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被迫上浮的深海之狼(上)
fairyfail
>《工作作圖》
2022.01.08
關(guān)注
去年10月2日,“康涅狄格”號
攻擊核潛艇在南海發(fā)生罕見的水下碰撞事故,導致艇艏受損,不得不上浮以水
面航行狀態(tài)駛往關(guān)島,2個月后再以同樣方式橫跨整個太平洋經(jīng)圣迭戈返回母港布雷默頓。這也打破了一個世界記錄 - 核潛艇水面航行1.5萬公里。
> 12月21日,“康涅狄格”號駛?cè)肴A盛頓州普吉特灣,與一艘汽車渡輪并肩而行
鑒于事發(fā)海域的敏感性和“海狼”級潛艇的高密級,美國海軍一直守口如瓶,僅僅宣布調(diào)查結(jié)果為海底山脈觸底。網(wǎng)上關(guān)于“康涅狄格”號的分析文章滿天飛,但依靠少數(shù)幾張衛(wèi)星和港口攝像頭圖片并不能分析出多少細節(jié)來,大部分都只是個人的猜測甚至是故弄玄虛。
要理解“康涅狄格”號的遭遇,還得從“海狼”級的歷史背景及作戰(zhàn)需求說起。即使在英文網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于“海狼”級的介紹都非常少,比它的后繼型“弗吉尼亞”級還要少得多。本文部分資料來自蘭德公司2011年為美國海軍做的報告《俄亥俄級、海狼級和弗吉尼亞級潛艇項目經(jīng)驗總結(jié)》和2004年出版并被美國國會圖書館收錄的《冷戰(zhàn)潛艇》一書,感興趣的讀者可以問我要原版pdf。
建造背景
上世紀70年代,美國兩大潛艇建造商通用電船和紐波特紐斯正在全力建造第三代“洛杉磯”級(62艘)和“俄亥俄”級(18艘)。盡管這兩型艇技術(shù)先進,建造數(shù)量也非常大,但是同期迅猛發(fā)展的蘇聯(lián)核潛艇仍然在航速、潛深、噸位等指標上力壓美國新型潛艇一頭,讓北約頗為忌憚。
“海狼”級就是在這樣的背景下為替代“洛杉磯”級而開發(fā)的,作為第四代核潛艇的探索者,其設(shè)計理念同時考慮了美國海軍的戰(zhàn)略演變和蘇聯(lián)的反潛技術(shù)發(fā)展趨勢。
> “洛杉磯”級早期型
“洛杉磯”級的設(shè)計始于60年代中期,設(shè)計目標是配屬航母戰(zhàn)斗群進行外圈反潛,依靠低噪音占領(lǐng)有利攻擊陣位,阻止具有航速優(yōu)勢的蘇聯(lián)核潛艇攻擊航母。當時美軍的戰(zhàn)略重點在歐洲大陸戰(zhàn)場,海軍采取的是大洋防御戰(zhàn)略,戰(zhàn)爭爆發(fā)時的首要任務(wù)是保護大西洋航線和本方的戰(zhàn)略核潛艇,提供第二次核打擊能力。
80年代初冷戰(zhàn)進入高峰期,里根總統(tǒng)上臺后美國海軍戰(zhàn)略進行了重大調(diào)整,提出“前進戰(zhàn)略”將反潛封鎖線盡量前推,深入到巴倫支海和鄂霍茨克海蘇聯(lián)傳統(tǒng)的海洋拒止與控制區(qū)域,以期望把紅海軍的戰(zhàn)略核潛艇堵在家門口,一旦開戰(zhàn)就迅速而系統(tǒng)地摧毀紅海軍艦隊和基地。
> 北冰洋堡壘海區(qū)示意圖,深色陰影部分為控制海區(qū),淺色陰影部分為拒止海區(qū)
這對攻擊核潛艇提出了更高的要求,既要搜尋“臺風”級這樣的海中巨獸,又要避開靜音能力大幅度提高的V-III級、“塞拉
”
級等眾多新銳攻擊核潛艇的圍捕。
當時已經(jīng)建成的“洛杉磯”級Flight I和在建的Flight II航速足以跟上30節(jié)+的航母戰(zhàn)斗群,但是缺乏在堡壘海區(qū)發(fā)起攻勢所需的靜音性能和冰下作戰(zhàn)能力,這些都是下一代潛艇亟需解決的問題。
最初在概念階段提出的是幾個體型較小、造價較低的F/A(艦隊攻擊型)方案,這是前海軍作戰(zhàn)部長朱姆沃爾特極力支持的低成本項目,排水量大約在5千噸左右,和”鱘魚“級類似而比“洛杉磯”級小30%,但魚雷發(fā)射管增加到6具,火力投射能力更強。
