1 引 言

潛艇具有隱蔽性好、突擊力強(qiáng)的特點。潛艇作為攻擊性武器是對抗航空母艦和進(jìn)行核威懾的重要軍備力量，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭和戰(zhàn)略中發(fā)揮著日益突出的作用。一直以來，各軍事強(qiáng)國都希望獲得性能更優(yōu)異的潛艇，不斷采用新的突破性技術(shù)，而新概念潛艇往往為這些關(guān)鍵技術(shù)上的技術(shù)飛躍提供了思路，從而推動了高性能潛艇的發(fā)展。以下分別對新概念潛艇以及相關(guān)的武器和通信技術(shù)進(jìn)行介紹。

2 磁流體推進(jìn)潛艇

與現(xiàn)役的常規(guī)潛艇或核潛艇相比，磁流體推進(jìn)潛艇具有結(jié)構(gòu)簡單、振動小、噪聲低和操縱靈活等特點，也具備高速推進(jìn)的能力。磁流體推進(jìn)器無空泡，不產(chǎn)生空泡噪聲，也不采用通常的機(jī)械部件和減速齒輪，因而也不產(chǎn)生機(jī)械噪聲[1-4]。此外，這種推進(jìn)器還因推力集中、水的紊流較小而減弱了磁通量的變化，可以避免被敵方磁探儀探測跟蹤。日本比較重視磁流體推進(jìn)的實用化技術(shù)研究，1985年日本成立了“超導(dǎo)電磁推進(jìn)船開發(fā)研究委員會”，決定建立超導(dǎo)電磁推進(jìn)試驗船，1992年研制的“大和一號”試驗船在海上自航試驗成功[5]，雖然該船的推進(jìn)器超導(dǎo)磁體的磁場未達(dá)到設(shè)計預(yù)定的4T指標(biāo)就出現(xiàn)失超，但只需進(jìn)一步提高超導(dǎo)磁體的磁場強(qiáng)度，完善磁體制造技術(shù)，減輕推進(jìn)器、動力和制冷等設(shè)備的重量，就可以使船速和效率達(dá)到實用化的水平。磁流體推進(jìn)器還能減少水動力阻力，減少維護(hù)量及降低可檢測性。文獻(xiàn)[6]指出，目前應(yīng)用螺旋槳推進(jìn)器系統(tǒng)的潛艇已經(jīng)獲得20～42 kn的航速，利用稍作修改的壓水堆作為動力源的磁流體推進(jìn)器，可獲得此范圍內(nèi)的速度。如果同時采用液態(tài)金屬增殖反應(yīng)器，可達(dá)到更大的水下航速。由于潛艇的聲隱蔽性在隱身性中最為重要，磁流體推進(jìn)潛艇運(yùn)動時不產(chǎn)生空泡和機(jī)械噪聲的顯著優(yōu)點被認(rèn)為是未來潛艇的重要發(fā)展方向。采用磁流體推進(jìn)和螺旋槳結(jié)合構(gòu)成的混合式推進(jìn)潛艇也是一種構(gòu)想方案。

3 燃?xì)廨啓C(jī)和燃料電池混合推進(jìn)系統(tǒng)的英國新概念潛艇

2004年在悉尼舉辦的太平洋海事展覽會上，英國BMT國防服務(wù)有限公司推出一種非核、電潛艇模型SSGT，該潛艇采用燃?xì)廨啓C(jī)和燃料電池的混合推進(jìn)。該設(shè)計包括換氣裝置和燃料電池的不依賴空氣推進(jìn)(AIP)[7-9]系統(tǒng)以及專供水下高速航行使用的鈉鎳氯化物電池，該潛艇水下機(jī)動性接近核潛艇，但造價和噪聲比核潛艇低。這使?jié)撏軌蛞?0 kn航速半潛航行數(shù)千海里，在進(jìn)入戰(zhàn)區(qū)后使用燃料電池或蓄電池轉(zhuǎn)入長達(dá)30天的隱蔽航行。對于更隱蔽的但速度較慢的經(jīng)航要求，艇上的工作用電和動力用電靠燃料電池提供。其燃料電池通過潛艇的水下通氣桅桿吸入的空氣與從精制煤油中獲得的氫發(fā)生反應(yīng)，精制煤油由裝在潛艇露天甲板下的外部燃料袋運(yùn)載。到達(dá)指定水域后，該潛艇以AIP方式使用燃料電池，煤油中的氫與艇載液罐中的液氧發(fā)生反應(yīng)。最高至30 kn的短時戰(zhàn)術(shù)沖刺由鈉氯化鎳電池組提供動力。由于在所有模式下發(fā)電采用相同的燃料和設(shè)備，所以該潛艇在經(jīng)航和戰(zhàn)區(qū)執(zhí)行任務(wù)時在速度和自持力上相當(dāng)靈活。為消除推進(jìn)裝置在高速時的空化效應(yīng)，設(shè)計采用涵道式噴水推進(jìn)。該新概念潛艇有望在2012年研制成功[10]。

