潛艇是在水下活動和作戰的艦艇,具有良好的隱蔽性,較強的突擊力、自給力和續航力,可長期在水下進行獨立戰斗活動。與水面艦艇相比,潛艇所具有優越隱蔽性,以及反潛作戰的困難復雜,往往可以給敵方造成更大的威脅。
受前蘇聯海軍的影響,我軍極為重視潛艇部隊的建設。從五十年代到九十年代,潛艇一直是我海軍的主要作戰部隊,並大力發展潛艇工業,現有多個造船廠可以建造潛艇,其中制造常規潛艇的主要有湖北武昌造船廠和上海江南造船廠,建造核潛艇的為遼寧葫蘆島造船廠。
到二十世紀九十年代末我海軍擁有現役潛艇五十多艘,包括3艘夏級導彈核潛艇、五艘漢級攻擊核潛艇、一艘G級常規導彈潛艇,以及一艘宋級、兩艘基洛級、十艘明級潛艇和三十多艘R級常規魚雷潛艇。此外,還有四十多艘R級和五艘W級潛艇在預備役。在當今世界上,我海軍所擁有的潛艇部隊實力,僅次於俄國和美國海軍,排世界第三位,在亞洲則最強大。大部分潛艇盡管並非十分先進,但以其較大的規模和反潛作戰的困難,是一支頗具威力的海上作戰力量。我國海軍各作戰單位中,潛艇部隊最具有遠洋作戰能力,承擔主要的遠海作戰任務。是我國海軍可以著稱於世的一支打擊力量。
由於我軍的多數潛艇技術非常陳舊,隨著亞太各國反潛作戰能力的增強,這支潛艇部隊逐漸失去威力。我國除積極研制更先進的第二代潛艇外,二十世紀九十年代還耗費巨資從俄羅斯購買優良的常規動力潛艇“海洋黑洞”-基洛級潛艇,並成功地改進後建造了“超級基洛”。
上海江南造船廠
常規潛艇有很多優點首先,它價格便宜、維持費低,分別只有核潛艇的四分之一和三分之一,窮國海軍買得起,用得起;其次,它體積小、機動靈活,特別適於近岸和淺海地區使用,隨著海上主戰場由遠洋向近海的轉移,更是大有用武之地。此外,它噪音要小得多,隱蔽性優於核潛艇。不過,常規潛艇依靠蓄電池能量有限,在水下潛航時間較短,一般不超過三至五天。經常上浮充電無疑增加了被發現和被攻擊的危險。這是常規潛艇不如核潛艇的最主要方面。在采用(I)系統,即閉式循環發動機後,可使常規潛艇在水下潛航2-3周而無需上浮水面充電,大大增強了潛艇的隱蔽性。
應該說金龍電池的最大得益者是常規潛艇,那麼如何利用它來改造現有的潛艇,潛艇的性能又能改進多大呢?
潛艇發展的歷史與電池的發展是分不開的。可是幾十年來,潛艇的龐大的主推進電池並沒有太大的變化,仍是用電池的老祖宗“伏打電池”同樣原理的鉛酸電池,當然比起小小的伏打電池來,潛艇電池可是大得不可比擬。第一艘使用鉛酸電池的潛艇是“荷蘭-”號潛艇。該艇90年下水,由0塊鉛酸電池驅動。每塊電池重43千克!裝在襯鉛的木盒中。4小時放電的儲電量為940安時時/千克)。經過42年的努力,到943年,英國海軍潛艇開始使用扁平塗漿正極板電池。這種電池的貯電量當時為2.3安時/千克,儲電量提高到2.倍。而現在著名的德制209潛艇、俄制“基洛”級潛艇用的則是每塊高約米或.2米,重約750千克的大家伙,它們的儲電量已經超出9安時千克,半個多世紀來又提高了54.5%。現代潛艇需要使用的電池多達480塊,由兩組各240塊電池串接而成,以驅動幾千千瓦功率的主推進電機。
這些大家伙可不是好伺候的,每240塊串在一起,可輸出480伏的電壓(再大的鉛酸電池與最小的鉛酸電池每個的輸出電壓都是2伏),但電池的可靠性和制造上的一致性就非常關鍵,一塊電池損壞會影響整個電池組。這些電池中沉重的鉛極板大都采用懸吊結構,以取得優良的抗沖擊、抗振動性能,也可較少出現內部短路。可這就要求電池的殼體有比較結實的結構來極板的重量。
在充電時電池內要離析出氫氣。為此,要求電池罩通風以避免氫氣達到爆炸濃度;還需定期加注電解液以代換在氣體生成期內失去的水;所有電池還需要采用空氣攪動系統以防止酸的分層;電池有時還需要內部冷卻。
在潛艇上以前監視電池采用人工方法,這對由幾百塊單體組成的電池組無疑是極端浩繁而瑣細的勞作,因為每塊電池都需要定期地檢查酸度、比重和電壓。現在已建立了全自動監視系統能不斷監視每塊電池的參數,如電池電壓、電解液溫度、比重和電解液液位等。好的監視系統還能提供有價值的運行數據,如指示電池尚余的工作時間等。但用電子手段作精確的測量還是非常困難的,人工的檢測仍是重要的輔助手段。
