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哥伦比亚级战略核潜艇

2018-06-21 12:54:37 百科
哥伦比亚级战略核潜艇

哥伦比亚级战略核潜艇

哥伦比亚级战略核潜艇(英文:Columbia class SSBN),是美国的第五代弹道飞弹核潜艇,用于替代俄亥俄级战略核潜艇。

哥伦比亚级战略核潜艇将是美国海军有史以来建造的最大潜艇,长171米,宽13米,潜航排水量20810吨。预计总成本约1250亿美元,单艇造价约124亿-130亿美元,其中包括约48亿美元的研发费用。

哥伦比亚级战略核潜艇的研製进展顺利,于2017年1月通过了美国装备採购的“里程碑 B”关键节点,即正式批准建造,之后进入了详细设计和签署首批建造契约阶段,计画建造12艘,首艇计画于2021年开工,2028年完成下水,2031年服役并开始作战值班,于2039年全部建造完成。

基本介绍

  • 中文名称:哥伦比亚级战略核潜艇
  • 英文名称:Columbia class SSBN
  • 前型/级:俄亥俄级战略核潜艇
  • 次型/级:本级艇为最新
  • 研製时间:2011年-2021年 
  • 服役时间:预计2031年 
  • 定型时间:预计2028年 
  • 国家:美国 
  • 设计单位:通用电船公司 
  • 建造单位:通用电船公司和纽波特纽斯造船厂 
  • 代级:第五代 
  • 建造数量:计画12艘 
  • 服役情况:未服役 
  • 艇型:战略核潜艇 

发展沿革

研製背景

进入21世纪后,美国海军俄亥俄级战略核潜艇服役已满三十年,其中较早入役的前几艘已经开始老化,无力承担常态战略核威慑巡航值班。美国海军自2002年至2008年,将俄亥俄级“俄亥俄”号、“密西根”号、“佛罗里达”号和“乔治亚”号四艘艇改装成为携带常规制导飞弹的巡航飞弹核潜艇,每艘潜艇上24个直径为88英寸的三叉戟弹道飞弹发射管中的22个被改装成为垂直发射系统,其中每个系统均为包含7枚战斧巡航飞弹的发射簇,每艘潜艇最多能够携带154枚战斧巡航飞弹,这相当于一个航母攻击大队战斧巡航飞弹配备量的70%左右,将对敌方目标形成强大的火力突击,但是与此同时美国的海基战略核威慑力量将进一步减少。
俄亥俄级战略核潜艇俄亥俄级战略核潜艇
美国海军原计画俄亥俄级战略核潜艇的服役期为30年,但经过分析和技术升级之后,服役时间能够延长到40年以上,即完成第一个20年服役周期之后,经过大修和延寿,再完成一个20年的服役周期。这样除却前4艘已经改装为SSGN的俄亥俄级战略核潜艇,俄亥俄第5艘SSBN730“亨利·杰克逊”号于1984年服役,是该级潜艇中服役最长的,经过延寿后它的退役时间将会在2025年左右。实际上由于反应堆老化和艇体疲劳等因素以及其它相关资料显示,美国海军将会在2027年退役第一艘俄亥俄级战略核潜艇,其后一直到2039年其它的俄亥俄级将逐渐老化达到退役条件,每年将有一艘退役。
美国海军在对俄亥俄级战略核潜艇延寿的同时,也对艇上的三叉戟2飞弹(Trident-II或Trident D5)以及其携载的W-76核弹头实现服役到2042年的目标进行了升级改造,年度费用约在12亿美元左右。2009年8月,美国能源部宣布,美国海军已经接收了第一批延寿后的W-76核弹头。2016财年,美军还将为三叉戟II飞弹购买12台固体火箭发动机、35个延寿计画(LEP)需要的成套部件和其它硬体。