擔任海軍核動力總監(jiān)30多年的美國“核潛艇之父”里科弗上將對于F/A方案完全看不上眼,他青睞的是自己在70年代主持開發(fā)的另一個極端 - AHPNAS(先進高性能核動力攻擊潛艇)方案,噸位約兩倍于“洛杉磯”級,艇體舯部安裝有20具反艦巡航導彈垂直發(fā)射管,概念和今天俄羅斯的“亞森”級接近,他的這個夢想也很可能在下一代攻擊核潛艇SSN(X)上實現(xiàn)。
后來AHPNAS方案衍化為規(guī)模略小的SSNX(70年代規(guī)劃的下一代攻擊核潛艇,X不帶括號),水下排水量7263噸,除了6具魚雷發(fā)射管外仍然配備12-24具巡航導彈垂直發(fā)射管,并且大量采用先進技術(shù),包括6萬馬力的D1W反應(yīng)堆、新型聲納和武器系統(tǒng)等。
1981年初,海軍系統(tǒng)司令部司令富勒中將按照海軍作戰(zhàn)部長黑伍德上將的指示告知國會將終止設(shè)計上述兩個方向的任何新型攻擊核潛艇,最高優(yōu)先級是對“洛杉磯”級和現(xiàn)役反潛武器進行升級。但是當1981年海軍戰(zhàn)略(還有更重要的預(yù)算環(huán)境)調(diào)整之后,海軍迅速發(fā)現(xiàn)“洛杉磯”級的艇體及設(shè)計已經(jīng)無法提供足夠的升級空間。
僅僅一年之后的1982年6月,隨著沃特金斯上將接任海軍作戰(zhàn)部長,“洛杉磯”級后繼艇項目重新啟動。他是尼米茲之后時隔33年再次由潛艇部隊出身的將領(lǐng)擔任海軍作戰(zhàn)部長,也是新型攻擊核潛艇真正的倡導者。得到里根總統(tǒng)全力支持的海軍部長萊曼正在雄心勃勃地“重建海軍”,推出了著名的600艦計劃,其中攻擊核潛艇的數(shù)量將從90艘增加到100艘。
里科弗已經(jīng)于1982年1月被迫退休,他在國會中的鐵桿核動力派支持者不是去世就是退休,新生代議員缺乏他那樣的反蘇熱情,因而在萊曼駁回了他兩年一次的延遲退休申請后不得不以82歲高齡黯然離去。
> 1984年7月21日,里科弗和妻子出席以他本人姓名命名的“洛杉磯”級22號艇“里科弗”號服役儀式,這是全部62艘“洛杉磯”級中唯一一艘不以美國城鎮(zhèn)命名的潛艇。該艇原本命名為“普羅維登斯”號,因為里科弗的被迫退役而特意改名向他致敬。里科弗長達63年的現(xiàn)役生涯也使他成為美軍歷史上服役時間最長的人。
需求設(shè)定
新潛艇項目被正式命名為SSN21“海狼”級,寓意21世紀的新一代潛艇。負責潛艇戰(zhàn)的海軍作戰(zhàn)部副部長桑曼中將在1982年7月組建了一個名叫“
Group Tango - 探戈團隊
” 的研究小組,評估未來潛艇威脅,展開技術(shù)可行性研究。T正是桑曼的字首字母。
這個由資深潛艇軍官和海軍工程師組成的機密小組重點分析了7項性能:①速度、②深度、③魚雷發(fā)射管、④武器搭載量、⑤北極作戰(zhàn)能力、⑥輻射噪音和⑦聲納效能,他們?yōu)椤昂@恰奔壴O(shè)定的技術(shù)指標被認為是現(xiàn)實可行的。
“海狼”級的主要任務(wù)是
追蹤
并獵殺蘇聯(lián)戰(zhàn)略核潛艇
,需要極致的靜音能力和更高效的作戰(zhàn)系統(tǒng)(包括武器發(fā)射系統(tǒng)和傳感器),
以重新建立針對蘇聯(lián)最新型潛艇(“阿庫拉”級)的“水聲優(yōu)勢”,
其它任務(wù)需求還包括反水面戰(zhàn)、對陸攻擊、偵察和水雷戰(zhàn)。
> “阿庫拉”級攻擊核潛艇
經(jīng)過探戈團隊一年半的努力,萊曼于1983年底公布了SSN21的概念設(shè)計,沃特金斯上將也迅速批準了新潛艇的作戰(zhàn)需求。按潛艇部隊高層的說法,這是20年來美國攻擊核潛艇首次重新設(shè)計“前端” - 即反應(yīng)堆之前的艙段。
1983年12月,海軍海上系統(tǒng)司令部向通用電船和紐波特紐斯分別授予了“海狼”級初步設(shè)計合同,在審查了雙方提交的方案后,海軍決定讓兩家競爭對手組成聯(lián)合設(shè)計團隊,融合雙方的最佳設(shè)計概念,并以此作為詳解設(shè)計競標合同的基礎(chǔ)。
