解剖774详解美国弗吉尼亚级新型攻击核潜艇.docx

1、解剖774详解美国弗吉尼亚级新型攻击核潜艇解剖774(详解美国弗吉尼亚级新型攻击核潜艇）美国潜艇 2010-04-29 14:12:30 阅读107153 评论171 字号：大中小订阅 服役仪式上的SSN774弗吉尼亚号 网易新闻3月23日源引中国国防科技信息网来自海军内情的消息报道：美国国防部最近做出决定，不论财政压力有多大，每年购买两艘“弗吉尼亚”级潜艇。这意味着美国防部将年购两艘弗吉尼亚级的计划，提前到了2011年度执行。而第三批次弗吉尼亚的采购数量，也将比原方案多出两艘达到10艘。以此推算，2020年美国海军总计能获得20艘SSN774。考虑到美国军备采购的传统，2015年开始的第四批

2、次采购案，延续第三批次采购规模的可能性很大。那么，弗吉尼亚级总计30艘的装备规划将最终实现，SSN774也就成了美国近些年来少有的，能保持项目装备数量不变的幸运儿。海试中的SSN-774弗吉尼亚号也曾前途未卜 实际上SSN774项目也不是进行的一帆风顺，相反它却有可能是美国海军潜艇发展史上，采购方案最多变的一个型号。早在2003年8月通用动力电船分公司和诺.格的纽波特纽斯厂，就曾经获得了87亿美元的合同，为美国海军建造首批7艘艇。但仅仅过了几个月该项计划即遭变故，合同金额从87亿缩小到84亿，采购数量从7艘被削减为6艘。更为不利的是，原本2007年开始年购两艘的计划也被搁置，直接导致SSN77

3、4的批产数量，产生了较大的缩减。05年后随着美国陷入反恐战争的泥潭，军费开支中作战费用的暴增又加剧了装备采购费用的日渐拮据。在这种背景下SSN774的前景也开始不明朗，05年美国国会不但继续推迟了弗吉尼亚级年购两艘的计划，还一度准备将SSN774的采购数量从30艘压缩到10艘，并将后续批次艇的采购进行延期。这无疑是整个项目面临重大调整的先兆，SSN774的项目发展前景开始前途未卜。 施工中的SSN777北卡罗来纳号最终走向明朗然而在美国爆发金融危机的2008年，在其他项目纷纷被砍的“悲惨岁月”里，弗吉尼亚级却出人意料的迎来了春天。2008年第三批次弗吉尼亚级的采购合同被正式授予电船与诺.格公司

4、，合同总额达到了140亿采购数量为8艘。美海军也计划在2012年即FY12年度里，SSN774的采购成本达到20亿美元的预期目标后，重启年购两艘的装备规划。但此前已有种种迹象表明，这一计划极有可能提前到2011年度。因为，早在2008年美国众议院军事委员会，就已为20102011年度的先期采购，增加了额外的4.22亿美元。2010年2月1日提交的2011财年预算以及海军内情近期的报道，最终确认了美国海军和国防部的这一重大采购决定。至此，SSN774项目彻底扭转了近几年来的一些不利传闻，重新走上了前程似锦的康庄大道。SSN-775德克萨斯号优待的背后 与同时代开发但结局悲惨的其他项目相比，弗吉尼

5、亚级所获得的优待是颇不寻常的，细究背后的原因有着一系列的重要因素。金融危机后美国的制造业受到了较大的打击，康涅狄格州和弗吉尼亚州的一些国会议员，出于改善地方经济和就业环境的需要，不惜余力的在国会推动弗吉尼亚级的建造，就为SSN774维持住最初的采购规模，起到了重要的政治影响（电船分公司位于康州，纽波特纽斯位于弗吉尼亚）。而美国海军洛杉矶级核潜艇在2015年将迎来退役高潮期，随之而来的美海军在攻击核潜艇部署数量上的不足，也不得不引起美国国会和美国政界高层的重视。最重要的是，SSN774能很好的满足美国海军战略转型后的作战需要，而主承包商又能通过优秀的成本管理，不断削减项目的建造成本，几者相加让S

6、SN774最终成了美国军方和国会的宠儿。 SSN777北卡罗来纳号搞懂SSN774的必要性 对于这型将在未来30-50年内，承担起实施美国海军新战略，维护美国全球利益的新型核潜艇，我们有必要对其进行全面而详细的剖析，因为这有助于我们更好的了解美海军未来的水下作战能力。笔者将通过介绍弗吉尼亚级核潜艇的发展过程，分析弗吉尼亚级核潜艇的核心作战装备，来系统的剖析SSN774的性能和特点。笔者也希望通过具体的分析对比，能够扭转长期以来国内军迷朋友们，对SSN774的一些传统认识误区，以期给大家还原一个最真实的SSN774。海狼级攻击核潜艇第三艘SSN23吉米.卡特号在海浪死去的灰烬中，燃起弗吉尼亚新生

