核潜艇技术哪个国比较先进「中国核潜艇技术怎么样」

今天带来核潜艇技术哪个国比较先进「中国核潜艇技术怎么样」，关于核潜艇技术哪个国比较先进「中国核潜艇技术怎么样」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1. 单壳体

在冷战时期，单、双壳体结构还是两种设计流派，互有优劣，分庭抗礼。然而随着技术的进步，双壳体日渐式微，不论是核潜艇还是常规潜艇，最近几年服役的新艇中只有中国仍然采用双壳体。

俄罗斯最新的拉达级常规潜艇也已改为单壳体；雅森级和北风之神级核潜艇则采用了单、双壳体混合结构，比传统的双壳体有所改进。

在恐龙级的双壳体台风级面前，北风之神级的水线以上部分显得相当苗条、人畜无害

船坞中的北风之神级首艇“尤里·多尔戈鲁基”号，水线下庞大的艇体则露出一股凶悍的杀气。

单壳体的优势就是双壳体的劣势，简单的说双壳体导致过大的体积和排水量。水面排水量相当的两种核潜艇，双壳体的水下满载排水量要比单壳体多出20%以上，等于多带了数千吨海水在一起比赛跑，既臃肿又沉重。面对现代立体反潜体系，体积大会增加被发现概率，浅海机动性差；排水量大则需要更强大的动力系统，进而增加全系统的体积和质量，造成恶性循环。

打捞出水的“库尔斯克”号艇体后部残骸，严重受损的艇艏被切割下来留在了巴伦支海底。由内至外可以依次看到耐压壳、外肋骨、“花岗岩”导弹发射筒、舷间支撑结构和轻质的外壳，下潜后巨大的舷侧空间将充满近9千吨海水。

双壳体湿表面积过大，摩擦阻力大，声纳反射信号强，高速性能差；耐压壳内容积小，空间狭窄，武器装载量低；表面开口多，增加噪音和阻力；内外壳之间的支撑结构复杂，增加了死重且维护困难。

和众多劣势相比，过去双壳体、小分舱、大储备浮力带来的几个优势到如今都已经有些得不偿失了：双层壳和其间一两米厚的水层的保护，面对当代先进大威力鱼雷的聚能装药战斗部，并不比单壳体的生存力更高；小分舱造成结构复杂、设备布局困难、居住性差；大储备浮力导致下潜速度慢。

7500吨级的093改武器装载数量和实际作战效能只近似于5300吨的苏弗朗级，造成这种差异的罪魁祸首可以说就是双壳体。最粗略地推算，095如果继续采用双壳体结构，要想达到弗吉尼亚级（7900吨）的能力，水下满载排水量至少会在9500吨以上（大20%），对平均水深只有120米的东海大陆架来说太过庞大了。

095，希望能成为中国第一型采用单壳体的核潜艇。

2. 围壳修型

在093改型上，我们已经看到对围壳进行了修型，增加了根部填角和顶部圆角，位置还往后移了一点。但这些只能算是针对流场进行的局部性小修补，从整体布局来说093的围壳还是尺寸偏大，没有赶上缩小围壳、靠前布置的潮流。

上述五型潜艇中弗吉尼亚级的围壳尺寸最小，而且它的围壳还有一个非常特别的设计。

一直以来，我都对弗吉尼亚级围壳上的这一大堆盖板感到疑惑不解，如果是某种声纳探测系统，为什么不把它们连成一大片，开这么多小窗口还是不规则的，到底是干什么的呢？外型非常相似的海狼级围壳上就是光滑的，没有这些盖板。

建造中的围壳，窗口结构很清晰。

后来看到结构图才知道，这些“洞洞”是External Locker，就是外部储物柜，用途和中学生在学校里用的locker差不多。只是使用的人不同，是配属弗吉尼亚级执行任务的特种部队，通常就是指海豹突击队。盖板的材质和围壳填角一样也是Goodrich公司生产的复合材料。