在此之前通用電船負責“俄亥俄”級的詳細設(shè)計和全部生產(chǎn)任務(wù);紐波特紐斯則負責“洛杉磯”級的詳細設(shè)計,和電船分攤建造(29對33艘),同時還手握全部核航母訂單,兩者上一次設(shè)計全新的攻擊潛艇都已經(jīng)在近20年前。
> 1978年在格羅頓同時建造中的“俄亥俄”號和“杰克遜維爾”號
海上系統(tǒng)司令部公布的初步設(shè)計方案充滿新意,包括:
8具布置在艇艏的魚雷發(fā)射管,以減少肋部發(fā)射管對航速和機動的限制,導線也不易被水流拉斷;
采用覆蓋整個艇艏的ACSAS先進適形陣主聲納,并讓出魚雷發(fā)射管開口;
圍殼改為類似蘇式設(shè)計的流線型構(gòu)型,降低航行阻力;
尾舵采用創(chuàng)新的Y型結(jié)構(gòu),融合了X舵和十字舵的優(yōu)點,減少一個舵面既減輕重量又可以改善操縱性;
耐壓殼體使用HY-130鋼建造以達到更大的下潛深度;
魚雷發(fā)射系統(tǒng)安裝全自動裝填裝置,提高持續(xù)射速,降低人工作業(yè)強度;
在艇艏布置聚合物噴灑系統(tǒng),航行時釋放聚合物液體在艇體形成護膜,降低流體阻力并隔斷噪音。該技術(shù)從70年代初開始研發(fā),并在“大青花魚”號等3艘核潛艇上試驗過。
初步設(shè)計在關(guān)鍵領(lǐng)域采用了過多未經(jīng)驗證的全新技術(shù),存在安全隱患,有的設(shè)想甚至在當時的技術(shù)環(huán)境下無法實現(xiàn),海上系統(tǒng)司令部權(quán)衡之后不得不做出大量妥協(xié):
放棄后端計算能力無法支持的不規(guī)則外形適形陣,改回球型陣列和肋部魚雷發(fā)射方式;
采用傳統(tǒng)圍殼形式,只做最低限度的修型 - 加裝填角;
放棄自動裝填系統(tǒng),采用動力機械輔助的人工裝填以保證可靠性;
放棄Y型舵,在傳統(tǒng)十字舵的基礎(chǔ)上增加兩個斜下方的穩(wěn)定鰭呈“木”字型,提高高速回轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性,同時兼做拖曳陣列的施放口。
詳細設(shè)計
1987年1月,“海狼”級開始詳細設(shè)計階段,紐波特紐斯成為主承包商,獲得3.03億美元的合同;通用電船為分包商,合同價值4880萬美元,主要負責和貝蒂斯原子能實驗室聯(lián)合研制新型推進系統(tǒng)。作戰(zhàn)系統(tǒng)單列一項以固定價格+激勵獎金的形式被授予通用電氣,和潛艇并行研制。
【 整體布局 】
“海狼”級采用西方潛艇傳統(tǒng)的單殼體結(jié)構(gòu),艏艉布置主壓載水艙,水下排水量超過9千噸,比“洛杉磯”級改進型增大了約30%。艇長107.6米,耐壓殼體直徑12.2米,長徑比從洛杉磯”級的11縮小到8.8,處于潛艇長寬比的理想?yún)^(qū)間(6-9)。
因為潛艇是完全浸潤在水中的,阻力特性和水面艦艇不同,更肥短的艇型令同等內(nèi)部容積下的外表濕面積減小(最極端就是縮成一個球體,體積相同時圓球的表面積最?。Σ磷枇σ蚕鄳?yīng)降低。潛艇阻力來源中摩擦阻力和外形阻力之比約為2:1,和增大橫截面積帶來的額外外形阻力相抵消后粗短艇型仍然可以有效降低總阻力。而前型的“洛杉磯”級和后續(xù)的“弗吉尼亞”級之所以長徑比都超過11,是因為噸位較小,耐壓殼直徑小且鋼材比較薄,為了增加內(nèi)部容積只能拉長艇體。
加上功率強大的新一代反應(yīng)堆,優(yōu)化設(shè)計的減阻圍殼等措施,“海狼”級的海軍部系數(shù)達到當時各國海軍核潛艇的最高水平,航行阻力低,回轉(zhuǎn)半徑小,機動性非常突出,在水下對抗時擁有優(yōu)秀的占位能力。
【 反應(yīng)堆 】
海軍反應(yīng)堆分部和西屋公司開發(fā)了一型全新的壓水堆S6W,
堆芯壽命為25-30年
,輸出功率達到5.7萬軸馬力,比“洛杉磯”級的S6G反應(yīng)堆高出2.2萬軸馬力,令“海狼”級的最高水下速度達到35節(jié)。網(wǎng)上S6G的輸出功率有3.5萬、4.5萬、5.2萬軸馬力等多種版本,5.7萬軸馬力是2015年麻省理工學院一份核動力科學與工程系碩士畢業(yè)論文中的數(shù)據(jù),作者Brendan Hanlon是美國海軍學院畢業(yè)生。