4 無人潛器

無人水下航行器(UUV)[11]靠遙控或自動控制在水下航行，用于高風(fēng)險作戰(zhàn)區(qū)執(zhí)行任務(wù)或高風(fēng)險作業(yè)區(qū)作業(yè)。無人潛器取消了艇員，能深入敵群，可避免艇員承擔(dān)的風(fēng)險，是隱蔽性好、效費(fèi)比高的作戰(zhàn)工具。核潛艇所裝備的無人水下航行器，既可以作為水下武器平臺，實施水下隱蔽突擊，參加潛艇戰(zhàn)、反潛戰(zhàn)、水雷戰(zhàn)等作戰(zhàn)，又可作為傳感器平臺，實施偵察、監(jiān)視、收集情報、海洋觀察，以及執(zhí)行其它許多作戰(zhàn)使命。美國海軍研制的近期水雷偵察系統(tǒng)(NMRS)，已于1998年開始裝備“洛杉磯”級核潛艇。NMRS的主要任務(wù)是作為隱蔽的水雷偵察工具，可執(zhí)行偵察任務(wù)，為潛艇在雷區(qū)航行提供安全引導(dǎo)。美軍正在研制用于探雷的遠(yuǎn)期水雷偵察系統(tǒng)(LMRS)，但LMRS不能滅雷。此外，美軍正在進(jìn)行“曼塔”(Manta)無人水下航行器的設(shè)計研究，希望在2010年投入使用[12]。Manta嵌入潛艇殼體內(nèi)，在淺水區(qū)執(zhí)行危險任務(wù)時釋放，利用探測器和攻防武器，進(jìn)行水下監(jiān)視發(fā)現(xiàn)敵方水雷場，跟蹤和攻擊敵潛艇，完成任務(wù)后返回母艇[13]。

5 仿生潛艇

2名密歇根大學(xué)的學(xué)生根據(jù)魚類潛游狀態(tài)運(yùn)動規(guī)律，設(shè)想建造一種“仿魚潛艇”，這種潛艇外層包裹著1層由特殊材料制成的彈性外表，用貫穿艇體的彈性棒帶動的尾巴周期性變化成為有規(guī)律的擺動推動潛艇前進(jìn)，能提高潛艇的水下機(jī)動性和隱蔽性。他們的這一設(shè)計已得到美國海軍的肯定，并批準(zhǔn)立項[14]。

國外研究發(fā)現(xiàn)，在艇體表面噴注聚合物就像海豚和魚在其身體上分泌降阻油一樣可減小摩擦阻力。這種技術(shù)能使?jié)撏Р恍枰黾庸β示湍芴岣吆剿佟?艘航速30 kn的核潛艇，如果推進(jìn)功率增大1倍能提高航速至38 kn，如果阻力減小一半航速同樣能達(dá)到38 kn。俄羅斯已經(jīng)開始利用在艇體上涂敷層的技術(shù)，包括有消聲能力的障礙涂料，對邊界層壓力作出反應(yīng)的嵌入式軟質(zhì)多孔材料，對邊界層加熱控制的電毯，以及向涂層表面添加聚合物，可減小摩擦阻力60%[15]。

6 水泥潛艇

俄羅斯海軍正在研制的水泥潛艇靠自身重量能下潛到深海，這種潛艇能夠下潛到目前的潛器不能達(dá)到的深度，并能以垂直發(fā)射的魚雷攻擊其上方的艦船。由于聲吶無法發(fā)現(xiàn)這種水泥船體和接近靜音的推進(jìn)系統(tǒng)，這種潛艇在海底活動范圍很廣。水泥潛艇以電池為動力，同普通潛艇不同，水泥潛艇沒有重量限制，可以有許多分艙，只需要最低限度數(shù)量的艇員操作，水泥潛艇也便于采用“狼群”戰(zhàn)術(shù)攻擊目標(biāo)[16]。

7 航母潛艇—航母和潛艇結(jié)合

潛艇隱蔽性好，能夠在水下作戰(zhàn)地點發(fā)動突襲，但水下航速低，制空能力差，對陸攻擊和支援能力較弱，航空母艦的特點恰恰相反，航母續(xù)航力強(qiáng)、機(jī)動快速，攜帶的艦載機(jī)具有作戰(zhàn)半徑大、攻擊力強(qiáng)的優(yōu)點，但航母出動必須是戰(zhàn)斗群，隱蔽性差，是水面上最明顯的攻擊目標(biāo)，極其依賴飛機(jī)與其他艦艇防護(hù)。潛艇與航母兩者的優(yōu)缺點恰好可以相互取長補(bǔ)短，設(shè)計一種既能夠潛航又能夠攜帶攻擊性艦載機(jī)的新式艦船—航母潛艇(也被稱為潛艇航母等)是一種新的發(fā)展概念。二戰(zhàn)期間，日本曾經(jīng)使用這種潛航母艦對美國進(jìn)行過突襲，但當(dāng)時這種潛艇一方面沒有解決好飛機(jī)的回收問題，另一方面最多僅能攜帶3架飛機(jī)(1945年的I-400型航母潛艇[17])而限制了戰(zhàn)斗力。目前英國、美國均對航母潛艇的可行性做了大量論證和一些關(guān)鍵性試驗。

