从潜艇结构演变看“阿穆尔”的价值

李振宇

从冷战到冷战後的一段时期，单/双壳体几乎成为分辨东、西方潜艇技术流派的特征。苏联对双壳体结构设计和应用的经验最丰富，但俄罗斯设计的首代677型“阿穆尔”级常规潜艇却一反传统，采用了拥有明显直段的卷叶形单壳体结构。通过俄罗斯从636M到677的结构设计调整，也许能对常规潜艇结构发展趋势有所认识，也可以对“阿穆尔”存在的价值有所了解。

单双壳体对比

单双壳体潜艇的差异在于压载水舱的布置方式。单壳体潜艇压载水舱一般布置在潜艇艚艉两端，艇体中段的耐压壳体直接与海水接触。双壳体潜艇的压载水舱覆盖整个艇体，用几毫米厚的带肋非耐压壳包裹耐压壳体。在耐压壳体内部容积相同时，单壳体潜艇的尺寸、排水量和表面积均小于双壳体，水下航速和机动性能更好，目标特征也更小。双壳体潜艇要达到同样的性能，必须提供更强的动力抵消艇体较大的截面和阻力，增加动力功率又要加大耐压壳动力舱空间，反过来又会扩大非耐压壳体的外部尺寸，形成远比单壳体潜艇复杂的平衡关系。单壳体的技术优势是直接的，但在冷战前几十年，双壳体在潜艇结构设计方面却形成了接近垄断的地位。从技术角度分析，双壳体的优势来源于生产的方便性，直接因素就是耐压壳体的加工工艺难度。

潜艇潜深由最初的几十米发展到现在的上千米，耐压壳体材料的强度增长速度非常快，高强度材料本身的硬度、韧性、疲劳限制和焊接条件不同，成型工艺方法和技术手段也有差异。根据常规加工方法对比，单壳体潜艇的耐压壳是暴露的主要结构，耐压壳加工的曲度和表面焊接质量要求高，材料加工、成型与焊接的工艺要求严格，艇体上附件（如舷侧声呐阵）的安装要求多，工艺难度和生产成本都较高。单壳体潜艇的耐压壳外表必须光洁，这要求筒段结构只能采用内肋板，舱内的肋板和加强筋条对设备布置有不利影响，也会挤占舱内容积。

双壳体潜艇非耐压壳的强度要求不高，材料选择范围大，较薄的壳体有很好的加工和焊接性能，可以用常规技术满足最有利的外形设计目标。耐压壳安装在压载水舱内部，本身的形状并不需要考虑阻力等流体问题。所以，双壳体潜艇可以简化耐压壳的外形设计，选择容易加工的容器形结构，焊缝处理和表面光洁度的标准也相对较低，生产工艺比单壳体潜艇要简单和容易得多。双壳体潜艇的加强肋板和筋条可以焊接在耐压壳外，兼作耐压和非耐压壳的强化结构，“干净”的艇体舱内壁有利于设备安装和布线。

可以看出，单/双壳体并不存在最优的选择。选择艇体结构只能根据技战术目标及设计生产能力进行平衡。

单双壳体的实践

033潜艇仿制于苏联的R级，R级是带有二战技术特征的W级的发展型。035是利用033的平台，根据新的战术目标调整性能指标的改进型。039的艇体设计有较高的技术标准，但整体布局，尤其是阶梯形指挥塔，以及艇艏垂直排列的双排鱼雷发射管，仍然没脱离033/035攻击水面目标的特点。按技术标准，039相对035的进步，大致与苏联641和641B级潜艇的改进途径相当。

039改进型开始部分与636短水滴形的艇体线形接近，空间更充裕。由于潜艇的主要使用海区与苏联/俄罗斯不同，虽然在浅水区活动的标准相当，但冰区活动要求降低和深度控制较严格的要求，使该艇在模仿636的艇体上采用了039的十字舵。如果用039的围壳舵和877的艏水平舵对比，艏水平舵强度好，破冰能力强，回收後的艇体外没有突起的舵面，但舵面的尺寸和位置受限制较大。围壳舵虽然较靠近重心，舵效较低，但开放的空间利于使用大尺寸舵面，还能简化艇体结构设计，减少舵面水动噪音对艏声呐阵的干扰。

