西西河

主题:《南山集》liboqaz的 大洋角逐 -- 高秀岩

共:💬1 🌺1 新:
全看树展主题 · 分页
家园 《南山集》liboqaz的 大洋角逐

2005年是明朝伟大航海家郑和下西洋600周年,郑和的航行,创造了中国海上活动最辉煌的

时代。后来明朝后期到清朝的闭关锁国导致后来的100多年的灾难,告诉我们建设海洋强国

是实现中华民族的伟大复兴所必需的要素之一。建国初期毛泽东主席三次在海军舰艇上题词

:“为了反对帝国主义的侵略我们一定要建设强大的人民海军”。“原子弹是纸老虎”和“

核潜艇我们一万年也要搞出来”这两句话,一个对美国,一个对苏联,这就是老人家最智慧

的判断。学了几年核物理,自认对军事有一些了解,遂作此文。他山之石,可以攻玉。核潜

艇发展中的经验教训,更值得我们深思。

大洋角逐――从山姆大叔和北极熊的水下之争说开去

众所周知,原子弹是由二战为催化剂而产生的,庞大的曼哈顿计划成就了恩里克 &#822

6; 费米、原子弹之父奥本海默和氢弹之父爱德华 • 泰勒等一大批杰出科学家 ,但

人类历史上最能体现核能大发展的却是冷战时期美苏两国巨鲸惊心动魄的大洋角逐,它们的

明争暗斗,是那个时代最先进的科学技术,工业实力和国家指挥的集中较量。E=mc2在漆黑

的海底谱写了一部动人的旋律。

二战时期,德国的U艇延续了一战时期的骄傲战绩,用狼群战术给同盟国的海军和商船

队分别造成了349艘50万吨和1500万吨的巨大杀伤的同时,自己本身的伤亡也达到了1118艘

中损失了781艘,自沉224艘,投降时交出186艘,曾经出海作战的39000名艇员阵亡了27490

名,超过了二战其他任何兵种;包括第三帝国最后的首脑――卡尔•邓尼茨海军元帅

的儿子也随艇消失在碧波之中。却完全没有给德国争得北大西洋上的制海权:只有一个月做

到了击沉吨位大于新建船舶吨位,高悬Z字旗的德国巨舰俾斯麦号、沙恩赫斯特号、提尔匹

茨号都被英国海军消灭。相反战争后期英美等国的大量航空母舰的空中突击夺取制空权给他

们带来了制海权和海上交通线争夺战的胜利,这是同盟国取得二战胜利的决定性因素之一。

当时使用柴油机和蓄电池的常规潜艇虽然机动灵活,造价低廉,然而水下航程很短,隐蔽性

差的先天缺陷面对不断发展的反潜兵力心力不足。所以,核动力的潜艇应运而生。

对峙四十年

1950年8月,美国总统杜鲁门签署了建造第一艘核潜艇的文件。该艇被命名为SSN-571“鹦鹉

螺”号(Nautilus)。1951年8月,通用动力电船分公司与美国海军签订了此艇的建造合同。1

952年6月14日,该艇正式开工建造,1955年1月17日下水。“鹦鹉螺”号反应堆舱里布置了

一台S2W型压水反应堆、热交换器、各种泵等。反应堆舱的顶部利用铅屏蔽进行了密封,并

在其顶部形成了一条屏蔽走廊,成为艇上人员的安全通道。核潜艇上的两台齿轮传动汽轮机

,在饱和蒸汽的驱动下,可以产生13400轴马力,使得它水面/水下最高航速为20/23.3节。

到1957年4月止,“鹦鹉螺”号有没有补充燃料的情况下航行6万余海里。“鹦鹉螺”号的诞