工業界在二十世紀末為不依賴空氣的動力裝置(I)的潛艇全力研制一種“低保養閥調節鉛酸電池”。它可在電池充電時將離析出的氫和氧在電池內重組而成水。當時每塊額定容量達500安時的電池組已經研制成功。現在終於達到了潛艇電池需要的容量0000安時,不過相當昂貴,是少數先進國家的專利。
那麼所謂的I“不依賴空氣的動力裝置”又取得了什麼進展呢?德國的常規潛艇在世界上是名氣很響亮的,經過十年的潛心研究,世界上第一艘裝備燃料電池的I常規動力潛艇22潛艇(著名的209潛艇的後繼型號)於999年月在霍瓦茲·德意志造船廠開工,於2003年9月服役。它的主要參數水面排水量450噸,水下排水量830噸;主尺度55.9×7×米,水下最高航速20節,水面航速2節,最大潛深200米,海上力49天。轟動的是它的動力系統,由燃料電池和柴-電動力組成混合動力系統。柴-電機組的輸出為4243馬力,推進電機為西門子永磁電機3875馬力。突出的是它的燃料電池動力系統,主要包括9個燃料電池模塊、液氧儲存罐以及在金屬氫化物中存儲的氫。
其核心當然就是燃料電池模塊,每個重達50千克(不含電子控制系統的重量),氫和氧在其中發生化學反應直接產生電能。每個模塊可輸出34千瓦,9個模塊的輸出功率300千瓦,僅利用燃料電池,潛艇的最高速度可達8節,並可在水下連續航行7天。如果以4.5節的水下速度航行,續航距離達250海裡。如果同時使用主蓄電池,則水下續航距離可超過38海裡,是209型潛艇的4倍。當然蓄電池主要是用於獲得作戰所需要的高速。粗略的計算可以得知僅電池模塊的功率重量比是0.052千瓦千克,(不計控制系統的重量)加上氫、氧和儲存罐的重量,能量密度不會大於.5千瓦·小時千克。這款燃料電池價格十分昂貴,功率也不夠大。
瑞典研制的I是“斯特林”發動機,裝備2台該款發動機的“哥特蘭”號已於995年2月下水。“斯特林”發動機使用液氧和柴油,每台的持續輸出功率5千瓦,它們可使“哥特蘭”在水下以節的航速行駛4天。不過它的噪聲顯然要比燃料電池的大,而且眾多的運動部件使它的可靠性、和使用壽命不及燃料電池。可見I只是改善了潛艇低速潛航的時間和距離,一旦攜帶的液氧用完了,它們就不能工作了。
我國引進的俄制“基洛”()級艇無疑是一款強勁的常規潛艇。38號艇正停在上海江南造船廠船塢裡進行改裝。它是我國最大的常規潛艇,水下排水量3000噸;動力系統是二台350馬力的柴油機以驅動二台發電機,發出的電力向蓄電池充電或驅動一台5900軸馬力的電動機轉動螺旋槳,推進軸上還串列了一台30馬力的經濟航速電機。在動力方面最突出的是配置了二組新型鉛酸電池,每組20塊,足以使它在水下達到20節(海裡小時)的最高航速,或低速潛航400海裡。在武器裝備上比較突出的是,它的指揮圍殼內配有枚S--8型對空導彈,是世界上第一種裝備防空導彈的潛艇,它只能在浮出後發射,為了減輕系統的體積與重量而采用人力填裝方式。以往潛艇被迫浮出海面後碰上反潛巡邏機或反潛直升機毫無抵抗能力,在搖晃的潛艇上,機炮是極難瞄准飛機的,這是二戰時德國潛艇用生命換來的教訓。
設計組的改造方案是
——拆除原來的總重量達幾百噸的鉛酸電池、柴油機和發電機,及其控制設備。
——在原來柴油機和發電機的位置裝備了50公斤一塊的金龍電池4000塊,共20萬公斤,中級(4千瓦·小時千克)和高級(9千瓦·小時千克)各一半,總儲電量30萬千瓦·小時。設計制造了快速更換電池的裝置,在基地.5小時就可以全部換上充足了電的電池。利用電纜充電需5小時。
“基洛”級的巡航電機是30馬力約為9千瓦,可以使它獲得節的水下巡航速度;艇上的照明、設備用電和烹調等,在大大地擴大了用電量後是50多千瓦。以電池的能量足以使它以節的航速在水下潛航27天,3萬多海裡,當然人員是受不了的,也就是說在低速潛航時,只受艇員體能和食品攜帶量的限制。如果以20節的最高速度潛航也能連續航行2天,可航行5840海裡,當然實際上也不可能如此操作。一般來說,改造後的38艇,可在49天中全程在水下潛航,航程在2000海裡。真正成了“超級基洛”。
