0 引　言

当前国外具备攻击型核潜艇研制能力的国家有美国、俄罗斯、英国、法国等。本文主要针对美国攻击型潜艇进行论述，揭示其发展规律，预测其发展趋势。

1 美国攻击型核潜艇研制历程

自第1艘核潜艇“鹦鹉螺”号1954年建成服役以来，美国在50多年的时间内，先后建造了190多艘核潜艇，根据研制背景、技术特征和研制时间，可将美国攻击型核潜艇分为4代，具体划分见图1。每代核潜艇都具有鲜明的技术特征，在美国核潜艇发展过程中发挥了不同的作用^{[1 − 4]}。

1.1 第一代攻击型核潜艇

美国第1代攻击型核潜艇的研制时间为20世纪50年代到60年代，处于核潜艇研制的探索阶段。包括验证压水堆上艇可行性的“鹦鹉螺”号试验艇^[5]，验证液态金属反应堆上艇可行性的“海狼”号试验艇^[6]，首次批量建造的“鳐鱼”级反潜护航核潜艇^[7]，美国唯一一艘对空警戒核潜艇“海神”号^[8]，以及临时受“鹦鹉螺”号成功影响改为巡航导弹核潜艇的“大比目鱼”号^[9]。其主要性能参数如表1所示。

1.2 第二代攻击型核潜艇

美国第二代攻击型核潜艇的研制时间为20世纪60年代到70年代中期，处于核潜艇研制的初步发展阶段。包括首次将水滴型艇型与反应堆结合的“鲣鱼”级核潜艇^[10]；以“鲣鱼”级为基础在水下航速、辐射噪声、下潜深度、探测能力等方面进行提升的“长尾鲨”级反潜护航核潜艇；以小吨位、低噪声为特点，验证汽轮机-直流电机推进形式的“白鱼”号核潜艇^[13]；在“长尾鲨”级的基础上提升北冰洋破冰上浮能力，并首次装备拖曳线列阵以及MK48热动力鱼雷的“鲟鱼”级攻击型核潜艇^[14]；采用自然循环技术的“一角鲸”号核潜艇^[15]；再次尝试汽轮机-直流电机推进形式上艇应用的“格莱纳德·利普斯科姆”号核潜艇^[16]。其主要性能参数如表2所示。

1.3 第三代攻击型核潜艇

第三代攻击型核潜即“洛杉矶”级多用途核潜艇，研制时间为20世纪70年代到90年代。

为有效配合航母编队的作战任务、保障航母编队的水下安全，在获悉苏联潜艇已具备高航速的基础上，美国海军决定发展一型可执行反潜作战的多用途高速攻击核潜艇，即“洛杉矶”级多用途核潜艇，于1972年至1996年间批量建造62艘。其水上排水量约6000 t、水下排水量约6900 t，艇长109.7 m、艇宽10.1 m，水上最大航速20 kn、水下最大航速33 kn，极限潜深450 m，配置160 MW的S6G型自然循环压水堆1座、齿轮减速汽轮机2台，单轴7叶大侧斜螺旋桨推进。耐压艇体内部分改变第二代核潜艇的分割形式，通过两道强舱壁分割为3个耐压舱室提高耐压艇体内部的空间利用率^{[17 − 20]}。

1.4 第四代攻击型核潜艇

第四代攻击型核潜艇的研制时间20世纪90年代至今，包括“海狼”级和“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇。

在“冷战”背景下，面对数量庞大的苏联潜艇，美国海军决定发展新一代性能卓越的反潜护航核潜艇，即“海狼”级攻击型核潜艇，但受苏联解体影响仅于1989年至1995年间批量建造3艘。其1、2号艇水上排水量约8189 t、水下排水量约9284 t，艇长107.6 m、艇宽12.9 m，水上最大航速18 kn、水下最大航速35 kn，极限潜深610 m，配置250 MW的S6W型自然循环压水堆1座（反应堆寿命30年，首次实现全周期不换料）、齿轮减速汽轮机2台，单轴泵喷推进。取消首部垂直发射装置，但将原4具533 mm鱼雷发射管升级为8具660 mm鱼雷发射管，可携带鱼雷导弹50枚。首次应用有源消声技术、采用整体式双层浮筏减振装置并针对指挥室围壳采取圆弧过渡设计，进一步提升声学性能。首次采用木字形尾稳定翼，首次实现反应堆全寿期不换料，首次全面应用HY-100高强度钢，首次采用计算机设计，实现无图纸设计。^{[21 − 24]}

