美国核潜艇装备技术未来发展研究

韩小溪，刘 洋

(1.海军装备部，北京100036；2.中国船舶集团公司第七一四研究所，北京100101)

0 引言

美国非常重视水下战，认为水下战是未来海战取得优势的关键，未来将继续保持水下能力优势，甚至美国智库将其定义为游戏规则的改变者。当前，美国海军顶层战略正发生变化，同时不断努力推动水下作战模式的转型，潜艇的作用正在发生变化，水下战作战方式从“平台密集型”向“传感器密集型”转变，注重海域内的集群效力。美海军下一代核潜艇将在2040年至21世纪末（2034-2060年采购）巡航部署。美国海军宣称，新一代攻击型核潜艇方案将于2024年开始评估分析，于2034年采购新一代攻击型核潜艇。新一代攻击型核潜艇需要评估2050年攻击型核潜艇的作战部署环境、作战概念、建造成本和所需技术，并促进相关技术成熟。尽管美军现役“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇具有强大的反潜、反舰、远程侦察以及执行特种作战的能力，但美军显然并不满足，新一代攻击型核潜艇需要替代“弗吉尼亚”级核潜艇，使“深海杀手”更具隐身攻击能力。目前，美海军正在重点开展隐身性与多负载控制能力研究，新一代攻击型核潜艇在装备水下无人系统后，战场控制力与攻击力会得到大幅提升。其作战效能将明显不同于当前水下作战力量，将采用更多的新技术、具备更强的水下作战能力。同时，为了促进潜艇装备的发展，需要研发大量新型尖端技术、全面评估潜艇性能与军事用途[1]。

1）隐身性方面

为增强新一代核潜艇隐身性能，美军不只局限于改进潜艇发动机或推进器，而是对整套推进系统进行全新改进，计划采用电力推进模式，全面消除齿轮传动所带来的机械噪声。2015年，美国海军完成了潜艇综合电力系统兼容性测试相关设施的配置工作，用于潜艇综合电力系统兼容性检测；2016年3月，美海军提出安静型推进系统项目，正式计划在“俄亥俄”级替代艇及新一代攻击型核潜艇上采用综合电力推进系统，全面消除当前存在的齿轮传动噪声，测试工作将在第5批以后的“弗吉尼亚”级潜艇上进行；2016年10月首艘采用综合电力推进的DDG-1 000正式服役，为美海军未来舰艇采用电力推进提供有效的保证。此外，美国海军正在为新一代攻击型核潜艇设计的新型永磁发动机，可以使新型核潜艇在执行任务过程中一直保持隐身能力[2]。

2）无人系统控制方面

新一代核潜艇具备同步控制多种水下无人系统的能力。目前，美国海军已有能力利用潜艇鱼雷发射管、3 in诱饵发射器、垃圾处理设备等发射UUV，但每次仅能发射1艘，美国海军未来将突破这种限制。下一代攻击型核潜艇将把UUV作为一项扩展活动范围的重要手段。未来美国海军将在多UUV联合指控系统方面开展进一步的工作，提高通信、数据传输和充电速率，利用潜艇或海底充电桩实现UUV的快速充电。美国海军将可能在未来“弗吉尼亚”级潜艇上试验上述技术，而不会等待下一代攻击型核潜艇项目启动。目前“弗吉尼亚”级潜艇Blocks VI与VII型的改进方案仍未最终敲定，推测这两型潜艇将可能成为多UUV部署的试验平台[3]。

1 影响潜艇未来发展的主要因素

美海军传统水下战力量主要由潜艇、水雷与固定式水下传感器组成，所有装备均具备独特的作战使命及能力。目前，美海军水下战装备发展趋势是不断改变传统作战模式、丰富装备体系[4–5]。推动水下战备发展的多种因素主要包括：

美海军空中与水面部队在反介入/区域拒止（A2/AD）作战面临着越来越大的压力，需要海军更多地依赖水下部队发挥作用，未来水下部队将成为反介入/区域拒止作战系统的主要力量；

大量无人系统的出现及应用，对水下作战环境造成颠覆性影响，使得水下装备体系构成发生改变；

通信、能源（石油、天然气和风力）及运输（隧道和桥梁）的需求，水下基础设施正成为美国发展全球经济越来越重要的组成部分，需要水下力量进行保护，并具备在受到威胁时对敌方系统防御能力；

水下作战环境正变得越来越重要，水下作战的任务范围也在不断扩大，美国海军要在潜艇部队规模缩小的情况下，满足国家要求，因此必须实现单艇作战能力的提升，扩大每艘潜艇水下控制范围，增强水下无人系统部署与作战应用能力，并不断开发实用性的水下独立作战无人系统。

2 未来攻击型潜艇的设计方案

未来水下战环境的变化及新任务的出现，给水下装备发展带来了新的挑战，同时也为未来潜艇作战能力提出了新要求，需要其具备延伸至近水面、海底的广阔水下控制能力，从而确定了未来水下无人系统越来越重要的作用，将无人系统纳入未来水下战装备体系的重要发展方向，形成以潜艇为后方遥控指挥及远程打击核心、以各类功能无人系统为前出外围力量的水下作战集群[6]。

