095和096是傳說中的中國下一代核動力攻擊潛艇和核動力彈道導彈潛艇。095、096到底是什麼樣子的,效能如何,設計、建造、服役情況如何,這些都是保密的,瞎打聽那是白送50萬的。事實上,095、096是否存在都不知道。這正好提供了想象的空間,因為中國肯定是需要下一代核動力攻擊潛艇和核動力彈道導彈潛艇的。
093和094代表中國當前的最先進水平
核動力攻擊潛艇和核動力彈道導彈潛艇合稱核潛艇。在中國海軍大發展的現在,這是顯眼的短板。中國的核潛艇從091、092、093、094走到現在,發展是肯定的,但差距也是確實的。這與國力和技術水平有關。造高水平的核潛艇不光要有技術,還要有錢,中國曾經兩者都缺。今天的中國與091、092的時代完全不同了,也比093、094的時代有了巨大的提升,095、096該有更高的期望了。
傳統上,核動力攻擊潛艇和核動力彈道導彈潛艇是分別設計、分別建造的。前者強調速度和機動性,以魚雷為主要武器,後來加上從魚雷管發射的反艦導彈,以反潛和反艦為主要任務;後者強調安靜和艇內容積,以潛射彈道導彈為主要武器,以核打擊為主要任務。由於核潛艇的隱蔽性和不易在先發制人的核打擊中被摧毀,核動力彈道導彈潛艇通常用作核反擊,而不用作第一波打擊。
潛射彈道導彈要達到洲際射程,必然要有一定的體積和重量,也需要一定的長度,需要大直徑艇體。大直徑的厚板要精確彎制不容易,但艇體的分段之間必須精確對接,艇體直徑和長度越大,分段越多,難度越大,否則強度、水動力、水聲效能都要受損。11-12米直徑的艇體如果圓度偏差1英寸(2.54釐米),就可喪失30%的耐壓能力。美國核潛艇用大直徑單層殼,還真是技術和財力過硬的標誌,別人玩不了,蘇聯是靠雙層殼甚至多艇體來比拼的,英國、法國的單層殼的直徑都要小、艇體要短。
大直徑艇體的阻力大、噸位高,動力要求也高。好在大直徑艇體也容許相對高大的反應堆,有助於使用噪聲較低的自然迴圈冷卻方式,所以大直徑也不是沒有優點的。大直徑艇體還能容納大型艇艏聲納。聲納和雷達一樣,尺寸為王,換能陣大一號,比什麼數字技術都管用。澳大利亞“科林斯”級在建造中增大了艇艏聲納直徑,就是為了更好的聲納效能,但用力過猛,與艇體的銜接過渡不好,造成額外噪聲,服役後才發現問題,後來在改裝中增加整流罩解決。
與“俄亥俄”級相比,“弗吉尼亞”級和“洛杉磯”級都明顯纖細,“海狼”級就要粗得多,3號艇(SSN23)還加長了
一般攻擊潛艇使用較小的直徑,降低造價,也有利於高速性,這樣噸位也比同時代的彈道導彈潛艇低,動力要求也低。比如說,“俄亥俄”級的直徑為13米,“洛杉磯”級和“弗吉尼亞”級就是10米。但攻擊潛艇也有增大的趨勢,“海狼”級就是12米。這是速度和靜音都全面超過”洛杉磯”級的下一代,反應堆功率更大,但靜音要求也更高,可能增加自然迴圈條件下的功率輸出,反應堆的高度必須增加所致,同時艇艏聲納的面積也增加了超過40%,探測能力大大提高。
“弗吉尼亞”級的成本降低了,但速度要求也大大降低了。“海狼”級的最高速度是保密的,傳說能達到35節。“弗吉尼亞”級只說是25節以上,據報道實際可達28節。問題是“弗吉尼亞”級後來加長了一段,速度有所降低,但美國海軍拒絕公佈到底是多少。
前4艘“俄亥俄”級改裝為巡航導彈潛艇
大筒可以靈活發射“戰斧”(“26”)、研發中的高超彈(“27”),高超彈將採用“通用高超滑翔體”彈頭(“28”),助推器(“29”)的直徑也是為大筒最最佳化的,可以一筒三發
“俄亥俄”級建造了18艘,但因為第二階段限制戰略核武器條約,美國只能保留14艘,最早的4艘就改裝為巡航導彈潛艇了,原來發射“三叉戟D5”的大直徑導彈發射筒的空間太大,就在這個空間裡面塞進7個小直徑發射筒,用於發射“戰斧”巡航導彈。每艘改裝後的“俄亥俄”級可攜帶超過150枚“戰斧”巡航導彈,這是很強大的打擊力。由於潛艇神出鬼沒,導彈可以隱蔽發射,比用轟炸機在空中發射還要隱蔽。