在冷战结束的背景条件下，受“海狼”级造价高昂的制约，以及“由深向浅、由海向陆”的作战任务需求转变，美国海军试图发展一型造价低，性能好，以濒海作战为主、兼顾大洋作战的多用途攻击型核潜艇，即“弗吉尼亚”级多用途核潜艇。其水上排水量约6950 t、水下排水量约7800 t，艇长114.9 m、艇宽10.4 m，水下最大航速34 kn，极限潜深488 m，配置200 MW的S9G型自然循环压水堆1座（反应堆寿命33年）、齿轮减速汽轮机2台，单轴泵喷推进，艇首配置类似“洛杉矶”级4具鱼雷发射管、12具垂直发射管，可携带鱼雷导弹38枚。首次通过2根外置式光电桅杆替代应用近百年的光学潜望镜，从根本上解决指挥控制区域的布置问题。首次将特种作战作为使命任务，专门设置有特种部队投送舱室，通过可容纳9名特种作战人员及其装备特种人员的运载器前出执行救援、搜索、破袭、情报收集以及引导空中打击等任务^{[25 − 27]}。

2 美国攻击型核潜艇技术发展思路 2.1 第一代攻击型核潜艇 2.1.1 关键技术重点攻关，实现0到1的突破

第一代攻击型核潜艇通过“鹦鹉螺”号的研制，实现压水堆的装艇应用，解决反应堆与艇上其他设备的有机衔接、配合运行以及验证核反应堆的长期连续运行性能；通过“海狼”号的研制验证液态金属反应堆在其时代背景的条件下，技术状态尚不成熟，进而使美国海军放弃反应堆多序列化的研制思路，专攻于压水堆与潜艇的组合；通过“海神”号的研制，验证一艇双堆的可行性，并通过其实际运用，暴露潜艇在雷达预警能力方面的先天劣势；通过“大比目鱼”号的研制，实现巡航导弹发射技术在核动力潜艇上的运用，虽然其成果不如“乔治·华盛顿”号弹道导弹核潜艇显著，但也为其后续核潜艇装备巡航导弹奠定了良好的基础。

2.1.2 技术攻关方向明确，降低新技术叠加风险

第一代核潜艇作为美国核潜艇研制的探索期，其最关键的攻关即反应堆与潜艇的适配技术，以及反应堆型式的选择，“鹦鹉螺”号仅在常规潜艇的基础上加装压水堆及其关联系统，而“海狼”号则在其基础上更进一步，在完成液态金属反应堆与常规潜艇的组合之外，在首部安装大型被动声呐基阵、首部上甲板安装主动声纳，兼顾水下探测技术的研究。在“鹦鹉螺”号正式服役并完成多次潜艇对抗作战及反潜战演习后，美国海军决定批量建造4艘“鳐鱼”级核潜艇，其设计在“鹦鹉螺”号基础上进一步关注排水量及艇体线型的优化，进而使其快速性满足一定要求。其后“海神”号、“大比目鱼”号则分别瞄准雷达预警技术、巡航导弹发射技术的上艇应用，再次放宽对排水量的控制。

2.1.3 一型多艇、批量建造

“鹦鹉螺”号的成功研制以及其演习时显露出的核潜艇巨大优势，引发美国海军对核潜艇的系列化发展进行思考，最后提出美国核潜艇的发展应采取一型多艇、批量建造的模式，进而实现迅速建立核潜艇编队又减少科研、建造成本的目标。同时，基于短时间内大量建造核潜艇的考虑，美国海军有意培养除电船分公司外的其他造船厂具备建造核潜艇的能力，故提出“鳐鱼”级攻击核潜艇的研制计划，批量建造4艘，分别由电船分公司、朴茨茅斯海军造船厂、玛尔岛海军造船厂承担建造任务。