弗吉尼亚级是美国第一型从设计伊始就专门为特种部队内建配套设施的潜艇。在艇体中部设有一个能够容纳9名海豹队员的气密闸室，可以仅通过一次排气/注水操作就释放出整支海豹小队，极大地提高了出动效率。

潜水员出舱后，前往围壳的储物柜水平取出各自的装备，而不必耗费大量时间从狭小的闸室舱口一件件垂直提取沉重的装备。这样的设计真是非常实用化和人性化，也只有把围壳内部设备精简到最少才能提供这样的冗余空间。

大名鼎鼎的海豹六队在执行潜水训练，图为打开储物柜提取装备的场景

苏弗朗级的围壳也很小；雅森级的流线型围壳较大，上篇提到过是因为其中包含了整体式漂浮救生舱。剩下只有机敏级的围壳和093比较接近，体积也相当大。

在苏格兰海岸并肩而行的两艘机敏级，后面一艘是“机敏”号，两艇的外观明显不同

但是机敏级围壳的后部是藏有玄机的。它可以替换围壳后沿组件，在其后插入一个DDS（Dry Deck Shelter）干式储藏柜，用于收纳皇家海军特别舟艇中队操作的美制SDV（SEAL Delivery Vehicle）海豹特种载具 - 一种湿式微型潜艇。艇员可以直接从潜艇内部进入DDS，在气密状态下完成准备工作，再注水释放出SDV，全过程都在水下完成，保持了隐蔽性。

洛杉矶级达拉斯号后甲板的DDS正在装入SDV。DDS直径3米，长近13米，重30吨，是可拆卸式的，可以在12小时安装到改造过的洛杉矶级上；并且它是可空运的，增强了特种部队全球部署的弹性。

与洛杉矶级DDS的安装方式不同，机敏级的这个DDS采用了和围壳连成一体的保型设计，可以降低阻力和流体噪音，最大程度减小对本艇性能的影响。

“机敏”号安装DDS后的特写，通过对比也可以看出英美核潜艇围壳体积的差异相当大，洛杉矶级的围壳宽度比DDS的直径小得多。

如果没有这个DDS连接部位，机敏级的围壳长度至少可以缩短1/5。

另外还有一点不得不提，五型潜艇中只有093仍然采用围壳舵，其它四型均使用艏水平舵。

过去水平舵采用什么形式和单双壳一样是个设计风格问题，各有利弊。但发展到今天，围壳舵的劣势日益显现：围壳舵离潜艇重心过近，必须采用比艏水平舵更大的面积才能保持相同的舵效，加上内部的驱动部件和支撑结构，导致围壳体型偏大，声纳反射信号强，破冰能力差，也无法采用更加流线型的设计。

战略核潜艇吨位大，对围壳尺寸没有这么敏感，因此法国的凯旋级和美国最新一代的哥伦比亚级仍然采用围壳舵。

095，希望可以看到一个更低矮、更靠前的围壳，水平舵也可以换一个更合适的地方。

3. 垂直发射系统

上一篇分析了093的龟背里不是垂发，但并不表明中国没有这样的技术，032型常规动力试验潜艇上就装备了中国第一型潜用战术导弹垂直发射系统。

研发一种武器装备，必然有它的实际应用对象。像“毕升”号综合试验舰为051C/D相控阵、垂直发射系统的研发、定型立下汗马功劳一样，032艇的出现预示我们下一代核潜艇一定会配备垂直发射系统。

网上曾经流传过

一张军事讲座上放映的ppt，展示了一艘新型攻击核潜艇的内部结构，在围壳前装有10具以上的垂直发射单元（但是依然采用围壳舵），和弗吉尼亚级的布置方式很相似，就是稍微靠后了一点。很多人认定这就是095了。