8 相關(guān)的武器和通信技術(shù)

8.1 武器裝備

一種革命性的魚雷武器技術(shù)就是蘇聯(lián)/俄羅斯的“暴風(fēng)”高速火箭魚雷[18,19]。20世紀(jì)70年代末蘇聯(lián)海軍接收了第一條該魚雷。這種魚雷由于超空化效應(yīng)使速度達(dá)到了200 kn[20-22]，但該魚雷缺乏制導(dǎo)能力，僅根據(jù)來自艦殼聲吶的數(shù)據(jù)發(fā)射，是直航魚雷，目前該魚雷的自導(dǎo)問題尚待解決，也僅用于潛艇。俄羅斯由于經(jīng)費(fèi)短缺，已把這種魚雷投放市場。目前美國和德國正在進(jìn)行超空化研究的合作，已經(jīng)開始了新型速度極快的魚雷的試驗，這種新型魚雷將具有自導(dǎo)系統(tǒng)，安裝在艏部空化錐尖上[23]。

除火箭魚雷外，美國正在開發(fā)的艇外儲存發(fā)射魚雷技術(shù)極具創(chuàng)新性。美國的Tango-Bravo計劃的目的是尋找突破潛艇現(xiàn)有設(shè)計障礙的新技術(shù)，從根本上重新思考潛艇的設(shè)計方法。美國期望建造一級能力與“弗吉尼亞”級潛艇相當(dāng)、但成本、尺寸僅為其1/2的新一代潛艇。從2005年開始，DARPA分別與通用動力、諾思羅普·格魯曼等公司相繼簽署合同，開始進(jìn)行Tango-Bravo計劃中相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)和論證工作。該計劃的主要目標(biāo)是降低未來潛艇的采辦和支持成本，主要在5個關(guān)鍵的潛艇技術(shù)領(lǐng)域開展研究，其中包括艇外武器儲存和發(fā)射。該技術(shù)取消傳統(tǒng)發(fā)射管和垂直發(fā)射系統(tǒng)，而將武器裝載在耐壓殼外部。該技術(shù)的優(yōu)點為：1)不用占據(jù)艇內(nèi)空間，有利于減小艇體尺寸，降低成本；2)可以自由選擇武器的尺寸，極其有利于無人潛器的使用；3)沒有了產(chǎn)生噪聲的魚雷管門；4)不需要復(fù)雜的水下發(fā)射技術(shù)。負(fù)責(zé)該項目的諾思羅普·格魯曼公司等已在淺海區(qū)成功發(fā)射了全尺寸的MK48魚雷以展示此設(shè)計理念。2007年2月進(jìn)行的第二階段開發(fā)和測試是在最大作業(yè)深度發(fā)射全尺寸武器，驗證了有能力從艇殼外部裝載和發(fā)射魚雷，且發(fā)射時艇的速度和深度可與“弗吉尼亞”級相當(dāng)。該技術(shù)的難點在于當(dāng)武器在耐壓殼外部時如何接近、裝載和輸送武器[24]。

8.2 通信設(shè)備技術(shù)

潛艇處于水下潛航狀態(tài)時對岸通信主要使用超長波，但采用藍(lán)綠激光有更好的傳輸性能。從20世紀(jì)70年代起，各國對藍(lán)綠激光通信進(jìn)行了大量的開發(fā)工作。激光通信通頻帶窄，被截獲的可能性小，抗干擾能力強(qiáng)，不受核爆炸的影響，數(shù)據(jù)傳輸率高，信息容量大，能在電磁對抗環(huán)境下安全隱蔽地傳輸數(shù)據(jù)和話音，具有較強(qiáng)的實用性，對處在水面下300 m深度的接收機(jī)發(fā)送信息是完全可能的。由于潛艇藍(lán)綠激光通信系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，耗資大，所以還沒有進(jìn)入實用階段[25]。

9 結(jié) 論

本文對未來超導(dǎo)磁流體推進(jìn)潛艇、混合動力潛艇、無人潛器、仿生潛艇、水泥潛艇、航母潛艇、自導(dǎo)超空化高速魚雷、武器艇外布置發(fā)射、水下藍(lán)綠激光通信等新概念潛艇和相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了介紹，揭示了未來潛艇的發(fā)展方向，盡管其中一些技術(shù)可能在保密的狀態(tài)下已經(jīng)實現(xiàn)，但有些概念的關(guān)鍵技術(shù)仍需要不斷突破和創(chuàng)新，未來潛艇也必將對世界科學(xué)技術(shù)進(jìn)步起到極大的促進(jìn)作用。

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