俄亥俄之后：美国下一代弹道导弹核潜艇发展初探

美国下一代弹道导弹核潜艇被称为“俄亥俄”级替代型潜艇（OhioReplacementSubmarine），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。
由于SSNB(X)潜艇的详细设计在2015年之后才会展开，目前只能根据美国国会研究部、美国海军等机构公布的一些资料，了解SSNB(X)的部分技术特征，更为完整的SSNB(X)的技术特征和设计只有等到其完成设计之后（并向外界公布）才能知道。从SSNB(X)的设想图来看，SSNB(X)仍采用拉长水滴形艇型，外观上较大的变化是采用了X型尾舵，潜艇的围壳更加靠近艇艏。根据美国海军学会的报告，SSBN（X）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”IID5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，SSBN（X）将采用“三叉戟”IID5LE（LE为英文life-extension的缩写，意为延寿），该导弹在“三叉戟”IID5基础上换装了新型制导系统，此外可能采用改进型核弹头或新型核弹头，综合性能较“三叉戟”IID5导弹有较大提高。
以往弹道导弹核潜艇搭载的潜射导弹发射筒和潜艇舱段是相互独立的，而SSBN(X)采用了通用导弹舱段设计，导弹发射筒与潜艇舱段实现了一体化、通用化，每个通用导弹舱段配备了4根导弹发射管。潜艇设计时可根据需要选择通用导弹舱段的数量，以满足美国和英国对潜艇搭载导弹数量的不同需求，英国下一代弹道导弹核潜艇“继承者”级应该会采用2个通用导弹舱段，总共携带“三叉戟”IID5LE的数量为8枚；美国SSNB(X)采用4个通用导弹舱段，总共携带16枚“三叉戟”IID5LE导弹。导弹发射筒原计划除了可以配备“三叉戟”IID5LE导弹外，其还可用于发射潜射常规中程弹道导弹（SLIRBM）、KEI反导拦截弹、巡航导弹和无人机等武器，但从目前SSBN(X)的巨大预算困境来看，美国海军会暂缓其他武器的研制，确保SSNB(X)项目的顺利实施。在自卫武器方面，其会配备4-6个鱼雷发射管，可发射重型鱼雷、自航式声诱饵等武器。SSBN(X)采用了通用导弹舱段设计，导弹发射筒与潜艇舱段实现了一体化、通用化，每个通用导弹舱段配备了4根导弹发射管
SSNB(X)的设计寿命为40年，这是美国弹道导弹核潜艇发展史上的一次重大突破，如果未来通过延寿措施，其服役寿命将进一步延长。该级潜艇采用与艇体同寿命的核反应堆，据悉新型核反应的堆芯寿命可达50年，意味着该级潜艇在其服役寿命里不需要进行中期换料。众所周知，潜艇核反应堆内的堆芯是有使用寿命的，核反应堆运行后，随着核反应的进行，核燃料中的易裂变核素逐渐减少，反应性会逐步降低，当降低到一定程度时，裂变反应将不能维持，就需要重新填入核燃料。以“俄亥俄”级潜艇使用的S8G压水堆为例，其堆芯寿命为10-13年，堆芯寿命到达年限之后需要进行中期换料，这个时期就要对潜艇进行基地级维修，给反应堆重新装填核燃料。由于程序相当复杂，中期换料需要花费大量的时间，“俄亥俄”级潜艇一次中期换料就需要花费27个月的时间，可以说一件耗时耗力的工作。SSNB(X)采用了长寿命反应堆之后，SSNB(X)就不需要进行中期换料，不但节省了大量的经费，而且有效提高了在航率。
SSNB(X)采用了X型尾舵艇是其外形上一个显著的特征。虽然美国在“大青花鱼”号潜艇上使用了X型尾舵，但出于可靠性和安全性的考虑，美国核潜艇一直未采用X型尾舵，随着计算技术和自动控制技术的发展，制约X型尾舵实用化的障碍被逐步扫除，越来越多的新型潜艇开始采用X型尾舵。目前，X型尾舵在新型常规潜艇上采用率比较高，而核潜艇特别是弹道导弹核潜艇采用X型尾舵还未出现，SSNB(X)是世界上第一型采用X型尾舵的弹道导弹核潜艇。X型尾舵的四个舵面都可以独立控制，可充当垂直舵和水平舵的双重功能，可在水平面和垂直面产生操纵力，因此其舵效要比十字型尾舵高出30%～40%，使潜艇获得更好的水下操控性能，提高潜艇的水下机动性，此外，其在安全冗余度、降低潜艇反射强度等方面优于十字形尾舵。
随着现代立体反潜武器的发展，潜艇的生存力和战斗力受到了严重的威胁，提高潜艇的水下隐身性能已经成为现代潜艇的重要发展趋势，作为美国下一代弹道导弹核潜艇的SSBN(X)自然也非常重视提高潜艇的水下隐身性能。提高潜艇的隐身性能主要就是提高潜艇的声隐身性能，通过控制潜艇的声场，改变潜艇的声目标特性，从而提高潜艇的隐身性能。潜艇主要的噪声源有机械噪声源、螺旋桨噪声源、水动力噪声源等。SSBN(X)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。
钱是个问题
