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业界新标杆:美军造新一代战略核潜艇 单价50亿美元

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近期,美国下一代“三位一体”核力量建设接连取得重要进展:8月,美国空军先后授出下一代远程空射巡航导弹(LRSO)和下一代陆基洲际导弹项目(GSBD)的重要合同;9月,美国国防部宣布和通用动力电船公司签订了一份价值51亿美元的合同,要求后者完成新一代“哥伦比亚”级弹道导弹核潜艇的详细设计。

这三份重要合同的授出,标志着继2015年B-21新型轰炸机进入工程研制阶段之后,美国新型“三位一体”核力量建设涉及的所有战略武器的研制工作进入高潮。

目前,美国计划投入约3500亿美元的巨资完成“三位一体”核力量的更新换代工作,一个庞大、立体、全新的战略核力量将在不远的将来出现在地球上,这势必对国际核态势,乃至国际格局造成深远的影响。为此,澎湃新闻将推出“美国‘核重建’”系列文章,全面解读美国下一代“三位一体”核力量。

“哥伦比亚”级潜艇水面航行的设想图。

9月21日,美国国防部宣布,将和英国一同研发名为“哥伦比亚”级的新一代弹道导弹核潜艇,以取代目前正在服役的“俄亥俄”级核潜艇。这将成为美军史上最强大战略核潜艇。

美国海军研究协会新闻网站报道称,“哥伦比亚”级潜艇首艇的造价包括研发经费估计需要104亿美元,未来每艘造价也可能达50亿美元。根据声明,国防部和美国通用动力电船公司签订第一份值51亿美元合同,要求后者完成新的“哥伦比亚”级战略核潜艇的“综合生产和程序开发”工作。

地球最强王者将迎来替代者

美国海军部长斯潘塞21日表示,“哥伦比亚”级潜艇是海军目前最重要的采购计划,这份订单体现了我们对于在未来保持战略威慑的投入,以及我们和英国的伙伴关系。

声明特别指出,这一订单未经过竞标环节,因为通用动力电船公司是美国唯一有能力完成战略核潜艇研发和生产环节的制造商。研发工作将在通用动力电船公司所在的康涅狄格州、弗吉尼亚州以及罗德岛州三处地点分别进行。

海基核力量一直是核大国的发展重点,其地位在核大国“三位一体”战略核力量中首屈一指。以美国海基核力量为例,其所拥有的核弹头数量超过1100枚,超过空基核力量和陆基核力量拥有核弹头数量的总和。“俄亥俄”级潜艇是美国海基核力量的核心装备,配备了24枚“三叉戟”II-D5型潜射弹道导弹的“俄亥俄”级潜艇的总打击当量超过1亿吨,远超二战各国释放火力的总和,是名副其实人类兵器历史上的王者。

导弹发射筒上盖全部打开的“俄亥俄”级潜艇,一次齐射将一个中等国家从地球上抹去也不成问题。

美国海军现役的“俄亥俄”级潜艇虽然进行了延寿和升级,在未来一段时间内满足美国海军要求,但随着时间的推移,“俄亥俄”级潜艇终究会逐步退出现役。根据国会预算办公室(CBO)发布的美国海军2014财年远期造舰计划分析报告,“俄亥俄”级潜艇将从2027年开始以每年一艘的数量陆续退役,到2040年该级潜艇将彻底告别历史舞台。为了保证海基核力量的延续性,美国进入新世纪后启动下一代弹道导弹核潜艇的研制计划。

在正式命名为“哥伦比亚”级之前,美国下一代弹道导弹核潜艇被称为“俄亥俄”级替代型潜艇(Ohio Replacement Submarine),项目正式名称为SSBN(X)。SSBN(X)项目最早可追溯到2006年12月当时美国总统布什和英国首相布莱尔的换文,换文中布莱尔表达了对英国加入“三叉戟”2D5型导弹延寿项目的关切及希望英国下一代弹道导弹核潜艇也携带该型导弹。2007年,美国国防部启动了“下一代海基战略威慑力量”研究计划(SBSD),2008年美国海军建立了SSBN(X)项目办公室。2010年9月,SSBN(X)项目达到里程碑A并进入技术发展阶段,根据当时的计划,美国海军将在未来的30年时间里建造12艘SSBN(X)替代14艘“俄亥俄”级,详细设计将在2015年展开,第一艘SSNB(X)将于2019年采购,2028年服役,12艘潜艇将于2041年之前全部交付美国海军。新型潜艇的长度预计约为171米,并可以装载16枚三叉戟导弹。2016年,SSBN(X)正式命名为“哥伦比亚”级。根据计划,首艘“哥伦比亚”级潜艇“哥伦比亚”号将于2021年开工建造,2028年建造完成,2031年开始服役。