原來操作維護鉛酸電池、柴油機和發電機系統的8名定員也減去了。它的武器裝備有新型“紅寶石”反艦導彈,通過魚雷管水下發射,主動雷達尋的和GS衛星定位復合制導,射程330公裡,對美國的航空母艦威脅很大。六具魚雷管,除內裝的枚魚雷,還可以在2分鍾內進行備用魚雷的再裝填,共有2枚備用魚雷(不過反艦導彈也占一枚魚雷的位置)。由於拆除的電池,動力設備等總計約500噸,金龍電池只有200噸,在原來的動力艙足以放下,於是空出來的電池艙就可增加防空導彈、水雷的數量,還可以搭載淡水、充足了電能的電池和儲存食品的冰庫等。可以為海島或其他艦艇提供補給。
原來“基洛”級潛艇的最大特點是潛航時噪音極低,被譽為“深海黑洞”,缺點是以柴油為動力,基本上每天要浮上海面一次,如今改造為全電動的,就如同核潛艇一樣可以長時間深潛海下了。
當然也改裝了半導體空調裝置,以減少噪音。采用了核潛艇上的空氣淨化和制氧裝置。改裝並不復雜,只是金龍電池的裝載量很大。好在潛艇的數量相對戰機是很少的。耐航力可以略微超過原來的42天,本質的區別在於可以全程在海下活動。由於去除了復雜的鉛酸電池、柴油機和發電機,及其控制系統,乘員大幅度地從52人減少為34人,而且采用了噪音極低的半導體空調系統,居住條件大為改善。
武昌造船廠8月9日
對國產的093-II型宋級常規動力潛艇303艇的改裝要深入得多。武昌造船廠八十年代中期研制,99年5月首艇交付海軍的這款我國第二帶常規潛艇長75米淚滴型外形,雙殼體結構,全艇依次分為七個艙,即雷彈艙、指揮艙、前蓄電池艙、後蓄電池艙、柴電機組艙、推進電機艙和軸系艙。使用七葉高彎角單螺旋槳推進器。它的武器裝備有4具魚雷管,共有20枚魚雷或導彈,有輔助再裝填裝置。魚雷是魚-4型使用金龍電池的電動魚雷,55節航速時射程達到驚人的45公裡,采用了光纖陀螺、尾流跟蹤;-803B超音速反艦導彈,射程50公裡;XH-2型高亞音速巡航導彈,射程800公裡。本來就是我國比較先進的主力常規攻擊潛艇。但是它的致命弱點是噪音大,它並沒有敷設消音瓦,且艇體突出物也較多。
5月底當年的首艇又回到了娘家,進入了武昌造船廠的#船塢。海軍任務書要求
——拆除3台300馬力的柴油機、二台交流發電機、一台800馬力(5000千瓦)的電機。推進軸上串列一台萬千瓦的低速大扭矩直流電機主電機(轉速由450轉分鍾降到20轉分鍾)和一台200千瓦的經濟巡航的電機。足以在水下取得30節以上的航速,將是世界上最快所常規潛艇。只需在電機與艇體的連接處進行簡單的減震措施,根本不需要采用昂貴而復雜的減震浮筏技術。
——前電池艙改作後備雷彈艙,後電池艙作為補給艙,可搭載各種補給品。柴電機組艙作免維護的金龍電池艙,也裝備了4000塊電池。可以方便地整體更換。也可以通過輸電電纜從岸上,甚至從海上的其他艦船向它充電,當然也可以外供。
——吸收了基洛級的思想,在指揮圍殼內設置了2個雙聯裝的前衛-2輕型防空導彈發射架,采用人工裝填。擁有了一定的防空能力。
——艇員由0名(其中0名軍官)降為42名(其中8名軍官)
——艇員的生活條件大為改善,活動空間得以擴大。全艇構建了一個獨立的教育網絡,每個艇員都配了一台專用的多媒體便攜機,艇上到處可上網(當然軟盤和小喇叭是沒有的,只能用耳機聽音樂了),在服務器上有豐富的教育軟件、健康的游戲軟件和影視片庫,還可以進行網上討論,極大地豐富了深入海底的官兵們的生活。耐航力提高到了45天。航程近5000海裡。當然是在采用了艇體表面處理技術才能達到的。
我國潛艇工程科技人員發明的一項實用技術——“人造鯊魚皮”,對潛艇性能的改進在某種程度上,可以說超過了金龍電池。眾所周知,潛艇的重大功用是它的隱蔽性。一艘“基洛”級潛艇的造價大體上與“現代”級導彈驅逐艦相當為4億美元,但它的火力完全不能同導彈驅逐艦相比,其價值就在於其極好的隱蔽性。在海水中聲音的傳播完全不同於在空氣中的,海洋中的背景噪音就達90分貝。“基洛”級潛艇在以經濟航速潛航時,發出的噪音接近這一聲級。被西方的軍事專家贊譽為海洋中的“黑洞”。
我國的09型漢級攻擊核潛艇和092夏級導彈核潛艇初期的潛航噪音,竟然高達0分貝和5分貝,經多年來的改進仍高達50和55分貝。美國的軍事專家曾經挖苦道“中共的核潛艇從廣州出港,在越南的西貢都可以聽到。”新型的093唐級攻擊核潛艇和094周級導彈核潛艇已分別降到25分貝和30分貝,但是與美國的洛杉磯級攻擊核潛艇的20分貝、海狼級攻擊核潛艇的95分貝和俄亥俄級導彈核潛艇的00分貝還是相距甚遠。對當代的聲納技術而言,噪音每降低5分貝,探測距離就會降低到50%-70%。這就可見潛艇靜音技術的重大意義。