根据美国国会预算办公室（CBO）发布的报告，SSBN(X)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SSBN（X），2042年12艘潜艇全部服役。由于SSBN（X）仍处于前期论证阶段，所以SSBN（X）的全部建造费用的估计是新造舰计划中最为困难。美国海军在2007财年和2008财年远期造舰计划中估计每艘SSBN（X）的造价为38亿美元，而在2012财年的远期造舰计划中估计每艘SSBN（X）的造价上涨至67亿美元。根据新造舰计划，美国海军估计SSBN（X）首艇的造价为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SSBN（X）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，目前美国海军已经开始重新设计SSBN（X），根据美国海军公布的信息，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”2D5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，但首艇的造价仍然高达120亿美元，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。
在美国国防预算缩减的大背景下，虽然美国已经绞尽脑汁尽量降低SSNB(X)的建造成本，花费庞大的SSBN(X)项目冲击其他舰艇建造项目基本上是板上钉钉的事情。
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；SSBN（X）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认为SSBN（X）首艇的造价将比美国海军估计的120亿美元高出10亿美元。综上所述，CBO估计建造12艘SSBN（X）将花费870亿美元，每艘SSBN（X）的造价为72亿美元，若加上研究和开发费用，整个SSBN（X）项目将花费将高达970亿美元。
结语
在美国国防预算缩减的大背景下，虽然美国已经绞尽脑汁尽量降低SSNB(X)的建造成本，花费庞大的SSBN(X)项目冲击其他舰艇建造项目基本上是板上钉钉的事情。即使这样，由于SSBN(X)是美国未来核威慑和实战的基石，其必定是美国海军舰艇项目中优先等级最高的项目，美国海军正在想尽办法确保SSBN(X)项目的顺利实施，SSBN(X)项目如何发展，大家拭目以待！
http://uzone.univs.cn/news2_2008_559030.html美国下一代弹道导弹核潜艇被称为“俄亥俄”级替代型潜艇（OhioReplacementSubmarine），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。
由于SSNB(X)潜艇的详细设计在2015年之后才会展开，目前只能根据美国国会研究部、美国海军等机构公布的一些资料，了解SSNB(X)的部分技术特征，更为完整的SSNB(X)的技术特征和设计只有等到其完成设计之后（并向外界公布）才能知道。从SSNB(X)的设想图来看，SSNB(X)仍采用拉长水滴形艇型，外观上较大的变化是采用了X型尾舵，潜艇的围壳更加靠近艇艏。根据美国海军学会的报告，SSBN（X）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”IID5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，SSBN（X）将采用“三叉戟”IID5LE（LE为英文life-extension的缩写，意为延寿），该导弹在“三叉戟”IID5基础上换装了新型制导系统，此外可能采用改进型核弹头或新型核弹头，综合性能较“三叉戟”IID5导弹有较大提高。
以往弹道导弹核潜艇搭载的潜射导弹发射筒和潜艇舱段是相互独立的，而SSBN(X)采用了通用导弹舱段设计，导弹发射筒与潜艇舱段实现了一体化、通用化，每个通用导弹舱段配备了4根导弹发射管。潜艇设计时可根据需要选择通用导弹舱段的数量，以满足美国和英国对潜艇搭载导弹数量的不同需求，英国下一代弹道导弹核潜艇“继承者”级应该会采用2个通用导弹舱段，总共携带“三叉戟”IID5LE的数量为8枚；美国SSNB(X)采用4个通用导弹舱段，总共携带16枚“三叉戟”IID5LE导弹。导弹发射筒原计划除了可以配备“三叉戟”IID5LE导弹外，其还可用于发射潜射常规中程弹道导弹（SLIRBM）、KEI反导拦截弹、巡航导弹和无人机等武器，但从目前SSBN(X)的巨大预算困境来看，美国海军会暂缓其他武器的研制，确保SSNB(X)项目的顺利实施。在自卫武器方面，其会配备4-6个鱼雷发射管，可发射重型鱼雷、自航式声诱饵等武器。SSBN(X)采用了通用导弹舱段设计，导弹发射筒与潜艇舱段实现了一体化、通用化，每个通用导弹舱段配备了4根导弹发射管
