鳳凰軍事特約作者:剪水鸌
早期的潛射彈道飛彈普遍射程較短。1960年11月服役的美國海軍UGM-27A「北極星」A-1射程僅1200海裡(2200公裡)。1962年6月服役的UGM- 27B「北極星」A-2的射程延伸到1500海裡(2700公裡)。更加先進的UGM-27C「北極星」A-3於1964年9月服役,射程擴展至2500 海裡(4600公裡)。1971年3月服役的UGM-73「海神」C-3採用了全新的系統架構,彈徑從「北極星」的54英寸即1.37米增加到74英寸即 1.88米,攻擊火力顯著提升,但射程基本維持在「北極星」A-3的水平。
由於武器射程有限,1959-1967年間加入美國海軍的5級 41艘戰略彈道飛彈核潛艇被迫選擇前沿部署模式,從設在蘇格蘭,西班牙,以及關島的海軍基地出發進行威懾巡邏。蘇聯幅員遼闊,為了將其縱深目標納入潛射彈道飛彈覆蓋範圍,美國海軍上述早期型戰略彈道飛彈潛艇往往需要冒著極大風險進入蘇軍的海洋拒止區甚至制海區。
這樣的艱難局面直到1979年 10月,才隨著射程4000海裡(7400公裡)的UGM-96「三叉戟」I/C-4交付部隊而逐漸改觀。1990年3月,西方世界迄今最為強大的潛射戰略飛彈UGM-133「三叉戟」II/D-5加入美國海軍服役。如果適當減少分導式彈頭的總重量,「三叉戟」II的射程可達6000海裡(11000公裡)以上。搭載「三叉戟」II的SSBN-726「俄亥俄」級戰略彈道飛彈核潛艇不必離開位於美國本土東西海岸的基地,就能將熱核武器投擲到蘇聯/俄羅斯的每一個角落。
蘇聯潛射彈道飛彈的發展歷程與美國大同小異。1967-1974年間交付的34艘667A/667AU「揚基」I/II級戰略彈道飛彈核潛艇裝備的R-27 與R-27U液體火箭動力潛射彈道飛彈的射程大致與「北極星」A-2相當。「揚基」級潛艇因此需要穿透美國及其盟國海軍構建的多層反潛體系才能進抵飛彈發射陣位,戰時的生存能力不容樂觀。
蘇聯海軍對「揚基」系列的致命弱點心知肚明,為隨後建造的18艘667B「德爾塔」I,4艘667BD 「德爾塔」II,14艘667BDR「德爾塔」III,以及7艘667BDRM「德爾塔」IV配備了體積和射程類似於「三叉戟」I的R-29系列液體火箭動力潛射彈道飛彈。「德爾塔」系列只須藏匿於巴倫支海與鄂霍次克海堡壘區內,即可威脅美國本土絕大部分目標。「德爾塔」級的建造總數達到43艘,至今仍是俄羅斯海基核威懾力量的中流砥柱。
戰略彈道飛彈核潛艇是成本高昂,威懾力巨大的國之重器,如無絕對必要斷不可輕涉險境。隨著具備洲際級射程的潛射彈道飛彈列裝部隊,美蘇英法四國紛紛將戰略彈道飛彈潛艇的巡邏區向後收縮,儘可能遠離敵方反潛兵力的有效覆蓋範圍,本質上不約而同地選擇了「堡壘型」部署方式。