我國的潛艇工程科技人員長期來為降低噪音作出了不懈的努力。近年來在軍事科研巨大投入和科研環境大大改善的背景下,取得了重大突破,發明了“人造鯊魚皮”的艇體表面處理技術。他們吸收了俄制“基洛”級潛艇外貼消音瓦的思路,但又作了重大改進。仿生學家早就從魚類的身上受到啟發,英國人仿照海豚皮,生產了一種快艇的貼面材料,在二層膠皮中間有無數橡膠小立柱,空隙中充滿了一種液體。把它貼在快艇的接觸水的表面,快艇高速航行時,貼著艇體的水的流線很順暢,可以提高航速。我國的仿生學家研究了大白鯊,它的表皮全是豎立的細小刺片(漁民可以用鯊魚皮打磨木器),這些小刺片的平面全部順著水的流線。當大白鯊高速前進時,貼著表皮的海水順著這些小刺片形成了層流,大大地降低了水的阻力。
潛艇是不會長出小刺片的,需要給它裝上這樣可愛的刺片。首先是根據試驗數據,確定了潛艇表面所需的刺片的大小和形狀,並決定用一種工程尼龍來制造。因為我國的化學家發明了粘合這種尼龍與鐵的雙組份粘合劑,把一組粘合劑塗在尼龍上,另一組塗在鋼鐵表面,二者緊密貼合後,5分鍾即牢牢地粘合在一起。還可以在水下作業。據測算一艘宋級攻擊潛艇的表面需要332萬片這種尼龍刺片,當然還得按照表面流線正確地排列。
潛艇的表面是由一塊塊鋼板焊接而成的,工程師在高性能電腦上,把全部鋼板編上號,仿真出每塊潛艇的鋼板航行時其上的流線,並確定流線上減阻尼龍刺片的位置,按照鋼板的實際形狀和大小,控制大幅面打印機打印出流線和尼龍刺片位置圖及鋼板編號。再以此塗上不干膠,送往下一工序,在計算機控制下,一片片尼龍刺片准確地粘貼在標記上,再由檢驗人員檢查。
化學工程師又對這種尼龍進行改性,生產出的尼龍薄片,既柔軟,又保持了與鋼鐵的粘合性。計算機控制把尼龍薄片按照編號裁成鋼板一樣大小,並按照這塊鋼板上的尼龍刺片底座的大小和位置,在上面打出一個個的孔。它正好套上已經粘上尼龍刺片的粘紙,尼龍刺片和底座全部露出。再使這二種尼龍牢固地粘合起來,就成了一張“人造鯊魚皮”。只要撕去粘紙,這張“人造鯊魚皮”就露出一個個尼龍刺片的底座,然後與同編號的艇體鋼板分別塗上不同的粘合劑,使之緊密貼合。這麼復雜的工序就是為了提高尼龍刺片與艇體的粘合強度。尼龍片代替防腐漆,其所含的一種物質,還能阻止籐壺等海生生物粘到艇體上,這也是向鯊魚學來的。
可以想象這特種尼龍、粘合劑、施工方法,這一切化費了科技人員的多少心血。為了防止粘合劑毒性對人體的傷害,粘貼“人造鯊魚皮”的施工人員和指導監理人員都得穿上嚴密的防護服。在上海七月的炎夏,施工的艱難是可想而知的。盡管采取了輪流到旁邊裝有空調的休息室休息,喝清涼保健飲料,還是異常艱苦。經過二個多月的的奮戰,到8月中終於完成了第一艘國產潛艇的改造。
8月7日的深夜,渾身粘滿“人造鯊魚皮”的303艇在注滿水的船塢中,被緩緩拖入江水中,毫無聲息地駛往東海指定海域。
今天,將按測試大綱逐項進行測試。
“人造鯊魚皮”原來是為了減阻的,但經過模型試驗,發現它具有極好的減噪音效果。水聲學家從軟件仿真中證實,艇體內部的震動(噪音)傳輸到艇殼,通過這層蜂窩狀的異質界面(聲音在鋼鐵與尼龍中的傳播速度差別很大)時,大部分被吸收,又有一部分由於小刺片的作用呈漫射狀消失在艇體附近的水流中。效果勝過消音瓦。然而,這一切都是理論和試驗室的推斷,實際上如何,有待試航的測試報告。
在獵潛艇和反潛直升機的聲納顯示屏和噪音記錄儀旁,專家們焦急地注視著。303艇到達300米深度,開始全速潛航,航速很快越過22節,最後達到了3節的驚人速度。此時獵潛艇已經難以跟蹤它了,在高速航行時自身的噪音已經掩蓋了303艇的微弱噪音。只能依靠反潛直升機的拖曳式聲納陣列的測試。完全達到了預定指標。專家們最關心的噪音在23節航速後就基本上穩定在00分貝的聲級,專家們喜形於色,為了不干擾聲納兵的工作,只能暗暗高興。303艇啟動經濟巡航電機關閉了主電機,航速一下子降到節,噪音更是一下子降到了95分貝以下,聲納兵簡直要找不到它了,只是根據以前的航跡才勉強跟蹤。專家們再也忍不住了,一起歡呼起來。這時303艇恰好改變了航向,聲納兵一下子找不到它了。索性一起跟著歡呼了。獵潛艇啟動了主動聲納來搜索它,居然也找不到,直到行駛到303艇上方才重新勉強找到了它。在大洋上是不會有這樣的好運氣的。原來“人造鯊魚皮”還強烈地吸收主動聲納的聲波。