是不是095我不敢肯定，能在互联网传播的军事图片几乎都不是涉密的，这或许只是教学用的示意图，海军工程学院的教授学生谁都可以做出几个不同的方案来。

即使这是一个真实的方案，也只不过解决了垂发的有无问题。弗吉尼亚级和雅森级的垂发系统已经发展到了第二代。

自弗吉尼亚级Block III开始，用2具6联装VPT（Virginia Payload Tubes）弗吉尼亚载荷筒代替了12具独立安装的垂直发射筒。这不仅仅是将发射筒集约化安装以节省空间和结构重量的问题，更重要的是VPT采用了多用途、模块化设计，解除了老式发射系统553毫米直径的限制，可以发射不同口径不同长度的新型导弹，甚至包括蓝鳍金枪鱼-21型自主式水下航行器（AUV）一类的迷你型无人潜艇。而自洛杉矶级开始采用的单发射筒功能过于单一，只能发生战斧巡航导弹。

VPT的设计源自俄亥俄级巡航导弹核潜艇发射管，不过俄亥俄级原三叉戟发射管的直径更大，可以容纳7枚战斧巡航导弹。

到弗吉尼亚级Block V型，艇身中部将增加一个VPM（Virginia Payload Module）弗吉尼亚载荷模块舱段，内置4具7联装VPT，并具有更大的深度。加上艏部原来的两具6联装VPT，全艇共能携带40枚战斧巡航导弹，以弥补四艘俄亥俄级巡航导弹核潜艇退役后的战力空缺。

雅森级也有类似的设计，在艇体中部装备有8具大口径垂直发生装置，可以4联装的形式搭载“缟玛瑙”超音速反舰导弹，也可以5联装的形式搭载Kh-101对陆巡航导弹或俱乐部系列反舰/反潜/对陆巡航导弹。但以雅森级这么大的艇体，其搭载数量、集成度、多用途性和弗吉尼亚级Block V比都还有相当的差距。

雅森级垂发口盖的开启方式也与众不同。绝大多数垂发口盖都是像弗吉尼亚级那样的铰链上翻式，雅森级采用的是平推滑盖式，沿艇体弧度向外推出，口盖开启的运行幅度被压缩到最低，对本艇水下航行姿态的影响最小。对直径越造越大的新型垂发系统来说，这确实是一种崭新的设计思路。

2017年3月31日拍摄于北德文斯克造船厂的二号艇“喀山”号，可以看到左舷中部开启的整片式大型口盖，照片摄自停泊在后方的“彼得大帝”号巡洋舰。

095，肯定上垂发，但在性能、结构上还有很大发展空间。

4. 泵喷（Pump-jet Propulsor）

看到这，肯定有读者会说终于说到泵喷了，我们有马伟明院士的中压直流综合电力系统加无轴泵喷，弯道超车，世界第一。

对国宝级的马伟明院士，以及他主持开发的电弹系统、综合电力系统、无轴泵喷系统，我也和大家一样充满了敬意。但是任何事物都有两面性，有轴泵喷和无轴泵喷也一样。很多时候我们可能只看到泵喷的风光无限，而忽视了它们的缺点。

泵喷本质上就是把螺旋桨约束在一个整流罩内。有轴泵喷有点类似于飞机的涡轮喷气发动机，通过导管截面的变化降低水流速度，叶片状的定子理顺流场，提高转子的驱动效率，延缓空泡的产生，同时整流罩还可以屏蔽部分机械噪音。

因此有轴泵喷的主要优点就是：

1. 提高推进效率和泵喷临界航速（不会产生空泡的最大静音航速）

2. 降低机械辐射噪音和空泡噪音

3. 对螺旋桨转子提供了良好的防护

而它的缺点就是结构复杂、重量大、造价高、维护困难。不仅仅是泵喷本身，对艇体配平、艉部结构强度、轴系振动都有较大影响。

打个不太准确的比方就是有这么一双鞋，能让你在不发出大动静的情况下跑得更快、更省力、还不伤脚，但是鞋子又大又重还很贵。谁最需要这么神奇的鞋呢？不是警察就是小偷，身材还得足够壮实。在大洋里，这就是互玩猫抓老鼠游戏的攻击核潜艇和战略核潜艇们。