西方軍事集團擁有強大的制海能力,基本將蘇聯海軍封閉於其北冰洋與西北太平洋的海上拒止區內,使得大西洋和太平洋的廣闊海域事實上成為美國及其盟國海軍的堡壘區。美國海軍「俄亥俄」級,英國海軍「前衛」級,法國海軍「凱旋」級因此得以暢遊於遠海大洋。
蘇聯海軍既缺乏在開闊海域遠程搜索西方安靜型潛艇的手段,又無法將航空與水面反潛兵力推進至西方海軍的「堡壘區」,可以依賴的進攻性反潛兵力只有971「阿庫拉」級等現代化攻擊型核潛艇,對已經進入巡邏區的美英法戰略彈道飛彈核潛艇束手無策。
美歐戰略彈道飛彈核潛艇面臨的唯一威脅,是在其基地附近守株待兔的蘇聯攻擊型核潛艇。相應地,「俄亥俄」,「前衛」,「凱旋」三級遠洋型戰略彈道飛彈核潛艇均以較高的安靜航速為設計重心。與蘇軍最先進的攻擊型核潛艇相比,上述飛彈核潛艇在最大安靜航速與聲納靈敏度兩方面都更勝一籌,能夠毫不費力地擺脫蘇軍獵潛潛艇的咬尾追蹤。
流體噪聲隨著航速提高而急劇增大,光順流線的艇體對於確保高速安靜性至關重要。所謂的「龜背」對遠洋型飛彈核潛艇而言因此是不可接受的。為了避免在耐壓殼上出現對艇體強度極其不利的橢圓形艙蓋,無論艇彈匹配做的多麼出色,戰略潛艇的飛彈發射管都必須突出於耐壓殼體之外。類似地,飛彈發射管的開蓋機構也必須安裝在耐壓殼外側。
裸露的發射管與開蓋機構既容易受到外來機械力量的傷害,也會產生額外的航行阻力與流體噪聲,故需包裹於流線型的非耐壓上層建築之內。世界各國的戰略彈道飛彈核潛艇都在「脊背」位置存在這種非耐壓上層建築。「俄亥俄」等遠洋型飛彈潛艇的耐壓殼直徑較大,艇載飛彈體積相對緊湊,飛彈發射筒外伸量較小,非耐壓整流構造與艇體結構整合程度較高,「龜背」現象得到充分抑制。
蘇聯海軍規模龐大,卻由於艦隊航空兵發育不良而先天殘疾,直至國家解體也未能實現從區域拒止型海軍向遠洋制海型海軍的轉變。蘇聯海軍因此只得選擇靠近其陸上基地的巴倫支海與鄂霍次克海作為戰略彈道飛彈核潛艇的堡壘區。
西方的某些學者卻罔顧攜帶短射程飛彈的」揚基「型潛艇頻頻出現在美國大陸架海域的事實,自戀地將蘇軍現代化飛彈潛艇」龜縮「在近海堡壘區內的原因歸結於所謂專制國家對戰略潛艇部隊缺乏信任。
藏匿於近海堡壘區內的蘇軍飛彈潛艇不需要依靠高速靜音航行擺脫美英攻擊型核潛艇的咬尾追蹤,以最低成本獲得攜帶遠程潛射戰略飛彈的能力方為王道。「德爾塔」 級因此選擇了「瘦艇載大彈」模式,其耐壓殼直徑較小,所搭載的R-29系列飛彈的長度則接近甚至超過了」三叉戟「 II,飛彈發射管突出於耐壓殼外的長度頗為可觀,使得飛彈艙段的非耐壓上層建築呈現明顯的駝峰狀態,出現了巨大的」龜背「。