303艇的改造取得了成功。性能已經達到了“基洛”級的水平,吸收主動聲納聲波的能力還高於它。軍委決定盡快對其余039型宋級潛艇和潛艇部隊的另一主力,一九九三年設計定型的035型改進型明級常規潛艇進行同樣的改造。
舊艇的改造無疑提高了我軍潛艇部隊的戰斗力,但專家們深感遠遠沒有發揮金龍電池的作用。他們以最新的理念設計的超級常規潛艇已經在計算機上完成了結構設計,將以嶄新的面目出現在我海軍的序列。
在此之前軍委已決定將人造鯊魚皮技術與動力系統的改造結合起來對09型漢級攻擊核潛艇405艇進行重大改造,以取得核潛艇改造的經驗。
葫蘆島核潛艇廠
核潛艇具有功率高、速度快、續航力大、配備武器多、可長期在水下活動等眾多優點,具有比常規潛艇更優越的作戰性能和更廣闊的活動范圍。因此,核潛艇可配備潛射彈道飛彈擔任戰略核威懾任務;或配備反潛、反艦飛彈、甚至攻地飛彈,擔任遠洋與攻地作戰任務。不過,核潛艇技術復雜,建造與維持費用昂貴,絕非一般國家能負擔得起。現在世界上僅有美、俄、英、法與中共五個國家擁有導彈核潛艇,這些國家也就是聯合國具有否決權的常任理事國家,可見導彈核潛艇與國家地位間的關系。
核反應堆是超級I,在水下可以連續多年地輸出強大的動力,俄制阿爾法級攻擊核潛艇的強勁動力使它的最高航速達到43節,比一般的魚雷還快!只有在核潛艇上才可以大大方方地用電,它不再需要那些龐大而難伺候的電池,當然電池也不再有能力推進近萬噸的核潛艇。不過反應堆可千萬不能出意外,在潛航時一旦核反應堆停止運行,核潛艇的唯一下場就是直沉海底,艇上的那點應急電池只能點亮照明燈、短時間地維持空調系統,絕對帶不動艇上的控制系統,更不用說提供推進的動力了。美國“長尾鯊”號核潛艇奉命進行深潛試驗,在下潛到2550米時,反應堆的海水管道開裂,導致反應堆自動關閉,艇上人員進行了緊急搶修,無奈反應堆再次啟動至少要幾個小時,電池提供的電力根本無力驅動艇上的控制設備,結果該艇再也沒浮上來。
核潛艇是我國海軍的驕傲,我軍的少量核潛艇與其龐大的海軍艦隊顯得很不成比例。同擁有水下核武力的另外四國相比,中國的核潛艇數量和質量都不可同日而語,其象征意義遠大於實際軍事效能。但無論如何核潛艇所具有的巨大作戰威力,尤其導彈核潛艇的核打擊報復能力,都使其他列強不得不另眼相看中國的潛艦部隊。美國海軍情報局出版的《世界潛艇挑戰》一書可以說是對各國潛艦數量,能力,發展情況最精確的公開論述資料。在其997年版的序言中這樣寫到“在下一個世紀的前十年,中國海軍將是除俄羅斯以外最具挑戰性的潛艇力量。”
位於渤海海濱葫蘆島的核潛艇廠是我國核潛艇的搖籃,當年有0萬大軍為我國第一艘核潛艇的誕生奮戰了將近20年,歷盡千辛萬苦才使第一艘漢級攻擊核潛艇投入戰勤巡航。今天又迎來了空前規模的改造任務,在將近20年後,我國的潛艇工程科技人員將對他們的第一代寶貝,再次動超級大手術,讓它脫胎換骨,還美國佬以顏色。
月中旬,09型漢級攻擊核潛艇405艇進了船塢,它那水滴形艇體,外形短粗,單殼結構。長00米,寬米外觀很是威武。其水面排水量4500噸,水下排水量是5500噸。內裝一座90兆瓦熱功率的壓水堆,以5000軸馬力驅動單軸螺旋槳,使它的水面最高速度達22節,潛航最高速度為25節。它的致命弱點是噪音量級達0分貝的水平,比美國洛杉磯級攻擊核潛艇高出40分貝,比俄羅斯的勝利三型攻擊核潛艇可能高30分貝。994年一艘漢級潛艇在黃海被美航空母艦發現後,用了72小時還無法擺脫追蹤,可見噪音之大。
改造任務書規定
——以最新研制成功的熱功率為95兆瓦的GW-3型高溫氣冷堆,替換原來的壓水堆。熱功率增加了一倍多,由於減少了一個換熱回路,體積基本不變。
——拆除減速機和輔助發電機系統,反應堆直接驅動一台萬千瓦的直流發電機。反應堆與發電機組合成一個整體,安裝在一個“減震浮筏”上,與外部連接的所有管道,采用柔性減震連接。大大降低了動力系統的噪音,後來經測試,僅此項技術就降低了將近20分貝的噪音。反應堆-發電機系統發出的電流直接驅動推進電機,並可向金龍電池充電。
