簡介
隨著美國重返亞太戰略的實施,人民海軍已經面臨現實而緊迫的潛艇反潛作戰任務。美國新近服役的維吉尼亞級核潛艇,憑藉較高的隱蔽性和優秀的頻海作戰性能,已具備進入我大陸架區域,用射程達1600至2500公里的戰斧飛彈,對我國沿海乃至內陸的重要政治(包括北京)、經濟、工業核心城市與軍事區域,進行戰略戰役打擊的能力,這對我國的國防安全已造成重大威脅。目前,我國在發展常規潛艇進行近海作戰的道路上已經取得了巨大進步,先後研製和生產了039A、039B型潛艇,這些潛艇具備優良的作戰性能,但面對美制核潛艇,如何進行淺海伏擊作戰作戰就成為一個尖銳的問題。小堆AIP技術、拖曳線列陣聲吶技術、X舵技術和先進減振浮筏技術是目前國際主流先進常規潛艇的標準配置,對發展我國下一代常規動力潛艇具有重要意義。四大關鍵技術[1]
小堆AIP技術、拖曳線列陣聲吶技術、X舵技術、先進減振浮筏技術。小堆AIP技術
現代戰爭更加依賴於具有最大限度隱身能力的潛艇,而潛艇的隱身能力主要取決於潛艇動力裝置的配置。上世紀80年代以來,已開發國家紛紛開展潛艇改造研究,以避免常規潛艇通氣管狀態的使用、增加水下續航行時間、降低暴露率、提升其戰術水平,發展了由不依賴空氣推進系統(AirIndependentPropulsion,AIP)給潛艇提供輔助動力的設計理念。常規燃料AIP技術包括閉式循環柴油機、斯特林發動機、自主式潛艇能源系統、燃料電池等裝置。小堆AIP技術是在常規潛艇上增設一套小型化的核動力裝置,提供水下航行動力,構成柴電與小堆核電組合的動力系統,即小堆AIP系統。通常情況下,潛艇由蓄電池組或柴油發電機組供電;長時間水下潛航時,由AIP系統供電,使電機在低速工況下運行,並給蓄電池組充電,高速航行時由AIP系統與蓄電池組並聯供電。隨著科學技術的發展,潛艇的核動力裝置小型化已有階段性的突破,且適用於小堆AIP系統的小型核動力裝置,因其一迴路循環泵的功率遠小於壓水型反應堆一迴路主泵功率,發電機與蒸汽透平直接連線而不採用減速齒輪,航行噪聲已不突出;加之低功率小型反應堆技術比標準型壓力反應堆技術簡單,要求也不苛刻和嚴格,柴電與小堆核電組合動力潛艇的造價和技術複雜性也將大大低於核潛艇。可以預見,小堆AIP技術是很有發展前途的技術方案,一旦裝備潛艇後,將會使現代常規潛艇的攻防作戰能力大幅提升,而且,隨著核動力技術的日趨成熟,小堆AIP技術將更加完善,其套用前景將更為廣闊。
目前,我國清華大學的HTR-10高溫氣冷堆於2003年併網發電。高溫氣冷堆技術的日趨成熟,各國對其潛用化技術改造後,將成為常規潛艇小堆AIP系統的主要堆型之一。據分析人士稱,上世紀90年代以來,我們開始對小堆AIP技術開展預先研究,先後攻克了多項關鍵技術,目前,我國已經具備試驗樣堆上艇實驗的能力,下一步就是驗證試驗堆的實際能力,為早日裝備奠定堅實的基礎。
拖曳線列陣聲吶技術
拖線陣因為工作頻率低、探測距離遠,探測安靜型目標仍具備技術優勢和良好的發展前景。現在的一些潛用戰術拖線陣,最低工作頻率可達10HZ左右,最大探測距離也可達180公里。現代安靜型潛艇雖然通過諸多靜音手段,有效削弱數KHZ頻率上的連續譜和部分離散線譜的強度。但受到當前減震降噪技術的限制,在較低頻段上的潛艇自噪音還是很難得到削弱。工作頻率低的拖線陣,可以在較遠距離上,檢測並跟蹤現代安靜型潛艇。而且,窄帶低頻線譜還具有個體性,即每艘潛艇的低頻線譜存在差異,利用這一特性拖線陣對安靜型潛艇進行遠距探測和識別,也是一個重要的技術發展方向,這將為潛反潛作戰帶來巨大的作戰優勢。拖線陣因為工作頻率低、探測距離遠,探測安靜型目標仍具備技術優勢和良好的發展前景。