7、的火花。 要说清楚SSN774的起源，必然要提到早死的SSN21海狼，因为SSN774新生的火花，是在SSN21死去的灰烬中燃起的。SSN21海狼是美国攻击核潜艇中块头最大（水下9124-12151吨）、跑的最快（39节）、潜的最深（594米）、火力最猛（雷、弹50枚）的攻击型核潜艇。这样一艘打着众多最字标签的核潜艇，原本是有着大好前途的。如果前苏联不在90年代初轰然崩塌，如果971阿库拉、885北德文斯克会想饺子一般的从前苏联的船厂中滚下船台。海狼12年（1989-2000）29艘的装备计划一定会实现，运气够好的话国会兴许还能同意多买几条。当然这一切只是如果，前苏联仅仅解体56天海狼就因为吓

8、死人的30亿美元单价，让迪克.切尼(当时的国防部长）迫不及待的毙掉了。要不是康涅狄格人民和NSA（美国国安局）的慷慨支持，以及美国政府出于稳定核潜艇研发队伍的需要，SSN22康涅狄格号与SSN23吉米.卡特号都难见天日。不管怎么样，对于迪克.切尼和美国军方来说，毙了海狼虽然痛快，却必须要有一个替代品来代替。百人队长概念就被抛了出来，这是一个充满了情绪化的概念规划，核心要素中最重要的一点就是便宜，这从其规划的一些主要性能指标就能看的出来。NSSN项目的预想图不要被百人队长迷了眼水下最高航速28节，最大潜深240米，这就是百人队长的性能规划。如果百人队长概念被完全采用，美国人会发现造了52年核潜艇

9、后，在一些重要性能上，又回到了50年前的起点。因为最大潜深240米，远比不上1958年建造的长尾鲨，水下最高航速28节甚至还不如美国第一代攻击核潜艇鲣鱼级。这种极端的通过性能指标的萎缩，来大幅削减项目成本的做法，颇有些削足适履的味道。美国军方和国防部的一些政客，或许是受到当时政治气氛的影响，为了讨好纳税人和安抚国会议员，不得不抛出了以廉价为标签的百人队长概念。但有一点是需要明确的，百人队长概念绝不等同于NSSN项目，更不和SSN774直接划等号。百人队长是一个概念性规划，本身充满了随意性。NSSN则是军方主持的，经过严谨的论证才被正式立项的新一代攻击核潜艇研发计划。两者之间存在本质的区别，并不

10、像一些媒体所描述的那样，是完全的继承关系。 NSSN首艇SSN774的预想图 NSSN项目只是吸取了百人队长概念中的一些设计方向，比如注重实用性和可承受的造价，强调满足美国海军战略转型后所需要的多任务弹性、更优秀的频海作战能力等等。但百人队长的一些性能规划比如潜深和最大航速，是不可能被美国海军接受的。240米的潜深还不如上世纪一些常规潜艇的工作深度大，28节的航速也难以支撑要服役到2050年的NSSN的作战需求。所以，百人队长以廉价为设计取向的标签，是政客们和军方的临时把戏。这一点在SSN774的性能数据逐渐被披露后，也得到了充分的证实（最高航速34节、最大潜深488米，首批造价24亿）。但由

11、于上世纪90年代国内媒体的信息来源较少，所以将百人队长等同于NSSN，甚至等同于SSN774的现象相当普遍。时至今日百人队长的戏谑指标，仍然被一些不负责任的媒体套用到SSN774身上，让国内军迷朋友长期陷入SSN774就是百人队长，SSN774就是便宜货、廉价货的认识误区里。从NSSN预想图可以发现，后来的SSN774基本没有在线型和外观上做多大的设计变动。划时代的NSSN项目 1993年“新型攻击核潜艇”New Attack Submarine Centurion即NSSN项目确立，作为美国首个冷战后产生的攻击核潜艇项目，在NSSN身上有着诸多划时代的设计革新。 任务规划上的全面转型，NSS