有轴泵喷已经成为西方新型核潜艇的标配。俄罗斯的泵喷技术相对滞后，除了实验性的基洛级“阿尔罗萨”号，目前只有北风之神级采用。雅森级前两艘仍然配备常规螺旋桨，一直传言它的后续艇将换装泵喷，但目前为止还没看到能够确证的消息。

船坞中的“喀山”号艉部特写，推进器仍然使用螺旋桨

泵喷是所有核潜艇国家的最高机密，公开照片里泵喷部分总是被包裹得严严实实，即使是下水之后也不例外。

唯一可以看到端倪的就是那艘基洛级“阿尔罗萨”号，它在船坞维修时很大方地晒出了自己的泵喷内部结构。

887V型采用的是通常用于鱼雷的后置定子结构，留在艇艉上的是泵喷的转子，拆下来放在浮船坞甲板上的是泵喷外罩和定子，可以看到泵喷的壳体非常厚实

基洛级作为目前世界上唯一一种同时拥有螺旋桨和泵喷改型的潜艇，我们可以对比一下安装了泵喷以后的变化。

不仅艇长增加了近四米，艉部体积增大了很多，排水量也增加了几十吨。这个大得不成比例的泵喷令很多人相信这其实是在给日后北风之神级战略核潜艇的泵喷做试验。

实际上除了这唯一的一艘基洛级改型外，2、3千吨的常规潜艇中再没有其它型号安装泵喷，重量、阻力和造价的代价将抵消泵喷带来的好处。只有体型庞大的核潜艇可以和泵喷进行良好的适配，发挥出它的优势。

似乎没有任何报道中国发展、装备过潜用有轴泵喷。水面舰艇是有的，下饺子的22型导弹快艇就采用了四台引进罗罗技术的KAMEWA高功率泵喷。

但我们有更新一代的无轴泵喷。采用无轴泵喷有一个前提条件，就是必须有先进的综合电力管理系统，为电磁驱动的无轴泵喷提供强大的电力供应，也就是说必须是全电推进潜艇。这方面中国已经是水到渠成，055大驱就装备了中压综合电力管理系统，虽然可能还没达到全电推进的程度。

我们在各类媒体上看到的无轴泵喷几乎都是下面的样子：

叶片安装在外圈的转子环上，被外壳定子的环形电机包覆，叶尖朝内，中间没有轴。安装在船上的实体照片也有，如下图。

于是几乎所有人都认为无轴泵喷就是这个样子了。安装了这么科幻的推进系统，这艘船也一定非常前卫吧。但是如果把镜头拉远一点，看一看这艘船的全貌，你一定会很失望的。

就是这艘其貌不扬的挪威汽车渡轮，建造于1970年的“Eiksund”号，船长50米，排水量589吨。它的推进系统接受过改造，用柴油发动机带动两部永磁电机，驱动位于船两头的两具Brunvoll RDT1500可回转无轴泵喷，甚至取消了船舵。这是无轴泵喷在世界上的第一例商业应用，实际上也是一个试验项目。

创立于1912年的挪威Brunvoll公司生产的无轴泵喷系列产品，除了在“Eiksund”号上作为主动力外，其它应用都是作为游艇或者特种作业船只的侧推或辅助动力，功率从240千瓦到810千瓦（230马力到1072马力）。

无轴泵喷的工程样机最早是德国福伊特（Voith）集团在2010年公开发表的，它在官网上展示的产品之一就是上面媒体用得最多的那款，它的用途是游艇。

从以上这两个例子我们可以看出，目前阶段无轴泵喷在商业领域的应用还具有相当的局限性，主要利用它没有传动轴，指向灵活的特点，用于轻型船舶或者特种船舶的辅助动力，受材料、技术的限制，功率无法提高，最大直径也就在2米左右。

无轴泵喷还有另外一个形式，外观上几乎和普通有轴泵喷一样：

Voith集团同一系列的另一款无轴泵喷，用于“离岸应用”，即海洋钻井平台、海上风力发电厂和需要精确定位的特种船只，作为改善操作性的辅助推进器。可以看到中间有根轴固定在支架上，但这根轴只是起支撑作用，没有动力输入。桨叶一端与支撑轴连接，另一端与外圈的电机转子环连接。我认为核潜艇上的无轴电机应该会采用这种结构。