“哥伦比亚”级潜艇采用了多种措施降低潜艇噪声,例如采用了电力推进、泵喷射推进器、声学覆盖层等。

根据美国海军学会的报告,“哥伦比亚”级潜艇长171米,艇体最大直径为13米,满载排水量达20810吨。该级潜艇配备了16个导弹发射管,发射管直径仍然为2.21米,能够容纳“三叉戟”II-D5系列导弹,大直径发射筒也给下一代潜射弹道导弹足够的设计冗余。美国目前已经暂缓了下一代潜射弹道导弹的研制计划,据称在2042年之前,“哥伦比亚”级潜艇将采用“三叉戟”II-D5LE(LE为英文life-extension的缩写,意为延寿),该导弹在“三叉戟”II-D5基础上换装了新型制导系统、改进型核弹头等,综合性能较“三叉戟”II-D5导弹有较大提高(详见后续刊发的《美国“核重建”|再战二十五年,“三叉戟”潜射导弹续写辉煌》一文)。

与“俄亥俄”级潜艇相比,“哥伦比亚”级潜艇水下隐身性能大幅提高。“哥伦比亚”级潜艇采用了多种措施降低潜艇噪声,例如采用了电力推进、泵喷射推进器、声学覆盖层、尽量减少潜艇附体、带前缘填角的二元流线型围壳等等,其中电力推进技术最为引人注目。电力推进技术取消了传统核潜艇配备的机械变速箱,蒸汽轮机不直接连接变速箱带动轴系驱动螺旋桨,而是与发电机相连,将蒸汽轮机的机械能转化为电能,然后再由电动机带动螺旋桨。由于取消了机械变速箱及缩短推力轴等设备,潜艇的机械辐射噪声就将大大降低,有利于提高潜艇的声隐身性能。

推进器噪声是潜艇辐射噪声和自噪声的重要来源之一,推进器在周期性旋转过程中会产生空化噪声、宽频带噪声等噪声,普通螺旋桨推进器暴露在艇体外,其产生的噪声更为严重。为了尽量降低推进器带来的噪声,许多国家投入了大量资源和精力研制低噪声推进器技术,其中泵喷射推进器是目前降噪性能最好、技术最成熟的低噪声推进技术。泵喷射推进器的由环形导管、定子和转子等设备组成。相对于7叶大侧倾螺旋桨,泵喷射推进器拥有更好的降噪性能,国外研究结果表明,低航速下泵喷推进器的低频线谱噪声比七叶大侧倾螺旋桨小15分贝以上,宽带谱声级总噪声下降10分贝以上,高航速下,泵喷推进器的降噪效果更加明显。

“哥伦比亚”级潜艇采用了通用导弹舱段设计,每个通用导弹舱段配备了4根导弹发射管。

“哥伦比亚”级潜艇成为吞金巨兽

根据美国国会预算办公室(CBO)此前发布的报告,“哥伦比亚”级潜艇的首艇采购时间已经被推迟到2021年,第二艘潜艇采购合同将在2024年签订,从2026年起至2035年美国海军将每年采购一艘,2042年12艘潜艇全部服役。由于“哥伦比亚”级潜艇仍处于设计阶段,所以“哥伦比亚”级潜艇的全部建造费用还无法准确确定。根据最新的消息,美国海军估计首艇的造价包括研发经费需要104亿美元,未来每艘造价也可能达50亿美元。而根据2015财年造舰计划,美国海军估计“哥伦比亚”级潜艇首艇的造价却为120亿美元,后续批量建造的每艘潜艇的造价为54亿美元,12艘“哥伦比亚”级潜艇的全部建造费用为770亿美元,每艘平均为64亿美元。

为了降低潜艇的采购成本,美国海军将通过以下措施降低潜艇的采购成本:压缩设计费用并将设计更加具体化;导弹发射筒的数量从20个降至16个;导弹发射筒内径从97英寸降至87 英寸(2.21米,这是容纳“三叉戟”II -D5导弹的最小内径);减小鱼雷舱室的空间和声呐种类及指挥台围壳的升降装置;大量采用弗吉尼亚级潜艇的技术(消声瓦、大孔径艇艏声呐等);简化潜艇小型配件的设计。虽然经过重新设计潜艇的造价降低了不少,但首艇的造价仍然将超过100亿美元,CBO认为由于首艇在技术、建造过程中存在诸多不确定性,CBO估计首艇的造价为130亿美元,比美国海军目前最新的估计价格高出约26亿美元。

CBO做出这样的估计是基于以下三个因素:美国海军弗吉尼亚级攻击型核潜艇首艇的造价超出20亿美元;上世纪七八十年代美国海军核潜艇项目首艇超出预算的历史;“哥伦比亚”级潜艇的满载排水量比现役俄亥俄级潜艇大约2000吨。综合上述三个因,CBO得出的结论没有美国海军那么乐观,其认为“哥伦比亚”级潜艇首艇的造价将比美国海军估计的费用高出不少。CBO估计建造12艘“哥伦比亚”级潜艇将花费870亿美元,每艘潜艇的造价为72亿美元,若加上研究和开发费用,整个项目将花费将高达970亿美元。军事观察人士奥斯本说,海军希望每艘新型潜艇的造价低于以2010年美元价格计算的50亿美元以内,而目前“俄亥俄”级核潜艇的造价约为20亿美元。

毫无疑问,“哥伦比亚”级潜艇项目将是一个吞金巨兽,但即使这样,由于该项目是美国未来核威慑和实战的基石,是美国海军舰艇项目中优先等级最高的项目,其如何发展,值得持续关注。

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