12、N项目放弃了美国核潜艇在冷战期间单纯追求大潜深、高航速，强调远洋作战能力的设计思想，转而注重美国海军战略转型后,所需的频海作战和浅海多任务能力。以目前的观察来看，NSSN项目的核心设计思想是准确到位的，战术任务规划的转型是充分符合美国新时期作战需求的。引领全球防务技术的美国，在新一代攻击核潜艇的战术任务规划上，也同样是走在时代前面的。 全面采用计算机辅助设计，NSSN是潜艇建造史上，第一个完全采用计算机辅助设计的项目。在NSSN项目研究期间，电船分公司的设计团队彻底抛弃了传统的图板作业，也不搭建陆上同比例木制模型，而是完全依赖于由IBM和达索研制的计算机辅助三维交互式数字设计系统（CATIA）

13、，来进行具体的设计工作。采用CATIA设计后，设计团队中的不同部门人员，可以同时进行各分项专业的设计工作。大大提高了工作效率，节省了项目设计时间，为降低开发成本起到了重要作用。另外，全面采用计算机辅助设计，也有助于提高NSSN的分段模块化水平。NSSN在服役期间可以通过变更任务模块，来满足不同批次的改进和任务扩展。为NSSN在较长的服役时间内，保持技术优势和任务覆盖面打下了良好基础。 采用COTS商业成熟技术的电子系统，是保障BSY-3作战系统的重要基础。 电子系统采用成熟商业技术，上世纪90年代后民用计算机和电子元器件的生产技术日新月异，传统的按军标设计规范要求生产的军用电子系统，在市场成熟

14、商业电子技术面前，日渐表现出成本高昂却性能低下的缺点。NSSN是美国军方较早考虑采用市场成熟商业技术（COTS），来代替军标电子系统的项目。采用COTS后NSSN可以在降低电子系统成本的前提下，大幅提高艇上电子系统的运算性能。可以较好的满足NSSN上自动化程度较高的精确操纵系统，运算能力要求较高的声纳、观通、武备对于电子系统平台的较高要求。 雷声公司宣称NSSN采用COTS技术的BSY-3作战系统，是海浪BSY-2系统成本的六分之一，但系统运算和处理能力却是BSY-2的12倍。不排除雷声公司有做广告的嫌疑，但也从另一个角度折射出COTS技术的运用，在帮助NSSN降低建造成本，提高电子系统性能上

15、所起到的显著作用。这一点从洛杉矶级电子系统的改进中，同样采用了COTS技术可以得到证实。而海狼和SSGN在计划改进中，选择了采用COTS技术的BYG-1作战系统也是很好的佐证。COTS技术的运用，还为NSSN项目中长期的技术升级打好了基础。开放性设计的COTS，具备民用成熟商业电子技术即插即用的技术特点，可以方便的进行硬软件的技术升级。便于服役期较长的NSSN，在服役期间通过升级电子系统，不断提高整艇的作战性能。在NSSN采用COTS后各潜艇建造国也纷纷效仿，可见在艇用电子系统军转民的潮流中，NSSN项目也是个引领者。建造中的SSN779新墨西哥号 优秀的项目成本管理,作为项目主要承办单位，电

16、船在NSSN的开发成本上，一直承受着非常大的压力。为了达到美国海军批量生产成本控制在20亿美元的要求，电船公司利用技术优势和先进的项目成本管理经验，进行了多方面的工作。在设计阶段电船公司完全采用了计算机辅助设计，就有效的减少了设计周期降低了设计成本。在批次生产中电船凭借西方发达的电子生产技术，用体积紧凑功能多样的电气单元，大量代替传统的液压机械单元，大大减少了一些功能模块，如鱼雷发射系统的建造成本。利用美国在声纳研发上的技术优势，SSN774后续批次中改用了性能和球型阵相同的宽孔径共型基阵LBA（保角阵）。改用LBA后，不仅声纳的采购成本得到控制，球型阵安装上带来的一些结构成本，比如球型阵后厚

17、重的声障板、连接通道等固定结构部件也被削减。同时新研发的共型阵在全寿命使用费用和安装工时工费上都有较大优势，几者相加首部综合声纳的总体成本也显著下降。电船公司还利用进行SSGN改造项目的便利，在NSSN上用SSGN的大桶多管垂直发射技术，代替了原先的12管战斧垂直发射管，直接降低了首部发射单元的建造成本。 不同的分段各由两个厂家建造，然后被运到一起进行总段集成。 电船公司还审时度势和本来水火不容的行业竞争对手格鲁曼，达成了联合建造的合同。NSSN的各分段在两个厂同时建造，再在电船的格罗顿厂或者格鲁曼的纽波特纽斯厂进行合拢，利用两个厂的生产能力有效提高了建造效率，削减了项目建造时间，显著的降低了