再来对照一下央视报道中右下角露出的一个小型无轴泵喷模型或者样机，它的中间很明显也有一根红色的轴贯穿前后。

有人会说那不是也变成有轴泵喷了吗？这里的轴指的是和发动机刚性连接的驱动轴，它就像一副枷锁，把转子叶片和发动机、减速箱、轴承等机械部件都紧紧地连接在一起，也像导火索一样传导出整个动力/传动系统产生的噪音和振动。

Voith集团生产的另一个系列就是常规有轴泵喷

无轴泵喷彻底摆脱了这根轴，它的动力源就是环绕在整流罩内的环形电机，动力、传动、推进系统完全一体化，自成一体。

但是只要是有旋转的部件，就必然得有轴承支撑，如果是第一种形式叶片吊在外环上，等于电机整个转子/定子结构就是一个巨大的轴承，又要产生推力又要承力支撑，这在工程上比第二种形式采用中心支撑轴的难度要大得多。一两米直径的小型船用低功率泵喷还可以承受，七八千吨的攻击型核潜艇（弗吉尼亚级输出功率达到43000马力，泵喷外壳直径约为5.8米，完全不是一个量级）是不现实的。

即使是采用第二种形式，无轴泵喷也还存在一些弱点。

1. 尺寸与重量：上面的商业用无轴泵喷看上去相当轻巧，它们的功率也很小，最大不过一千马力。当功率翻几十翻增长到核潜艇所需的数值时，这个环形电机的尺寸和总量也将极度膨胀，导致泵喷整流罩比常规有轴泵喷的大很多，相应的泵喷支撑结构乃至整个艇艉承力结构都得加强，泵喷迎水面积增大，阻力增强。

核潜艇实用化的无轴泵喷什么样没有人看到过，不过可以对比一下当代舰用先进推进电动机的尺寸。

这是2015年12月交付的“伊丽莎白女王”号航母IFEP综合电力推进系统四台先进感应电动机（AIM）中的第一台，功率20兆瓦（26800马力）。从图中工作人员的身高可以看出它的尺寸，长度约3.5米，直径超过3米，重量是110吨！女王级罗罗MT-30燃气轮机的重量也不过120吨。

45型驱逐舰、朱姆沃尔特级驱逐舰采用的也都是这型电动机，不要笑话这两型明星驱逐舰老是趴窝，那是综合电力系统惹的祸，这台电动机本身无疑已经达到了世界最先进的水平。它的生产商家是科孚德机电（Converteam），前身是阿尔斯通（Alstom）机电部，于2011年被通用电气收购整合为电能转换业务部（Power Conversion），西方机电行业巨头的精华技术都浓缩其中。

中国的机电行业如今发展很快，但是能否打破现有的物理限制，“弯道超车”式地造出体积小、重量轻、马力大、可靠性高、造价可承受的无轴泵喷用环形驱动电机，可能没有大家认为的那么乐观。

当然在这里我并不是要去怀疑或者否认马伟明院士这样的中华脊梁对海军发展作出的重要贡献，如果潜用无轴泵喷真的实用化，那一定是采用了超越传统的颠覆性设计。

2. 电磁隐蔽性：无轴泵喷可以大幅度降低潜艇的机械噪声，但不是像很多人想当然的认为就完全消灭机械噪音了，只要有转动部件，有转轴、轴承这些机械结构的刚性连接，就会产生机械噪音。按下葫芦浮起瓢，机械噪声是小了，硕大的高功率环形电机安装在艇体外部的整流罩内，前后开口无屏蔽，将产生很强的电磁信号，造成新的强辐射源。

澳大利亚订购的“短鳍梭鱼”级常规动力潜艇想象图，它的水下排水量高达4500吨，是第一型批量建造的泵喷常规潜艇。

3. 可靠性：有轴泵喷的动力系统是位于艇体内部与海水完全隔离的，方便维修保养；无轴泵喷的整个电磁驱动单元却是被隔绝浸没在舱外水下的，如何保证密封不渗漏、整个航行过程中不发生故障、故障受损后如何抢修都是大难题，需要通过实际运用摸索解决。

