薛 敏，錢家昌，柳 超，夏興隆，冷文軍，張錦嵐

(1. 海軍裝備部裝備項(xiàng)目管理中心，北京 100071；2. 武漢第二船舶設(shè)計(jì)研究所，湖北 武漢 430064)

0 引 言

美國一直以來高度重視戰(zhàn)略核力量，將其作為國家安全的基石、保持戰(zhàn)略威懾的前提。尤其是生存能力強(qiáng)、隱蔽性好、機(jī)動性高、部署靈活的戰(zhàn)略導(dǎo)彈核潛艇，作為實(shí)施先發(fā)制人核打擊和核報(bào)復(fù)的最重要手段，是戰(zhàn)略打擊力量的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，一直是發(fā)展的重點(diǎn)。因此，美國海軍從21世紀(jì)初開始就著手研究戰(zhàn)略核潛艇的換代項(xiàng)目（ORP），也被稱為“SSBN-X”項(xiàng)目，旨在為美國海軍研制12艘新型彈道導(dǎo)彈核潛艇以取代14艘“俄亥俄”級核潛艇。“哥倫比亞”級戰(zhàn)略核潛艇（Columbia class SSBN），是美國第5代彈道導(dǎo)彈核潛艇，為美國海軍有史以來建造的最大潛艇。在2017年1月通過美國裝備采購的里程碑B關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，即正式批準(zhǔn)建造，將于2030年左右全面替代“俄亥俄”級成為美國“三位一體”核戰(zhàn)略的中堅(jiān)力量。本文通過調(diào)研美國“哥倫比亞”級核潛艇相關(guān)資料，對“哥倫比亞”級核潛艇情況進(jìn)行全面梳理，在全方位分析“哥倫比亞”核潛艇的發(fā)展階段及主要技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對“哥倫比亞”級核潛艇的主要情況及其特點(diǎn)進(jìn)行分析研判，為我國相關(guān)裝備和技術(shù)發(fā)展提供參考。

1 “哥倫比亞”級核潛艇發(fā)展階段

美國新一代“哥倫比亞”級核潛艇最早賦予代號SSBN（X），在美國海軍術(shù)語中“SSBN”是彈道導(dǎo)彈核潛艇的縮寫，“X”意味著目前該艇的技術(shù)方案和狀態(tài)尚不確定，SSBN（X）定位為“俄亥俄”級的替代艇計(jì)劃（Ohio-Class Submarine Replacement Program），用于接替將于2027年前后退役的“俄亥俄”級彈道導(dǎo)彈核潛艇。

2006年12月，時(shí)任美英兩國領(lǐng)導(dǎo)人的小布什和布萊爾就“三叉戟”Ⅱ D5型潛射彈道導(dǎo)彈壽期及裝備問題展開了磋商，之后美國海軍成立了SSBN（X）計(jì)劃辦公室。

2008年，美國開始著手編制可行性分析報(bào)告，并于2009年5月完成基礎(chǔ)分析工作，最終在同年9月定稿。

2010年3月前海軍一直在審核這份可行性分析報(bào)告。直到2010年4月，《核態(tài)勢評估報(bào)告》才通過了對國家?；鶓?zhàn)略威懾的撥款請求。

2011年1月，美國海軍官方網(wǎng)站報(bào)道了“俄亥俄”SSBN（X）計(jì)劃進(jìn)入技術(shù)開發(fā)階段，并簽署“里程碑A”采購決策備忘錄。

2012年8月，美國海軍批準(zhǔn)SSBN（X）的關(guān)鍵技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)要求，這標(biāo)志著美國海軍新一代戰(zhàn)略導(dǎo)彈核潛艇替換項(xiàng)目的正式啟動。

2016年12月，美國海軍部長Ray Mabus正式將新型彈道導(dǎo)彈核潛艇命名為“哥倫比亞”級，并表示“哥倫比亞”級核潛艇將采用最新技術(shù)，是國家“三位一體”戰(zhàn)略中的最強(qiáng)支柱。

2017年1月，USNI1USNI為美國海軍學(xué)會（The United States Naval Institute）縮寫。該學(xué)會成立于1873年，超過135年，是一個私立、非盈利、獨(dú)立的專業(yè)軍事論壇。每年會召開會議，下屬擁有網(wǎng)站和期刊。該學(xué)會擁有會員超過50 000名，主要是在職和退休海軍人員。新聞網(wǎng)報(bào)道，“哥倫比亞”級核潛艇項(xiàng)目通過B里程碑，被美國國防部指定為重大國防采購項(xiàng)目，正式進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段[6]。

