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备忘录:写在09IIIB二号艇下水之时——09IIIB、09V、09VI和中国核潜艇的现在与将来。
先说结论:到2025年,我国核潜艇技术水平会提升一代,数量会实现飞跃。
1、总装车间厂房合理设计使用寿命50年,从1970年老厂区厂房初步建成,到2020年已经过去50年,新厂房的建设是必然的。新厂区总装车间厂房面积几乎是北德文斯克402厂的2/3,比纽波特纽斯和电船两家面积之和还要大2-3倍。老厂区总装车间4个工位,新厂区有12个工位,新厂区的设备,肯定有进一步优化。
2、新厂区的分段模块化设计总段并行建造节约时间,必然比老厂区有更大突破,达到米国SSN774的建造水平没有问题。分段模块化、总段并行建造,施工工艺分成高中低不同层次,水平高如米国已经登峰造极,低一点如俄罗斯实现部分分段和总段的设计建造,在建造上有很大差异,反映在速度效率上尤其突出。
3、我国核潜艇开工到下水一般需要3年,然后至少经过2年的舾装试航才能交付,中间如果考核的试航项目有问题,交付时间还会拖延。此前消息称:09IIIB首批代号新1-新4,在葫芦岛西边老厂区总装,首艇17年底开工,预计20年底下水,09V则是新厂区接替后,最快19年底,慢的话20年甚至21年开工。
4、现在的研判是:09IIIB首批直接在新厂区车间总装。
理一下时间线:17年葫芦岛几百号精英在四川出差。18年2月719所的人组团去葫芦岛搞融合,此前几个月发放3D设计图纸数据包,开工后1年左右出现中标公告,设备是前后采购的。18年底09IIIB主要配套设备材料船厂择优中标公告发布说明已经进入建造阶段。
5、葫芦岛新厂区总装车间厂房的施工论文显示:2018年末完成满功率运行重大节点。这是指三代一体化自然循环压水堆,采用套管式直流蒸汽发生器,过热蒸汽,效率高,但对水质要求也很高,一回路二回路要求优化设计同时满足安全能动导热和自然循环比率高,三代堆热功率约200MW,输出功率至少可达5万马力。
6、单轴5万马力给水下排水量7000吨级的09IIIB用似乎有点过头了。目前有说法指09IIIB用的是二代堆进一步发展改进型,在09IIIA的基础上使用大致相当于688II的S6G压水堆功率水平和自然循环能力的二代堆改进型,加装垂发和泵喷,提高战术静音航速和对陆打击能力,即我们现在看到的09IIIB。
7、此前的消息称09IIIB的垂发布置在围壳前、艇首布置鱼雷舱之后。然而模型和卫星图像则指向垂发单元布置在围壳后,那么必须考虑流体通过围壳后的复杂流场环境对潜射导弹的影响。SLBM重达数十吨,因此围壳后的复杂流场环境对于围壳后布置的SLBM发射的干扰因素影响很小,而SLCM只有三四吨,受影响很大。
8、弗吉尼亚block5在围壳后加装垂发,围壳后的艇体特地延伸加长了25.6米以容纳4个大型通用垂直发射筒,每个筒可以搭载7枚合计28枚潜射战斧巡航导弹,这4个大型发射筒就布置在反应堆前面,并尽可能地放在远离围壳后端的地方。当然09IIIB现已面世,相信我国军工人早已摸清了技术相关问题。
9、09V型12年立项研制,目前除了上文5、提到的18年完成满功率运行重大节点的三代堆以外,没有明确的指标透露。仅从5万马力推进功率来看,水下排水量应在9000~1万吨。并且从我军追求实现高战术静音航速的目的来看,09V很可能会转向单壳体结构,下文将就壳体结构、声纳、载弹量、排水量和动力作详细论述
10、所谓高战术静音航速,一方面是提升反应堆输出和泵喷推进,解决动力和传统螺旋桨在高航速时空泡噪声急剧增加的问题,另一方面就是壳体结构的转变,高航速下流体噪声必然成为重要的噪声源,主要为双壳体结构外壳和耐压壳之间的液舱和流水孔在高航速下产生的流体噪声。
