国外弹道导弹核潜艇发展趋势研究

郭 维，杨清轩，苏 强

(1.海军装备部991 工程办公室，北京100841;2.中国船舶重工集团公司714 研究所，北京100012)

0 引 言

弹道导弹核潜艇具有隐蔽性强、生存力高、二次核打击能力大等特点，是各国战略核威慑兵力的中坚力量，是“三位一体”战略核威慑兵力关键组成部分。从世界范围来看，海基核力量在国家核威慑体系中的比重还将进一步提高，美国当前海基战略核力量占全部核威慑力量的60%，到2018年美国海基战略核力量占比将达到70%，俄罗斯也将由当前的23%提高到2020年的57%［1］。

法国已于2010年完成弹道导弹核潜艇的更新换代、俄罗斯目前正在进行换代、美英也即将开始进行更新换代，对国外弹道导弹核潜艇发展趋势进行研究，对我海军装备发展具有重要参考、借鉴意义。

1 国外弹道导弹核潜艇发展现状

目前，国外现役弹道导弹核潜艇35艘，包括美国“俄亥俄”级核潜艇14艘，俄罗斯“北风之神”级、“台风”级、“德尔塔”级共13艘，英国“前卫”级核潜艇4艘，法国“凯旋”级核潜艇4艘。

美国海军现役“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇将在2030年左右开始陆续退役，为保持海基战略核威慑力量的连续性，美国于2006年成立了下一代弹道导弹核潜艇计划办公室，将发展12艘下一代弹道导弹核潜艇SSBN (X)来替代现役14艘“俄亥俄”级核潜艇。目前该项目已经进入技术开发阶段，首艇计划2021年开工建造，2031年正式服役［2］。

俄罗斯计划在2020年前建造8艘“北风之神”级核潜艇，前3艘艇已正式服役，另外还有3艘分别处于不同建造阶段。

英国现役4艘“前卫”级弹道导弹核潜艇将在2020年左右逐步退役，为维持海基核力量，英国于2007年10月15日成立了未来潜艇综合项目组，开始新一代弹道导弹核潜艇的研制工作。目前与美国共同研制的通用导弹舱已进入原型开发阶段，但有关下一代弹道导弹核潜艇的采办计划和建造数量等事宜要到2016年后才能最终确定。

法国现役4艘“凯旋”级弹道导弹核潜艇，其最后1艘已于2010年7月正式服役，刚完成了弹道导弹核潜艇的换代。

2 国外弹道导弹核潜艇平台发展方向

各国现役及在研弹道导弹核潜艇主要战技性能指标见表1，对其主要性能发展趋势对比分析。

表1 国外弹道导弹核潜艇主要性能Tab.1 The main performance of foreign SSBN

1)弹道导弹携弹量减少，导弹性能提升。近年来，国外发展新一代弹道导弹核潜艇呈现出载弹量减少、换装新一代弹道导弹的特点。主要原因有以下2个方面:受核裁军影响，限制了每个国家所允许拥有的弹道导弹规模;当前弹道导弹质量越来越高，表现在分导弹头数量增多，命中精度上升，射程越来越远，末段打击速度越来越快。在这种情况下，减少载弹量，一方面可减轻核潜艇在导弹上的负载，从而增加其他先进负载设备，另一方面又不会导致核威慑或核打击能力下降，一举两得。

美国在2010年4月提出的新一代SSBN (X)弹道导弹核潜艇构想中，导弹发射管的数量由“俄亥俄”级的24个减少为16个;俄罗斯“台风”级弹道导弹核潜艇装备了20 枚“鲟鱼”弹道导弹，而新一代“北风之神”级弹道导弹核潜艇前3艘艇将装备16 枚新型“布拉瓦”弹道导弹;英国现役的“前卫”级弹道导弹核潜艇有16个导弹发射管，装备了16 枚“三叉戟”Ⅱ弹道导弹，下一代弹道导弹核潜艇携弹量亦将维持在16 枚。

法国现役的“凯旋”级弹道导弹核潜艇携带有16 枚M45型弹道导弹，现正逐步换装为新的M51型弹道导弹。与M45型导弹相比，M51型导弹射程更远、突防能力更强、隐身性能更好、抗干扰能力更强。M45型导弹射程为6 000 km，而M51型导弹射程达到了9 000 km，比M45型增加了50%。为了提高突防能力，对M45型导弹进行了加固，还采用了隐身弹头，配备了先进的突防装置和诱饵。