目前，美国海军计划通过设计兼具执行常规与扩展水下任务的复合平台，以解决潜艇对新增能力的需求。由于传统支援任务及无人系统的搭载，均会对潜艇平台作战能力产生较大影响，因此并不需要每艘潜艇都成为无人系统远赴前线的水下枢纽，采用由大型无人系统补给平台与小型作战平台组成编队作战形式成为未来潜艇设计最佳方案之一。该编队形式能够最大限度发挥各潜艇的作用，大型潜艇平台主要用于搭载有效载荷、执行特定作战任务；小型潜艇平台则主要执行和平时期的紧急作战和常规威慑任务，形成功能互补的水下作战编队，丰富水下战作战样式。而未来潜艇平台仍将以承担传统蓝海与开放水域作战以及海上控制等作战任务为主，仅部分作为水下无人系统母艇的潜艇平台将具有多任务执行能力，比常规潜艇具备更大的有效载荷量、更广的海洋信息接口及更多的支援系统。

1）大型潜艇平台概念

该潜艇不注重深海作战，强调远程航行，并作为水下基地具备强大的传统负载及舷外负载能力，此外还具备以下能力：

将水下作战范围扩展到濒海及近海海床水域；能够搭载大量的任务载荷；搭载大量的水下武器、负载及传感器，扩大潜艇水下控制深度及濒海拒止范围；艇载及舷外负载具备强大的情报监视侦查能力，并能够维护美国与同盟的水下系统；对抗敌方水下反介入/区域拒止力量；与海底固定设施及系统实现信息交互。

图1 大型潜艇平台作战概念Fig.1 Operational concept of large submarine platform

2）小型攻击型潜艇概念

该潜艇具备有限的舷外载荷搭载能力，但具备执行海上控制、全水域航行及其他机动性相关任务，主要作战能力包括：具备最佳的海上机动及情报监视侦

察任务执行能力；具备长期（长达12 h）、安静、定深、稳定的零速悬停能力；具备灵活的载荷搭载能力；能够实现与战场支援设施及系统的信息交互。

图2 小型攻击型潜艇作战概念图Fig.2 Conceptual diagram of small attack submarine operations

混合型潜艇编队既能维持2条生产线（即直径10.4 m攻击型核潜艇生产线以及直径13.1 m弹道导弹核潜艇生产线）的正常运转，又能根据外交政策和任务需求对任意一条线加以优化、精简或增产，使潜艇升级变得更具灵活性，但会增大现有“弗吉尼亚”级或“俄亥俄”级替代艇生产线的压力。同时，下一代潜艇将借鉴“弗吉尼亚”级和“俄亥俄”级替代艇研发过程中的先进技术，从而减少新型潜艇研发经费。

图3 未来潜艇无人水下航行器投放回收舱概念原理图Fig.3 Conceptual schematic diagram of thefuture submarine unmanned underwater vehicle release and recovery capsule

此外，虽然新型潜艇会优先采用已经成熟的设计、技术及经验来降低研制计划中技术、进度和成本风险，但并不会以牺牲潜艇先进性能为代价。新型潜艇不仅仅需要满足水下战需求，更要以国家安全为基础，设计选择、技术选择与建造决策将基于国家形式分析，保证对关键技术的经费支持，而主要技术挑战主要包括在以下方面：支持全方位作战模式的综合设计；用于振动、结构、隐身及维护的建模、仿真与预测；全艇通信与能量转移；非艇载系统的隐身性；无人系统的布放与回收；主蓄电池解决方案；艇体材料；模块化设计与平台升级。

未来潜艇作战能力同样将驱动下一代潜艇设计，未来潜艇编队作战模式的形成，需要完成以下几个方面的技术开发，主要包括：固定和/或近海底航行；安全的武器发射；武器防御；分布式推进系统；灵活的水平、垂直有效载荷布放与回收；固定的态势感知；作战环境下的隐身能力；自动化及其对艇员数量的影响；增加潜艇直径为34 in（10.36 m）和43 in（13.1 m）有效载荷；维护及其对使用寿命的影响。

3 结语

美海军水下力量的角色正在发生变化，担负的任务也不断扩大。目前，美海军正在确定潜艇特有的作战角色、任务和能力，因为潜艇会受到其他系统的影响，当前，下一代潜艇发展重点是确定和规范未来的能力需求，以此发展有前景的潜艇技术。水下作战中心未来能力小组正在确定美海军未来水下将面临的挑战，从而推动下一代潜艇的能力需求并同步研发工作；潜艇概念项目执行办公室正在权衡下一代潜艇的设计空间；海军研发企业与行业合作伙伴正继续新技术开发并甄别未来具有前景的潜艇技术。识别能力需求、评估权衡设计方向与开发新技术将成为标准发展形式，推动下一代潜艇详细设计理念的发展。