11、09IIIB和039C作为中国目前最先进的核潜艇和常规潜艇,在采用双壳体结构的前提下已经基本做到极致。我国核潜艇的发展趋势是追求高战术静音航速,也就是在18节航速距离1码处1kHz谱级下噪声水平110dB~120dB,6节航速距离1码处1kHz谱级下90~100dB。
12、苏联狗鱼级971III改进型的噪声水平是6节航速距离1码处1kHz谱级下100dB,但是971III也没有装备泵喷,米国洛杉矶级688II改进型的噪声水平是6节航速距离1码处1kHz谱级下110dB,同样也没有装备泵喷,也就是说一旦航速超过12节到20节,两者的噪声也会快速增加到120dB甚至超过,螺旋桨空泡噪声急剧增大。
13、同时因为路线选择问题(双壳体的外壳可以做到近似水滴型)971III的双壳体结构,舷间液舱和流水孔流体噪声急剧增加,成为高航速下的主要噪声源。目前09IIIA的噪声水平已经做到6节航速距离1码处1kHz谱级下110dB,但09IIIA没有装备泵喷,受制于七叶大侧斜螺旋桨,09IIIA尚不具备高战术静音航速能力。
14、综合来看,09IIIA基本达到1980年代米国建造的洛杉矶级688I/II中期型号的性能水平。09IIIB的性能水平略微超过了688II后期型号,即相当于1990年代初米国下水的核潜艇的性能水平。
15、壳体结构的改变总是慎之又慎的,从09III到09IIIA,流水孔形式发生了重大变化,反映内部耐压壳结构有所变化。09III五段高低不同的流水孔,表明内部耐压艇体结构不一,分成五段不同直径的艇体,而09IIIA一条简洁的流水孔,说明内部耐压艇体结构均一。
16、09IIIA对储备浮力做了进一步挖潜,用以拓展耐压壳内空间,但09IIIA仍然是双壳体结构。很难想象09IIIB会直接大改壳体结构,那就相当于全新设计一条潜艇了,加装垂发和泵喷并采取措施进一步降噪,同时保证声纳水声探测性能和武器适用性有所进步,短平快才是09IIIB被部队寄予厚望的原因。
17、根据719所殷洪同志的介绍看,新一代核潜艇追求高航速、大潜深、多装载武器、声纳水声远距离探测、综合降噪隐身(机械和流体)。可能采取两侧肩后鱼雷发射管布置,艇首空间全部让给共形阵声纳,大面积舷侧阵,这些在双壳体艇上都有布置困难、强度精度不能满足要求的问题。
18、采用单壳体结构,即大分舱结构,储备浮力必然降低,一般只有10~15%,而双壳体结构储备浮力多在20%以上。从一些论文看,总体所部分人的想法是:在十五期间进行单壳体和混合壳体结构的研究和论证,在十一五期间尝试部分壳体结构的转变,在项目上可能是并行开发,比如在维持成熟的双壳体艇生产同时,
19、尝试建造混合壳体结构或单壳体结构的首艇。国内科研院所在十二五、十三五期间在壳体上有更大突破,18年在江南现身的单壳体结构试验艇只是其中一环。根据招标信息,截至19年中艇首舵对共形阵声纳影响和三元流体围壳目标噪声试验研究项目都还在进行,这说明09V的开工时间晚于19年底,甚至去年才开工
20、共形阵声纳并不一定需要鱼雷发射管让位,大型球阵声纳才需要。同等水听器技术水平,声阵的尺寸孔径决定了探测性能高低,所以共形阵声纳像拉达级那样艇首鱼雷发射管布置也可以,但要想发挥声学孔径最大优势,让出整个艇首空间显然是最好的而且也有利于垂直探测精度。
21、SSN-774两侧鱼雷发射管布置让出艇首空间,艇首垂发布置在非耐压区,而09IIIB继续采用艇首鱼雷发射管布置,垂发布置在耐压区。单壳体结构设计有利于大型整体降噪隔离设备的布置,可开闭流水孔在09IIIA已经部分实现,阻尼材料在高速航行下的震动如何保证不脱落也是难题之一。