SSNB(X)的设计寿命为40年，这是美国弹道导弹核潜艇发展史上的一次重大突破，如果未来通过延寿措施，其服役寿命将进一步延长。该级潜艇采用与艇体同寿命的核反应堆，据悉新型核反应的堆芯寿命可达50年，意味着该级潜艇在其服役寿命里不需要进行中期换料。众所周知，潜艇核反应堆内的堆芯是有使用寿命的，核反应堆运行后，随着核反应的进行，核燃料中的易裂变核素逐渐减少，反应性会逐步降低，当降低到一定程度时，裂变反应将不能维持，就需要重新填入核燃料。以“俄亥俄”级潜艇使用的S8G压水堆为例，其堆芯寿命为10-13年，堆芯寿命到达年限之后需要进行中期换料，这个时期就要对潜艇进行基地级维修，给反应堆重新装填核燃料。由于程序相当复杂，中期换料需要花费大量的时间，“俄亥俄”级潜艇一次中期换料就需要花费27个月的时间，可以说一件耗时耗力的工作。SSNB(X)采用了长寿命反应堆之后，SSNB(X)就不需要进行中期换料，不但节省了大量的经费，而且有效提高了在航率。
SSNB(X)采用了X型尾舵艇是其外形上一个显著的特征。虽然美国在“大青花鱼”号潜艇上使用了X型尾舵，但出于可靠性和安全性的考虑，美国核潜艇一直未采用X型尾舵，随着计算技术和自动控制技术的发展，制约X型尾舵实用化的障碍被逐步扫除，越来越多的新型潜艇开始采用X型尾舵。目前，X型尾舵在新型常规潜艇上采用率比较高，而核潜艇特别是弹道导弹核潜艇采用X型尾舵还未出现，SSNB(X)是世界上第一型采用X型尾舵的弹道导弹核潜艇。X型尾舵的四个舵面都可以独立控制，可充当垂直舵和水平舵的双重功能，可在水平面和垂直面产生操纵力，因此其舵效要比十字型尾舵高出30%～40%，使潜艇获得更好的水下操控性能，提高潜艇的水下机动性，此外，其在安全冗余度、降低潜艇反射强度等方面优于十字形尾舵。
随着现代立体反潜武器的发展，潜艇的生存力和战斗力受到了严重的威胁，提高潜艇的水下隐身性能已经成为现代潜艇的重要发展趋势，作为美国下一代弹道导弹核潜艇的SSBN(X)自然也非常重视提高潜艇的水下隐身性能。提高潜艇的隐身性能主要就是提高潜艇的声隐身性能，通过控制潜艇的声场，改变潜艇的声目标特性，从而提高潜艇的隐身性能。潜艇主要的噪声源有机械噪声源、螺旋桨噪声源、水动力噪声源等。SSBN(X)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。
钱是个问题
根据美国国会预算办公室（CBO）发布的报告，SSBN(X)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SSBN（X），2042年12艘潜艇全部服役。由于SSBN（X）仍处于前期论证阶段，所以SSBN（X）的全部建造费用的估计是新造舰计划中最为困难。美国海军在2007财年和2008财年远期造舰计划中估计每艘SSBN（X）的造价为38亿美元，而在2012财年的远期造舰计划中估计每艘SSBN（X）的造价上涨至67亿美元。根据新造舰计划，美国海军估计SSBN（X）首艇的造价为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SSBN（X）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，目前美国海军已经开始重新设计SSBN（X），根据美国海军公布的信息，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”2D5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，但首艇的造价仍然高达120亿美元，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。
在美国国防预算缩减的大背景下，虽然美国已经绞尽脑汁尽量降低SSNB(X)的建造成本，花费庞大的SSBN(X)项目冲击其他舰艇建造项目基本上是板上钉钉的事情。
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；SSBN（X）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认为SSBN（X）首艇的造价将比美国海军估计的120亿美元高出10亿美元。综上所述，CBO估计建造12艘SSBN（X）将花费870亿美元，每艘SSBN（X）的造价为72亿美元，若加上研究和开发费用，整个SSBN（X）项目将花费将高达970亿美元。
结语
在美国国防预算缩减的大背景下，虽然美国已经绞尽脑汁尽量降低SSNB(X)的建造成本，花费庞大的SSBN(X)项目冲击其他舰艇建造项目基本上是板上钉钉的事情。即使这样，由于SSBN(X)是美国未来核威慑和实战的基石，其必定是美国海军舰艇项目中优先等级最高的项目，美国海军正在想尽办法确保SSBN(X)项目的顺利实施，SSBN(X)项目如何发展，大家拭目以待！
http://uzone.univs.cn/news2_2008_559030.html