生具有重要意义,它彻底地改变了潜艇在军事上的作用。核动力推进技术的问世,使得许多

先进技术可以在核潜艇上进行更加有效的运用,使潜艇徘徊不前的军事作用发生了质的飞跃

。“鹦鹉螺”号在向军事家们展现了它所具有的巨大魅力之后,潜艇设计师们终于可以把过

去许多年来一直受到潜艇瓶颈效应制约的不同领域的先进技术应用到核潜艇上,使得潜艇的

性能在经过了半个世纪的发展之后,达到了“脱胎换骨”的水平,并且推动了核动力水面舰

艇的迅速发展。六十年代初美国拥有了世界第一艘核动力巡洋舰――长滩号和第一艘核动力

航空母舰――企业号。1964年,企业号编队进行了史无前例的环球航行,途中无需加油和再

补给,历时64天,总航程3万多海里,实现了多少世纪以来航海家们的梦想――全世界海区

直达和无限航程。在“鹦鹉螺”号所拥有的这些军事潜力的刺激下,反潜战技术获得了迅速

的进步和完善。海军得到了从无畏舰时期以来的第二次大发展。

苏联人1953年已经拥有了300艘常规潜艇,然而虽然在航天上取得了暂时领先,但1958年7月

1日,他们的第一艘核潜艇N级首艇K-3“十一月”号(后改名“列宁共青团”号)才服役。

随后1959年12月3日,世界上第一艘核动力破冰船“列宁”号服役。1961年7月4日N级K-19艇

在北大西洋 演习中核反应堆的控制系统一根管道破裂,结果导致辐射外泄,造成几十名艇

员遇难。

北冰洋是美苏潜艇远洋争夺战中的战略制高点,当时的远程导弹射程不远,只有在北极点周

围才有可能对对方国土完全覆盖。苏美都清楚,谁拥有北极,谁就控制了整个世界,双方为

此展开了激烈的争夺。1958年8月3日,“鹦鹉螺”号在安德森艇长指挥下,首次从冰层下穿

越了北极,从太平洋驶进大西洋。不甘失败的俄国人立即动作起来,1962年7月17日,日利

佐夫指挥K-3号,也到达了北极点。它向全世界表明,北极地带已经不再是美国潜艇一家活

动的地区。当时在几乎无人问津的、荒芜的北极地带,进行冰下航行是非常艰险,冰层形成

的不可预测性、随时撞上冰山和深水冰块的可能性、导航仪器工作的不稳定性、发生各种故

障(特别是火灾)的危险性,都要求潜艇兵们有极度的勇敢精神和责任感,有较好的心理素质

,需要经常保持警惕。在北极地带,没有一条固定的线路,每次极地航行都是一次生与死的

考验。

攻击型核潜艇出现之时也是火箭与航天技术大发展之时,美国人于1959年在通用动力电船分

公司的船台上将鲣鱼级核潜艇一截为二,加上了射程2200 km的16枚水下发射的“北极星”A

-1导弹,成为了第一艘战略导弹核潜艇“乔治•华盛顿”号。苏联海军在竞争中再次

落后,大力鼓吹战略火箭部队的赫鲁晓夫很是不满意。设计人员先是将导弹加到了常规潜艇

G级上,后来建造了只能水面发射3枚射程1200 km的SS-N-4导弹的H级。

以后美国的伊桑•艾伦级、拉斐特级、俄亥俄级鱼贯下水,俄亥俄级更是创造了装弹

量最多,导弹射程最远,弹头威力最大等多项至今没有被打破的世界纪录。24枚射程11000k

m的三叉戟II导弹,336个分弹头可以在半小时内摧毁对方200-300个大中型城市或重要的战