22、双壳体艇要想扩大内部耐压容积,由于储备浮力20~30%必然大大增加排水量,而动力输出是有限的,水下快速性难以保障。971型根据海军部系数估算极速33~34节,已经是双壳体的极限了,但971的耐压容积也就和SSN-21接近,在两者都敷设消声瓦和阻尼材料的情况下,971面对主动声纳反射的信号强度要更大。
23、推测09V装备18~24个垂发单元,采用类似海狼SSN-21的艇体线形,长宽比大约9左右,耐压壳最大直径做到12米,肩部两侧各4具鱼雷发射管,火力看齐海狼,艇首用共形阵声纳,艇尾拖曳阵和艇侧大面积舷侧阵,水下排水量9000~1万吨,三代一体化自然循环压水堆类似S6W和OK650B的功率水平和自然循环能力,
24、热功率200MW,最大输出功率至少5万轴马力,水下极速33~35节。围壳采用低矮的流线型(依据为20年的三维围壳招标公告),比米式围壳更加低矮,比俄式长度更短,围壳填角,流线型修形。全动电力输出舵面和收放拖曳阵,可伸缩艇首舵类似SSN-774的布置,还有泵喷推进。
25、多用途核潜艇是正道,但不必过多追求垂发导弹数量而牺牲潜艇本身的机动性能。单艇12~24枚垂发导弹数量对于中国核潜艇已经足够用了。中国也没有必要搞类似于SSGN版弗吉尼亚,因为没有那么多目标可打,太平洋无非就是那几个敌占岛屿,相比之下米国核潜艇数量的暴力和质量的碾压才是当前的头号威胁。
26、弗吉尼亚block5加长艇体25.6米以容纳4个VPM,每个VPM7发巡航导弹,加上艇首12个,总共可携带40枚。弗吉尼亚基本型长度才114.9米,长宽比11,block5全长达到140.5米,长宽比达到惊人的13.5,甚至超过俄亥俄级SSBN,水下排水量从基本型的7925吨增加到1万吨,而反应堆输出功率不变,导致机动性下降。
27、弗吉尼亚block5水下航速最高不过30节左右,而基本型水下极速至少32节,block5过于巨大的长宽比导致水下回转机动性能变差。同样的例子还有俄罗斯885/885M,总体上是971加装垂发巡航导弹的核潜艇,或者说是971+949的综合体,总体性能比971提升有限,无法看作是971的对位换代产品。
28、885上游8个VPM,885M增加到10个,能装50枚战斧斯基或者40枚宝石。885过于巨大的尺寸和排水量实际上降低了SSN的机动性,俄罗斯新一代核潜艇哈士奇545型才是取代971的,以俄罗斯现在的军费支出,维修舰艇不如造新的划算,这也是955型SSBN建造结束后俄罗斯考虑建造新一代545型SSN取代971型SSN的原因。
29、对SSN来说水下排水量最好不要超过1万吨,否则机动性会很难看,反应堆输出功率(马力)与SSN水下排水量(吨)之比达到5,才能说具有优秀的机动性,根据海军部系数估算885的水下航速最大也就30节,而OK-650B的输出功率是5万马力,水下排水量13800,比值为3.6,机动性非常一般,在新一代中基本倒数的水平
30、对于传统SSN,水下排水量9000~1万吨,超过12000吨就不合适了。这是当前反应堆的输出功率水平决定的,只要是自然循环压水堆,效率不会高于20%,加上重量体积限制,热功率200~250MW,5~6万马力。加装垂发没问题,但长度要控制,排水量要控制,否则机动性下降。而一旦装上VPM,似乎1万吨就打不住了
31、武库舰一味追求火力的思想在现代信息化作战中就是一个大靶子,极端追求火力只会拉低其他性能指标。SSN带24枚巡航导弹基本就够用了,米军CSG如此,何况对陆打击需求比米军低的中国?米军的SSGN也不再CSG编队内,威胁不只需要火力,还有综合降噪、远距离感知以及良好的机动性。