按照美國2016年的國會報(bào)告披露的“哥倫比亞”級發(fā)展時(shí)間計(jì)劃，其首艇預(yù)計(jì)在2030年前后服役，如圖1所示。從“哥倫比亞”級已披露信息來看，該級彈道導(dǎo)彈核潛艇已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的研究設(shè)計(jì)階段，并按照預(yù)定的節(jié)點(diǎn)穩(wěn)步推進(jìn)。

2 “哥倫比亞”級核潛艇主要技術(shù)特點(diǎn)

2.1 基本情況

美國海軍提出建造12艘“哥倫比亞”級核潛艇來替代目前在役的14艘“俄亥俄”級彈道導(dǎo)彈核潛艇，認(rèn)為12艘能夠滿足其核威懾需求。主要考慮到“哥倫比亞”級在中修期（mid-life overhauls）不需要進(jìn)行反應(yīng)堆換料（nuclear refueling），因此僅需要約2年的時(shí)間，而“俄亥俄”級核潛艇由于換料使得中修期達(dá)到4年。從圖1可知，在一定時(shí)間段（2023–2040年）美海軍在役的彈道導(dǎo)彈核潛艇僅有最低的10艘，因此，海軍提交給CRS和國會預(yù)算辦公室（CBO，Congressional Budget Office）的材料中也提及分析和指出這一數(shù)量能夠滿足海上任務(wù)需求。“哥倫比亞”級核潛艇將搭載16枚彈道導(dǎo)彈，而不是“俄亥俄”級的24枚。分析認(rèn)為，裝載數(shù)量的選擇主要與其核威懾能力需求和預(yù)算經(jīng)費(fèi)有關(guān)。

2017開展詳細(xì)設(shè)計(jì)（歷時(shí)5年），要求開工前完成83%的設(shè)計(jì)工作，2021年開始建造（歷時(shí)7年），2028年開始試驗(yàn)并計(jì)劃于2031年前后交付。原“俄亥俄”級替代計(jì)劃首艇建造時(shí)間線如圖2所示，整體設(shè)想如圖3所示。

2.2 主要技術(shù)特點(diǎn)

“哥倫比亞”級核戰(zhàn)略核潛艇與“弗吉尼亞”級攻擊核潛艇一樣，該潛艇同為通用電船公司設(shè)計(jì)及建造，將大量采用在“弗吉尼亞”級核潛艇上得到檢驗(yàn)的技術(shù)?！案鐐惐葋啞奔壏磻?yīng)堆較“俄亥俄”級可以提供更大的動力，其操縱通信設(shè)備、聲吶、電子控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、自衛(wèi)武器及其作戰(zhàn)系統(tǒng)等基本與“弗吉尼亞”級核潛艇相同，但信息化、自動化水平將比“弗吉尼亞”級更高。與英國聯(lián)合開展共用導(dǎo)彈艙（CMC）、戰(zhàn)略武器系統(tǒng)（SWS）設(shè)計(jì)，推動型號設(shè)計(jì)，創(chuàng)新技術(shù)等，其特點(diǎn)如圖4所示。

美國“哥倫比亞”級彈道導(dǎo)彈核潛艇的主要技術(shù)特點(diǎn)梳理如下：

1）裝備數(shù)量12艘，艇員155人，預(yù)計(jì)于2030年前后服役；

2）水下全排水量20 815 t，比“俄亥俄”級（18 750 t）大；船寬 43 ft ≈ 13.1 m，船長 560 ft ≈ 170.7 m；

3）潛深＞800 ft ≈ 244 m，航速＞20 kn；

4）裝備16具導(dǎo)彈發(fā)射筒，尺寸與“俄亥俄”級相同（直徑87 in ≈ 2.21 m；長度適配D5導(dǎo)彈），搭載16枚“三叉戟”II D5LE型導(dǎo)彈；裝備魚雷武器系統(tǒng)，僅用于最低防衛(wèi)；

5）增長艇壽期，期望的壽命周期為42年；

6）S1B型核反應(yīng)堆，全壽期核反應(yīng)堆，中修期無須更換核燃料，并縮短中修期準(zhǔn)備時(shí)間從4年降到2年；

7）采用全電力推進(jìn)，不同于其他核潛艇的機(jī)械推進(jìn)方式，電力推進(jìn)系統(tǒng)更加安靜；

8）具有良好的通用性和隱身性；

9）可升級電子系統(tǒng)，電子、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等具有良好的通用性和可升級性，一方面降低成本一方面便于后期升級；