目前的中國海軍同樣屬於區域拒止型。近海堡壘型的戰略飛彈核潛艇部署模式雖然不可避免地造成了將所有雞蛋放進一個籃子的弊端,卻是現階段與近未來客觀條件下的最優解。南中國海水文環境複雜,民船活動頻繁,背景噪聲強烈,對於依賴被動聲納實施反潛探測的美國海軍攻擊型核潛艇而言並非理想舞臺。
中國海軍的反潛作戰力量則可獲得陸基戰術航空兵的掩護與水下聲納監聽系統的強力支持,為巡邏於南中國海堡壘區的戰略飛彈核潛艇提供有力的安全保障。近年來服役的戰術級主被動複合型低頻拖曳聲納體積小,重量輕,成本也較為低廉,不僅有希望成為中國海軍水面戰艦的制式裝備,還可作為附加任務模塊,較為方便快捷地將千噸級以上海警船甚至較高規格的漁業船舶升級為「乞丐版」高性能反潛探測平臺。
中國海軍因此能夠以較低的投入,將南中國海堡壘區打造成美國海軍攻擊型核潛艇難以穿透的龍潭。作為部署模式與」德爾塔「系列極為接近的堡壘型飛彈潛艇,094毫不令人意外地選擇了擁有巨大龜背的」瘦艇載大彈「設計方案。事實上中國在上世紀90年代研製094時並不具備製造12-13米級大直徑耐壓殼的技術能力,而中國海軍核潛艇較小的建造批量,也使得094與 093最大限度共享包括耐壓艇殼在內的子系統成為勤儉持家的必然選擇。
「龜背」的存在無疑對潛艇的高速性與安靜性構成了不利影響,但其負面作用並沒有普通軍迷想像的那麼誇張。潛艇在水下航行時遭遇的阻力由摩擦阻力,形狀阻力,附體阻力三大部分構成,其中由指揮塔圍殼與舵面等「額外」突起造成的附體阻力可以佔到20-30%。主艇體阻力中,摩擦阻力約佔2/3,形狀阻力佔1/3。摩擦阻力與浸潤面積成正比,形狀阻力則取決於艇體的橫截面尺寸。
龜背固然會導致浸潤面積增加,形狀阻力上升,但影響畢竟有限。潛艇需要的推進功率與水下航速的3次方成正比。如果假設無龜背狀態下附體阻力佔比20%,龜背導致主艇體阻力上升25%,則龜背的出現將帶來略微超過6%的速度損失,雖令人遺憾卻也不值得大驚小怪。
為了最大限度提高隱蔽性,在巡邏區執行核威懾任務的戰略彈道飛彈核潛艇往往以極低速度靜音航行。流體噪聲與航速的三次方成正比,低速航行時,有無「龜背」對潛艇的流體噪聲並沒有實質性影響,這與乘用車風噪控制的好壞只有在高速行駛時才能體現出來是相同的道理。
對於蘇聯/俄羅斯「德爾塔」和中國094這種在近海堡壘區活動,既不必長途跋涉趕往遠洋巡邏區,也無須高速靜音航行甩掉敵方攻擊型核潛艇的堡壘型飛彈潛艇而言,優秀的低速安靜性才是軍方與設計單位關注的重點。流體噪聲頻率較高,在海水中傳播時迅速衰減,能量水平很快下降到探測閾值之下,遭到敵方被動聲納系統遠距探測的概率微乎其微。反應堆與推進器產生的低頻特徵性聲紋才是戰略彈道飛彈核潛艇最主要的暴露因素。
