三大科技領先美國20年 095當仁不讓成為世界第一攻擊核潛艇

三大科技領先美國20年 095當仁不讓成為世界第一攻擊核潛艇

朋友們一直讓我說說095,今天就說說。095絕對是世界第一,沒有之一!我不能紅口白牙亂說,因為095絕對有其他國家還沒有的壓倒性的技術優勢,本文有理有據,各位看官准備好一瓶好酒,看完浮一大白。

核潛艇是海軍中最狠的狠角色!扮演著大噸位艦船終結者,暗黑殺手、甚至超級特工和超級間諜的角色,是真正的大殺器、殺手鐧。

俄羅斯財政拮据,可以不造驅逐艦甚至航母也不造了,但是核潛艇仍然一艘一艘的下水。可見核潛艇的重要性。

航母是移動的國土,這話已經找不到是誰說的了,想出這個詞兒的一定是個天才。

海軍的所有艦船都是能公開給人看的,包括航母。全世界的海軍都有對內對外的“開放日”,但是,潛艇卻是沒有一個國家向別國開放的,而核潛艇就更不能了。記得中美“蜜月”期,美國的核潛艇之父海曼.里科弗訪問中國,多次提出看看中國的091核潛艇,結果就是沒給看,氣的里科弗罵街,那也不行。

這裡要說的是,在里科弗的堅持下甚至在國會和美國海軍高層的極力反對下,里科弗力排眾議爭取了建造三型全電型試驗核潛艇也取得了巨大的成果,但是都因為幾項克服不了的技術瓶頸和困難在他死後停止了試驗和研究,什麼道理,我們下面還會重點介紹。

核潛艇集合了這個國家制造業最尖端、最神秘、最精密的技術,比如,核潛艇上的陀螺儀就比用在神州這樣的航天器上的陀螺還要精密。

另外,各潛艇製造大國,在出售潛艇上都做了手腳,核心技術是不會出售的。俄羅斯有一年給一個俄科學家判刑,就是因為他要賣一套老式常規潛艇上的構造複雜卻仍然非常先進的魚雷發射架給中國,雖然這艘潛艇早都快散架了,俄羅斯沒錢處理和拆毀,結果賣這個發射架還是定為了犯罪。

簡短截說,這次新中國成立以來最大的閱艦式震撼了全世界,各型大大小小的參閱戰艦基本是兩個中等國家艦隊的總和!

本次閱艦式對美國衝擊最大的是什麼?

作為全球最大海軍的美國海軍,雖然對遼寧號和052D以及901大補印象深刻,但是美國海軍畢竟是過來人,這48艘艦船裡中國有的美國也都有,比如遼寧號航母和052D驅逐艦以及各型其他艦船,但是真正能夠讓美國海軍一看見就一股冷汗順脊背流到屁股溝子裡的,真真切切的還是中國的新型核潛艇,包括攻擊型核潛艇和戰略導彈核潛艇。

最大的亮點必須是095!看遍參閱編隊所有艦船,這才是本次閱艦式中最大的亮點,沒有之一。

三大科技領先美國20年 095當仁不讓成為世界第一攻擊核潛艇

這次規模宏大的閱艦式,這幾艘攻擊型核潛艇和戰略導彈核潛艇僅僅從外表(行家叫線型)上看,職業海軍專家一眼就能看出哪個地方真真正正的如馬偉明院士在2017年5月30日的央視《焦點訪談》欄目中說的:在有了這兩個技術(的基礎上),是我們團隊在世界上第一個領先項目。領先就(要)領先美國,美國也是沿著這條路線走的。這是下一代核潛艇(技術),現在已經在應用了。”

我們注意馬偉明院士的話:

