在服役过程中，7艘“特拉法尔加”级的艇载系统也进行了不同程度的多次升级。比如，原有的2001型艇壳低频主/被动声呐系统，就先后被普莱西公司的2020型、普莱西公司的2074型和泰利斯水下系统有限公司的2076型替换，2076型集成了1套大孔径舷侧阵声呐、1套长达400米的拖曳阵声呐、1套共形艇艏声呐和1套专用的多点截听阵列声呐。
“特拉法尔加级”的2007AC型艇壳舷侧阵低频被动声呐，后替换为马可尼公司的2072型，用于远程探测和目标定位系统；通用电气公司声学分部的2026型拖曳阵列极低频被动声呐，后替换为费伦蒂公司的2046型，它包括2046型处理和显示设备；汤姆逊·辛特拉公司的2019型艏部被动测距与侦察声呐，后替换为索恩电子公司的2082型声呐。
2046型高频主短距识别声呐，后替换为马可尼公司的2077型；特拉法尔加级在换料大修期间将费伦蒂/格雷沙姆/道梯公司的DCB/DCG战术数据处理系统，改装为新型的道梯-赛玛公司的SMCS战术数据处理或潜艇指挥系统，英国宇航公司的“塞曼”11号数据链，并在艇上设置了UAP电子战支援措施，包括雷达告警接收机和被动侦察系统，提供超视距目标数据。
SMCS潜艇指挥系统包括4个控制台，可提供一体化的战术图像和武器管理功能，使用了混合式数据处理体系结构，控制台使用了SPARC20处理器，为与206声呐系统结合，还采用了多用新型的操作员辅助工具，包括具有自适应能力的系统装载和声呐数据交换管理工具，以及半自动的新型图像编辑辅助工具。
SMCS的控制台是一个集中式、一体化的战术图像显示器，具有6个平板显示屏，指挥人员能同时访问和监控来自多个战术武器系统的信息。特拉法尔加级艇上最初装有CK35搜索和CH85攻击潜望镜，后换装为CH-51搜索潜望镜和CK-91攻击潜望镜，之后又升级为皮尔金顿公司的CK34搜索光电桅杆和CH84或CM010攻击光电潜望镜……
总之，“特拉法尔加”级的武器装备和艇电系统并不是一开始就完全具备的，而是自服役以来进行多次现代化技术改进和升级，这表明英国对攻击型核潜艇这一舰种的认识已经达到了一个相当成熟的程度。
虽然“特拉法尔加”级没能赶上马岛战争，但“特拉法尔加”级也并非是从未经历过战火洗礼的新手，在伊拉克战争和西方国家对利比亚的干涉中，“特拉法尔加”级就多次发射潜射导弹对北约行动进行支援。不过，“特拉法尔加”级在服役过程中，也发生了多次事故。
比如，2000年，“不倦”号核潜艇甲板上发生故障；同年，在直布罗陀海峡，该潜艇通往核反应系统的管道发生了泄漏，花了一年时间进行修理；2003年，“不懈”号在海底撞上某个东西，再次进行修理；2007年3月21日，“不倦”号在北极附近冰层下和美军潜艇进行联合军事演习时，核潜艇前部船舱突然发生爆炸事故，造成两人死亡，一人重伤，随后撞破北极冰层紧急浮出海面。
2013年4月，德文波特造船厂的“锋利”号在外部进行焊接工作时，保护覆盖物“小规模”起火，按照正常程序，疏散的海军船员和承包商工作人员约有55名。在消防队到达前，一名海军人员在5分钟内把火扑灭。此次事件没有人员受伤，潜艇也没有受到损坏。
今天，皇家海军的战斗序列中仍然保有3艘“特拉法尔加”级，她们分别是第二批次的“岩湾”号、第三批次的“天才”号与“凯旋”号。“岩湾”号1987年开始服役，原定2015年退役，但后来经过额外维修，延长服役期限到2022年；”天才”号1990年开始服役，预计2021年退役；“凯旋”号1991年开始服役，定于2022年退役。另外，1989年服役的第三批次“锋利”号虽然预定于2019年退役，但直到本文成稿时仍然在皇家海军的“帐面”上”挂着”…….
纵观冷战中的皇家海军攻击型核潜艇，体现了一种有趣的维承性设计思路。即艇体线型和压水堆装置只进行了非常有限的修改，或是基本保持不变，但在艇载设备和军械系统方面始终不断地进行小步快跑式的改进，同时在一些技术前沿领域也进行了大胆且果断的尝试——－如消声瓦技术和泵喷射推进技术在“快速”级上的试用，以及随后在“特拉法尔加”级上正式应用，都开技术风气之先河。
正是这种作法，令冷战中的皇家海军始终保持着一支规模适当、技术先进的“水下无畏舰”舰队，以较低的成本，维持了最起码的全球性海权争夺能力。
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