2.2 第二代攻击型核潜艇 2.2.1 逐步改进，基本功能趋于完善

第二代攻击型核潜艇通过“鲣鱼级”实现水滴型艇型与反应堆的结合，并突破其操作控制技术；通过“长尾鲨”级实现航速、噪声、潜深、探测能力等性能的提升，并首次具备通过鱼雷发射管潜射导弹的能力；通过“鲟鱼”级消除“长尾鲨”级所暴露的问题，有针对性提升极地破冰上浮能力，并在批量建造的过程中，结合探测技术发展对部分批次进行改装升级，进一步提升其作战能力。

2.2.2 关注声学，持续开展降噪技术攻关

美国海军自启动“鲣鱼”级的批量建造后，基本确定水滴型艇型、尾十字舵加围壳舵、单轴单桨推进、压水堆等作为核潜艇的发展的基本要素，同时将降噪技术作为重点攻关方向。通过“长尾鲨”级验证7叶大侧斜螺旋桨、浮筏减振降噪基座的降噪效果；通过“一角鲸”号验证自然循环压水堆的降噪效果；通过“白鱼”号、“利普斯科姆”号探索电力推进的降噪效果，虽然成果消除齿轮箱噪声，但受推进电机技术发展程度制约，潜艇航速较低难以满足作战使用要求。

2.3 第三代攻击型核潜艇 2.3.1 锁定目标，主次分明

鉴于美国第二代攻击型核潜艇无法担负对水面舰艇的支援任务，美国海军计划发展新一代攻击型核潜艇，使其担负多种不同的使命和任务。受1968年“企业”号航母被苏联627型攻击核潜艇跟踪，且以31 kn航速仍无法摆脱事件的影响，美国通过组织一次演习，发现低航速潜艇无论如何寻找有利时机，都无法对高航速潜艇发起有效攻击，故决定以提高航速为首要目标，设计、建造新一新攻击型核潜艇。

在设计的过程中，由于采用S6G型自然循环压水堆，受其占用空间约束，“洛杉矶”级攻击型核潜艇艇长增加10余米、水上排水量增加近2 000 t、且存在热铺现象，但经计算核实，其水下航速仍可达到32 kn以上，故仍以此方案开展建造，其服役效果已然验证其方案的优越性，由此可见在主要参数满足要求的前提下，部分次要参数可放宽限制，以求得最优的设计方案。

2.3.2 以功能为导向，促进艇用技术提升

总体层面为实现水下高航速的设计目标，通过采用单壳体的结构形式大幅减小水下排水量及湿表面积，进而减轻推进系统设计负担。为提高设备布局优化空间，探索新的舱室破损进水挽救手段，放弃传统的小分舱格局，而采用3个隔舱的大分舱格局；为提高破冰上浮能力，将围壳舵调整为艏水平舵，并增设伸缩功能；为提高声学性能，全艇敷设消声瓦，并将螺旋桨改为泵喷推进器；为提高生命力，挖潜HY-80高强度钢的结构设计能力，进而达到450 m潜深水平，同时部分耐压结构采用HY-100高强度钢，实现新技术探索、储备。

动力层面采用新一代S6G型自然循环压水堆，为推进系统提供高额的推进功率，并在低功率输出时具有良好的声学性能；装备38D8Q型柴发机组及蓄电池组，提升非正常工况辅助推进能力。

作战层面采用分布式结构的一体化作战指控系统，作战能力有显著的提高；装备AN/WSN-3型静电陀螺惯性导航系统，极大提高水下导航精度。首次应用垂直发射系统，可垂直发射12枚“战斧”巡航导弹，提升对陆饱和打击能力。