  1. 領先就(要)領先美國,這是下一代核潛艇(技術),

  2. 現在已經在應用了。

這兩句話在美國聽來就是旱天裡一聲驚雷!這兩句話足以將美國核潛艇之父里科弗從棺材裡炸出來!一點也不誇張。

綜合電力系統是艦船動力從人力、風力到蒸汽動力再到核動力之後的第三次革命,歐美海軍強國在本世紀初實現了中壓交流綜合電力系統的工程應用。面對落後局面,馬偉明摒棄了跟蹤模仿的方式,在國際上率先提出並研製成功中壓直流綜合電力系統,技術水平領先國外十年以上。一步實現了我國艦船動力從落後到引領的跨越。

綜合電力系統除了應用於航母,還能讓眾多高能武器上艦成為可能,更能使中國新一代核潛艇超越美國,從而使中國多款核心海軍裝備實現對美國和西方的彎道超車。

另外談到中國的綜合電力,馬偉明說,我們全電(推進系統)是處於世界領先的位置。我們(技術)是中壓直流,一步到位。美國目前是中壓交流,還處於第一代水平,差我們一代。(他們目前)才開始做預研中壓直流,要趕上我們是十幾年以後的事情。(一項技術)領先不領先,先進不先進不是自己說的,需要世界同行評價,標準是客觀存在的。

那麼,馬偉明將軍說的“在國際上率先提出並研製成功中壓直流綜合電力系統,技術水平領先國外十年以上。一步實現了我國艦船動力從落後到引領的跨越。

那麼,一步實現了我國艦船動力從落後到引領的跨越具體體現在哪裡了?當然是已經體現在核潛艇上了,馬偉明說的就是核潛艇。

這要從095的核反應堆哪裡去了說起!

核潛艇當然有核反應堆,但是我們注意觀察,本次參閱的095很明顯在圍殼後面加裝了垂直導彈發射系統(全世界獨一份,絕對的首創,沒有之一),哪核反應堆哪裡去了?沒有了?當然不是,奧秘在後面。

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我們在本次南海大閱兵上清清楚楚的看到曝光的這兩艘095,與以前曝光的093大不一樣,這兩艘095圍殼後面出現了一個龜背,龜背微微凸起,這是全世界攻擊型核潛艇中唯一具有的獨特特徵。

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這個證據顯示,095在圍殼後佈置了巡航導彈垂髮系統。

那麼問題來了,如果把垂髮放在這裡,哪核反應堆哪裡去了?核潛艇哪能沒有反應堆呢?那麼,只有一種可能就是設計者已經將反應堆後移了。各國攻擊型核潛艇圍殼後面的下面鐵定是放反應堆的地方,如果一定要把導彈垂髮系統放在那裡,就要後移核反應堆,放了垂髮系統就不能放核反應堆,它們肯定不能疊著放,這個很重要。

如果真的是將核反應堆後移並將原來的空間放上導彈垂髮系統了,這真是一個極大的驚喜!重要話說三遍:這真是一個極大的驚喜!這真是一個極大的驚喜!這真是一個極大的驚喜!

我們要明白一個道理,核反應堆是不能放到圍殼下面的,圍殼的上上下下密佈著升升降降的潛望鏡、光電桅杆、通氣筒、各類升降的傳感器還有艇長的指揮系統等,絕對容不下反應堆,更不能放在圍殼前面。

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讓我來細緻的但是簡單的解析一下(朋友們要有耐心哦,盡力克服數據術語密集恐懼症

我們肯定了反應堆確實是後移了,就意味著核潛艇去掉了原來的機械傳動的變速箱和傳動軸,這就說明已經變成了全電推核潛艇,這和馬偉明說的我們有了“中國心”的說法是吻合的,這是了不得的進步!