32、09VI的提出时间比09V要早,上世纪70年代计划09IV达到美苏战略核潜艇80年代末的水平,09VI达到2000年后世界先进水平。海基核力量涉及的艇筒弹技术比陆基更加复杂,2010年以前多次失败,进展缓慢,主要就是材料工艺和设计问题。
33、我国第一型搭载自然循环压水堆的核潜艇就是09IV型,09IV型首艇于2004年7月下水,2005年试航时09IV型搭载的自然循环压水堆实现了满功率运行,各项指标平稳达到设计要求,自然循环压水堆取得重大突破。
34、核潜艇别想着从毛子那儿能拿到些什么,毛子防中国防的不比米国松多少。工程加工上的东西防范得最严,不比核武器原理低。不要认为毛子很傻,毛子精着呢,对于有边界接壤的中国防的不少。米俄削减战略核武器条约谈判拿中国说事的不止米国一家,如果能借机削弱中国的中导和核力量,对毛子是一件好事。
35、09VI对标的不是955型北风之神,而且也没有955型那么大,可能仍然维持12筒的携弹量。虽然米俄新一代SSBN不约而同地选择了16筒,这是从各自需要出发。英国下一代SSBN争论8弹、12弹、16弹,因为现役的前卫级战备值班巡逻并不会带满16枚三叉戟II,为了省钱,而且英国的核威慑战略也不需要太多核武器。
36、导弹越多,排水量和尺寸长度越大,对动力要求越高,16筒的SSBN水下排水量肯定在12000吨以上,假设最高航速25节,则轴输出功率不能低于35000马力,如果要提高生存力,不要带太多导弹,根据需要选择8/12/16个导弹发射筒数量。16筒比12筒提高的打击能力有限,还不如多造两条艇提高在航率和分摊风险。
37、我国SLBM弹头当量偏小是因为我国海基核力量对于打击硬目标的需求不高,只有米国才会这么追求,因为俄罗斯的加固发射井抗毁达到6000psi,米国要求其二次核打击力量必须具备摧毁俄罗斯硬目标的能力,同时米国陆基洲际导弹不方便打击中国,米国极其重视海基核力量二次打击和首轮突袭摧毁硬目标的能力
38、当量小的好处是打击灵活,很多软目标面积有限,用不着大当量弹头只用小当量弹头就足够。巨浪3比巨浪2重了大约25吨,投掷重量占起飞重量的3%,三级关机速度7.2km/s,借助末段助推系统8个分弹头最大射程15000km。
39、控制艇体长度对机动性有好处,米国俄亥俄级24筒,到哥伦比亚级也就16筒,俄罗斯955型也是16筒,法国凯旋级也是16筒,英国8/12/16纠结因为16筒的前卫级战备值班巡逻从来不会带满16枚弹,我国12筒就能满足自卫防御的核战略需要,如果是进攻型的核战略就需要增加导弹数量达到跟米俄相当的水平。
40、截至2021年4月,我国现役18艘核潜艇,09I型前三艘已经退役。预计到2025年,还将退役两艘09I后期型,1艘09II型。除去这三艘老艇,在09IIIB服役之前,共有2艘09III基本型,1艘09III小改,4艘09IIIA,4艘09IV基本型,2艘09IV小改,2艘09IVA。09IIIB首艇最快预计2024年服役。
41、米国人的核潜艇数量也不是一蹴而就的,看看纽波特纽斯和电船的总装厂房面积,也就那么点大,只不过米国建造持续时间长,一个型号时间跨度长达20~30年,每年下水1~2艘,也足够积累出40艘了。别忘了米国是从80年代开始积累核潜艇数量的,现在已经过去40年,中国要用10年时间追赶40年本身就是壮举。
全文完。
再次提醒:预测部分不保证准确,辩证地看。🥤

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