S6W和“俄亥俄”級的S8G反應(yīng)堆相似,都具備強大的自然循環(huán)能力,不開啟主循環(huán)泵僅僅依靠冷卻水自然循環(huán)就可達到20節(jié)以上的“戰(zhàn)術(shù)速度”,或者稱為“靜音巡航速度” -
在這個靜音工況下“海狼”級的被動聲納可以發(fā)現(xiàn)敵方潛艇而自身不被探測到。同時代蘇制攻擊核潛艇的戰(zhàn)術(shù)速度被認為最大只有6-8節(jié),落后“海狼”級5-10年,“洛杉磯”級改進型也只有10節(jié)。
“海狼”級的輻射噪音比任何美國核潛艇都低,按海軍官方說法,在所有作業(yè)速度范圍內(nèi)都比“洛杉磯”級早期型安靜70倍
(降低18.45分貝)
,比“洛杉磯”級改進型安靜10倍(降低10分貝)。如果對安靜多少倍沒有概念的話可以參考美國媒體的宣傳:“海狼”級以25節(jié)航行時產(chǎn)生的噪音比??吭诖a頭上的“洛杉磯”級還要低。
【 泵噴 】
“海狼”級采用的泵噴推進系統(tǒng)此前已經(jīng)安裝在“洛杉磯”級“夏延”號上試驗過,它是美國海軍第一型標配泵噴的核潛艇。泵噴工作時水流經(jīng)過導管整流、定子減速、轉(zhuǎn)子加壓再由噴嘴噴射出去,水流加速過程比傳統(tǒng)螺旋槳更平緩穩(wěn)定,可以大幅減少氣泡空蝕現(xiàn)象和其它傳統(tǒng)螺旋槳產(chǎn)生的噪聲,推進效率提高50%,相同功率所需轉(zhuǎn)速更低,震動更小。而且轉(zhuǎn)子受到外殼保護,安全性更好,特別適合在淺水海區(qū)作業(yè)。
但是泵噴的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量和體積大,造價昂貴,高速航行時推力損失較大,效率低于低速工況,這些都是長期以來俄羅斯?jié)撏гO(shè)計師不愿意采用泵噴的原因。
> 3號艇“吉米·卡特”號的尾部特寫,泵噴被包裹得嚴嚴實實
【 HY-100鋼 】
美國海軍最終選擇用HY-100鋼建造“海狼”級的耐壓殼體,只在部分重點部位采用HY-130鋼。“洛杉磯”原計劃也采用HY-100,但當時的加工技術(shù)不成熟,只能沿用“鱘魚”級的HY-80,而且受到噸位限制降低了耐壓殼體厚度,導致下潛深度變淺,早期型不具備破冰能力。HY-80/100/130分別代表屈服度為80/100/130 ksi(千磅每平方英寸),換算到公制就是550/687/893 MPa,這是一系列鎳鉻鉬系淬火+回火熱處理的低合金高強度鋼。
“海狼”級計劃從4號艇開始完全采用HY-130,以繼續(xù)增大下潛深度。但是首艇“海狼”號建造過程中在焊接方面遇到很大問題,HY-100的焊接合格率也只有50%,不得不大量返工,最后海軍只好放棄全部采用HY-130的設(shè)想。
> 2018年3月,“康涅狄格”號在北冰洋波弗特海破冰上浮
【 魚雷發(fā)射管 】
為了兼容今后更大型化的武器裝備,“海狼”級在肋部安裝了8具26.5英寸(673.1毫米)直徑MK-69型魚雷發(fā)射管,這是自1920年建造S級潛艇以來美國海軍首次更改魚雷發(fā)射管口徑,也壓過蘇聯(lián)的650毫米發(fā)射管一頭。但是當時(直到現(xiàn)在)美國并未研制更大口徑的潛射武器,只能通過適配器發(fā)射標準的533毫米MK-48魚雷、“戰(zhàn)斧”巡航導彈、“捕鯨叉”反艦導彈和水雷。
更大的口徑也是為了提高武器發(fā)射時的安靜性,新型發(fā)射裝置采用ATP空氣渦輪泵彈射系統(tǒng)(和“俄亥俄”級類似),MK-21型渦輪氣壓泵將舷外海水加壓高速注入發(fā)射管,推動次口徑的魚雷更安靜地出管。傳統(tǒng)的高壓空氣發(fā)射系統(tǒng)直接用高壓氣體推動魚雷,會釋放大量氣泡并產(chǎn)生巨響;安裝高壓氣體回收裝置后魚雷艙氣壓瞬時上升會造成艇員體感不適。而“洛杉磯”級的RPES沖壓泵彈射系統(tǒng)采用直線運動的線性泵,和ATP相比重量大、噪音高、準備時間長、武器兼容性低。