18、建造成本。NSSN能从首艇24亿美元84个月的建造工时，逐步削减到到第二批次艇20.5亿美元60个月的建造工时，和电船公司破天荒的选择与格鲁曼进行战略合作是分不开的。最重要的是NSSN的主承包商电船和格鲁曼通过自己的行动证明，在项目开发中完全可以利用技术优势和科学的项目成本管理，在不降低项目性能的前提下，达到削减项目开发成本的目的。这就为全世界的潜艇工业，在解决性能与成本难以兼顾这一传统难题上，提供了一个非常好的实际案例，有着非常重要的借鉴意义。 静泊码头的SSN774弗吉尼亚号 还原一个真实的SSN774 1998年9月30日NSSN开工建造，首艇被正式命名为SSN774弗吉尼亚号。按美海军

19、惯例首艇艇名即为级别名，新一代攻击核潜艇也就正式定为弗吉尼亚级。根据美国海军官方网站http:/www.navy.mil上的公开数据，SSN774的主尺度为长114.8米，宽10.4米，水下排水量7925吨(7800吨英制），与早先简式舰船年鉴上公布的主尺度数据基本相同。艇上服役人数为134名，其中军官人数14名。装备四具鱼雷发射管，可以发射MK48系列鱼雷。艇首有12个垂直管，用以发射战术战斧导弹。航速25节以上（25+），装备一个核反应堆，采用单轴单桨推进。当然，一如美国海军官方数据的特点，SSN774的介绍非常简单。航速指标就和688、21等型号一样，都笼统的标示为25+，在武备性能和其

20、他装备数据上的说明则更少。要了解SSN774的真实性能，光有美国海军官方公布的数据是远远不够的。必须从多渠道获得更为详细的信息，结合具体的分析方有可能将SSN774的真实性能剖析出来。乘风破浪的SSN779新墨西哥号能跑多快厘清SSN774的水下最高航速指标，对于帮助我们扭转认识误区，鉴定SSN774的真实作战性能将有很大帮助。2006年10月在国防工业出版社出版，汪玉、姚耀中主编曹志荣主审的世界海军潜艇一书中，SSN774的水下航速标为34节。国内著名的军事期刊，由中国造船工程学会主办的舰船知识在二战后美国潜艇全纪录增刊中，也将弗吉尼亚级的水下航速标为34节。前者是国防工业出版社的专业刊物，

21、所具备的严肃性自然毋庸置疑。后者则是目前国内军事期刊中作风最为严谨的出版单位，在文章质量上也较为可信。同样被各国研究单位和媒体作为重要数据来源的简式防务世界舰船年鉴中，关于SSN774的水下最高航速也明确为34节，并解释为试验航速，即试航中产生数据。综合三个较为权威的出版资料，将SSN774的水下最高航速判定为34节，是有一定的可信度的。当然，仅仅简单的引用一些权威刊物上的数据，还是缺乏一些说服力。我们还需要一些演算，来甄别这个数据的可信性。参数 大青花鱼鲣鱼 长尾鲨 鲟鱼洛杉矶 海狼弗吉尼亚长宽比 7.72 7.87 8.849.1810.868.8211.04比功率 4.08 4.294.

22、644.325.054.855.05C系数718.69 347.93 349.49 253.97 340.21 582.29390.58航速33节28.3节 31节 26节 32节39节34节 潜艇水下快速性受到潜艇吨位、线型、功率匹配、推进效率乃至壳体结构类型等诸多因素的影响。碍于文章的篇幅，难以从这些方面对SSN774的快速性进行具体分析。但我们有一个较为简便的方法，即用海军部系数C来对SSN774的航速指标进行一些判断。海军部系数C的公式为：，D为吨位、S为航速（也作V）、HP为功率（也作P）。C数越大则潜艇的快速性越好，SSN774的水下吨位7925吨，配备一座S9G自然循环压水堆，输

23、出功率4万马力。我们取34节的航速代入公式可得C数390.58，如以28节的航速代入公式，则SSN774的C数将锐减为218.15。两个C数中前者即34节航速演算而得的390.58，显然是比较符合常理的。因为SSN774的功率输出较为可观，比功率与洛杉矶级一样，达到了美国攻击核潜艇中最高的5.05水平。在线型设计上SSN774采用了美国攻击核潜艇传统的拉长水滴线型，总体布局也和海狼一致，都为可伸缩的艏舵和十字尾舵配木字型稳定端面的形式。但774的的长宽比较大，对快速性肯定是有一定影响的。用LSV-2这类超大模型艇进行大量水动力实验而获得的数据，不是普通水池拖个船模就能得来的。LSV-2卡特斯罗