略目标。当然苏联的核大棒也没闲着,1981年服役的第四代台风级战略核潜艇,是世界上最

大的潜艇,堪称潜艇“巨无霸”,共建6艘。水上/水下排水量24500/34000吨(相当于二战

时期的战列舰),装载20枚射程8300公里的SS-N-20洲际导弹。

同时,苏联海军也独创了一种特有的飞航导弹潜艇。它以远程反舰导弹为打击手段,主要攻

击敌方航空母舰水面舰艇。第一代E级,共建34艘;第二代C级,共建17艘;第三代就是大名

鼎鼎的奥斯卡级,共建14艘,在2000年震惊世界的海难中沉没的“库尔斯克”号就属于该级

从1967年到1993年,苏(俄)多用途导弹潜艇共完成了2133次战斗值勤任务,也就是说,在2

6年时间内,潜艇乘员在海上度过了364年的时光,许多潜艇兵有20多次战斗出海经历,踪迹

遍布了四大洋49个海。从根本上改变了世界大洋中的军事战略局势,取得了主动战略态势。

共有74人被授予苏联英雄或俄罗斯英雄称号(卫国战争期间只有28人被授予苏联英雄称号),

有6名潜艇军官成为海军元帅。

美国海军从1956年的鲣鱼级(6艘)到1958年的长尾鲨级,再到1963年的鲟鱼级(37艘),

数量和性能有了提高,然而航速却逐渐降低,苏联的攻击核潜艇咄咄逼人的新战术导致航母

水下护航能力的缺失。美国海军认为,攻击型核潜艇是最值得投资的武器装备,是生存能力

最强的作战平台,能够借助海洋的隐蔽,成为高威胁海域随行作战行动的主要兵力之一,他

的隐蔽和公开的作战行动常常可以给对方造成恐惧感和不确定性,能够在不依赖后勤支援在

高威胁海区进行长达三个月的作战,洛杉矶级就是这一思想的产物。为了提高航速,洛杉矶

级选用了新型输出功率3.5万马力的S6G型反应堆取代只有2万马力的的S5G反应堆。虽然付出

了大幅度提高了造价和排水量的代价,得到的是32节的水下高航速和整体性能的极大提高。

从1972年到1996年的时间里共建造了62艘,是世界上生产数量最多,建造延续时间最长,技

术应用最成功的。虽然已经有10多艘早期型退役,然而后期型上加装水下发射的战斧巡航导

弹,成为了远程对地精确打击兵力的主要组成部分之一。

目前世界上最先进的攻击潜艇当属美国海军的海狼级三艘SSN-21、22、23“海狼”号, “康

涅狄格”号和“吉米•卡特”号,该级艇原计划建造30艘,总开支达360亿美元,用于

对付咄咄逼人的苏联的大洋深水潜艇的威胁;采用喷水推进,艇体表面敷设消声瓦,各种升

降装置采用了反雷达波的迷彩涂层以及其他先进的隔振降噪措施,隐身性能极为突出。采用

一体化堆型,整个一二回路全部固化在一个壳内,体积控制的非常出色,其推进系统和螺旋

桨噪声仅为改进型洛杉矶级的十分之一,是第一代洛杉矶级的七十分之一。然而由于冷战的

结束,近年美海军“由海到陆”新战略的出台,海军陆战队和近海战舰等近海作战力量得到

重视,美国政府改变了原计划,大量削减新建核潜艇数量,可谓枭雄梦断冷战,群狼变孤狼

美国的舰艇核动力,基本上是在西屋公司和通用电气公司两大企业之间的竞争中发展的。西

屋公司设计和建造的是SW系列,包括一座陆上模式堆S1W,及S2W、S3W、S4W、S5W、S5Wa、S