大口徑魚雷發(fā)射管還考慮到無人深潛器和掃雷具的釋放/回收問題,但在“海狼”號建造過程中美國海軍改變了用核潛艇反水雷的計劃。
> 準備下水的“吉米·卡特”號,左舷4具魚雷發(fā)射管清晰可見
要穿越蘇聯(lián)的層層反潛封鎖深入巴倫支海和鄂霍茨克海淺水區(qū)作戰(zhàn)是極其艱巨的任務(wù),為此“海狼”級設(shè)有容積巨大的雙層魚雷艙,大型武器攜帶量被設(shè)定為空前的50枚,魚雷艙中42枚,發(fā)射管內(nèi)8枚,比“洛杉磯”級改進型多出1/3(37枚),以延長在前沿陣位的作戰(zhàn)部署時間,減少為補給彈藥而往返穿越蘇聯(lián)反潛防線的次數(shù),增強生存率。
大載彈量還提高了火力密度和持續(xù)作戰(zhàn)能力,在遭遇蘇聯(lián)彈道核潛艇和護航的攻擊核潛艇時可以驚人的速率投送最大化的火力,同時攻擊多個目標。對陸和反艦攻擊是次要任務(wù),所以“海狼”級沒有配備“戰(zhàn)斧”巡航導彈垂發(fā)裝置。
【 作戰(zhàn)系統(tǒng) 】
和大武器裝載量相匹配的是全新的聲納/火控系統(tǒng) - SUBACS(潛艇先進作戰(zhàn)系統(tǒng)),由70個摩托羅拉68030處理器聯(lián)網(wǎng)而成,部分損壞不影響整體操作,火控系統(tǒng)是雷錫昂的Mk2型。SUBACS于1980年開始研制,預(yù)計安裝在“洛杉磯”級后期型和“海狼”級上。
“海狼”級的配置更高,因為它具備更大的艇體直徑。聲納套件為AN/BQQ-5D型,是“洛杉磯”級AN/BQQ-5A(V)1和5C型的升級版,艇艏球型被動聲納陣列直徑達到7.3米,外圍環(huán)繞著3層低頻被動陣列;其下是稍小的碗型主動聲納陣列。
> “海狼”級巨大的艇艏主/被動球型聲納陣列
舷側(cè)安裝了3套
AN/BQG-5
型WAA寬孔徑被動聲納陣列,巨大的尺寸可以
提高聽音涵蓋面、聚焦于特定方向并避免艇體噪音干擾
;木字型尾舵可以施放TB-16(粗線)戰(zhàn)術(shù)拖曳陣列和TB-29A(細線)遠程搜索拖曳陣列系統(tǒng);圍殼前部還安裝有BQS-24聲納系統(tǒng),用于近距離避障和探雷。
> 建造中的“海狼”號,舷側(cè)可以看到三個WAA模塊
這套全數(shù)字化作戰(zhàn)系統(tǒng)特別強調(diào)被動探測能力,在堡壘區(qū)域內(nèi)的淺海、近岸及冰下復(fù)雜聲學環(huán)境下僅依靠被動聲納體系就能進行目標動態(tài)分析,有效追蹤蘇聯(lián)核潛艇并完成火控解算。
目前“海狼級”的聲納系統(tǒng)已經(jīng)根據(jù)A-RCI計劃升級為洛馬的AN/BQQ-10(V4)型 ,達到“弗吉尼亞”級相同水平。
【 圍殼與聲納罩 】
為了增強冰下作戰(zhàn)能力,“海狼”級加強了圍殼結(jié)構(gòu),并在西方潛艇中首次使用了圍殼填角,頂部更加流線型,改善了水動力特性,減小阻力,降低噪音。
“海狼”級圍殼填角是由許多帶有加強筋的鋼部件焊接而成,內(nèi)部填充復(fù)合泡沫材料以防止腐蝕,加工好整個組件后再焊接到艇上,難以拆卸維護。之后的“弗吉尼亞”級改用Goodrich公司的復(fù)合材料一體成型填角,減重2.26噸,造價降低15萬美元,制造時間從14個月縮短到3個月。
順便說一下,指揮臺圍殼在美國海軍術(shù)語中稱為sail(也就是港臺翻譯成“帆罩”的由來)或者fairwater,西歐和英聯(lián)邦則習慣稱為fin(鰭)。圍殼舵則是sail/fairwater plane,艇艏舵是bow plane。
“康涅狄格”號備受矚目的聲納罩和大多數(shù)現(xiàn)代潛艇、水面艦艇一樣采用高性能復(fù)合材料制造,具備良好的寬頻聲學穿透性。為了避免對聲納脈沖信號造成扭曲,直徑10米、重19噸的聲納罩內(nèi)部沒有任何加強筋。聲納罩內(nèi)部是充滿海水的,無需像耐壓殼那樣承受巨大的海水壓力,也是為了讓聲納正常工作。
> 2018年8月,“康涅狄格”號抵達橫須賀訪問,可以看到聲納罩的材料和后面的艇體明顯不同,呈現(xiàn)出橡膠狀的質(zhì)地