24、特号模型艇，长达33米重205吨以1/3.4比例建造，为SSN774的性能提升起到了关键作用。 不过，SSN774可以获得海狼级大量成熟的线型研发成果，而且美海军为了提升其水下航行性能，又出巨资建造了一艘1/3.4的超大模型潜艇LSV-2，在爱达荷庞多雷湖耗费大量资金进行了长期实验。综合考虑，SSN774虽然有长宽比较大的不利因素，但考虑到较高的比功率，和研发中投入很大的水动力实验，弗吉尼亚级纵然达不到海狼的航速指标，但在洛杉矶级的基础上提高一些却是完全可能的。在笔者列出的美国核潜艇C数表中，可以发现SSN774如取390.58的C数，与鲣鱼、长尾鲨和洛杉矶相比只提高了50，其提高幅度比较符合

25、SSN774的综合情况。相反以28节航速演算而得C数218.15，与美国攻击核潜艇的C数平均水平相差很大，甚至与美国一些早期潜艇都存在着巨大差距。这显然是与SSN774的研发年代、研发水平所不相符合的。综上分析，我们可以得出这样一个结论：SSN774的34节航速确实是一个较为可信的数据，而根据百人队长而来的28节指标，则完全不符合常理，更没有任何可信度。 夜色中的SSN778新罕布什尔号能潜多深 SSN774的潜深在简式舰船年鉴上的数据为488米，和国防工业出版社的世界海军潜艇，舰船知识的二战后美国潜艇全纪录的报道相一致，和媒体早期引用自百人队长计划的240米相差较大。SSN774的最大潜深是

26、否能达到这个水平，我们可以用两种方法来进行验证。第一种从SSN774的战术任务需要来求证，SSN774的服役期限大致为2004年到2050年,在这段时间内俄罗斯海军除了即将服役的885外，也有发展新项目的可能。中国海军在秉持小步快跑的前提下，2050年前完成三、四代核潜研发的可能性较大。以百人队长规划的240米潜深，不要说应付将来40年内俄、中新造的核潜艇，就是应付即将服役的885型和我国的二代核潜都是非常困难的。实际上240米的潜深已经远不如目前一些常规潜艇的工作深度，SSN774采用这样的指标，将来美海军都无法应付来自伊朗等传统敌对国家购买的常规潜艇的威胁。因而，我们可以确定SSN774绝

27、对不会采用百人队长的指标。相对来看488米则是较为合理的潜深，这个数值从海狼的594米上削减了106米，可以节约较大的设计、建造成本，符合NSSN项目的要求。另一方面，488米的潜深也可以应付俄罗斯885型的威胁（885工作深度450米），并继续维持对中国核潜艇的深度优势。再考虑到俄罗斯的颓势和中国核潜艇的较大差距，SSN774的488米深度在将来一定时间内也是能满足美海军作战需求的，所以SSN774采用488米的深度指标值是比较合理的。参数长尾鲨 洛杉矶 海狼 弗吉尼亚耐压艇体用钢HY80 HY80 HY100HY100钢材屈服度550MPa(56kgf/mm2)690MPa(70kgf/m

28、m2)耐压艇体直径9.6米10.1米 10.9米10.4米 潜深 396米450米 594米 488米潜艇的潜深和诸多因素有关，比如耐压艇体的设计强度、耐压艇体用材的性能，维持耐压艇体稳性的肋骨、支骨的设计建造水平等。要从这些方面来对公开资料有限的SSN774，进行深度分析显然是不太现实的。不过我们可以用第二种方法，即从美各型核潜艇耐压艇体用材的性能和潜深指标的联系上，来进行一些相关的判断。美国早期采用355MPa(36kgf/mm2)级HTS钢的核潜艇潜深213米，长尾鲨使用了屈服强度550MP(56kgf/mm2)级的HY80钢后，潜深指标就有了大幅度的增长达到了396米，洛杉矶在这一基础上增加到了450米。海狼采用690MPa(70kgf/mm2)级HY100钢后，潜深进一步扩大到600米级。从耐压艇体用材看，SSN774的耐压艇体材料和海狼级一样，都为屈服强度690MPa的HY100钢。从SSN774的耐压艇体直径看，SSN774的耐压艇体与洛杉矶相差不大。综合考虑，SSN774的耐压艇体强度应该要高于洛杉矶级，因而潜深在洛杉矶的基础上提高一些达到488米是不存在什么问题的。相反，如果SSN774的潜深指标掉到了240米，那显然是违反科学规律的。所以，综合判断弗吉尼亚级488米的潜深指标，也是较为合理可信的。