5W-Ⅱ、S6W等装艇堆。通用电气公司设计和建造的是SG系列,包括S1G、S3G(双堆)、S5G

、S7G、S8G六座陆上模式堆和S2G、S4G、S5G、S6G、S8G、S9G等装艇堆。所有反应堆中,除

S1G和S2G以外,都是压水堆。而且全部采用高能量密度的板状燃料元件。

提到美国海军的核潜艇,就不得不提到这个人――美国“核潜艇之父”海曼•乔治&#8

226;里科弗海军上将,一个完完全全的核科学家,主持设计了到洛杉矶级为止的大部分核潜

艇。他在《教育:美国的第一道防线》一文指出要在某些重要领域夺回输给苏联人的方面,

首要之事是下大气力进行科学教育,培养科技精英。为了纪念他,洛杉矶级第22艘SSN-709

就以他的名字来命名,在主要以各种鱼类和城市来命名的美国潜艇中这算是非常高的荣誉。

逝去的荣光

如今,俄海军所有战略导弹核潜艇已经全面老化,由于国家经济实力急剧下降,军费支出锐

减,潜艇大量退役这一自然过程成为俄海军最大的伤痛。近年来,共有20多艘战略导弹核潜

艇退役,截止到1997年,已经有156艘核潜艇退役,目前,已经有200多艘核潜艇退役,退役

核潜艇的销毁工作正在加速进行,而新型潜艇的研制和建造工作则比较迟缓,根本无法满足

部队发展需求。 目前,俄海军只剩下8-10艘有战斗力的洲际弹道导弹核潜艇(约140枚导弹

,700个核弹头),而美国则拥有18艘弹道导弹核潜艇,。俄海军战略导弹核潜艇中只有1/4

在进行战斗值勤,大部分在基地内系留,根本无法应对一次可能的导弹核攻击。根据俄美第

二阶段削减战略核武器条约,到2003年,俄海基战略核力量仅拥有苏联解体时58%,约1750

枚弹头,如果新一代战略核潜艇不能顺利完成建造的话,海基战略核力量会再减少1000枚弹

头,将仅剩25-30%的水平,美国海基战略核力量则会取得压倒性优势,俄将无法充分应对战

略威胁。1993年12月21日,俄开始建造第4代多用途单反应堆核潜艇首艇“北德文斯克”号

。1996年11月,俄新一代战略核潜艇北风之神级“尤里•多尔戈卢基”号,原计划200

2年下水,由于资金问题,有所推迟,在21世纪初每年部署1艘北风之神级战略导弹核潜艇的

计划也无法顺利实现。

核潜艇更需要核安全

美国的第三艘核潜艇是SSN-575“海狼”号,它是美国唯一一艘使用S2G液态金属冷却反应堆

的。金属冷却堆使用铍作为慢化剂,钠为冷却剂,过热蒸汽来推动汽轮机,这种反应堆的优

越性在于钠可以大大提高一回路的温度,而只有5-7个大气压的压力,而且燃料的消耗比热

中子反应堆小。一回路主泵采用电磁泵,由于没有转动部件,故可靠性高。。然而正因此产

生的操作和维护的复杂,金属钠吸收中子蜕变为钠-21,半衰期约为15小时,并生成发射高

能γ的钠同位素,所以一回路的设备和管道都要屏蔽。屏蔽的增加和钠泄露导致的爆炸和火

灾,“海狼”号很快就更换成了压水堆,新生事物就是这么脆弱。无独有偶,苏联在阿尔法

级攻击型核潜艇上也使用了铅铋合金为冷却剂的BT-1型反应堆,热功率为74MW,轴功率为1.