4. 推进效率：无轴泵喷的转子和定子之间是非接触的，必须留有一定的缝隙以供转子高速旋转。这条环形缝隙将降低叶轮两侧的压力差，减弱叶轮的做功能力，令无轴泵喷的效率比机械式有轴泵喷低约5%。

同时电机转子是跟随叶片一起转动的，整个旋转部件的摩擦表面积是有轴泵喷叶片的2.2倍，相同转速下将消耗更多功率，对反应堆功率输出提出更高要求。

注：以上关于无轴泵喷的数据及三维示意图来自海军工程大学动力工程学院2015年发表的一篇简短的公开论文《机械式泵喷与IMP推进器的水力性能对比》，2016年发表在哈尔滨工程大学学报上，IMP推进器就指的无轴泵喷。海军工程大学就是马伟明院士的工作单位，哈工大则是中国军工的摇篮。

综上所述，无轴泵喷具有优秀的降噪性能，但是会造成水动力损失。特别是工程上是否能达到攻击型核潜艇潜深数百米、输出功率三、四万马力、航速30节这样严苛的要求，与常规有轴泵喷的综合性能哪个更强，目前还有待观察，我也尚持保留意见。

马院士确实在央视节目中说过潜艇无轴泵喷推进器是下一代核潜艇所用的推进系统，并且“现在已经在应用了”。但是现在在应用的未必就是核潜艇的主推进器，可能只是辅助推进器（有传闻弗吉尼亚级的可收放式辅助推进器就是用的无轴泵喷，但查不到具体资料），也可能像弗吉尼亚级的LSV 2那样一样专门建造一艘缩比模型进行工程应用方面的试验。

为测试验证弗吉尼亚级采用的关键技术而专门制造的LSV 2 “割喉者” - （Cutthroat，当地一种鳟鱼的名字）缩比模型，它是世界上最大的无人潜航器，长33.8米，排水量205吨，为弗吉尼亚级的29.4%，由通用电船和纽波特纽斯联合制造，部署在位于爱达荷州庞德雷湖（Lake Pend Oreille）的美国海军水面作战中心声学研究所。它的前辈LSV 1就是海狼级的缩比模型。LSV 2服役于2001年，弗吉尼亚号则是2004年。

从科研机构开发出创新理论和技术，造出原型验证设备，到通过国家鉴定实际装艇进行工程应用，这其中还有很大一段距离要走，不知道我们现在走到了哪一步。

我们是以暂时领先一代的综合电力系统去和人家常规机械传动系统在比。换句话说，如果几年后欧美也解决了综合电力系统可靠性的问题，将永磁电机布置在艇艉，带动一根很短的主轴直接驱动现有形式的机械泵喷，常规汽轮机 减速齿轮箱 长轴系造成的机械振动和噪声也会被降到一个非常低的水平。而上述无轴泵喷的4个缺点都可以避免，孰优孰劣还未可知。

还是打上面鞋子的比方，现在你有一双更加神奇的鞋，脚都不用着地就能让你悄无声息地飞跑，但是这双鞋的尺寸重量大得有点吓人，跑起来更费力气，没有声音但是会带起灰尘，而且万一跑的过程中鞋带散了还没法系。你会选哪双鞋呢，大概只有都试穿一下才知道。

除了动力输出形式，影响推进效率的因素还有很多，比如叶片形状的选择、特种铜合金的冶炼、加工的精度、环形电机的密封与润滑、安装精度等等都很重要，这些都不是研究电气工程的马伟明院士可以控制的。过分夸大马伟明院士的作用，认为只要有综合电力系统加无轴泵喷就可以让095打遍天下，这并不是一种科学的态度。

一共列了11项关键技术，才分析了四项就发现篇幅长得吓人了，只好分成两篇，下篇继续。