看圖啦!道理在下面。

多的圖就不傳了,世界上的攻擊型核潛艇,反應堆都是在核潛艇圍殼後面一點的底下安置的,比如以這臺俄羅斯的671PTM(V3勝利級)攻擊型核潛艇為例,我們從它的縱剖面圖上就能清清楚楚的看見它的核反應堆和蒸汽發生器、蒸汽輪機設置的位置(標號31、32、35既反應堆、反應堆及蒸汽發生器、蒸汽輪機)。

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注意結合看圖和文字標號,標號31、32、35(注意紅色畫線圖標文字:既反應堆、反應堆及蒸汽發生器、蒸汽輪機)道理出來了,只有反應堆位置後移,導彈艙才能騰出來啊,否則導彈就堆在反應堆上了,那是不可能的。

這說明綠色圖標36、37(行星齒輪減速齒輪和主推力軸承)將取消,取消的還有傳動軸(圖上打X部分的設備)。

再說一遍,這意味著095絕對是全電推核潛艇,而且採用了無軸泵噴推進器技術。

我們從美國海軍這幾天公佈的一張中國核潛艇型號、數量圖上就能看出來,095是無軸泵噴推進器(可以放大圖片觀看,注意下圖箭頭所指)

無軸泵噴推進器為什麼說是最先進的核潛艇推進系統?道理很簡單,直白的說就是無軸泵噴推進器世界上各大核潛艇大國誰都沒有研製出來,而它的先進性主要體現在比美、英、法、俄的

有軸泵噴推進器更加靜音,推力更大,更比早先的大側斜螺旋槳推進器先進的多。

核潛艇的三大噪聲源

核潛艇的噪聲源第一是來自反應堆一回路的循環主泵,第二是龐大而且噪聲嘈雜的變速齒輪箱和傳動軸,第三就是螺旋槳。

這裡要說的是,解決反應堆一回路循環主泵的噪聲已經用自然循環堆基本解決了,但是後兩項基本全世界的核潛艇大國都沒有解決徹底。換句話可以說,沒有綜合電力系統技術,永遠徹底解決不了,中國恰好解決了綜合電力系統技術,而使用無軸泵噴就是解決的最顯著特徵(等於後兩項一併解決了)。

泵噴推進器是當代潛艇,尤其是核潛艇上應用的新型組合式水動力推進器。與此前潛艇廣泛使用的七葉大側斜螺旋槳相比,泵噴推進器在推進效率高於後者的同時,其輻射噪聲反而低於七葉大側斜槳。文獻表明,低航速下,泵噴的低頻線譜噪聲比七葉大側斜槳要小15分貝以上,寬帶譜總噪聲級下降10分貝以上(這可是了不得的巨大進步,要知道潛艇每降噪2分貝,反潛技術要花幾十億去彌補),泵噴在高航速下,降噪效果更為明顯。且泵噴空化性能要優於七葉大側斜螺旋槳,使得泵噴臨界航速更高,十分適合水下高速航行的核潛艇使用。

注意看下面3張圖,這3張圖都是根據美軍發表的圖細緻標出來的,095型核潛艇和艇尾的無軸泵噴赫然在目!

三大科技領先美國20年 095當仁不讓成為世界第一攻擊核潛艇

放大的095線形圖,注意艇尾泵噴結構與其它核潛艇螺旋槳的外形區別,區別很大哦!

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注意幾種箭頭提示的095型號字樣和無軸泵噴外觀樣式(走過路過千萬別錯過哦)

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看到這裡我們再回過頭來說反應堆後移,那肯定是去掉了變速齒輪箱和傳動軸系,空間騰出來了,幹什麼?裝導彈。

最值得慶賀的,而且必須大肆慶賀的是這標誌著095就是全電推型核潛艇,這是美國曾經夢寐以求卻最後放棄的艇型,這個就了不得了,這才是最大的進步和先進之處。

我們再簡單梳理一下095設計者的思路:

  1. 首先是因為全電核潛艇不再需要機械傳動的行星齒輪減速齒輪和主推力軸承以及長長的傳動軸(從剖面圖上看,它們佔用的空間相當大),去掉這些機械傳動部分,核反應堆才有條件後移。

那麼,除了反應堆+氣輪機+發電機還在一條軸線上,後面所有的電力設備就可以根據情況自由擺放,甚至擺放在反應堆+氣輪機+發電機周圍充分利用它們周圍的空間,比如超級電容、蓄電池組、艇尾的電磁動力組合等可以按照留有的空間自由的擺放,合理佈置佔用空間,這主要是這些設備都只需要電纜連接。