實際上流體噪聲最大的危害不是增加潛艇的暴露率,而是惡化艇載聲納的工作環境,降低戰略彈道飛彈核潛艇對敵方水面水下反潛兵力的探測能力。好在現代化潛艇最重要的遠距探測設備,是工作頻率遠離流體噪聲能量集中頻段,且部署狀態下遠離艇體,對本艇流體噪聲幹擾基本免疫的拖曳聲納。094型是中國海軍首款確定無疑安裝了拖曳線列陣聲納的潛艇。與「德爾塔」III/IV,955「北風之神」,885「白蠟樹」等現代化俄羅斯核潛艇類似,094的拖曳線列陣屬於聲學孔徑大,探測距離遠,拖曳速度慢的細線陣類型,通過位於垂直尾舵頂端的圓管部署與回收。
094是全球範圍內體型最小的現役戰略彈道飛彈核潛艇,卻憑藉「龜背」設計得以搭載全長14米,體積與」三叉戟「 II類似的JL-2潛射戰略飛彈。近年來中國的固體燃料火箭發動機技術突飛猛進,JL-2的輕載射程預計可以達到12000千米,從南海堡壘區發射時能夠覆蓋阿拉斯加,夏威夷,以及包括人口密集,經濟繁榮的加利福尼亞州在內的美國本土西部的大片國土。
考慮到中國戰略核飛彈部隊的戰鬥部數量有限,減少JL-2攜帶的分導式彈頭數量,以投擲重量換取有效射程,無疑是合乎邏輯的選擇。但只要潛射飛彈的打擊範圍無法覆蓋美國本土東側的經濟與政治中心,中國海基戰略核威懾力量的建設就談不上功德圓滿。032型實驗艇的全高達到17.2米,似乎暗示著中國海軍正在研製體型比JL-2更加巨大,射程可能達到14000千米的下一代潛射戰略飛彈。
由於海軍力量敵強我弱的局面不可能在短時間內扭轉,094型後續的戰略彈道飛彈核潛艇仍將被迫選擇近海堡壘型部署模式,其堡壘海域的面積可能隨著解放軍制海區與海上拒止區的邊界向遠洋推進而逐漸擴大。冷戰末期,美國海軍針對蘇聯海軍的堡壘戰術研製了具備極高靜音航速,超豪華級聲納配置,並可攜帶熱核戰鬥部反潛飛彈的「海狼」級攻擊型核潛艇。
感受到「海狼」威脅的蘇聯海軍相應地推出了配備泵噴射推進器,採用大直徑耐壓殼,「龜背」基本消失,安靜航速大幅度提升,整體風格向西方遠洋型飛彈核潛艇靠攏的955「北風之神」。由於蘇聯解體造成的混亂,「北風之神」級首艇直到2013年1月才加入俄羅斯北方艦隊服役。「北風之神」高度流線化的艇型設計既是改善高速安靜性的必然要求,也得益於蘇聯/俄羅斯固體燃料潛射彈道飛彈小型化的成果。
要實現較為完美的艇彈匹配,潛射飛彈的長度必須與潛艇耐壓殼的直徑大致相同。「俄亥俄」級與「前衛「級的耐壓殼直徑為12.80米,其」三叉戟「 II飛彈全長13.58米。」凱旋「級耐壓殼直徑12.50米,其M51潛射飛彈全長12米。相應地」凱旋「級的艇彈匹配就比美英兩國的」三叉戟「潛艇做得更好,飛彈艙段「駝背」的程度比「俄亥俄」級與「前衛」級都更加輕微。根據俄羅斯方面公布的資料,「北風之神」的飛彈艙段採用了直徑達到12米級的耐壓艇殼,而與該艇匹配的R-30「狼牙棒」潛射戰略飛彈的全長也在12米左右,難怪「北風之神」的線條可以如此銷魂......