——一台4.5萬千瓦的巨大的低速大扭矩直流電機,直接驅動一個七葉大彎角螺旋槳,預計可把最大潛航速度一下子提高到33節。在推進軸上串列了一台320千瓦的經濟航速電機,單獨推進時,潛航速度為節。在國際上是繼美國“海狼”後,第二型使用核-電推進方式的核潛艇。
——安裝了萬公斤的金龍電池組,它甚至可以吸收反應堆-發電機系統的全部發電量,所以不管推進電機以多大功率運行(這是根據戰術要求不斷變化的,任何潛艇也不會一直全速潛航的),反應堆-發電機系統始終處於最佳工作狀況運行,而穩定的運行還進一步降低了噪音。
——動力系統的絕招是,當萬公斤的金龍電池充滿電能(54萬千瓦·小時)後,可以關閉反應堆,以降低噪音。電池足以讓潛艇全速潛航0小時,如果以經濟航速潛航,更可以潛航幾百小時。這是其他國家的核潛艇不敢做,也做不到的。
——使用“人造鯊魚皮”技術,降低噪音,降低潛航阻力。
——由於大幅度提高了自動化程度,戰斗定員由75人降到了52人。
——安裝了教育網絡,每位艇員配置一台便攜機。這已經成了潛艇改造的固定項目。對潛航期很長的核潛艇意義更大。
經過4個月的奮戰,0月中旬終於完成了全部改造項目。0月9日是每個中國人都應該牢記的日子,這一天的深夜,405艇如同鳳凰涅磐般重生,在注滿海水的船塢中,被緩緩拖往渤海深處。將在那兒按照測試大綱逐項進行測試。軍委十分重視核打擊力量的性能提升,海軍司令員聶海青上將、副總參謀長金施平中將、總裝備部長呂水正上將,與專家們一起參加了測試。
北海艦隊副司令員史林達少將曾經當過潛艇艇長,陪同上級首長進入潛艇,向他們介紹405艇的技術進步。進入艙內,陣陣清新的空氣。史副司令員介紹道“采用新型半導體空調系統的優點是減少噪音、縮小體積、沒有制冷劑,也就無洩漏的危險。空氣循環系統也得以大大加強。由於動力系統的改造縮小了體積,定員又減少了,艇員的人均生活空間有所擴大。整體的生活質量提高了不少。”
聶司令員對教育網絡系統和艇員人手一台多媒體便攜機非常感慨,問是誰出的好主意。
史副司令員答道“我只是在一次方案討論會上提了這麼個想法。誰知專家們就把它給實現了。東海艦隊303艇改造後,艇員們都愛不釋手呢。核潛艇常會好幾天在海下待命,這個小玩意兒作用更大。”
在海底世界的決戰中,人更是決定性的戰斗力,只有提高人員素質,讓他們始終保持最良好的狀態,才能真正提高核潛艇的耐航能力。
測試時首長們上了俄制現代級導彈驅逐艦07艦,進入了聲納室,艦上的反潛直升機也升空參加測試。史副司令員和幾位專家留在艇上,參加測試。405艇順利地啟動了反應堆-發電機系統,先在海面上進行提速試驗,遠處的07艦和空中的反潛直升機看到水的流線順暢多了,很快速度超過了27節,輸出功率仍未到頂呢。艇內的人員明顯感到噪音和震動大為降低,因為最大的噪音源之一-減速機被拆除了;反應堆又減少了一個換熱回路,還和發電機一起被封裝起來裝在一個減震浮筏上。然後405艇減速後,很快地潛入海下,進行水下測試。
主電機不斷提高輸出功率,在250米水下的405艇(並未達到300米的最大潛深)不斷提高速度,很快就超過了原來的25節最高速度,以前在這個速度時驅逐艦測出的噪音達到55分貝的聲級,而現在儀器上顯示的僅是5分貝都不到,專家們都不敢相信了,經07艦與反潛直升機測試人員核對後,確認了測試值。這時405艇的速度還在穩步上升,不久在33節的速度上穩住了。此時07艦雖然還能跟蹤,但由於自身的噪音已經難以精確地測試405艇的噪音值。反潛直升機的聲納兵報告了噪音是5分貝。首長們和專家們十分高興,一下子就超過了美國人的洛杉磯攻擊核潛艇的20分貝,達到了俄國最新型的阿庫拉級核潛艇的水平。為了確定准確的噪音值,再次讓405艇高速通過預先布置好水下聲納陣列,核定了這個數據。中國核潛艇工程技術人員奮斗了將近20年,終於甩掉了“高噪音”的帽子。
接下來的試驗結果更是驚人。在作好了一切准備後,405艇在25節的中速下(其實已經是以前的最高速了),關閉了反應堆。在07艦和反潛直升機的聲納屏幕上,一下子幾乎辨認不出405艇的軌跡了,好在是一直在跟蹤著的。實測值是00分貝以下。當405艇按指令實施了一個機動,並關閉主電機,僅以經濟航速電機推進,速度降到節時,聲納屏幕上幾乎找不到它的蹤跡。測定的噪音直逼95分貝,已達到與美國最新型的海狼級攻擊核潛艇相近的95分貝的水平。專家們指出,這已經接近海洋的背景噪音了,當海面風浪略大些,驅逐艦、獵潛艇和反潛直升機的海面或淺層拖曳式聲納是無法探測到它的。只有深潛海底的潛艇才有可能探測到它。07艦的主動聲納對405艇同樣非常難探測,“人造鯊魚皮”能強烈地吸收聲波,這一點超過了消音瓦,在405艇身上再次得到證實。