  1. 美國的洛杉磯型核潛艇之所以將垂髮系統放在艇首,是因為它不可能改變艇後的核反應堆和機械傳動裝置必須在一條軸線上的擺放樣式,只能放在艇首,這個讀者應該不難理解。

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與洛杉磯型不同的是中國的095因為採用了全電推進模式,有條件將核反應堆後移,空出的空間正好在原來放置反應堆的地方安裝垂髮系統。

攻擊型核潛艇加裝垂髮系統可以大大的加強攻擊型核潛艇的作戰效能,垂髮的快速響應能力和投射武器的多樣化是原來只能從艇首魚雷發射管倒來倒去發射魚雷和巡航導彈的速度和效率不能比的。

另外,將垂髮系統放在原來安置核反應堆的地方,還留出了核潛艇前端很大一片空間,可以極大的改善核潛艇的人機環境。據統計,美國攻擊型核潛艇上的廚房和餐廳是各國核潛艇中最小的,艇員休息的空間也很狹小,仍然存在“熱鋪”現象,就是兩人睡一張床,輪流在一張床上睡覺,這就是所謂的“熱鋪”,說白了就是艇首加裝了垂髮系統鬧的。

所以,中國的095這麼一變,幾樣好處就出來了,除了大大增添了武器系統的數量和威力,人機環境好,艇員生活環境改善更有利於持久的維持戰鬥力,這可不是一件小事,應該是誰在核潛艇上呆過誰心裡有數(笑)。

騰出了反應堆的空間,095型攻擊核潛艇的武器配備就為18枚魚-6魚雷、12枚長劍-10潛射巡航導彈(垂髮)、8枚鷹擊-82潛射反艦導彈(垂髮),長劍垂髮型導彈和鷹擊-82垂髮型導彈可以根據任務需求混裝或者互換,根據需要完成反艦、陸攻、反潛等任務。

還有一個秘密,就是在垂髮系統的上面放置執行秘密任務的小型潛艇,供海軍陸戰隊特種部隊執行秘密任務使用。

這樣095型攻擊核潛艇的攻擊作戰和多用途作戰能力就極其強大了,不算整體作戰效能的躍升,單單是武器系統的種類、數量、效能和威力已經趕上和超越美國的弗吉尼亞和海狼,而整體綜合作戰能力(靜音、航速、人機工程)絕對世界第一。

再說說為什麼095領先美國

曾幾何時,美國的海狼是全世界公認的最靜音最快速的攻擊型核潛艇,但是海狼也是全世界排水量最大的攻擊型核潛艇(別跟戰略彈道導彈核潛艇搞混了),也是全世界最昂貴的攻擊型核潛艇。

簡單說,海狼之所以最大、最貴,最根本的原因是下的功夫和金錢全用在減少噪音上了。

比如海狼追求高航速,就要更大的核反應堆,更大的汽輪機、更大的變速齒輪箱、更大的傳動軸和結構複雜而且更重的泵噴推進器。那麼,為了減少噪音就要更厚的減振浮筏和更厚的消音瓦。在設計上就只能採取“水多了加面,面多了加水”辦法減少噪音,結果海狼最後變成一艘9400-12000噸的水下龐然大物(SSN-21/22:9142噸,SSN-23:12139噸),一艘海狼造價高達32億美元,結果連財大氣粗的美國也造不起了,只造了3艘就停止了建造。

美國核潛艇之父的煩惱

當年,美國的核潛艇之父里科弗剛剛為美國造出第一艘核潛艇就為一件事沮喪和煩惱,這就是核潛艇發出的巨大的噪聲。核潛艇的確跑的快,但是發出的噪聲也空前的大,核潛艇反應堆一回路循環主泵、巨大的變速齒輪箱、巨大的螺旋槳推進器產生的空泡以及所有動力裝置的震動組成了核潛艇的三大噪聲源,就像一列重載的火車轟轟隆隆的在寂靜的深海中狂奔發出的噪聲(別笑話中國的091,美國也一樣,全世界所有核潛艇大國的第一艘核潛艇都一樣)。