从033到035，主要用来执行封锁交通线和攻击水面舰艇任务。西方国家则在60年代初就开始转换潜艇作战任务，常规潜艇开始重视水下航行性能，并更重视反潜作战，代表特征是水下高航速，双作用鱼雷和大型声呐。039的艇体布局与德国209相似，也具备对潜作战能力，但艇艏鱼雷管安装方式限制了声呐的尺寸。声呐基阵的尺寸与性能有对应的关系，美国核潜艇和日本常规潜艇采用肩置鱼雷管，欧洲和俄罗斯潜艇以及日本“苍龙”级潜艇采用艏置横向鱼雷管。肩置纵排鱼雷管的优点是艏声呐舱尺寸大，声呐系统工作环境好，比较尖锐的艇艏有利于水下高航速。缺陷是鱼雷管靠後，为避开艏声呐舱，鱼雷管相对中轴线略有外倾角，鱼雷储备和再装填比较复杂，潜艇内部舱室布局也比较紧张。艏置横向鱼雷管安装方式的声呐舱尺寸较大，鱼雷管设在声呐舱上利于降低舱内设备所占空间，鱼雷再装填设备和操作也比较简单。缺点则是鱼雷发射系统对声呐工作存在干扰，艇艏也比肩置鱼雷管潜艇要圆钝很多，同样功率条件下的水下航速存在一定的差距。

常规潜艇的排水量要明显小于核潜艇，但随着潜艇设备和武器构成的要求越来越高，艇内机电和作战系统的尺寸也越来越大。常规潜艇的尺寸和排水量增加的幅度不但受成品条件和战术要求限制，更受成本与维护费用的严格要求，冷战期间还有过排水量近4000吨的艇型，但本世纪的常规潜艇在成本和功能的双重限制下，排水量增长已近极限。

水滴形艇体适合水下航行，但短粗的水滴形内部空间设置难度大，常规潜艇舱内空间紧张，水滴形艇体会增加舱内设备布局的难度。日本的常规潜艇型号更新很快，但从其首代水滴形“涡潮”级开始，“夕潮”、“春潮”标准排水量从1850、2200吨增加到2450吨，“亲潮”级增加到2700吨，最新的“苍龙”不但改变了艇体线形，排水量又增加了10%。

苏联常规潜艇存在更明显的大型化趋势，611、641、641B级远洋潜艇的排水量一路飙升，到877级开始降低，但水下排水量仍稳定在3000吨标准。636综合性能比较出色，但在迅速增强的设备和武器，尤其是增加AIP系统的要求下，维持水滴形的难度越来越大，排水量已近极限。033/035排水量在2000吨级，039处于接近3000吨的扩展状态，新型常规潜艇的结构类似636级，水下排水量估计也在3000吨等级。如果增加AIP舱段至少要增加500吨排水量，势必影响航速，如果再增强火力和加装新设备，排水量增加对性能影响达到拐点时，就必须对动力进行大改。endprint

潜艇排水量增加的同时也会增大目标特征，迫使潜艇采用更多的低信号措施，如消声瓦这类附加结构，但又会影响到动力和排水量，最终难以平衡。通过近半个世纪的技术发展，潜艇设备的小型化已接近极限，只能在潜艇结构设计上寻找更好的方法。苏联/俄罗斯常规潜艇长期选择双壳体，但新型的677则选择了单壳体，这种反传统的变化就是潜艇设计适应性能要求的表现。

欧洲潜艇为了适应浅海作战的灵活性，尺寸和排水量普遍低于俄罗斯同类潜艇，但该装的设备和系统哪样也无法减免。为获得尽可能大的舱内空间，欧洲潜艇大都采用混合形或长卷叶形艇体外形。卷叶形潜艇的水下航行性能不如水滴形，但与单壳体结合後，却获得了较大的艇内空间。欧洲国家研制的209、212、214和A19这些常规潜艇，设备条件和火力强度并不比877级弱，部分型号还应用了AIP动力，但水下排水量却普遍控制在2000吨以下，动力功率要求和目标特征都低于877级。这些潜艇即使增加AIP舱段，排水量仍可控制在2500吨以下。但俄636型潜艇再增加排水量所面对的困难太大，为解决设备与尺寸方面的矛盾，俄罗斯研制的677型潜艇选择了单壳体，在维持基本作战系统和设备条件的同时，将水下排水量由3100吨压缩回2000吨，即使增加AIP舱段也不高于2500吨，能够达到与212A/214型潜艇相当的标准。

作为“反传统”的代价，双壳体的636储备浮力为32%，单壳体的677只有10.5%。储备浮力低确实会影响碰撞安全性，但潜艇战术目标的重要性超过事故安全性。理论上，双壳体潜艇非耐压壳与耐压壳之间有液舱，能增强抗毁伤能力，对事故後抗沉和武器攻击都有价值。问题是，常规潜艇的尺寸和排水量均低，耐压壳外的液舱厚度并不大，显然无法达到苏联核潜艇米级的隔舱厚度，这种防御作用未必有效，但付出的代价却难以接受。按照同样艇型和同样航速的单、双壳体潜艇计算，双壳体潜艇的储备浮力大，就意味着港浮注，排水量高，潜艇的垂直机动性远不如单壳体潜艇。同时，因为双壳体潜艇的横截面尺寸大，潜艇水下加速和回旋性能均比单壳体低5%-6%，直接影响到规避反潜搜索和攻击的能力，机动性弱和较大尺寸更容易被反潜武器命中。