俄罗斯的“布拉瓦”弹道导弹射程为8 300 km，能携带10 枚再入式分导弹头，与“鲟鱼”导弹相比，虽然两者的射程和携带的弹头数相同，但“布拉瓦”导弹的命中精度为350 m，高于“鲟鱼”导弹的600 m，并且“布拉瓦”导弹的长度、直径和重量比“鲟鱼”导弹要小很多(“布拉瓦”导弹的这3个数据分别为12 m，2 m和37 t，而“鲟鱼”导弹的这3个数据分别为16 m，2.4 m和90 t)，实现了更小体积的导弹具备相同的打击能力［3］。

2)主尺度、排水量趋向大型化发展，最大排水量20 000 t 左右。对国外1960年后服役的典型潜艇排水量进行统计分析，如图1所示，核潜艇排水量发展的总趋势是增大的，但不同国家有着各自的特点。

弹道导弹核潜艇由于负载重量大，数量多，排水量普遍较大，其中美国和俄罗斯排水量吨位在20 000 t 左右，而英国和法国在15 000 t 左右。其中英国下一代弹道导弹核潜艇排水量计划达到20 000 t左右的水平，这是因为在现代战争中，传统的武器装备性能提升空间已经不大，而好的信息化装备则是武器的“力量倍增器”，能大幅度提升武器效能［4］。弹道导弹核潜艇可通过增加排水量、加大主尺度使潜艇携带更多的信息化装备，以提升潜艇总体作战能力。

图1 国外核潜艇排水量的变化Fig.1 Foreign SSBN displacement

3)反应堆功率适当提高，堆芯寿命普遍实现“与艇同寿”。目前，美、俄、英核潜艇的反应堆堆芯寿命基本都达到了“与艇同寿”。美国目前正在初步开发的“俄亥俄”级替代型弹道导弹核潜艇的新型反应堆，也要求“与艇同寿”，其寿命将超过40年;俄罗斯“北风之神”级弹道导弹核潜艇上采用的核反应堆是俄罗斯于1995年研制成功的第四代压水反应堆——OK650B型反应堆。苏联海军的第三代核潜艇上装备的反应堆，大约5～7年时间就需要更换一次核燃料，而“北风之神”级核潜艇的OK650B型反应堆的核燃料更换周期为25～30年，基本实现了与艇同寿，从而保证了“北风之神”级核潜艇的在役率;英国“前卫”级弹道导弹核潜艇采用的PWR-2型压水堆的堆芯工作寿命为25年，也基本实现了与艇同寿;法国“凯旋”级弹道导弹核潜艇采用的K15 一体化压水堆装置，是CAS48 反应堆的扩展型，具有堆功率大、体积小、重量轻等优点，但K15 反应堆堆芯寿命为10年，服役期内需添加核燃料。

总的来看，美、俄、英下一代核潜艇全部采用了“全寿期不换料”反应堆，堆芯寿命至少达到25年，且单堆堆芯功率均有所提高。目前除法国K15一体化堆外，所有下一代核潜艇反应堆均依靠提高核燃料富集度来增大功率密度。未来，考虑到安全性和经济性，核反应堆将继续重视和提高自然循环能力，并向高安全性、低富集度、高能量密度方向发展。

图2 法国一体化反应堆(左)和美国分散布置反应堆(右)Fig.2 France integrated reactor (left)and US scattered layout reactor (right)

4)潜艇潜深趋向加大，以确保潜艇隐蔽性。各国为了提高弹道导弹核潜艇的隐蔽性，潜艇的下潜深度都趋向加大，与现役的“俄亥俄”级和“前卫”级约300 m的潜深相比，美、英两国下一代弹道导弹核潜艇潜深将得到提高。而法国、俄罗斯现役弹道导弹核潜艇潜深已达到400～500 m的水准。

特别是俄罗斯在潜艇壳体材料取得了突破，开发了新型氮化铁合金，这种材料具有比铜和钛合金更适合建造潜艇的物理、机械和工艺性能，具有无磁性、高抗海腐蚀性和良好的可加工性和可焊性。为大深度新结构艇体设计建造提供了先决条件。