建造沿革

替代方案
美国一直以来高度重视战略核力量,将其作为保证国家安全的基石、保持战略威慑的前提,尤其是生存力强、隐蔽性好、机动性高、部署灵活的战略飞弹核潜艇,作为实施先发制人核打击和核报复的最重要手段,是战略打击力量的关键和基础,一直是发展重点。因此,美国海军从21世纪初开始就着手研究战略核潜艇的换代项目(ORP),也被称为“SSBN-(X)”项目,旨在为美国海军研製12艘新型弹道飞弹核潜艇以取代现役的14艘俄亥俄级战略核潜艇。由于深陷伊拉克战争,SSBN-(X)的进程一度迟缓,从2010年开始之后项目加快。
俄罗斯955型战略核潜艇俄罗斯955型战略核潜艇
2012年美国海军选择通用电船(即通用动力电船公司)做为SSBN-(X)的总承包商。根据海军2012财年的预算计画,首艘SSBN-(X)新型潜艇将于2019财年开始拨款採购并建造,2028财年交付美国海军第一艘,2031年开始服役,这样美国海军在役的战略核潜艇数量就能维持在12艘的规模。但根据2013财年的预算计画,首艇採购的日期被推迟到2021财年。
SSBN-(X)项目最初设计要求SSBN-(X)项目最初设计要求
2013年1月,俄罗斯海军新一代955型战略核潜艇(北约称北风之神级)首艇入列服役。就隐形性能而言,前者水下排水量和速度等指标均优于俄亥俄级,下潜深度更是超过后者150米,而且在水下也更安静。火力方面,北风之神级配备的“圆锤”弹道飞弹圆机率偏差小于60米,并可实施机动突防,而俄亥俄级携带的三叉戟II型飞弹圆机率偏差为90米,技术指标稍逊一筹。此外,北风之神级上还装备有大量的先进自卫武器,综合火力也明显强于俄亥俄级。因此与俄罗斯第四代战略核潜艇北风之神级相比,俄亥俄级的总体性能已处于下风,于是美国进一步加快了SSBN-(X)新型弹道飞弹核潜艇的设计研製。
设计定型
美国海军在2013年5月估算的SSBN-(X)首艇採购成本,按2013年物价水平计算约为120美元,这一数字包括了大约46亿美元的详细设计和不重複的工程(DD/NRE)内容,以及大约74亿美元的首艇建造费用。按2010财年物价水平计算后续2到12号艇的单艘平均採购成本约为54亿美元,海军将努力将採购成本控制在49亿美元以内,但是即便海军準备採取措施来降低採购成本,观察人士仍然认为SSBN-(X)项目将耗资巨大,可能会压缩海军在2020年代到2030年代初期其他舰船项目的採购资金。
SSBN-(X)项目SSBN-(X)项目
2013年9月25日,美国国会研究局(CRS)发布报告,对SSBN-(X)弹道飞弹核潜艇项目作出介绍与审查。2014财年,美国海军为该项目提出了总额10.837亿美元的继续研究与开发预算,首艇採购日期不变仍定在2021财年。2014年,SSBN-(X)完成定型设计,包括总体设计、水动力设计、耐压壳、武器系统等。2016年12月14日,美国海军作战部长雷·马布斯正式宣布SSBN-(X)的首艇被命名为“哥伦比亚”号,舷号SSBN826,因此美国新一代战略核潜艇被正式称为哥伦比亚级。
研製历程
2016年8月,哥伦比亚级战略核潜艇原计画进行“里程碑B”审查,并由海军提供最新的成本估算。但是,海军和国防部官员决定推迟该项审查,以对通用电船进行为期一天的深度调查,确定更多关于该型潜艇的成本、设计、生产準备等方面的细节。2016年10月上旬,海军和国防部对通用电船进行了调研,并于11月第一周召开了相关会议。与此同时,2016年11月上旬美国国防部採办主管弗兰克·肯德尔再次参观了通用电船公司。
哥伦比亚级战略核潜艇哥伦比亚级战略核潜艇
2016年12月6日,美国众议院拨款委员会主席介绍了刚通过的持续决议案,2017年4月28日前美将以上一财年支出标準来进行政府拨款。然而,此次决议案也列有几项例外条款,其中之一便是哥伦比亚级战略核潜艇项目将不受影响地持续开展设计工作。根据该持续决议案要求,哥伦比亚级潜艇将从“研究与开发资金项目”转向“造船和改装资金项目”,势必要加大投资。12月6日罗杰斯公开表示,该项立法将允许政府继续向哥伦比亚级潜艇项目拨款,避免由于资金问题引起项目延误,使成本增加。当天众议院海上力量和投送部队军事委员会高级成员乔·考特尼众议员也在一份声明中表示,若调整哥伦比亚级潜艇项目投资方式,项目将面临重大延误并使成本激增,他将鼓励两党合作来确保新增额外条款,他也将继续全力支持新一代潜艇设计和建造工作,哥伦比亚级战略核潜艇对美国战略威慑能力至关重要。
2017年1月4日,美国国防部採办主管弗兰克·肯德尔正式签署了採办决策备忘录(ADM),通过了哥伦比亚级潜艇项目的“里程碑B”决议,并指定该项目为重大国防採办项目,因此,通用电船可以开始对该型潜艇进行详细设计和工程规划,研发工作将在通用电船所在的康乃狄克州、维吉尼亚州以及罗德岛州三处地点分别进行,之前持续决议通过的7.73亿美元的资金也将启动。ADM中还对哥伦比亚级潜艇的成本和进度安排的细节进行了介绍,12艘该型潜艇的预计採办成本为960亿美元,包括研发经费在内的项目总成本约计1250亿美元。
2017年2月14日,美国国会预算办公室发布报告,计画于2017-2026年投入4000亿美元,全面升级美国“三位一体”战略核力量,哥伦比亚级战略飞弹核潜艇、B-21远程轰炸机、替代“民兵-3”的新型洲际弹道飞弹等项目被列为重点,其中哥伦比亚级达1250亿美元的项目总费用占据了最大份额,可谓重中之重。
2017年5月,美国海军海洋系统司令部与通用电船签署一项协定,製造17个能够发射携带核弹头的三叉戟2飞弹的新型战术飞弹发射管,以推进开发哥伦比亚级战略核潜艇。英国也参与了该级核潜艇通用飞弹舱的研发工作,而且一直共同购买通用飞弹舱部件,执行与电船公司的7.7亿美元契约,潜艇建成之后也会向英国销售。
纽波特纽斯造船厂和通用电船公司负责建造的示意图纽波特纽斯造船厂和通用电船公司负责建造的示意图
2017年6月2日,哥伦比亚级项目进展顺利并进入详细设计阶段,并将签署首批建造契约。单艇的建造金额约124亿-130亿美元,其中包括约48-51亿美元的设计、建造、测试和维护费用,这个单价几乎跟美国福特级航空母舰139亿美元处在同一水平,但福特级上面有6000多人生存、居住、战斗,而在哥伦比亚级潜艇上只有155人。哥伦比亚级首艇计画于2021财年开工建造,根据世界各国战略核潜艇10年左右的基本建造周期,将于2028年完成下水,2031年服役并开始作战值班,全部12艘将于2039年建造完毕。