在慶功會上,聶司令員深情地向在場的專家們敬了軍禮,感謝他們使我們的核潛艇真正成為深海潛龍。好幾位專家流出了激動的淚水。一位專家說道“美國人的藐視,讓我整整憋了20年的氣啊。今天總算吐出來了。”中國人依靠自己的聰明才智,終於趕上了傲慢的美國人,擁有了與他們一決高下的實力。
然而,有了性能優越的核潛艇,還得有攻擊的利器,魚雷是潛艇最重要的攻擊手段。當年我軍為了給09潛艇配備深水魚雷,同樣歷經漫長的歲月。“魚-3”型反潛魚雷從94年冬開始論證,80年代初還在雲南和遼南的基地中反復實驗!只是在鄧小平的批示和多次過問下,“魚-3”型魚雷才在984年宣告研制成功,整整化了20年。又過了4年,到了998年5月,09才在海南深水實驗場成功地進行了“魚-3”型魚雷的水下深海發射實驗。它在深海水下安全發射後,導引系統能捕獲目標並自動跟蹤,一次過靶失掉目標後仍可再次搜索,攻擊。
“魚-3”彈徑533毫米以銀鋅電池為動力,導引為被動聲導模式,最高航速40節,最大航程5公裡,彈頭205公斤,最大作戰水深約24年703所又研制成功魚-3甲的改良型,在軍中有“中華鱘二號”之稱的新型反潛魚雷。該魚雷最大的特點是導引系統由單一被動改成了主——被動聯合聲導,攻擊能力提高了2倍,攻擊距離提高了.5倍,導彈的穩定性也有較大的提升。這種具有80年代末國際先進水平的魚雷現在已經成為09的主要攻擊武器,092也攜載它作自衛之用。
我軍的704研究所在完成魚-3甲後,再接再厲投入了魚-4型魚雷的研制,這是一款線導加尾流跟蹤魚雷,它在前段是由發射的潛艇通過導線進行控制,2公裡後就依靠魚雷頭部的尾流跟蹤裝置實施主動跟蹤。我軍搞到了瑞典的二款先進魚雷T2000大型多用途魚雷,它的直徑米,長度57005990毫米(帶線團),重量24934公斤(帶線團),航速50節時航程20千米,航速25節時航程45千米,航深大於500米,主被動聲自導+線導,聲磁近炸引信,戰斗部240公斤,采用新型熱機驅動的泵噴射推進器,推進劑是過氧化氫加柴油。突出的是該型魚雷的線導導線采用了光纖,可雙向傳輸80多種信息。搞到的另一款是T43X2輕型魚雷,這是世界上唯一一種線導+聲自導輕型電動魚雷,能從潛艇、固定岸防設施和直升機上發射,也能從水面作戰艦艇以及戰時征用的船上發射,可打擊潛艇或水面艦艇。它的直徑400毫米,長2800毫米,重量30公斤,航速23-30節時航程2公裡,航深350米,主被動聲自導+線導,聲磁近炸引信,戰斗部50公斤,采用單轉電機,動力為銀鋅電池,推進器是對轉螺旋槳。線導導線采用單芯銅線,利用時間分配多路傳輸技術實現雙向數據傳輸。比較突出的是,在潛艇的魚雷發射管內能同時裝2條該型魚雷,只是前面的一條不能加線導。
二個工程組的仿制設計,在戰斗部、引信,甚至光纖線導的仿制都取得了突破,可是T2000的發動機是7缸軸向活塞發動機,又是泵噴射推進。輕型魚雷的推進系統也很特殊,電機的轉動通過變速箱減速並變換成正反轉後驅動前後螺旋槳。由於我國機械工業的限制,魚-4長時間沒有進展。倒是輕型電動魚雷的仿制比較成功,掌握的技術轉移到了長纓-3(Y-3)反潛導彈和324毫米反潛魚雷的研制上。金龍電池的發明終於消除了仿制的障礙,並性能更上了一層樓。
魚-4型魚雷采用強勁的金龍電池,直流電經逆變器轉換為交流電以驅動電動噴射泵。由於電池、逆變器和電機比熱機系統緊湊得多,魚雷長度還縮短了200毫米。成本更是大幅度降低(每枚T2000的市場價是50萬美元!)。更絕的是彈體表面也貼上了人造鯊魚皮,不但速度提升到了55節,而且自身的噪聲也比T2000低得多。最驚人的是它的航程理論上高達300海裡,實際上為了防止誤炸自己的艦艇(魚雷的敵我識別是極為困難的),會加以限制。由於設備重量減輕後,可以大大增強彈體的強度,經過試驗可以打擊00米深處的潛艇。