早期的聲納罩由聚酯樹脂制成,內(nèi)部采用玻璃纖維多層編織結(jié)構(gòu)增強。“海狼”級的聲納罩由HITCO碳復(fù)合材料公司生產(chǎn),該公司從“鱘魚”級開始一直是美國海軍核潛艇和深潛器的指定供應(yīng)商,它還制造火箭和彈道導彈的外殼,甚至包括F-35的機翼和座艙段蒙皮。1986年6月,HITCO研制的一種硬化玻璃鋼環(huán)氧樹脂預(yù)浸材料系統(tǒng)獲得了潛艇使用認證,用這種材料制造的聲納罩具有很強的抗撞擊能力。
和“洛杉磯”級改進型一樣,“海狼”級也采用了可伸縮的艇艏舵,比圍殼舵具有更好的破冰能力。
【 降噪措施 】
“海狼”級表面所有接縫、艙蓋、開口都經(jīng)過精心處理,光滑整潔,以降低阻力和噪音,所有管路都采用
撓性
連接。艇體敷設(shè)消聲瓦,即可隔絕艇體噪音又可以吸收對方聲納回波?!奥迳即墶奔壊捎玫氖潜“逍筒AЮw維復(fù)合材料消音瓦,用薄膜加壓工藝黏貼在艇體上;“海狼”級的消音瓦采用整體澆筑的聚氨酯材料,衰減臨界值從2KHz降低到500Hz,可以更加有效地對抗工作在極低頻的現(xiàn)代化聲納。
> 2014年1月“海狼”號返回布雷默頓母港正在系纜,可以看到艇體的消聲瓦敷設(shè)和口蓋處理情況。兩個相對的白色箭頭上寫著“不可推頂”,因為艇艏舵就安裝在這一段艇體的下方。
所有輪機設(shè)備都安裝在雙層減震浮筏上,整個機艙段再被包裹在一層獨立外殼中。在過去的美國核潛艇中只有“俄亥俄”級具備這樣的三層隔音減震措施?!昂@恰奔壢Ч膊贾昧?6個噪音/震動傳感器,隨時監(jiān)控自身的噪音和震動水平(“洛杉磯”級安裝了9個,“弗吉尼亞”級大幅增加到600個)。
設(shè)計建造中的矛盾
“海狼”級的設(shè)計建造過程中充滿了矛盾和風險。海軍的目標是在1989年10月首艇開工之前完成70-80%的具體設(shè)計工作,但這個目標并不現(xiàn)實?!昂@恰奔壦婕暗氖笤O(shè)計領(lǐng)域被分配給兩家公司分別完成,海軍的用意是讓雙方都能保持潛艇設(shè)計能力,提高美國核潛艇設(shè)計的整體水平。不過這種分離設(shè)計(split-design)策略在當時還沒有成功的先例,V-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)翼飛機也由兩個競爭對手貝爾和波音聯(lián)合設(shè)計,這兩種被寄予厚望的武器在整個開發(fā)過程中都產(chǎn)生了無窮的問題。
【 分離設(shè)計策略 】
兩大船廠擁有各自的設(shè)計建造風格,通用電船同時采用CAD計算機輔助設(shè)計和人工手繪制圖,紐波特紐斯則已實現(xiàn)了全CAD化;兩家的部件編號習慣、布線方式、通風設(shè)計、管線支架、電氣接頭等等細節(jié)都不相同。很不幸的是在需要高度協(xié)作的核潛艇設(shè)計過程中,兩個造艦巨頭都不愿意分享自己的企業(yè)秘密,也沒有建立任何設(shè)計-建造沖突的解決機制,海軍只好做調(diào)解人花大力氣協(xié)調(diào)雙方的工作。這造成了嚴重的超支和延誤,以致1989年初通用電船以7.26億美元的低價中標建造合同時,具體設(shè)計只完成了5%。
波特紐斯的設(shè)計必須轉(zhuǎn)換成通用電船的技術(shù)規(guī)范才能在其造船廠使用,首艇開工后很多主要系統(tǒng)都必須進行修改,通用電船甚至不得不重建部分子系統(tǒng)。到1992年海軍批準了超過800處設(shè)計規(guī)格改動,設(shè)計費用據(jù)估計增加了1.8億美元,建造過程中的各種小改動更是數(shù)以萬計。
“海狼”級采用為“俄亥俄”級開發(fā)的模塊化方式建造,艇體分段在通用電船昆塞特角工廠建造,然后用駁船運往西南直線距離60公里外的格羅頓工廠總裝,這兩個工廠在“俄亥俄”級工程中都得到了升級擴建。原計劃在昆塞特工廠完成大部分預(yù)舾裝工作,但因為出圖延誤以及頻繁的設(shè)計改動,昆塞特工廠幾乎無法展開舾裝作業(yè)。
【 質(zhì)量控制 】