75万马力,由于这种堆的高功率密度,航速历史性的达到了43节。为了维持合金的液态,无

论何时一回路必须保持1250C以上,中子照射铋产生的高活性的Po-210使一回路的维修变的

很复杂。1968年5月24日反应堆发生事故,9人丧生,最后只好让艇自沉于巴伦支海。

为了保证反应堆舱的放射性气体和蒸汽不泄入其他舱室,设有反应堆舱负压系统。停堆一定

时间后,剩余放射性可以允许人员进入工作,所以必须设置屏蔽。对反应堆的屏蔽称为一次

屏蔽,屏蔽掉来自堆芯的辐射,将快中子和γ射线降低到安全水平。二次屏蔽指对反应堆舱

的屏蔽,包括前舱壁后舱壁屏蔽,通道屏蔽,顶部甲板屏蔽和局部一些地方的屏蔽。为了减

轻重量,需要将所有设备做紧凑的布置,用一些危险小的设备、系统、底座来放射一些辐射

强的设备。还应将一回路的管路,蒸汽发生器的热段放在反应堆舱底部。可以使用钢,铅,

聚乙烯,混凝土和含硼材料制成屏蔽层。美国核潜艇主要用铅板作为屏蔽。屏蔽部分的重量

占核动力装置总重量的30%-50%,迄今为止,尚未见到世界上任何一艘公开发表的核潜艇的

屏蔽布置图,因为这是最机密的部分。

  核能让潜艇有了无限活动的能力,核潜艇可以在大洋的深处神秘地任意穿梭。而波涛之

下的核扩散却不可避免地带来震惊世界的影响。任何核潜艇的沉没都是极为严重的事故。这

些核潜艇沉没的真相,与核反应堆、核导弹永远留在了海底。一些科学家称,沉没核潜艇基

本上不会对环境构成威胁,因为大部分的失事潜艇都躺在大洋深处5000米以下。但还是有一

些人担心,海底核反应堆和核导弹污染海洋的可能性正在升高,它们所产生的核污染可能会

给海底生态带来不可弥补的影响。导致核潜艇出事故的原因,占前两位的是火灾6起(占26%

)、进水5起(占22%)。其他原因有,爆炸、碰撞、误操作等等(约各占20%)。与电子设备相关

的各种事故,经常会导致核反应堆运转不受控制、大面积失火、立管被淹没等严重事故。由

于管道敷设中焊缝质量不高,容易形成裂缝,从而导致海水进入船体内部,造成各种事故,

而最典型的故障则是因主要电容器密封不严,导致补给水盐渍化、蒸汽发生器渗漏、反应堆

盖渗漏甚至爆炸等事故。仅在1970年至1990年间,苏联核潜艇共发生了338起各种泄露和喷

射事件,造成了不同程度的辐射危害,其中,K-19号、K-27号、K-429号核潜艇燃料泄露事

故造成的辐射危害达到了6000-90000伦琴/小时的水平。北方舰队最初装备的5艘核潜艇共发

生了286次不同程度的故障,其中,从1964-1994年30年间,就发生了144次技术事故和严重

灾祸。

任何新事物,特别是核能的应用和发展,很多时候是没有经验可以借鉴的,只能在摸索中前

进。因此,苏联海军在遭受各种核潜艇事故的同时,还要面临其它灾难性的后果,而放射性

废料的埋藏就是一个特别严重的问题,核废料全部装到特殊的储存器中,埋藏在北部和东部

冻土地带,随着时间流失,核废料达到了临界质量,出现辐射威胁问题,这一问题需要大量

资金来解决。

据不完全统计,二战后的近50年里,仅核潜艇沉没的恶性事故就达17起,并造成600多名艇

员丧生。从沉没数量上看,世界上总共沉没的17艘核潜艇中,前苏联就有13艘,占75%;从

年代看,1970年至1999年的30年中,世界沉没的10艘核潜艇全部被前苏联和俄罗斯"囊括"(

其中前20年沉没达9艘,后10年沉没1艘)。也就是说,自1970年以来,世界核潜艇的沉没史

就是前苏联(后期为俄罗斯)核潜艇的沉没史。前苏联核潜艇事故如此之多,不仅仅因为核

潜艇数量占世界首位(共建造约350艘,占世界总数的50%),更主要的是以下因素所致:

苏联潜艇事故多发,既有其主观原因,也有客观原因。首先是研制和使用单位协调不力,军

工综合体根据财政年度预算自行制订生产标准和进度计划,独立执行,交付期限也经常推迟

,海军基本上只是被动接收,一旦接收到的装备有故障和缺陷,不能达到相应的要求,也只

能克服,从而大大增加了使用风险。另外,生产、研制单位过多,体制混乱,也是一个重要

原因,同一种武器系统有多家不同的研制单位。其它原因有:生产技术和工艺相对落后、钢

材质量不好、岸基设备不够完善、现代化设备保障不尽如人意、从业人员培训水平不高。这

些都造成了舰艇整体建造局势较为复杂,这也是苏联海军潜艇级别、型号、变型较多的一个

主要原因。而苏联至少有20种级别,如果算上各种变型和改型的话,共有97种型号的潜艇(

美国只有18型197艘,其中有17型96艘都是通用动力电船分公司建造的)。其次,苏俄潜艇

的主要基地,北方舰队的摩尔曼斯克(北纬69度东经33.1度)和太平洋舰队的彼得罗巴普洛

夫斯克(北纬53.1度东经158.6度,距莫斯科11876km!),部署条件都比较恶劣,也对潜艇

设备和潜艇兵心理产生了严重的影响:漫长的夜晚、无边的黑暗、严寒、冰雪、风暴等恶劣

的生存条件,都是严重的挑战,都可能造成各种事故的发生和人员的伤亡。

提高核反应堆的安全性是各国发展的重点,主要有以下几个方面:

(1)提高反应堆的固有安全性。

(2)提高反应堆的自然循环能力。目标是在额定功率下,可在全船断电、冷却剂断流等

情况下,保证堆芯的安全,并可在停堆后依靠自然循环导出堆芯余热。

(3)应用非能动安全系统,彻底解决安全系统只能依靠艇上电力才能投入使用的问题,

使核动力装置在各种事故条件下,不需人为操作,能自动保证反应堆的安全。

(4)提高反应堆的自动控制水平,减少误操作。

面向未来 重塑荣光

库尔斯克号沉没事件过去以后,北冰洋和北大西洋逐渐平静了下来,西太平洋和印度洋的暗

流逐渐增强。美国在关岛部署了3艘洛杉矶级,由于经常在浅海大陆架附近活动,它们都好

象运气不太好,SSN-772格林维尔号在夏威夷火奴鲁鲁港15公里外海面上浮时撞沉了日本拖

网实习渔船爱媛号后SSN-711旧金山号自己水下高速航行中在关岛家门口附近触礁。两起虽

然很容易发生的小事故在一定程度体现了美国人的活动频繁。单纯发展核潜艇的美国发现恐

龙型的大鲸鱼也不适合未来战争。

为了挣取外汇,俄罗斯海军的弹道导弹核潜艇承担了西方国家卫星发射任务,包括为德国发

射科学研究卫星,同时这样的真发射锻炼了官兵,要知道,平时一艘艇两年也摊不到发射一

次。同时,又使用了即将过期的导弹,也完成了俄美第二阶段削减战略核武器条约的销毁要

求,可谓一举多得。

印度在租借了俄罗斯一艘V级核动力攻击潜艇(各国的核潜艇从来没被租借过)的同时紧锣

密鼓的开始了自建核动力潜艇,然而由于核潜艇的关键部位反应堆需要大量的资金和人力、

物力,以及印度在大型项目管理上的经验不足,能不能实现2007年下水还是一个未知数。

人民海军新任司令员张定发上将历任潜艇实习鱼雷长、副艇长、艇长直到支队长,在这样一

位老潜艇兵的带领下,新世纪的人民海军会大踏步的迈向蓝水,驶出第一、第二岛链。不过

新一代093和094的设计仍然很吃力,第一代核潜艇总工程师黄旭华院士最近提到:“20几年

过去,美国走了多少型号,冷战结束,战争的危险并没消失。美国(包括日本)的科研工作

一点没放松,而我们的科研生产都断线了。团队解散,很多人才都流失了。如果我们也像美

日那样,技术抓的很紧,我们的技术水平不会是现在这个样子,就算不超过美国,也至少不

会和他差这么远。”这段话和里科弗的对照起来其中的乾坤不能不让我们深思。

参考资料:

舰船知识2002,2003合订本。中国造船工程学会。

狼群。

美国时代生活周刊。

潜艇核动力安全

全看树展主题 · 分页


有趣有益,互惠互利;开阔视野,博采众长。
虚拟的网络,真实的人。天南地北客,相逢皆朋友

Copyright © cchere 西西河