現在的一些潛用戰術拖線陣,最低工作頻率可達10HZ左右,最大探測距離也可達180公里。現代安靜型潛艇雖然通過諸多靜音手段,有效削弱數KHZ頻率上的連續譜和部分離散線譜的強度。但受到當前減震降噪技術的限制,在較低頻段上的潛艇自噪音(比如低頻窄帶線譜)還是很難得到削弱。工作頻率低的拖線陣,可以在較遠距離上,檢測並跟蹤現代安靜型潛艇。而且,窄帶低頻線譜還具有個體性,即每艘潛艇的低頻線譜存在差異,利用這一特性拖線陣對安靜型潛艇進行遠距探測和識別,也是一個重要的技術發展方向,這將為潛反潛作戰帶來巨大的作戰優勢。
我軍常規潛艇都應該配備性能較好的拖線陣,一則可以提高水聲探測水平,為將來南海重點海域的水下作戰做準備。二則也可以消除尾部盲區,儘量避免因為尾部監聽盲區的存在,而導致和平時期被跟蹤,戰爭爆發後被攻擊的惡果。總而言之,裝備拖線陣是潛艇提高水聲探測水平的發展趨勢,人民海軍潛艇要提高水下探測能力,必須加大拖線陣的裝備研發力度。
X舵技術
X舵是指四個尾舵呈X型正交布置,舵軸中心線與艇縱中對稱面呈一定夾角的分離式尾舵。與常見的十字舵相比,X舵造型獨特,公開的資料又少,大家對其了解不多,所以總給人一種神秘感。加之X舵早期僅在荷蘭、瑞典的幾型常規潛艇上使用,使用範圍小裝備的潛艇也少,與隨處可見的十字舵相比也就顯得較為另類。但近年來X舵在新型潛艇中的流行速度卻非常快,如澳大利亞的科林斯級、以色列的海豚級、瑞典於1996年服役的哥特蘭級、德國在2003年建成的212A型、日本2005年投入現役的蒼龍,乃至法國正在建造的梭子魚級核潛艇,都無一例外的採用了X舵。X舵被這六型潛艇採用,長期以來,我國潛艇的尾舵一直跟隨蘇俄的設計,採用十字尾舵較多。目前,我國已經開展了X舵技術的試驗樣機工作,未來很可能安裝在正在研製的第四代某新型潛艇上。X舵的四個舵面布置在潛艇尾部的對角線上,舵面可取得最大展長,舵操縱面的操縱能力和效率高。意味著在航速相同、舵角相同的情況下,裝備X舵的潛艇縱傾角和深度變化率要更大,在各種航速下的垂直面和水平面機動性上也均比十字舵優秀。此外,在噸位相同線型和動力水平接近的條件下,潛艇使用X舵比使用十字舵更能改善潛艇的快速性。
對於一艘潛艇而言,擁有良好的水下機動性,有著非常重要的意義。因為在潛艇攻擊過程中,良好的機動性可以幫助潛艇快速占領射擊陣位,達到先敵攻擊的戰術要求,大大提高潛艇的攻擊成功率。而在潛艇面臨敵方反潛威脅中,更小的水平迴轉半徑,更大的變深性能,都能幫助潛艇提高規避率,增強潛艇的生存能力。特別是在面對敵魚雷攻擊中,X舵潛艇可以利用較小的迴轉半徑結合更大的變深速率,做出水平和垂直面結合的大機動動作,幫助潛艇快速脫離魚雷聲納跟蹤錐角,擺脫敵魚雷的跟蹤追擊。所以,X舵與傳統的十字舵相比,在攻擊能力、規避能力上的優勢也非常突出。而同樣的潛艇,在裝備X舵後在水下戰術性能上顯然會比裝備十字舵更優異。
X舵在靜音性上的優勢。根據以往經驗表明,裝備十字舵等舵效低的潛艇,在低速下為保持艇位需要頻繁的操縱尾舵,由於舵裝置具有連續工作的特點。另外,X舵因為舵效高操縱性好,易於保持或者改變潛艇在各種航速下的運動狀態,所以降低了操舵頻率,減小了潛艇低速下的操舵噪音,對於改善潛艇低速下的靜音水平有較大幫助。為縮小我國潛艇與國際先進水平的差距,並改善和提高我國常規潛艇的機動性、安全性、靜音性能,擴大我國潛艇部隊在周邊大陸架淺水區域的作戰能力。我國也必須跟上國際研發的步伐,加大對X操縱面的研發力度,為將來新型潛艇特別是新型AIP混合動力潛艇,早日裝備性能優異的X舵打下堅實有力的基礎。