美國核潛艇裝備技術未來發展研究

韓小溪，劉 洋

(1.海軍裝備部，北京100036；2.中國船舶集團公司第七一四研究所，北京100101)

0 引言

美國非常重視水下戰，認為水下戰是未來海戰取得優勢的關鍵，未來將繼續保持水下能力優勢，甚至美國智庫將其定義為游戲規則的改變者。當前，美國海軍頂層戰略正發生變化，同時不斷努力推動水下作戰模式的轉型，潛艇的作用正在發生變化，水下戰作戰方式從“平臺密集型”向“傳感器密集型”轉變，注重海域內的集群效力。美海軍下一代核潛艇將在2040年至21世紀末（2034-2060年采購）巡航部署。美國海軍宣稱，新一代攻擊型核潛艇方案將于2024年開始評估分析，于2034年采購新一代攻擊型核潛艇。新一代攻擊型核潛艇需要評估2050年攻擊型核潛艇的作戰部署環境、作戰概念、建造成本和所需技術，并促進相關技術成熟。盡管美軍現役“弗吉尼亞”級攻擊型核潛艇具有強大的反潛、反艦、遠程偵察以及執行特種作戰的能力，但美軍顯然并不滿足，新一代攻擊型核潛艇需要替代“弗吉尼亞”級核潛艇，使“深海殺手”更具隱身攻擊能力。目前，美海軍正在重點開展隱身性與多負載控制能力研究，新一代攻擊型核潛艇在裝備水下無人系統后，戰場控制力與攻擊力會得到大幅提升。其作戰效能將明顯不同于當前水下作戰力量，將采用更多的新技術、具備更強的水下作戰能力。同時，為了促進潛艇裝備的發展，需要研發大量新型尖端技術、全面評估潛艇性能與軍事用途[1]。

1）隱身性方面

為增強新一代核潛艇隱身性能，美軍不只局限于改進潛艇發動機或推進器，而是對整套推進系統進行全新改進，計劃采用電力推進模式，全面消除齒輪傳動所帶來的機械噪聲。2015年，美國海軍完成了潛艇綜合電力系統兼容性測試相關設施的配置工作，用于潛艇綜合電力系統兼容性檢測；2016年3月，美海軍提出安靜型推進系統項目，正式計劃在“俄亥俄”級替代艇及新一代攻擊型核潛艇上采用綜合電力推進系統，全面消除當前存在的齒輪傳動噪聲，測試工作將在第5批以后的“弗吉尼亞”級潛艇上進行；2016年10月首艘采用綜合電力推進的DDG-1 000正式服役，為美海軍未來艦艇采用電力推進提供有效的保證。此外，美國海軍正在為新一代攻擊型核潛艇設計的新型永磁發動機，可以使新型核潛艇在執行任務過程中一直保持隱身能力[2]。

2）無人系統控制方面

新一代核潛艇具備同步控制多種水下無人系統的能力。目前，美國海軍已有能力利用潛艇魚雷發射管、3 in誘餌發射器、垃圾處理設備等發射UUV，但每次僅能發射1艘，美國海軍未來將突破這種限制。下一代攻擊型核潛艇將把UUV作為一項擴展活動范圍的重要手段。未來美國海軍將在多UUV聯合指控系統方面開展進一步的工作，提高通信、數據傳輸和充電速率，利用潛艇或海底充電樁實現UUV的快速充電。美國海軍將可能在未來“弗吉尼亞”級潛艇上試驗上述技術，而不會等待下一代攻擊型核潛艇項目啟動。目前“弗吉尼亞”級潛艇Blocks VI與VII型的改進方案仍未最終敲定，推測這兩型潛艇將可能成為多UUV部署的試驗平臺[3]。

1 影響潛艇未來發展的主要因素

美海軍傳統水下戰力量主要由潛艇、水雷與固定式水下傳感器組成，所有裝備均具備獨特的作戰使命及能力。目前，美海軍水下戰裝備發展趨勢是不斷改變傳統作戰模式、豐富裝備體系[4–5]。推動水下戰備發展的多種因素主要包括：

美海軍空中與水面部隊在反介入/區域拒止（A2/AD）作戰面臨著越來越大的壓力，需要海軍更多地依賴水下部隊發揮作用，未來水下部隊將成為反介入/區域拒止作戰系統的主要力量；

大量無人系統的出現及應用，對水下作戰環境造成顛覆性影響，使得水下裝備體系構成發生改變；

通信、能源（石油、天然氣和風力）及運輸（隧道和橋梁）的需求，水下基礎設施正成為美國發展全球經濟越來越重要的組成部分，需要水下力量進行保護，并具備在受到威脅時對敵方系統防御能力；

水下作戰環境正變得越來越重要，水下作戰的任務范圍也在不斷擴大，美國海軍要在潛艇部隊規模縮小的情況下，滿足國家要求，因此必須實現單艇作戰能力的提升，擴大每艘潛艇水下控制范圍，增強水下無人系統部署與作戰應用能力，并不斷開發實用性的水下獨立作戰無人系統。

2 未來攻擊型潛艇的設計方案

未來水下戰環境的變化及新任務的出現，給水下裝備發展帶來了新的挑戰，同時也為未來潛艇作戰能力提出了新要求，需要其具備延伸至近水面、海底的廣闊水下控制能力，從而確定了未來水下無人系統越來越重要的作用，將無人系統納入未來水下戰裝備體系的重要發展方向，形成以潛艇為后方遙控指揮及遠程打擊核心、以各類功能無人系統為前出外圍力量的水下作戰集群[6]。