雖然HY-130鋼的生產(chǎn)技術(shù)在首艇開工時還未完善,但HY-100已經(jīng)在兩艘“洛杉磯”級“邁阿密”號和“斯克蘭頓”上成功試驗過,被認為是低風險的建造工藝。然而海軍提供的鋼材焊料規(guī)范卻出了問題,規(guī)范的下限得到大量數(shù)據(jù)支持,上限的設(shè)定則比較隨意。在HY-100的測試中使用的是符合規(guī)范的低碳焊絲,“海狼”號實際建造中使用的高碳焊絲也在規(guī)范上限內(nèi),但這個規(guī)范卻被證明是錯誤的。不合適的焊絲與通用電船焊接步驟的缺陷導致焊接面冷卻過快,焊縫過脆。
1991年9月當“海狼”號工期完成17%時,通用電船在分段殼體接縫處發(fā)現(xiàn)大面積發(fā)絲粗細的裂痕,所有出現(xiàn)問題的焊縫全部返工,其中一個分段不得不被棄用,它的鋼材轉(zhuǎn)而制造結(jié)構(gòu)夾具。返工的代價是成本增加6860萬美元,工期延長一年。因為是焊接規(guī)范的問題,海軍承擔了全部責任,但由此產(chǎn)生的超支和延誤遭到國會的強烈批評。
【 作戰(zhàn)系統(tǒng) 】
基于“洛杉磯”級作戰(zhàn)系統(tǒng)的開發(fā)經(jīng)驗,海軍規(guī)劃用6年時間完成“海狼”級作戰(zhàn)系統(tǒng)的研發(fā)、測試、集成和交付工作,認為這一流程只有中等風險。但政府問責局在1987年的評估卻是高風險,因為軟件編寫工作量是“洛杉磯”級的兩倍。
事實也確實如此,從一開始SUBACS作戰(zhàn)系統(tǒng)就面臨開發(fā)、成本和管理的諸多問題:計劃中的光纖數(shù)據(jù)總線遇到技術(shù)困難,不得不重新設(shè)計,采用更多傳統(tǒng)的電氣技術(shù);多層計算機電路板制造也麻煩不斷;主承包商IBM和海軍之間存在管理上的矛盾。所有這些因素造成嚴重超支,一年間SUBASC的項目成本增加了10億美元。
隨后海軍和IBM的主要項目經(jīng)理都被撤換,全系統(tǒng)進行了大規(guī)模重新設(shè)計,名稱也更改為AN/BSY-1,用于“洛杉磯”級改進型?!昂@恰奔壊捎玫南到y(tǒng)更加復(fù)雜且先進,被命名為AN/BSY-2。BSY系統(tǒng)的預(yù)算被海軍“封頂”,又不斷被突破,軟件開發(fā)與集成所需時間被大大低估,可靠性和可維護性問題直到1992年安裝到“圣胡安”號上進行評估時仍然不達標,以致國會要求政府問責局監(jiān)督項目進展。
而且因為AN/BSY-2的改動太大,全艇的內(nèi)部容積和重量指標都發(fā)生了相當大的變化,進而產(chǎn)生連鎖反應(yīng),紐波特紐斯拿到新數(shù)據(jù)后需要對很多部分進行重新設(shè)計。不過AN/BSY-2軟件方面一年的延誤對全艇的進度卻沒造成太大影響,因為其它方面尤其是焊接問題造成拖延得更久。
【 建造數(shù)量 】
這些問題都可以及時解決,但需要巨量的預(yù)算支持,而進入后冷戰(zhàn)時期成本已成為國會極為關(guān)注的一個要素。早在1984年負責政策的助理國防部長發(fā)起的一項秘密研究就對“海狼”級項目提出了批評,主要集中在成本和海軍的潛艇作戰(zhàn)效率模型。
海軍計劃1989財年建造首艇,1991財年建造2艘,之后以每年3艘的速度共建造29艘。而研究表明3艘“海狼”級的預(yù)算可以采購7艘“洛杉磯”級。如果單打獨斗,“海狼”級單艇在任何指標上都遠優(yōu)于”洛杉磯“級,但是3:7的數(shù)量對比意味著采購“洛杉磯”級將可以前沿部署更多的潛艇。3艘”海狼“級可以攜帶150件武器,7艘“洛杉磯”則是259件。
面對暴漲的成本、層出不窮的技術(shù)和管理問題,參議院軍事委員會在1990年取消了1991財年2艘“海狼”級的采購預(yù)算,轉(zhuǎn)而增購了2艘“洛杉磯”級。在海軍高層提出緊急動議后,眾議院軍事委員會批準了第2艘“海狼”級的預(yù)算。出席國會聽證會的記者寫道采購這艘“海狼”級“多半是出于憐憫”。
1990年8月13日時任國防部長切尼宣布將“海狼”級的建造數(shù)量削減了一半,生產(chǎn)速率將降低到每兩年3艘。