5)潜艇结构以单双混合壳体为主，双壳体将被逐步弃用。美、英、法三国的艇体结构都是以单壳体为主的单双混合壳体结构，俄罗斯从第四代核潜艇起也改变了传统的双壳体结构，无论是攻击型核潜艇“亚森”级还是“北风之神”级弹道导弹核潜艇也都采用了单双混合壳体结构，俄罗斯未来的第五代核潜艇将会更进一步完善艇体结构，采用单壳或单双混合壳结构，以便更好适应多用途垂直发射装置的布置需要。

6)水下高航速不再是追求重点，基本维持在25 kn 左右。新一代弹道导弹核潜艇在水下最大航速方面没有大的变化，基本保持与前一代相似，主要原因在于现有的25 kn 左右航速，已经基本满足了潜艇的使命任务需求，进一步增加航速，不仅会对潜艇的设计提出更高的要求，潜艇的全寿期费用出现大幅增长，潜艇的其它性能也可能会受到影响。

3 国外弹道导弹核潜艇技术发展方向

2014年4月，美国海军表示已完成“俄亥俄”级替代艇技术规范书，为通用动力电船公司开工建造该级新潜艇打下良好基础。此外，英国国防大臣福克斯也于近期宣称，英国政府已经批准下一代弹道导弹核潜艇进入早期设计阶段。

与目前世界上开始陆续服役的新一代核潜艇相比，“俄亥俄”级替代艇和英国下一代弹道导弹核潜艇等未来核潜艇动力系统更加高效、态势感知能力更强、隐身性更好。在装备技术上具有综合电力系统、信息化装备技术升级和通用导弹舱的特点，代表着未来核潜艇装备技术发展方向。

1)综合电力系统将上艇应用，潜艇性能将再获显著提升。全电推进系统是通过电动机直接带动推进器推动潜艇行进，核反应堆只提供热量，加热蒸汽驱动蒸汽轮机。推进过程中蒸汽轮机无需直接连接变速箱，而是与发电机相连，将蒸汽轮机的机械能转化为电能，然后再由电动机带动螺旋桨。

核潜艇使用全电推进系统具有以下优点:

①可以大大降低潜艇的辐射噪声。传统的核潜艇推进系统是由蒸汽轮机通过传动轴系(减速齿轮箱)把能量传递给螺旋桨。而变速齿轮箱、推进轴等机械机构是产生摩擦、震动噪声的主要因素。使用电力推进后，就可以去掉齿轮箱、缩短推力轴，降低核潜艇的机械辐射噪声。

②是有利于潜艇内部布局。换用电力推进后，推进发电机组不一定非要布置在推进轴线上，因此，推进轴系的倾斜角可以减少，推进轴系可以缩短，从而有利于其它设备的布置。电动机与传动轴连接，轴的长度大大缩短，可更靠近推进器，节省了大量空间，更有利于装备布置，可改善舰员的居住条件，工作生活环境更人性化。

③是推进效率更高。由于无需匹配推进器转速与轮机转速，同等条件下可以获得更高的航程，并且动力系统可以无级变速。

④运行经济性好。由于推进系统与日用发电机组发出的电力都在一个电网内，全艇的发电机组的装机总数可以减少，采购费用低。

⑤运行灵活。能较容易地进行动态制动、倒车和适应海况变化，消除负载瞬态。

2)信息化装备技术升级，确保战时信息准确性、实时性。信息化作战能力是未来核潜艇发展的重点，其中“俄亥俄”替代艇将广泛应用最新的共形阵技术全面提升水下探测能力，主要声呐阵类似于为第3 批“弗吉尼亚”级潜艇设计的大孔径艇首(LAB)阵，但需要按比例增大，大孔径艇首(LAB)阵可消除传统球形声呐搜索其他潜艇所必需的数百个传感器。此外，“俄亥俄”替代艇还将配备美国海军最先进的舷侧阵、拖曳阵等装备。

英国下一代弹道导弹核潜艇比现役的“前卫”级排水量增加了4 000 多吨，在信息化设备布置上余地更大。这使英国可以通过扩大综合声呐球形或圆柱形基阵直径和换能器的数量，以增大声呐系统的灵敏度。其声呐设备包括:2054型组合多频艇体声呐阵、2046型拖曳基阵、BQQ10 阵式舷侧被动测距声呐等。目前为英国下一代弹道导弹核潜艇采用的新型声呐被称为“下一代多功能广谱声呐阵列”，研制工作由英国阿特拉斯电子公司和泰勒斯公司承担。

