能使容器前蓋先浮出水面。缺點是導彈尺寸要小一些,需考慮導彈出水時與容器的分離問題,還必須設計制造出一個高強度、低密度的導彈容器。
“海長矛”導彈所用的容器直徑為533毫米,它由圓柱形筒體、前蓋和后蓋組成。為了達到高強度、低密度要求,容器簡體的結構較復雜,所用材料也較多。從外到里可分6層,即:凱夫拉/環氧樹脂表皮,酚醛樹脂蜂窩夾層,石墨/環氧樹脂外蒙皮,酚醛樹脂蜂窩夾層,石墨/環氧樹脂內蒙皮,減震熱。半球形的前蓋上裝有減壓活門,出水傳感器,檢漏器,分離系統,電纜等。出水傳感器能感受到前蓋已露出水面,從而使用蓋分離系統工作。倒凹形的后蓋上有臍帶接頭、功率變換器、解除保險開關、檢漏器、放氣孔、縱向減震器等。縱向減震器由4個縱向沖擊隔離器組成,位于導彈與后蓋之間。它們將導彈緊固于后蓋之上,使導彈免于縱向沖擊,同時也限制導彈相對于容器作縱向活動。前、后蓋通過螺栓與圓筒體結合。
發射裝置為各種潛艇上裝有的標準魚雷發射裝置。
當在水面艦艇上裝備“海長矛”時,發射裝置有用現有的MK41垂直發射裝置。MK41是一種8乘8的陣列式發射裝置,共可裝彈64枚,可混裝“海長矛”和其它艦空、艦艦導彈。
目標探測裝置有兩種,一種是近距離艇上聲納裝置,另一種是探測遠距目標的“難馴的鯊魚”系統。在洛杉磯級潛艇上裝的聲納裝置是AN/BQQ-5多站聲納,它由主動聲納、拖線列聲納、被動式快速定位聲納和偵察聲納等組成。多站聲納對敵潛艇的探測距離為:主動式定向探測最大距離為30多海里,被動式全向探測最大距離為60多海里。
火控系統包括潛艇上原有的MK113火控裝置和“海長矛”導彈發射臺。
●作戰過程
攜帶“海長矛”的美國攻擊潛艇在潛水巡游時,艇上的聲納探測系統在搜索水中目標,一旦發射目標,潛艇就測定目標的方位數據,并把此數據傳輸給火控系統的計算機。對于遠距離的目標,則用“難馴的鯊魚”系統來測定。此時,是利用飛機、衛星對目標進行探測,并將所測得的目標方位數據發送給地面數據處理中心進行分析處理,當確定該目標需要攻擊時,就把目標數據再通過衛星發送給潛艇。當火控計算機接收到目標數據,并確認目標已進入“海長矛”的作戰半徑時,就計算出“海長矛”的飛行彈道,并把飛行彈道數據輸給“海長矛”。導彈按此飛行彈道就能飛到目標上空。
發射人員通過發射臺上的目標顯示器來確定導彈的最佳發射時間,當最佳發射時間到來時,就按下發射按鈕,“海長矛”連同它的容器從標準魚雷發射管中射出。“海長矛”是一種發射后不管的導彈,此后潛艇與導彈就無任何聯系。運載器在無動力情況下,靠浮力浮出水面,導彈發射機在容器內點火,同時容器前蓋自動、及時打開,導彈沖擊容器向空中飛去。飛出容器后的“海長矛”會自動地先定位然后再向空中爬升。在空中飛行的“海長矛”由彈上的慣性導航系統指揮,按發射前確定的彈道作彈道式飛行。彈上的固體火箭發動機在推進劑燃完后就從彈體上脫落而掉入大海。此后導彈繼續作彈道式飛行,是無動力飛行,一直飛到目標上空。
導彈到達目標上空后,彈內的減速降落傘就自動地從導彈內彈出,由于降落傘的減速作用,把與降落傘連在一起的魚雷從彈體內拉出。在降落傘的作用下,魚雷慢慢降下落入水中,入水時降落傘自動與魚雷斷開。魚雷入水后它的推進系統、尋的系統與操縱系統都啟動工作。由尋的系統搜索目標,搜索到目標后就由操縱系統把魚雷導向目標,直到擊中。
“魚叉”巡航導彈:該型導彈主要用于攻擊敵水面艦船,是美國核潛艇普遍裝備的一種導彈。該彈長4.58米,直徑324毫米,翼展910毫米,重量667公斤,速度0.85馬赫,射程110-130公里,巡航高度15米,末段攻擊高度2-5米,戰斗部裝藥227公斤,動力裝置為渦輪噴氣發動機加固體助推器,制導方式為慣性制導加主動雷達末段制導雷。