這個設計後來演變為多用途大筒,大筒內可以裝多個小筒,用於發射“戰斧”巡航導彈或者其他導彈,也可靈活插入其他直徑的發射筒,用於發射其他導彈或者無人機,更可以把整個大筒內部完整低空間利用起來,作為特種部隊部署艙、潛航器發射和回收艙和其他特殊任務等。
但這4艘“俄亥俄”級的艦齡已長。潛艇核反應堆基本沒法延壽,美國海軍又沒有多餘的彈道導彈潛艇可供改裝,只有動“弗吉尼亞”級的腦筋。
艇艏與圍殼之間的2+2+4+4開口就是“戰斧”專用垂髮管
由於反應堆艙後牽涉到太多的推進機械,VPM在堆艙前插入
艏段的垂髮管改成大筒,不過是6管大筒,而不是VPM的7管,聲納陣也加大了
VPM也在艇背上拱起一段駝背,但美國海軍賭咒發誓不影響速度和噪聲
“弗吉尼亞”級在設計時就考慮了“戰斧”巡航導彈的發射問題,基本型就有12個垂髮筒,但遠遠還不夠。潛艇在海上打完“戰斧”巡航導彈後,還沒法在海上補充,必須回基地補充,這就嚴重影響戰鬥持續力了。美國海軍最後決定為“弗吉尼亞”級Block V增加一截25米長的艇體,帶有4個大筒,最多可增加28枚“戰斧”巡航導彈。增加的艇段稱為“弗吉尼亞”級載荷模組(VPM)。
單純為了發射“戰斧”導彈的話,“弗吉尼亞”級的10米直徑夠用了。但考慮到大筒的其他用處,尤其是發射較長的高超彈的能力,VPM的高度還是增加了。另外,VPM在艇中段反而尷尬。這裡是艇體主體單層殼的連續圓柱段,但大筒必須穿透安裝,肯定要突出與單層殼一點,然後外面再用聳起的整流罩矇住,整流罩上還要開口和加筒蓋,使得大筒實際上有雙層蓋。這樣,Block V不僅明顯加長了一段,還有顯眼的駝背。駝背與單層殼之間是淹沒區,實際上相當於雙層殼。美國海軍聲稱速度和靜音沒有受到影響,但除非美國海軍能改寫基本物理,在同樣的基本設計下,插入VPM還要不影響速度和靜音是不可能的,認為速度和靜音依然足夠好是另一回事。
“弗吉尼亞”級艏段的垂髮管在耐壓殼之前,這段蒙皮不是耐壓殼
可以清楚地看到,蒙皮下管口與管口之間是貫通的,每個垂髮管除了外蓋,還有半球形內蓋,這才是承受海水壓力的管口密封蓋
“俄亥俄”級的發射管也是這樣的結構,可以看到管口之間是貫通的,也有相似的外蓋和內蓋結構
不過“弗吉尼亞”級艏段的垂髮管並不突出於艇體表面,這是因為這一段已經在耐壓殼體之前,艏錐本來就是淹沒區,這是美國單層殼核潛艇的典型設計。
中國由於潛艇技術差距,094具有明顯的駝背。這是導彈發射筒大大長於艇體直徑的緣故。據維基報道,“巨浪2”的長度是13米,“巨浪3”略長,但與13.76米的“三叉戟D5”相差不遠。“俄亥俄”級的靜音達到極高水平,部分原因在於艇體直徑達到13米,差不多可以直接容納“三叉戟D5”。但潛艇艇體直徑少一米都是很顯著的成本降低,在同樣長徑比時,增加艇體直徑使得噸位成立方關係增加,而同樣的速度要求下,推進功率與速度成2/3次方關係增加,所以“俄亥俄”級沒有追求絕對沒有駝背的理想直徑,而是容許駝背最小,好比削頂的水滴形,最大限度地接近圓形。
同時,如上所述,垂髮管的穿透安裝決定了總是有一點駝背結構。只要足夠小,足夠流線,駝背是可以接受的。“哥倫比亞”級也有駝背,只是更加拉長、流線了,噸位因此增加,導彈數量其實反而減少了。
艇體增大直徑和駝背之間,需要折衷,既要避免成本失控,又要避免效能不達標
看似沒有駝背的“俄亥俄”級其實也有駝背,只是比較低矮、流線。“俄亥俄”級是單層殼,但駝背部份實際上相當於部份雙層殼,整流罩是不耐壓的
“哥倫比亞”級也有,只是進一步加長、流線了,排水量也相應增加,導彈的數量反而減少了
相比之下,094的駝背就要突兀得多,沒辦法,為了控制噸位,艇體直徑小,長度短,導彈的長度縮不下來,只能這樣
這可算最優的艇體截面了。考慮到“巨浪3”的長度與“三叉戟D5”相似,在理想情況下,096的艇體也應該從094的12.5米增加到13米,採用平頂水滴形截面,極大地提高中國海基核打擊力量的隱蔽性。當然,這也意味著噸位也要從094的11000噸大大增加。