潛艇和核潛艇的生命就是它的隱蔽性(要不然藏在水下是為什麼?),如果核潛艇發出如此巨大的噪聲哪裡還有基本的生存性?恐怕對手一艘小小的獵潛艇就可以讓造價昂貴的核潛艇立即壽終正寢。

里科弗夢想的破滅

里科弗的夢想就是要造一艘靜音型的核潛艇。

在里科弗的堅持下,甚至是在與國會和海軍頭目激烈的爭吵下,里科弗爭取到了建造靜音型核潛艇的權力和資金。從1950年代到1980年代,里科弗為美國海軍建造了三型三艘試驗型靜音核潛艇,它們分別是“白魚號”“一角鯨號”“格萊納德.利普斯科姆號”

這三艘試驗型核潛艇都是圍繞著減少甚至是杜絕上面所說的三大噪聲源去的,這三艘中除了“一角鯨號”採取了撤除齒輪箱由汽輪機直接驅動螺旋槳推進器的辦法外,其他兩艘都採取了“全電推進”,就是完全撤除齒輪箱和傳動軸,直接用電動機驅動螺旋槳的先進技術。

實事求是的說,里科弗的試驗取得了神奇的效果,三艘試驗型靜音核潛艇不負眾望果然取得了大幅度降低噪聲的極佳效果。

不過,里科弗包括美國海軍在歡喜若狂的同時也陷入了極為尷尬的境地。就是這三艘試驗型靜音核潛艇靜音是靜音了,航速也跟著降了下來,三艘核潛艇裡最快的“格萊納德.利普斯科姆號”,牟足了勁開足了馬力也只能跑25海里\小時,而當時蘇聯的核潛艇已經可以跑到35海里\小時,能夠追著美國的航母戰鬥群滿世界跑,怎麼甩也甩不掉。為此,美國海軍在實戰中和有準對性的演習中都證實了這一點,航速慢的核潛艇絕對不能保護美國的航母戰鬥群,道理極其簡單卻是極其致命的。

為了應對蘇聯核潛艇現實的挑戰(美蘇爭霸已經白熱化),美國海軍被迫放棄了“全電核潛艇”,全力開發既能高航速又相對靜音的機械傳動的核潛艇,並且一直沿用至今,這就是後來吹的不行不行的“洛杉磯級”和“海狼級”以及21世紀廉價型的“弗吉尼亞級”。

誰能想到,我們在各種畫報和雜誌封面看見的光滑如鏡的洛杉磯、海狼、弗吉尼亞核潛艇居然是一種老式傳動方式的機械核潛艇?這種難言之隱不能一洗了之。

應該說美國海軍最後是忍痛走回機械傳動的老路的,機械傳動其實是一種最落後的設計,只能用減震浮閥和外皮的隔音瓦解決噪聲問題,這也是為什麼美國核潛艇越造越大的根本原因。試想,要想靜音勢必要加厚減震浮閥和外皮的隔音瓦,那麼潛艇內所有的震動件都要加裝減振浮筏,靜音要想好,只能越來越加厚,比如500噸的設備減震浮閥就要100噸,潛艇滿處都是這樣的設備,也只能滿世界加減震浮閥,不大才怪。

海狼級靜音水平最高,據說已經接近海洋噪聲的水平,但是它的大也是空前絕後的,而32億美元的造價連美國都不能忍受了。

美國沒有實現的夢在中國實現了

美夢成真!幾十年前美國“全電核潛艇”的夢想雖然破滅了,卻在中國成為現實。更多的不說了,特別是前面已經說過。那麼中國為什麼能實現美國的,特別是美國核潛艇之父里科弗的“全電核潛艇”的夢呢?