MK60型深水水雷:該型水雷長3.68米,直徑533毫米,重量908公斤,戰斗部為MK46型反潛魚雷,戰斗部裝藥40公斤。該型水雷布放后,雷錨上裝有聲引信,作用半徑為1000米,當聲引信發現目標后,可自動釋放魚雷,魚雷的自導裝置開啟導向目標。該級艇還可布放MK65型航彈水雷。
“西埃姆”型防空導彈:該型導彈是美國80年代末期研制成功的一種水下發射的自衛式近程防空導彈,主要用于對付反潛飛機;該型導彈長2.54米,直徑145毫米,重量67.5公斤,采用雷達紅外雙模導引頭導引,裝有高能炸藥的破片殺傷式戰斗部,近炸引信,最大速度為超音速,動力裝置為二級固體發動機。
(2)電子設備
海狼級潛艇裝備了美國最先進的新型AN/BCY-2型綜合作戰系統,從而使其戰斗性能超過以往任何攻擊型潛艇。美海軍近年下大氣力,研制一種先進的潛艇作戰系統(簡稱SUBACS)。1989年SUBACS-A型已研制成功,首裝在洛杉磯級SSN751“圣胡安”號潛艇上,稱為AN/BCY-1型作戰系統,使該艇的作戰能力顯著提高。AN/BCY-2型(SUBACS-B型)是AN/BCY-1型的改進和發展。主要的改進有以下幾個方面:一是裝備了新型的拖曳細線基陣和被動保角陣列,使聲納的探測距離成幾倍的增加,極大地提高了潛艇的探測能力。二是增加了集中信息管理系統,使艇上各種探測設備和通信手段所獲得的信息能迅速的得到綜合處理和分析,為武器的使用提供了方便條件。三是改善了操作功能,顯控臺、標圖系統、操作系統、水聲電子對抗系統和外部通信系統均得到改進,使潛艇由目前的人工或有限的計算機控制改為全部由計算機自動制,從而縮短了作戰反應時間,提高了武器發射能力。第四是提高了可靠性和生存能力。AN/BCY-2型綜合作戰系統采用了分布式計算機系統、聲學系統、控制系統和盧對抗、電子系統,并將探測、識別、跟蹤、分析、傳遞、決策、執行等任務融為一體,通過總線與分布式計算機系統相連。如果一臺計算機出現故障,另一臺計算機可自動執行該機任務,增強了生命力。第五是裝備了冰下聲納和導航系統,提高了該艇的冰下作戰能力。所以AN/BCY-2型綜合作戰系統與AN/BCY-1型系統相比,提高了自動化程度,縮短了作戰反應時間,改善了火力控制能力,因此作戰能力明顯提高。
AN/BCY-2型綜合作戰系統主要由聲納子系統和作戰指揮、武器控制子系統兩大部分組成;聲納子系統由AN/BQQ-5型主被動綜合聲納、TB-16被動拖曳基陣聲納和TB-23型細線基陣拖曳聲納、被動保角陣聲納、AN/BQQ-15型冰下探測聲納、探雷避雷聲納及增強積木式的聲信號處理裝置等組成。作戰指揮和武器控制于系統由顯控臺、操作板、標圖系統、武器發射控制設備、對抗和電子戰系統等部分組成。
AN/BCY-2型綜合作戰系統的硬件由UYK-44型通用數字計算機、高分辨率顯示器、高速度集成電路、光纖總線、接口設備等新一代的元器件和先進設備組成。該系統之所以先進,更在于它有一套內容十分豐富和先進的應用軟件,這套軟件將艇上的各種音響及電磁探測裝置和各種通訊手段綜合為一體,迅速分析捕獲到的各種信息情報,并及時向指揮員提供決策依據,需要攻擊時及時向指揮員提出應使用的武器和數量,需要防御時則向指揮員提供對抗措施和本艇的機動方案,實時顯示戰場態勢和數據,并提供平時艇員的訓練功能等。因此,該軟件系統十分復雜,程序量高達3200萬條指令,其中200多萬條使用新的ADA語言編制。
(3)技術特點