技术特点

设计特点

哥伦比亚级战略核潜艇与维吉尼亚级攻击核潜艇同为通用电船设计和建造,将大量採用在维吉尼亚级上得到检验的技术。哥伦比亚级的尺寸、吨位要比俄亥俄级要稍大一些,其长度由170米增加到171米,直径由12.8米增加到13米,水下排水量由18000吨增加到20000吨,艇员队也相差无几,俄亥俄级大约是157人,而哥伦比亚级是155人。哥伦比亚级核反应堆较俄亥俄级可以提供更多动力,因此可以执行更多的派遣任务,并可以免于服役期间增添核燃料。除动力更强以外,哥伦比亚级的操纵观通设备、声吶、电子控制系统、通信系统、自卫武器及其作战系统等基本与维吉尼亚级相同,由于是最新设计和建造的,其信息化、自动化水平将比维吉尼亚级更高。
哥伦比亚级战略核潜艇发射想像图哥伦比亚级战略核潜艇发射想像图

动力系统

哥伦比亚级战略核潜艇的核反应堆寿命为42年,与潜艇全寿命周期基本相同。当前,美国海军研发和建造中的核动力舰艇,普遍採用了这种反应堆与舰艇同寿命的设计。例如,福特级航母的A1B型和维吉尼亚级攻击核潜艇的S9G型反应堆,寿命分别为50年和33年,均为长寿命反应堆。这样可以保证在舰艇在整个服役期间无需更换核燃料,大幅降低舰艇全寿命周期的使用成本,对于因造价高昂而只能少量建造的核动力舰艇具有重要意义。对于哥伦比亚级来说,反应堆与潜艇同时退役,不用像俄亥俄级那样分为2个服役周期,大大提高了美国海军战略打击力量的稳定性和可靠性。由于无需进船坞更换核燃料,还可以显着提高潜艇在航率,相当于减少了潜艇需求数量。