不過“俄亥俄”級可攜帶24枚“三叉戟D5”導彈,現在看來未必需要那麼多。不管是從實戰還是軍控出發,核武器有一個最優數量,並非多多益善。核潛艇在部署上有一個最優分佈,攜帶導彈過於集中並不利於核反擊能力的可靠和穩定。所以新一代彈道導彈潛艇降低到16枚足夠。替換“俄亥俄”級的“哥倫比亞”級就是16枚。這可以縮短一點艇長,降低一點噸位和動力要求,比如15000-16000噸。“哥倫比亞”級實際上排水量還增加到了21000噸,但這是駝背拉長、過渡更加平緩的關係,進一步改善靜音,代價是噸位和動力。中國或許不需要這麼極端。
15000-16000噸就與新一代攻擊潛艇的最大噸位接近了。“亞森”級接近14000噸,”海狼”級”卡特”號達到12000噸,加長的“弗吉尼亞”級Block V也超過10000噸了。在設計上就使得彈道導彈發射與攻擊潛艇的大筒發射統一起來,同一基本設計就可覆蓋彈道導彈潛艇和攻擊潛艇,用大大增加的批次降低分別設計和建造的成本,也透過統一的艇員訓練和維修體系降低運作成本。
新一代核動力攻擊潛艇的排水量比以前大大增加,俄羅斯的“亞森”級已經達到14000噸了
作為攻擊潛艇,假定每筒7枚,16個大筒最多可以攜帶112枚巡航導彈和反艦導彈,這是很強大的攻擊能力。大筒還適合攜帶高超彈,或者特種部隊投放模組,進一步賦予攻擊潛艇準戰略打擊和多用途作戰能力。由於設計時就是大筒,艏段不需要像“改進洛杉磯”級和“弗吉尼亞”級那樣另外佈置垂髮管(帶VPM的Block V依然保留),這也是有利於縮短長度的。另外,魚雷管專職發射魚雷,魚雷艙裡也以攜帶魚雷為主,反艦導彈、水雷都可考慮透過大筒發射,儲存、發射一體,提高空間利用率。
攻擊潛艇的速度要求較高,彈道導彈潛艇的安靜要求較高,兩者在動力上需要適當兼顧。傳統核潛艇動力是壓水堆,因為艇內高度限制,需要強制迴圈冷卻。自然迴圈冷卻的噪聲低得多,也因為不依靠迴圈泵而安全得多,但同樣高度下出力較小。傳統核潛艇也是直接機械驅動的,反應堆、汽輪機的位置受到主軸限制,通常都是單堆單槳。
中國在電推進方面相當先進,如電傳動、無軸泵推。核潛艇推進電動化可以解決很多以前解決不了的問題,比如說,單大堆可以改成雙小堆,小堆就容易實現自然迴圈了。至少可以自然迴圈和強制迴圈相結合的雙迴圈。在低功率輸出時,迴圈泵怠速運轉,只有最低噪音。大出力時,迴圈泵才轉入高速運轉,噪聲代價響應增加。雙小堆容許在單自然迴圈加單堆怠速、雙自然迴圈、單自然迴圈加單強制迴圈、雙強制迴圈之間靈活組合,在速度和噪聲之間達到最優。
電推雙小堆的位置也很靈活,堆艙未必需要接近艇尾,直接與主軸和螺旋槳相連線。雙小堆也在本質上提高動力可靠性。只要水密隔艙依然完好,還提高抗戰損性。
雙小堆的堆功率可以彈道導彈潛艇的中速為基準,攻擊潛艇用額外的電池組加力。大筒一般來說長度要求比彈道導彈短,保留少數全長大筒,其餘縮短一點,底艙正好用於電池組。電池加力與電推進是完美配合。
攻擊潛艇的速度要求高,但不是什麼時候都需要全速。電池作為加速動力間隙性地衝刺,在其餘時間由核動力充電,依然保持無限潛航能力。在極端情況下,還可以停堆(實際上是怠速),用特別安靜的電池動力進行特殊機動動作。
這樣,12艘彈道導彈潛艇加24艘甚至更多的攻擊潛艇,就是很大的批次,可以利用規模經濟效應了。混合部署的話,即使對方有能力監視出港潛艇,也根本無法辨別這是彈道導彈潛艇還是攻擊潛艇,極大地增加了對方的反潛負擔。
但哪怕“只是”攻擊潛艇出動,每艘的準戰略打擊能力也是很可觀的。比如說,澳大利亞想要到臺海插一槓子,中國就可以派一艘到塔斯馬尼亞海去提醒一下。日本要不消停,走一趟就更近了。
都說美國海軍對中國海岸的遠端封鎖是很難對付的招數,沒錯,但中國海軍要是對美國海岸也遠端封鎖呢?核潛艇不能搞截停檢查,但要重創到失去航行能力直至擊沉還是很做得到的。不用憋死美國,那還是很費事的,憋得美國難受就夠了,美國就沒有力量參合太平洋這邊的事了。核潛艇也可用於反擊美國海軍的遠端封鎖。封鎖線不可能處處都由航母編隊嚴密設防,落單的艦船哪怕是“伯克”級,也受不了核潛艇的偷襲,零打碎敲弄掉幾艘,封鎖線還能封鎖嗎?
“合體”的新一代核潛艇將補上中國軍事現代化的最大短板。