10）采用X型艉翼、圍殼舵；

11）采用共用導(dǎo)彈艙（CMC），研究ITH技術(shù)降低建造成本；

12）取消“弗吉尼亞”級顎部聲吶；

13）集成發(fā)射筒和艇殼建造技術(shù)；

14）減低費(fèi)用（簡配），由于經(jīng)費(fèi)限制，提出采用可升級的通用系統(tǒng)和設(shè)備，沿用“俄亥俄”級、“弗吉尼亞”級的相關(guān)系統(tǒng)，在一定程度上進(jìn)行簡配。

2.3 改進(jìn)技術(shù)及新研技術(shù)

該項(xiàng)目在“弗吉尼亞”級強(qiáng)有力的基礎(chǔ)上進(jìn)行，相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)更好，“哥倫比亞”級核潛艇上應(yīng)用到的改進(jìn)技術(shù)有：

1）網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)安全（N e t w o r k s a n d Cybersecurity）；

2）模塊化工作站（Modular Workstations）；

3）標(biāo)準(zhǔn)化的管道線纜（Standardized Cabling in Conduits）；

4）潛艇戰(zhàn)聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)系統(tǒng)（SWFTS，Submarine Warfare Federated Tactical Systems）。

新研技術(shù)有：

1）X型艉翼；

2）全電力推進(jìn)；

3）艏部球形聲吶（Bow Dome）；

4）集成發(fā)射筒和艇殼建造技術(shù)（ITH）；

5）大氣控制和監(jiān)測；

6）全壽期反應(yīng)堆芯。

3 “哥倫比亞”級核潛艇技術(shù)特征及啟示

3.1 “哥倫比亞”級核潛艇技術(shù)特征

與目前世界上開始陸續(xù)服役的新一代核潛艇相比，“哥倫比亞”核潛艇動力系統(tǒng)更加高效、態(tài)勢感知能力更強(qiáng)、隱身性更好。在裝備技術(shù)上，“哥倫比亞”級核潛艇具有模塊化、全壽期反應(yīng)堆、全電力推進(jìn)、綜合隱身、遠(yuǎn)程核打擊能力、X型尾翼等方面的技術(shù)特征，代表著未來核潛艇裝備技術(shù)發(fā)展方向。

1）模塊化

采用ITH技術(shù)，美英聯(lián)合研制共用導(dǎo)彈艙（CMC），美國“哥倫比亞”級將搭載16具導(dǎo)彈筒，而英國下一代“繼承者”級（原SSBN（R））將搭載12具導(dǎo)彈筒，可實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)和建造，降低全系統(tǒng)研發(fā)、建造、維修和使用費(fèi)用，并更容易實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)能力的多元化，滿足未來海軍多樣化的作戰(zhàn)需求。

2）全壽期反應(yīng)堆

首次提出反應(yīng)堆與艇同壽，在核潛艇中修期無需更換核燃料，避免損傷艇體，因此，可大幅縮短中修準(zhǔn)備時(shí)間，減少全壽期維修費(fèi)用，并有利于保證艇的在航率，保障彈道導(dǎo)彈核潛艇的戰(zhàn)備值班，滿足美國安全需求，促使美海軍可實(shí)現(xiàn)用12艘“哥倫比亞”級核潛艇替換現(xiàn)役的14艘“俄亥俄”級核潛艇。

3）全電力推進(jìn)

為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降噪，“哥倫比亞”級核潛艇將采用全電力推進(jìn)，其核潛艇全電力推進(jìn)技術(shù)應(yīng)存在較好的技術(shù)積累和重大技術(shù)突破，如推進(jìn)電機(jī)尺寸、重量、推進(jìn)功率以及系統(tǒng)的可靠性等方面。全電力推進(jìn)技術(shù)的采用，將有利于減振降噪和潛艇總體布置，實(shí)現(xiàn)更高的推進(jìn)效率，甚至可以想象未來高能武器的上艇應(yīng)用也是不無可能。

4）綜合隱身

“哥倫比亞”級核潛艇強(qiáng)調(diào)安靜性，預(yù)計(jì)將繼承發(fā)展“弗吉尼亞”級核潛艇上采取的成熟隱身技術(shù)。艇體外表面敷設(shè)消聲瓦，艇上裝備泵噴推進(jìn)器，艇內(nèi)采用浮筏式減振的整體模塊設(shè)計(jì)，有效減少艇上噪聲?！案鐐惐葋啞奔壊扇∪娏ν七M(jìn)省去了減速齒輪箱等機(jī)械設(shè)備噪聲源，降低艇體機(jī)械噪聲。其裝備美國最新研制的S1B型核反應(yīng)堆，該反應(yīng)堆在S9G反應(yīng)堆基礎(chǔ)上提升了功率密度，也極大可能繼承S9G反應(yīng)堆的自然循環(huán)能力，使“哥倫比亞”級核潛艇在中低速航行時(shí)不使用主循環(huán)水泵，降低機(jī)械噪聲。