至於魚-5型反潛魚雷更是得益非淺,我軍的反潛魚雷的研制起步較晚。現在借鑒瑞典的T43X2輕型魚雷的技術,充分利用金龍電池和人造鯊魚皮技術,將它的性能一舉推高到世界一流的水平外徑為324毫米,采用光纖線導+尾流跟蹤,電動推進加彈體表面的人造鯊魚皮,使它的速度達到55節,航程在50海裡以上!研究人員借鑒電動卡-50的思想,以2台逆轉的電動機分別驅動2具螺旋槳,而且中間的推進軸也是空心的,正好穿過一根光纖。
這二型魚雷與改進的潛艇同步服役,潛艇部隊有了更強勁的打擊力量。
王剛得知這一消息後,激動得夜不能眠。我國三位一體的戰略核力量中,最重要的水下核打擊力量卻是最薄弱的環節。美國人譏諷為“象征性的力量”,並無大錯。今天依靠我們自己的力量,使之成為真正的威懾力量。他連夜請來了軍委的幾位領導和年立青副總理,興奮地商討下一步的計劃。在9月中旬,已把092型夏級導彈核潛艇40艇送入葫蘆島核潛艇廠的第二個船塢,開始改裝。大家一致認為,既然405艇的改裝效果這麼好,核潛艇就以改裝為主。必須加快進度,馬上下達命令,年底前必須完成二艘092型導彈核潛艇的改裝任務。先形成一支可靠的威懾力量,在危機時可令美國人不敢隨便動手。接下來再改裝2艘09型導彈核潛艇。2艘093型唐級攻擊核潛艇和另三艘新型的094型周級導彈核潛艇本身已經比較先進,可以略為靠後一點再改造。
王剛作了個提議上海的潛艇工業基礎很好,僅搞常規潛艇太可惜。當然也不能在黃浦江中搞核潛艇啦。上海東南方的舟山群島中的一個島,已由寶鋼投巨資改建為一個轉運港。可以利用它的基礎設施,建造一個核潛艇的改裝廠,承擔現有核潛艇的改裝任務。讓葫蘆島核潛艇廠承擔新型核潛艇的制造任務。大家一致同意在南方再建一個核潛艇基地,我們在技術上已經有了突破,現在可以大搞了。王剛又談了基地建設的設想,大家作了不少補充。
鹿山島上海明光造船廠
這是一個不大的島,島上的基礎設施很好。只作一個轉運港,還是有大片土地可以建設造船廠的。十一月中,建築工地一片繁忙景象。為了充分利用上海的科技和工程技術力量,國務院把這個島劃歸上海管轄。建設的方法也大異往常,在廠區首先建造了廠部大樓,大廳的牆上掛著廠區的規劃圖,中央放著模型。巨大的計算機服務器中存儲著全部設計資料、施工圖紙和施工計劃進度。
各施工單位都可以查詢自己的的資料。每天的進度檢查會都核對電腦中的計劃,並作出詳細記錄。
在生活區也是先建造了一幢不大的管理大樓,大廳同樣是放了很大的模型,掛著大幅規劃圖。
最關鍵的是以光纜把這個區與上海連了起來,電話完全作為市內電話。有線電視也和上海聯在了一起。當然網絡也是和上海連上的。而廠區的網絡一旦開工後,將與上海造船廠和新滬造船廠的網絡完全連成一個內部網絡,文檔資料完全可以共享。專家們在新廠區將和在上海的廠裡一樣。
又建立了快速方便的公共交通系統,用高速游艇、氣墊船,甚至直升機把新區與上海市區連接起來。新區的醫院再好,如有急病,又恰遇風浪,直升機就可以解除後顧之憂了。這裡的環境又好,來這裡工作任何人也不會有顧慮了。後來這些新區建設的原則被推廣到許多新興地區的建設中去,都取得了極好的效果。
上海市區的二個造船廠全力以赴地改裝宋級和明級常規潛艇。又抽調了不少技術力量,連同上海原子核所等科研單位和葫蘆島核潛艇廠的專家,前往鹿山島的新廠進行核潛艇的改裝工作。
潛艇設計人員按照金龍電池性能設計的一款微型特種潛艇已經開工建造。它的排水量為80噸,只要2名乘員。可以搭載2名偵察員或武裝蛙人,以每小時2海裡的速度潛行48小時。具有強大的突擊能力。非常適合在淺水海域執行偵察、偷襲任務。
只要改裝一個水下人員進出通道就成了蛙人輸送艇,可潛送8名蛙人。它能從水面艦艇或水下潛艇中下水。蛙人則可在水下進出輸送艇。它們的性能遠遠超出了美軍的。
另一款攻擊潛艇正在設計之中,它的一個非耐壓電池艙在機械手的操作下,在水下就可以更換。這樣就可以預先把充足了電的金龍電池放置到預定的海底,經測試由於海底的低溫在放置了30天後,仍可保有93%的電能。到時候潛艇潛航到此,以超聲波啟動它的信標裝置,找到後即可換上它,可以大大延長海下航程。由於去除了柴油機、發電機、充電器和儲油箱等設備,以2000噸的排水量就可以配置基洛級的全部武器裝備。再加上魚-4型電動推進魚雷驚人的射程,將是世界上效能最高的攻擊潛艇。
中國的潛艇部隊開始了質的飛躍。