海狼級攻擊型核潛艇作為美海軍第六代攻擊型核潛艇,具有如下七大技術特點:
●攻擊力強;
●航速高,機動能力強;
●裝備長壽命高性能反應堆;
●噪聲低,安靜性航速高;
●下潛深度大,隱身性好;
●探測能力強;
●增強了冰下作戰能力。
五、理想的“水下間諜”
2005年2月19日,以美國前總統吉米·卡特的名字命名的“吉米·卡特”號在美國康涅狄格州的新倫敦潛艇基地正式服役。這艘“海狼”家族的最新也是最后一位成員被軍事分析家認為,是世界上綜合作戰能力最強的潛艇。
作為海狼家族的最新成員,“卡特”號的技術含量最高。它歷時10年建造,成本高達32億美元。艇身全長135米,排水12151噸。它在水下的巡航速度可達25節,最大下潛深度為610米。艇上裝備著50枚“戰斧”巡航導彈、“捕鯨叉”反艦導彈和MK48-5重型魚雷,另外還攜帶100枚水雷。它是美軍最先進、火力最強大的潛艇。
“卡特”號核潛艇的靜音性比前兩艘“海狼”還要好。它采用了浮閥減震、艇體表面敷設消聲瓦、泵噴射推進等降噪技術,使噪聲降到了90分貝左右,在高速行駛時比洛杉磯級核潛艇停靠碼頭時的動靜還小。在下水之前,美海軍對“卡特”號采取了極嚴格的保密措施,讓它停靠在一個有頂的干船塢內,防止間諜或偵察衛星拍到它的組裝過程。之所以這樣做,是因為該艇將執行特殊任務。
與前兩艘“海狼”相比,“卡特”的艇身長了30多米,排水量增加了2500噸,這是因為它加裝了一個多任務平臺。這個加長平臺能擔負新一代武器、傳感器和水下航行裝置的試驗任務,還可以用來對水下戰概念進行秘密研究、開發、測試和評估。同時,容納竊聽海底光纜和執行其他秘密任務所需的設備和操作技師。因此有人還把“卡特”號稱為美國海軍的“水下試驗室”,以及擔任美國海軍的“水下間諜”。據美聯社報道,僅加長部分就耗資9.23億美元。美國國會曾就這項耗巨資、冒風險的竊聽計劃是否得不償失舉行過秘密聽證會,最終決定滿足國家安全局和海軍所謂的“海洋特種戰和戰術偵察之需要”,同意再追加14億美元的預算,使為海底竊聽改建潛艇的經費高達24億美元。
對于“卡特”號核潛艇的性能和主要用途,美軍方大多含糊其詞,只說是“執行特殊任務”、“在反恐戰爭中扮演至關重要的角色”。但美國家安全理事會專家巴姆福德則毫不隱晦地指出:“這艘核潛艇將來的主要功能就是搜集情報。雖然竊聽海底光纜通信是違反國際條約的,但這些信息卻十分有用。”通用電船公司的一位設計師也透露,改裝后的“卡特”號核潛艇能攜帶數艘袖珍潛艇,讓它們潛至海底通信光纜附近進行竊聽,并由母艇上的巨型計算機破解竊聽到的信號。美《海軍時報》還透露,“卡特”號搭載了最先進的電子偵察設備,可以接近敵國海岸從事間諜活動。此外,它上面還可搭載“先進投送系統”,能一次投送50名全副武裝的“海豹”特種兵。
六、被替代的命運
停產海狼級核潛艇意味著美海軍當年為贏得“第三次世界大戰”而拼命打造的“水下巨艦”時代宣告終結。今后,全新的弗吉尼亞級核潛艇將“粉墨登場”。資料顯示,造價約22億美元的弗吉尼亞級核潛艇是美軍第一種專為應付冷戰后威脅而研制的潛艇,該艇采用自動導航控制設備,因而具有更強近海作戰能力,可執行反潛、反艦、遠程偵察、特種作戰以及用新型“戰斧”式巡航導彈精確打擊敵方陸上重要目標等任務,同時兼顧傳統意義上的深海遠洋作戰能力。
弗吉尼亞級核潛艇是在美海軍新的戰略思想指導下,為適應新的軍事戰略需要而研制的多功能潛艇,代表了美國新的作戰需求,計劃建造30艘,將逐步替代目前在役的洛杉磯級,成為未來沿岸海區作戰的主要兵力,在未來美海軍戰略中將擔負更為重要的作用。