艇载武器

弹道飞弹
哥伦比亚级战略核潜艇将首次採用模组化的通用飞弹舱设计。当前,包括俄亥俄级在内的世界各国现役战略核潜艇,均採用相互独立的潜射弹道飞弹发射筒设计,而哥伦比亚级战略核潜艇的一大特色技术就是发射系统採用了4个通用发射模组,每个模组由4个直径为2-2.1米的发射筒组成,相关辅助设备也集成在舱内,外部管线和接口数量将大大减少,工艺性、可靠性、维修性、安全性则大幅提高。虽然哥伦比亚级飞弹发射筒的直径与俄亥俄级基本相同,但长度增大至14米,可搭载与俄亥俄级相同的三叉戟2飞弹,也可兼容其改进型三叉戟2 D5LE飞弹,这种飞弹的命中精度更高,作战能力更强,已经在俄亥俄级上进行了测试。由于新的《削减战略武器条约》的规定,美国在2018年之后,任何时候布署在战略核潜艇上的弹道飞弹不能超过240枚,所以哥伦比亚级战略核潜艇在尺寸和吨位增加的情况下,飞弹发射筒反而由俄亥俄级的24个降低到16个,且12艘的建造数量也少于俄亥俄级的14艘,相当于可部署的潜射弹道飞弹数量由336枚减少到192枚。对此,美国海军、国防部、国会均予以支持,他们认为通过科学安排潜艇的训练、部署、维修计画并调节潜射弹道飞弹搭载核弹头数量,可以实现战略核潜艇能力、成本、使用灵活性之间的平衡。
哥伦比亚级战略核潜艇战术飞弹舱哥伦比亚级战略核潜艇战术飞弹舱
高超音速武器
哥伦比亚级战略核潜艇也很可能搭载高超音速武器,这种武器可对全球範围内的敌方关键目标实施快速打击,是不折不扣的战略武器,近年来发展迅猛,已成为世界大国军事竞争的热点领域。高超音速武器尺寸和质量大,在海上作战平台中,只有战略核潜艇适合搭载。美国已有为“三叉戟”飞弹搭载常规弹头的高超音速武器研发计画,哥伦比亚级一旦搭载,将同时具备核和常规的进攻性战略打击能力,将更具威慑力。
巡航飞弹
战略核潜艇排水量大、隐蔽性好、续航力强,适合作为巡航飞弹的搭载和发射平台,此前4艘俄亥俄级进行过巡航飞弹改装,因此哥伦比亚级战略核潜艇搭载战斧巡航飞弹不存在技术上的障碍。但哥伦比亚级搭载战斧巡航飞弹的可能性不大,除了会占用本已减少的潜射弹道飞弹数量外,潜射战斧对陆攻击巡航飞弹射程在1500公里左右,战略核潜艇在这个距离上发射飞弹,需承受被敌方反潜航空兵、水面舰艇和潜艇探测到的风险,这种作战使用与其根本使命和作战方式存在冲突,而射程更大的带有核弹头的战斧主要由突防能力强的空中作战平台搭载。此外,维吉尼亚级改进型增加了垂直发射单元的数量,也从另一个角度表明了美国海军的倾向。
特殊装备
近些年来,无人水下航行器(UUV)发展迅速,其自主性、续航力、载荷能力不断提高,可在强对抗环境下,替代有人平台,执行侦察、监视、情报、反潜、反舰、反水雷、封锁等高风险任务。核潜艇搭载UUV,已成为水下力量的重要发展方向,将给水下作战样式带来革命性的改变。相比战斗水面舰艇、非核动力潜艇和多用途核潜艇,战略核潜艇排水量大,其潜射弹道飞弹发射管能够搭载更强性能的大型UUV,更适合作为UUV的搭载、释放和回收平台。而且战略核潜艇搭载UUV,还可以进一步保障其航行安全、增强自卫能力、提高使用灵活性和拓展任务範围。美国海军研发和装备了多种用途、尺寸和型号的UUV,在俄亥俄级上进行了大量测试,已成为洛杉矶级攻击核潜艇、海狼级攻击核潜艇、维吉尼亚级和俄亥俄级等核潜艇的标配,因此哥伦比亚级必然也会搭载UUV。
维吉尼亚级攻击核潜艇上的“AUV”项目维吉尼亚级攻击核潜艇上的“AUV”项目

隐身技术

核潜艇隐蔽性是潜艇各项作战性能的基础,执行核威慑与核打击任务的战略飞弹核潜艇,对隐蔽性的要求更高。为此,哥伦比亚级战略核潜艇在静音隐身方面做了很大的改进,其中一个革命性设计就是引入了电力推进系统,省去了齿轮箱、推进轴这些部件,消降了潜艇的一大噪声源;在推进传动方面,哥伦比亚级也有较大的提高,它将採用维吉尼亚级攻击核潜艇的泵喷推进代替俄亥俄级的螺旋桨推进,以降低系统的噪声;在潜艇外壳体上仍将敷设隔声隐身的消声材料覆层,可大幅降低被主动声吶探测到的机率,性能优于传统的消声瓦,这种覆层已经在维吉尼亚级上进行了测试,也会在哥伦比亚级上套用。再加上新一代浮筏减振、吸声涂料等技术的运用,有效地提高了哥伦比亚级战略核潜艇的静音能力。此外,哥伦比亚级战略核潜艇还首次採用了X形尾舵替代传统的木字形尾舵,从而简化了尾部结构,使潜艇的尾流更加流畅,同时也改善了水动力,降低了阻力以及提高了静音能力,被称为“当今最安静、最不容易被发现的战略核潜艇”,大大增强了潜艇的生存能力,将美国核打击能力提高到一个新台阶。
哥伦比亚级战略核潜艇的泵喷推进哥伦比亚级战略核潜艇的泵喷推进
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