3)综合应用多种隐身技术措施，不断提高潜艇隐身性能。核潜艇的主要优势在于隐蔽性，隐蔽性对于核潜艇的生存和作战性能有着直接的影响。然而随着近年来声、红外、磁等探测技术的飞速发展，以及UUV 等新型反潜手段的应用，促成了反潜向体系化方向发展，核潜艇的隐蔽性及在海洋中的生存能力受到了严峻挑战。为此，各国不断强化核潜艇声隐身，注重非声隐身，突出核潜艇综合隐身能力。

例如俄罗斯“北风之神”级核潜艇在艇体表面敷设了厚度超过150 mm的高效消声瓦，采用整舱浮阀隔振，还在消除红外特征、磁性特征、尾流特征等方面都采取了一些独到的措施;欧美等国先进核潜艇已经实现了核潜艇在线消磁等非声特征控制措施。

在核潜艇声隐身性能上，新一代核潜艇均在研制初期采用多种手段进行减振降噪，不但吸取上一代潜艇的减振经验，还不断有所创新，包括使用更低噪声的设备，如各国的新一代反应堆;应用更先进的隔振模块，如美国“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇主机舱采用了浮阀式减振的整体模块设计，还使用了首创的模块化隔离甲板结构等;采用先进的主动降噪技术，如俄罗斯的有源消声技术等。

未来的弹道导弹核潜艇将采用更先进的隐身技术，如分布式泵喷推进技术等项目的攻关进行降噪，预计2030年前，美国核潜艇的辐射噪声将进一步降低5～10 dB，美国下一代弹道导弹核潜艇可接近极安静型核潜艇的辐射噪声，将达到120～125 dB。

4)加强模块化技术拓展应用，提高设计建造灵活性。随着计算机网络技术、无人系统等新技术的快速发展，为潜艇模块化技术的发展与应用奠定了良好基础，可以将“模块化策略”作为一个力量倍增器，在不需要对潜艇的HM＆E 进行改装或升级的情况下，短时间完成潜艇改装，既可以节省时间，还可以降低改装费用。此外，在潜艇的单艇成本不断增加的情况下，也需要借助模块化技术来满足潜艇舰队的多任务需求。这其中美国和英国联合研制的通用导弹舱 (CMC)项目最为突出［5］。

该导弹舱实际是一个由4个导弹发射管组成的模块。通用导弹舱的研发工作于2008年2月开始，目前正在开发通用导弹舱原型，导弹发射管也正处于详细设计阶段，其面临的关键问题是加宽发射管的直径(从2.21～3.04 m)以及潜在灵活性。洛克希德·马丁空间系统公司也正按照合同将“三叉戟Ⅱ”型战略武器系统集成到通用导弹舱中。根据“俄亥俄”级潜艇导弹发射管建造经验，“俄亥俄”替代艇项目办公室计划在导弹发射管装艇前完成发射管84%的装配工作，以降低工作难度、提高效率。

图3 通用导弹舱组装流程Fig.3 Common missile compartments installation process

4 结 语

优先发展海基核力量已是各国的共识，特别是美、俄、英、法等国都在不断推进弹道导弹核潜艇的升级和更新换代，不断凝聚和应用先进的装备技术，提升未来弹道导弹核潜艇的作战效能和生存能力。

未来弹道导弹核潜艇将具有模块化、隐蔽性好、水声设备先进、自动化水平高、武器威力大等特征。预计到2030年，美、英将分别建成下一代弹道导弹核潜艇，而俄罗斯将建成携弹量更大、并可能装备SS-NX -30 新型弹道导弹的改进型“北风之神”级核潜艇，法国将建立以M51 弹道导弹为主，比“凯旋”级艇更为完善的新型或改进型弹道导弹核潜艇。

［1］ROBERT S，NORRIS＆HANS M，KRISTENSEN U S.Nuclear forces，2010［J］.Bulletin of the Atomic Scientists，2010(3):57 -71.

［2］Nuclear posture review report［R］.2010，4.U.S.Department of Defense.

［3］RICHARD T L.The future of the ballistic missile submarine force in the russian nuclear triad［D］.U.S.Naval Postgraduate School，2008.

［4］UK Trident Replacement:The Facts［R］.British American Security Information Council，2014.6.

［5］What′s next with Trident in the United States［R］.British American Security Information Council，2011.4.