2.4 第四代攻击型核潜艇 2.4.1 设计建造模块化，作战任务多样化

得益于20世纪90年代新兴的计算机技术，“海狼”级在设计与建造过程中采用模块化技术，首次实现“无纸化设计”。“弗吉尼亚”级则彻底改变传统的设计方法和手段，完全采用CATIA计算机辅助设计建造系统，实现了三维设计以及模块化分段建造，并从设计之初就考虑到了以后的升级改造，其模块化设计技术、开放式体系结构以及COTS 组成的灵活性，为今后的工作提供了很大方便。开放式系统和模块设计允许组件和系统水平在更大能力和更高程度上的升级，而模块化建造使得海军能在潜艇基本设计的基础上对潜艇的单独部位进行新技术的升级，使得“弗吉尼亚”级在标准型的基础上衍生出不同种类的或者具有不同专项用途的核潜艇，进而实现美国海军针对攻击型核潜艇提出的秘密情报、监视和侦察；特种部队的秘密布放和回收；利用战斧巡航导弹进行对陆攻击；秘密进攻和防御水雷战；反潜战；反水面舰战；水面作战群的支援等7种作战能力需求。

2.4.2 以性能为主，到性能、经济并重

冷战时期为保持对苏联潜艇的技术优势，美国海军一直以提高航速、加大潜深、降低噪声、提升打击/探测能力为主要目标进行攻击型核潜艇的换代升级，直至横跨冷战前后的“海狼”级集各时代尖端技术之大成，被称为美国攻击型核潜艇的巅峰之作，但同时也带来单艘超过30亿美元的巨额造价。随着冷战结束导致的美国海军战略转变，新一代“弗吉尼亚”级未沿着原技术提升路线继续发展，而是结合其自身任务需求，牺牲一定的潜深、航速、有效载荷携带量等优势，更新随时代进步的艇用技术，并运用成熟的商业化民用技术，将单艘造价降低至约“海狼”级的2/3，实现由性能提升到性能、经济并重的设计路线转变。

3 未来发展趋势

潜艇作为水下武器装备搭载平台，美国海军在其发展的过程中采用“螺旋式”的发展战略，紧紧抓住核潜艇的隐身性能、航速、武器负载、下潜深度等关键参数，先后通过目标探测技术、核动力技术、水滴型艇型的操纵技术、减振降噪技术、垂直发射技术、大潜深技术、信息集成技术的上艇应用及发展迭代实现潜艇平台性能的提升，并结合鱼雷、导弹、水雷等打击武器的逐代发展，提高潜艇平台的作战打击能力，进而使美国攻击型核潜艇一直处于世界领先地位。基于当前核潜艇技术发展状态，预测美国未来攻击型核潜艇发展趋势如下：

1）总体层面。美国新一代攻击型核潜艇将保持水滴型外形结构，通过应用新型高强度材料、优化建造工艺，在不增加总体负担的基础上加大下潜深度；通过X型式的尾操纵面替代传统的十字形尾操纵面，在增加舵效的同时大幅提高水下大机动能力；在持续开展减振降噪的同时，进一步降低电磁、红外、可见光、尾迹等非声物理场特征信号，进而降低被探测概率；进一步提升信息集成度，并发展智能化控制技术，在减少人员编制的同时降低作业强度。

2）动力层面。稳步发展压水型自然循环压水堆，在提升单堆功率的同时进一步提升声学性能、安全性能，并降低重量、空间等总体资源需求，同时再次探索液态金属反应堆技术的上艇应用；应用综合电力系统，实现发电、储能、配电、用电的统一调度和集中控制，从根源上消除传统的液压驱动、气压驱动、齿轮传动带来的噪声，并为电磁技术的运用奠定基础。

3）作战层面。提高综合作战系统的信息集成度，缩短探测、决策、打击的信息传递链条，大幅提升自动化程度，提高信息化作战能力；在提高导弹、鱼雷、水雷等传统艇载武器性能的同时，搭载潜射无人机、LDUUV及UUV等无人系统，实现由水下作战平台向水下无人作战指控中心的定位转变；提升声呐探测能力及跨域通信能力，通过获取水下信息优势，有效融入空海作战体系，提高联合作战效能^{[28, 29]}。

4 结 语

美国海军自二战结束后先后发展4代攻击型核潜艇，完成其技术状态的探索、发展、成熟，“弗吉尼亚”级第5批已于2019年完成签约，通过加装的VPM舱段实现对陆饱和打击能力的提升。随着美国战略向亚太地区的转移，应持有高度警惕，持续规划、发展有效作战力量，以应对未来的威胁与挑战。