目前，美國海軍計劃通過設計兼具執行常規與擴展水下任務的復合平臺，以解決潛艇對新增能力的需求。由于傳統支援任務及無人系統的搭載，均會對潛艇平臺作戰能力產生較大影響，因此并不需要每艘潛艇都成為無人系統遠赴前線的水下樞紐，采用由大型無人系統補給平臺與小型作戰平臺組成編隊作戰形式成為未來潛艇設計最佳方案之一。該編隊形式能夠最大限度發揮各潛艇的作用，大型潛艇平臺主要用于搭載有效載荷、執行特定作戰任務；小型潛艇平臺則主要執行和平時期的緊急作戰和常規威懾任務，形成功能互補的水下作戰編隊，豐富水下戰作戰樣式。而未來潛艇平臺仍將以承擔傳統藍海與開放水域作戰以及海上控制等作戰任務為主，僅部分作為水下無人系統母艇的潛艇平臺將具有多任務執行能力，比常規潛艇具備更大的有效載荷量、更廣的海洋信息接口及更多的支援系統。

1）大型潛艇平臺概念

該潛艇不注重深海作戰，強調遠程航行，并作為水下基地具備強大的傳統負載及舷外負載能力，此外還具備以下能力：

將水下作戰范圍擴展到瀕海及近海海床水域；能夠搭載大量的任務載荷；搭載大量的水下武器、負載及傳感器，擴大潛艇水下控制深度及瀕海拒止范圍；艇載及舷外負載具備強大的情報監視偵查能力，并能夠維護美國與同盟的水下系統；對抗敵方水下反介入/區域拒止力量；與海底固定設施及系統實現信息交互。

圖1 大型潛艇平臺作戰概念Fig.1 Operational concept of large submarine platform

2）小型攻擊型潛艇概念

該潛艇具備有限的舷外載荷搭載能力，但具備執行海上控制、全水域航行及其他機動性相關任務，主要作戰能力包括：具備最佳的海上機動及情報監視偵

察任務執行能力；具備長期（長達12 h）、安靜、定深、穩定的零速懸停能力；具備靈活的載荷搭載能力；能夠實現與戰場支援設施及系統的信息交互。

圖2 小型攻擊型潛艇作戰概念圖Fig.2 Conceptual diagram of small attack submarine operations

混合型潛艇編隊既能維持2條生產線（即直徑10.4 m攻擊型核潛艇生產線以及直徑13.1 m彈道導彈核潛艇生產線）的正常運轉，又能根據外交政策和任務需求對任意一條線加以優化、精簡或增產，使潛艇升級變得更具靈活性，但會增大現有“弗吉尼亞”級或“俄亥俄”級替代艇生產線的壓力。同時，下一代潛艇將借鑒“弗吉尼亞”級和“俄亥俄”級替代艇研發過程中的先進技術，從而減少新型潛艇研發經費。

圖3 未來潛艇無人水下航行器投放回收艙概念原理圖Fig.3 Conceptual schematic diagram of thefuture submarine unmanned underwater vehicle release and recovery capsule

此外，雖然新型潛艇會優先采用已經成熟的設計、技術及經驗來降低研制計劃中技術、進度和成本風險，但并不會以犧牲潛艇先進性能為代價。新型潛艇不僅僅需要滿足水下戰需求，更要以國家安全為基礎，設計選擇、技術選擇與建造決策將基于國家形式分析，保證對關鍵技術的經費支持，而主要技術挑戰主要包括在以下方面：支持全方位作戰模式的綜合設計；用于振動、結構、隱身及維護的建模、仿真與預測；全艇通信與能量轉移；非艇載系統的隱身性；無人系統的布放與回收；主蓄電池解決方案；艇體材料；模塊化設計與平臺升級。

未來潛艇作戰能力同樣將驅動下一代潛艇設計，未來潛艇編隊作戰模式的形成，需要完成以下幾個方面的技術開發，主要包括：固定和/或近海底航行；安全的武器發射；武器防御；分布式推進系統；靈活的水平、垂直有效載荷布放與回收；固定的態勢感知；作戰環境下的隱身能力；自動化及其對艇員數量的影響；增加潛艇直徑為34 in（10.36 m）和43 in（13.1 m）有效載荷；維護及其對使用壽命的影響。

3 結語

美海軍水下力量的角色正在發生變化，擔負的任務也不斷擴大。目前，美海軍正在確定潛艇特有的作戰角色、任務和能力，因為潛艇會受到其他系統的影響，當前，下一代潛艇發展重點是確定和規范未來的能力需求，以此發展有前景的潛艇技術。水下作戰中心未來能力小組正在確定美海軍未來水下將面臨的挑戰，從而推動下一代潛艇的能力需求并同步研發工作；潛艇概念項目執行辦公室正在權衡下一代潛艇的設計空間；海軍研發企業與行業合作伙伴正繼續新技術開發并甄別未來具有前景的潛艇技術。識別能力需求、評估權衡設計方向與開發新技術將成為標準發展形式，推動下一代潛艇詳細設計理念的發展。