双壳体潜艇的液舱包裹几乎全部艇体，这层液舱可部分削弱潜艇内噪音向外部传递的强度。但是，双壳体的隔音效果以削弱内部噪音为主，当潜艇航行速度超过一定标准（理论计算为6节）後，潜艇的流体噪音比重迅速增加，双壳体的大尺寸和复杂注/排水装置会产生更大的声信号。再为严重的是，非耐压壳体的厚度只有几毫米，强度也不高，在水下高速航行时会在水流冲击下振动，外部海水和内部液舱液体也容易出现共振，航行越快产生的噪音就越高，流体噪音的控制和削减难度就越大。单壳体潜艇的噪音环境与双壳体相反，因为艇内噪音可直接通过壳体传到海水中，在低速航行时的噪音控制要求较高，但在航速超过4节後单双壳体的差异开始缩小，超过6节後内部机械噪音指标比例降低，单壳体潜艇在噪音等级上开始表现出优势。根据潜艇水下战术航行速度要求，以及水下机动性的对比，单壳体潜艇在水下战术活动时更有优势。

677成为苏/俄现代潜艇中首个单壳体型号。俄罗斯选择并不熟悉的单壳体潜艇结构，除了增强潜艇战术指标，也是因为双壳体在应用上的弱点已无法忽视。俄罗斯通过对677的系列化设计，将基本型排水量控制在2000吨，实现了下接低成本的千吨等级，上可满足增加AIP段和“俱乐部”等垂直发射重型导弹的扩容需要，使677成为功能和成本都有较大选择范围的系列化常规潜艇。

“阿穆尔”的价值

在相当于636M的潜艇批量装备後，新型常规潜艇，必然会采用AIP动力，对声呐、武器和内部设备的性能要求也要增加，扩大潜艇内部空间是无可改变的趋势，但与苏联877/636系列潜艇一样，新型潜艇的排水量也已接近平衡极限。

从引进仿制到独立科研生产的进步虽大，但潜艇研制型号少，缺乏长期远洋训练经验，以及长时间无法实现高水平演习对抗，都会使潜艇的设计、应用经验难以和德国等西欧国家相比。

新型水滴形潜艇同样也已达到技术变革的拐点。後续型如果应用AIP技术和更先进的设备，也会面对俄罗斯曾遇到的问题，面对着是调整并放大现有艇体，还是开展全新项目研制的选择。新型常规潜艇很难维持双壳体结构，但由于技术积累和应用经验都围绕在苏式双壳体的范围内，依靠现有基础独立开发单壳体先进潜艇会面对相当多困难。

後发先至说着简单，但以相对落後的科研装备条件，想要追赶都很困难，超越先行者更是说易行难。所谓跨越式发展，在世界复杂装备科研历史上几乎就没有过成功的例子。新型常规潜艇的研制，与其闭门造车的靠自己摸索来趟出道路，还不如在成功基础上吸收和发展。俄罗斯虽然也是首次研制实用的单壳体潜艇，“阿穆尔”型潜艇目前还存在技术遗留问题，但与引进和技术转让难度更大的欧洲产品相比，“阿穆尔”的技术标准已经达到世界较先进水平，其技术和设计有很高的参考价值。

根据国际潜艇装备采购的特点，大部分国家引进常规潜艇时，采购的潜艇数量大都是双数。按照潜艇装备应用的标准，只装备1～2艘无法形成有效战斗力：3艘可以保证1艘处于维修补充状态，1艘在阵位海域值勤，剩余1艘作为增援或替补；拥有4艘则阵地值勤潜艇数量可达到2艘，获得比较满意的装备部署规模和配合作战的能力。同时，根据现代潜艇维护标准和成本控制条件，4艘是设置系统维护体系的基础，潜艇备件储备与完好率和成本曲线处于交点状态，是满足基本战斗力和维护条件的最低装备规模。因此，采购4艘“阿穆尔”是符合常规的。但如果本身具备较系统的潜艇研制能力，欠缺的主要是设计和试验经验及成品与系统综合能力，那么成品采购就可能转为引进核心技术自行研制。如果通过参考学习和部分合作仍无法得到必要收获，采购成品“阿穆尔”将会是必须交的学费，4艘也是形成基本战斗力的基础装备量。endprint