一位軍事家說過,一支打不響的槍,還不如一根燒火棍。

戰爭史上用於戰爭的各種裝備,特別是國之重器可靠性是第一位的,美國研製過全電推核潛艇,甚至加入過現役,但是都因為可靠性差,性能差強人意而沒有延續下來最後無果而終,關鍵就是沒有解決好全電推進的瓶頸問題,也就是中壓直流綜合電力系統問題。根據已經解密的文獻,美國全電推核潛艇主要是沒有解決交流電轉換為直流電的技術瓶頸。

美國那個年代不缺錢,真正的原因是在中壓直流綜合電力系統技術上沒有實質性的突破,這在號稱尖端技術甩其他國家幾條街的美國似乎有點不可想象,但是卻是殘酷的現實。

核潛艇用直流電機的優勢是明擺著的,當核潛艇的反應堆在停堆的情況下,直流電機可以利用艇上的蓄電池進行穩定的工作,而交流電機和汽輪發電機組如果要滿足核潛艇的推進要求,就必須要增設變流機組等許多額外的設備,以便將交流轉換為直流,這樣不僅增加了相關電氣設備的數量,也增加了電力推進的複雜性,以及核潛艇設計與製造的難度。

還有一個難言之隱是,中壓交流電力綜合系統最大的問題是,一旦一個分系統出現故障會極大的影響全系統的穩定,美國早期的兩艘試驗型全電核潛艇都存在這個問題,這在後來幾十年後的英國45級驅逐艦和美國的DDG1000隱身驅逐艦上再次表現出來,講真,就是武器的整個系統不可靠了,那麼再好的武器也是零效率。

問題兩句話就能講清,而解決問題美國和西方几十年的努力都沒有結果,這就是美國和西方各艦艇大國面對的窘境,今年年初,五角大樓向國會報告中稱,福特級航母“極差”不可接受,問題還是出在綜合電力系統問題上,電磁彈射器和電磁阻攔著艦系統可靠性極差,美國甚至要改回老式的電磁阻攔著艦系統。

東方不亮西方亮

中國的095型核潛艇彎道超車,創造性的將第三次艦船動力革命成果中壓直流電力系統搬到了現役核潛艇上,實現了趕超西方的夢想。

讓我們再簡單的回顧一下095的成長過程,她是有跡可循的。

下圖 還沒有反應堆後移的093A,093的圖就不上了,093A的標誌就是在圍殼前加了填角,注意看圖。

三大科技領先美國20年 095當仁不讓成為世界第一攻擊核潛艇

下圖 已經將核反應堆後移,撤除了變速齒輪箱的試驗型核潛艇093B,注意圍殼上沿呈圓弧狀,圍殼前下填角比093A加大,標誌著航速更高。

三大科技領先美國20年 095當仁不讓成為世界第一攻擊核潛艇

下圖,095進一步優化垂髮系統。方形垂髮系統更加圓滑過渡,已經實現加裝垂髮巡航導彈系統和反應堆後移,成為全電推,採用無軸泵噴推進技術的095

三大科技領先美國20年 095當仁不讓成為世界第一攻擊核潛艇

另外,從093B開始,093B和095圍殼改為耐壓結構(原來是需要注水的,注水主要是為了怕影響耐壓殼體的整體抗壓,高強度鋼的水平提高了,圍殼不用注水也能耐高壓,很厲害哦,具體什麼型號的鋼,就不能說了,我也不知道),這在工藝上很難,但是顯示出我國在耐壓高強度鋼的巨大進步。

中國實現全電核潛艇使以後的電磁推進理論實踐一通百通,這個偉大的成果還在繼續發展和成長。

接下來在這個基礎上發展起來的電磁推進概念茁壯成長,航母上的電磁彈射器、引領世界艦炮革命的電磁炮(又一項中國獨有,美國和西方已經無奈的尖端技術成果)也都進入實用階段。

將來的激光炮、電磁推進運載火箭等等以電磁推進為技術引領的成果也在不斷髮展和成熟。


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