5）遠(yuǎn)程核打擊能力

“哥倫比亞”級核潛艇每艘裝載16枚“三叉戟”II D5LE型彈道導(dǎo)彈。該型彈道導(dǎo)彈射程達(dá)到11 000～12 000 km，使巡航的“哥倫比亞”級核潛艇可實(shí)現(xiàn)覆蓋打擊全球大部分區(qū)域。“三叉戟”II D5LE型彈道導(dǎo)彈采用多彈頭分導(dǎo)，增加子彈頭數(shù)量，可提高突防能力，加大核彈頭當(dāng)量。該彈道導(dǎo)彈命中精度進(jìn)一步提高，圓概率誤差為90～120 m，并具有打擊硬目標(biāo)的能力。

6）X型艉翼

“哥倫比亞”級核潛艇采用X型尾翼，相較于傳統(tǒng)的十字形艉翼其舵葉面積可以做的更大，在保證產(chǎn)生操縱力的前提下盡量不超寬，通過對4個舵葉的聯(lián)合控制，使得每個舵葉受力更均勻，機(jī)動性更強(qiáng)；X型尾翼的每個獨(dú)立舵葉均具有垂直和水平操縱能力，在卡舵等情況下安全冗余度更高；X型尾翼的應(yīng)用也表明美國核潛艇的操縱自動化控制技術(shù)方面已經(jīng)相當(dāng)成熟。

3.2 發(fā)展啟示

美國在對未來“哥倫比亞”級核潛艇的研制過程中進(jìn)行了很多探索，重點(diǎn)研發(fā)新技術(shù)并且探索新概念，努力提高核潛艇的作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)使用范圍及其戰(zhàn)略威懾力。在總結(jié)“哥倫比亞”級核潛艇技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出以下2點(diǎn)思考。

1）需求牽引、科學(xué)規(guī)劃。?；送厝匀皇敲绹叭灰惑w”戰(zhàn)略中的最強(qiáng)支柱，在國防經(jīng)費(fèi)限制的大背景下，經(jīng)論證提出的“哥倫比亞”級核潛艇建造數(shù)量及戰(zhàn)略導(dǎo)彈搭載量均比現(xiàn)役“俄亥俄”級有所減少，但通過采用全壽期反應(yīng)堆等一批新技術(shù)，能夠保證海上戰(zhàn)略值班時(shí)間，滿足美戰(zhàn)略核威懾需求。此外，通過合理規(guī)劃，“哥倫比亞”級核潛艇首艇和2號艇開工建造保持了3年的時(shí)間間隔（見圖1）。分析認(rèn)為，美國在沒有針對性建造試驗(yàn)研究潛艇來釋放技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的情況下，適度拉開時(shí)間為首艇技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，為避免同類問題低水平重復(fù)以及總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)提供了窗口期，有效避免后續(xù)艇“帶病上馬”，待打好基礎(chǔ)后逐步開展批量建造。

2）注重規(guī)律、科學(xué)管理。從“哥倫比亞”級核潛艇首艇研制時(shí)間歷程圖（見圖2）可以看出，從2011年進(jìn)入技術(shù)開發(fā)階段到2031年前后服役，研制周期長達(dá)20年，其中設(shè)計(jì)階段10年、建造階段7年、試驗(yàn)階段3年。此外，共用導(dǎo)彈艙等新技術(shù)單列計(jì)劃并提前投入經(jīng)費(fèi)先行開展攻關(guān)研究。核潛艇研制是一項(xiàng)復(fù)雜的巨系統(tǒng)工程，如何綜合權(quán)衡進(jìn)度和成效需要科學(xué)考量，保證科學(xué)合理的研究設(shè)計(jì)和建造試驗(yàn)時(shí)間，以及長期穩(wěn)定的持續(xù)投入是極其必要的，對限制裝備發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)先行立項(xiàng)開展也是值得借鑒的。

4 結(jié) 語

?；送厝匀皇歉骱＼姀?qiáng)國優(yōu)先發(fā)展的對象。美國“哥倫比亞”級在2030年左右將替代“俄亥俄”級成為美國“三位一體”核戰(zhàn)略的中堅(jiān)力量，其表現(xiàn)出的新技術(shù)、新特點(diǎn)及新趨勢值得持續(xù)關(guān)注。本文對美國最新的第5代“哥倫比亞”級彈道導(dǎo)彈核潛艇情況進(jìn)行全面梳理，提出“哥倫比亞”級核潛艇總體情況、主要技術(shù)特點(diǎn)以及啟示，為我裝備和技術(shù)發(fā)展提供參考。