想在094後續型號上消滅龜背的難度則要大得多。按照飛彈發射筒全長17米級計算,潛艇的耐壓殼直徑至少需要達到15米級才能實現較好的艇彈匹配。耐壓殼的加工難度隨著直徑的增大呈現指數上升的趨勢,15米耐壓殼很可能已經超出了整個藍星(地球)現有的工業能力。更重要的是,15米耐壓殼就算技術上可行,也將在成本效益核算過程中被斬於馬下。
潛艇內部的空間利用率主要取決於有效甲板面積。甲板數量越多,甲板面積與艇內容積的比值越高,空間利用率隨之上升。美軍核潛艇的設計實踐顯示四層甲板耐壓殼直徑下限為32英尺/9.75米,五層甲板耐壓殼直徑下限為40英尺/12.19米。
隨著居住性指標的日益嚴苛,潛艇耐壓殼直徑也逐漸增大。同樣是四甲板設計,SSN-593「長尾鯊」級和SSN-637「鱘魚」級的耐壓殼直徑為32英尺 /9.75米,SSN-688「洛杉磯」級達則到33英尺/10.05米,SSN-774 「維吉尼亞」級更擴充至34英尺/10.36米,增肥幅度為每代1英尺。
類似地,「俄亥俄」級換代艇的耐壓殼直徑達到43英尺/13.11 米,比「俄亥俄」的42英尺/12.80米增加1英尺。甲板層數固定時,耐壓殼直徑越大,單位容積的可用甲板面積越小。甲板增至五層後,繼續添加甲板所獲得的甲板面積與艇內容積比增量開始顯著下降。15米級直徑的耐壓殼研製成本勢必不菲,卻無法提供適配超尺寸潛射飛彈之外的任何性能收益,很難稱得上是明智的投資。
對於094的後續型號來說,消滅「龜背」的需求並不急迫。南中國海堡壘區的水文條件極大地弱化了美軍攻擊型核潛艇的遠距探測優勢,中國海軍防禦堡壘區的能力則與日俱增。冷戰結束後,以五千噸TNT當量核深彈為戰鬥部的美國海軍初代潛射反潛飛彈UUM-44「沙布洛克」於1990年全部退役,同年美國海軍終止了為SSN-21「海狼」級配套,可攜帶20萬噸TNT當量熱核戰鬥部或324毫米先進輕型反潛魚雷的UUM-125「海長矛」潛射反潛飛彈的研製工作。如今的美國海軍攻擊型潛艇部隊已不再擁有遠距狙殺敵方潛艇的能力,實施對潛攻擊時必須逼近至潛載重型魚雷的有效射程以內,突襲戰略彈道飛彈核潛艇堡壘區的能力與冷戰時期相比明顯下滑。
美軍四海用兵,財力捉襟見肘,裝備現代化項目欠債嚴重,還顧不上補齊頹勢未顯的戰略反潛能力短板。美國軍事工業的效率隨著美國的整體去工業化一路走低,新世代潛潛飛彈就算立即上馬,也很難在2030年前交付部隊。對於094型後續艇而言,在確保低速安靜性的前提下,以較低的成本實現對超尺寸潛射戰略飛彈的支持能力仍將是最為關鍵的設計考量,雖然有可能採用直徑比094更大的耐壓殼,但「龜背」並不會消失。
美國海軍的分析顯示載彈16-24枚的戰略彈道飛彈核潛艇最具效費比。載彈16枚的飛彈核潛艇型號包括蘇聯/俄羅斯的「德爾塔」II/III/IV與「北風之神」,英國的「前衛」,法國的「凱旋」等。「北風之神」II攜帶的飛彈數量增加到20枚。美國海軍「俄亥俄」級建造於冷戰的最後高潮時期,單艇載彈達 24枚,其後續型號的載彈量將不低於16枚。中國海軍094型的單艇攜彈量為12枚。為了提高效費比,以及獲得單艇飽和攻擊,徹底壓垮美國戰略飛彈防禦系統的能力,094型後續艇的載彈量有必要向核大國主流水平看齊,上浮至16-24枚區間。
長遠而言,中國海軍戰略彈道飛彈核潛艇若能突入南太平洋實施威懾巡邏,將可以對美國本土形成一個全新的威脅軸線,令美軍針對飛越北極來襲的戰略彈道飛彈構建的防禦體系門戶洞開,迫使美軍投入巨額資金「堵漏」或接受與中國的戰略平衡。中國海軍戰略核潛艇要想實現從堡壘型向遠洋型的蛻變,需要突破大直徑耐壓殼,緊湊型潛射戰略飛彈,自然循環反應堆,電傳動,泵噴射推進等多項關鍵技術,但光是這些還遠遠不夠。中國遠洋型戰略飛彈核潛艇最需要的,是一支成功完成轉型升級,具備了遠洋制海能力的平衡強大的中國海軍。
本文為鳳凰軍事獨家稿件,轉載請註明出處,違者必究。
責任編輯:胡光曲