進入1991年,蘇聯(lián)在政治風暴中已經(jīng)是搖搖欲墜。美國的軍備計劃也開始逐步放緩,“俄亥俄”級取消了后6艘的建造,止步于18艘。“海狼”級建造數(shù)量被腰斬后,海軍核動力總監(jiān)迪馬斯上將考慮將剩余全部建造合同都交給通用電船,因為他們唯一的產(chǎn)品就是潛艇,而紐波特紐斯還造航母和民船。
紐波特紐斯為此提起法律訴訟,認為他們的成本更低。但是海軍在法庭上占了上風,最終通用電船得到了全部訂單。這也意味著在紐波特紐斯結(jié)束最后幾艘“洛杉磯”級的建造后,美國海軍能造核潛艇的船廠將從60年代的7家減少到1家。
> 1994年10月的紐波特紐斯造船廠,左側(cè)塢中是“灰夫人” - “長灘”號核動力巡洋艦,最右側(cè)的建筑就是潛艇車間
通用電船自身當時正在建造最后一艘“俄亥俄”級“路易斯安那”號,1993年將建造最后一艘“洛杉磯”級,這2艘艇完工后“海狼”級就是唯一的收入來源了。低速率建造也會帶來熟練工人的流失和成本的增長。
還有更大的問題來自供應(yīng)商,初始29艘的訂單吸引了大量供應(yīng)商參與項目,但建造數(shù)量大幅削減后他們中的大多數(shù)都將無法盈利,不是破產(chǎn)就是退出軍品采購。海軍和船廠不得不重新尋找滿足資質(zhì)的供應(yīng)商,很多情況下通用電船獲取零部件的成本都超出了最初的估計。
1991年12月26日,蘇聯(lián)解體。紅海軍這個昔日最大的對手也轟然倒塌從大洋上消失得一干二凈。美國的國防政策迅速調(diào)整,轉(zhuǎn)而聚焦于聯(lián)合作戰(zhàn)和瀕海作戰(zhàn)。正在建造中的“海狼”級無法適應(yīng)這樣的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變,而且超支和工期延誤問題將一直持續(xù)到90年代中期,令整個項目在財政上都淪為雞肋。
1992年1月,切尼宣布終止整個SSN 21計劃,僅僅完成首艇“海狼”號的建造,國會已經(jīng)批準的2號和3號艇預(yù)算都將撤銷,直到1997財年一種替代的新型低成本攻擊核潛艇啟動前將不再建造新潛艇。1993年一月上臺的克林頓政府再次確認“海狼”級將只造一艘。
不過受到國會中來自康涅狄格州(通用電船格羅頓工廠所在州)和鄰近州議員的壓力,加上迪馬斯上將的積極奔走,已于1991財年獲得全部預(yù)算的2號艇得以在1992年9月投入建造。
迪馬斯上將具有和里科弗非常接近的獨斷風格,為保留“海狼”級不遺余力。他宣稱1992財年得到部分預(yù)算的3號艇已經(jīng)籌集了15億美元,因此只需再投入15億就能完工。國會的調(diào)查也發(fā)現(xiàn)建造3號艇和停建并重組潛艇工業(yè)的成本基本相同,但是維持低速率建造對國防工業(yè)帶來的危險更低。國防部的評估認為在1995或96財年建造3號艇對整個潛艇工業(yè)來說都是最優(yōu)選擇,可以令其平穩(wěn)過渡到1998財年開始的新型攻擊潛艇計劃。
在這個背景下3號艇終于得以重生,于1996年6月獲得建造合同,并在1999年修改設(shè)計,耗資8.87億美元插入一個30米長的MMP多任務(wù)平臺艙段,替代“鯛魚”號執(zhí)行深海特種作戰(zhàn)任務(wù),其30億美元的造價超過了核動力航母的一半以上。
> 2004年6月5日舉行命名儀式的“吉米·卡特”號
整個“海狼”級計劃從初始概念設(shè)計的1982年到首艇服役的1997年歷經(jīng)15年,最初80年代估計的總造價是29艘艇共380億美元,而在1999年估計3艘艇含研發(fā)費用的總造價已經(jīng)達到了160億美元,平均單價超過50億美元。
首艇“海狼”號服役時已經(jīng)延誤了25個月,超支45%,超強的作戰(zhàn)性能在徹底改變的作戰(zhàn)環(huán)境面前顯得能力過剩,費效比低下。美國在冷戰(zhàn)末期開發(fā)的其它超級武器也都存在類似生不逢時的問題,比如A-12攻擊機、“科曼奇”直升機、“十字軍”自行火炮,最終的結(jié)果比“海狼”級還不堪,“海狼”至少還造了三艘。
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