美国“哥伦比亚”级核潜艇发展情况及特点分析

薛 敏，钱家昌，柳 超，夏兴隆，冷文军，张锦岚

(1. 海军装备部装备项目管理中心，北京 100071；2. 武汉第二船舶设计研究所，湖北 武汉 430064)

0 引 言

美国一直以来高度重视战略核力量，将其作为国家安全的基石、保持战略威慑的前提。尤其是生存能力强、隐蔽性好、机动性高、部署灵活的战略导弹核潜艇，作为实施先发制人核打击和核报复的最重要手段，是战略打击力量的关键和基础，一直是发展的重点。因此，美国海军从21世纪初开始就着手研究战略核潜艇的换代项目（ORP），也被称为“SSBN-X”项目，旨在为美国海军研制12艘新型弹道导弹核潜艇以取代14艘“俄亥俄”级核潜艇。“哥伦比亚”级战略核潜艇（Columbia class SSBN），是美国第5代弹道导弹核潜艇，为美国海军有史以来建造的最大潜艇。在2017年1月通过美国装备采购的里程碑B关键节点，即正式批准建造，将于2030年左右全面替代“俄亥俄”级成为美国“三位一体”核战略的中坚力量。本文通过调研美国“哥伦比亚”级核潜艇相关资料，对“哥伦比亚”级核潜艇情况进行全面梳理，在全方位分析“哥伦比亚”核潜艇的发展阶段及主要技术特点的基础上，对“哥伦比亚”级核潜艇的主要情况及其特点进行分析研判，为我国相关装备和技术发展提供参考。

1 “哥伦比亚”级核潜艇发展阶段

美国新一代“哥伦比亚”级核潜艇最早赋予代号SSBN（X），在美国海军术语中“SSBN”是弹道导弹核潜艇的缩写，“X”意味着目前该艇的技术方案和状态尚不确定，SSBN（X）定位为“俄亥俄”级的替代艇计划（Ohio-Class Submarine Replacement Program），用于接替将于2027年前后退役的“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇。

2006年12月，时任美英两国领导人的小布什和布莱尔就“三叉戟”Ⅱ D5型潜射弹道导弹寿期及装备问题展开了磋商，之后美国海军成立了SSBN（X）计划办公室。

2008年，美国开始着手编制可行性分析报告，并于2009年5月完成基础分析工作，最终在同年9月定稿。

2010年3月前海军一直在审核这份可行性分析报告。直到2010年4月，《核态势评估报告》才通过了对国家海基战略威慑的拨款请求。

2011年1月，美国海军官方网站报道了“俄亥俄”SSBN（X）计划进入技术开发阶段，并签署“里程碑A”采购决策备忘录。

2012年8月，美国海军批准SSBN（X）的关键技术和战术要求，这标志着美国海军新一代战略导弹核潜艇替换项目的正式启动。

2016年12月，美国海军部长Ray Mabus正式将新型弹道导弹核潜艇命名为“哥伦比亚”级，并表示“哥伦比亚”级核潜艇将采用最新技术，是国家“三位一体”战略中的最强支柱。

2017年1月，USNI1USNI为美国海军学会（The United States Naval Institute）缩写。该学会成立于1873年，超过135年，是一个私立、非盈利、独立的专业军事论坛。每年会召开会议，下属拥有网站和期刊。该学会拥有会员超过50 000名，主要是在职和退休海军人员。新闻网报道，“哥伦比亚”级核潜艇项目通过B里程碑，被美国国防部指定为重大国防采购项目，正式进入详细设计阶段[6]。

按照美国2016年的国会报告披露的“哥伦比亚”级发展时间计划，其首艇预计在2030年前后服役，如图1所示。从“哥伦比亚”级已披露信息来看，该级弹道导弹核潜艇已经进入实质性的研究设计阶段，并按照预定的节点稳步推进。

2 “哥伦比亚”级核潜艇主要技术特点

2.1 基本情况

美国海军提出建造12艘“哥伦比亚”级核潜艇来替代目前在役的14艘“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇，认为12艘能够满足其核威慑需求。主要考虑到“哥伦比亚”级在中修期（mid-life overhauls）不需要进行反应堆换料（nuclear refueling），因此仅需要约2年的时间，而“俄亥俄”级核潜艇由于换料使得中修期达到4年。从图1可知，在一定时间段（2023–2040年）美海军在役的弹道导弹核潜艇仅有最低的10艘，因此，海军提交给CRS和国会预算办公室（CBO，Congressional Budget Office）的材料中也提及分析和指出这一数量能够满足海上任务需求。“哥伦比亚”级核潜艇将搭载16枚弹道导弹，而不是“俄亥俄”级的24枚。分析认为，装载数量的选择主要与其核威慑能力需求和预算经费有关。

2017开展详细设计（历时5年），要求开工前完成83%的设计工作，2021年开始建造（历时7年），2028年开始试验并计划于2031年前后交付。原“俄亥俄”级替代计划首艇建造时间线如图2所示，整体设想如图3所示。

2.2 主要技术特点

“哥伦比亚”级核战略核潜艇与“弗吉尼亚”级攻击核潜艇一样，该潜艇同为通用电船公司设计及建造，将大量采用在“弗吉尼亚”级核潜艇上得到检验的技术。“哥伦比亚”级反应堆较“俄亥俄”级可以提供更大的动力，其操纵通信设备、声呐、电子控制系统、通信系统、自卫武器及其作战系统等基本与“弗吉尼亚”级核潜艇相同，但信息化、自动化水平将比“弗吉尼亚”级更高。与英国联合开展共用导弹舱（CMC）、战略武器系统（SWS）设计，推动型号设计，创新技术等，其特点如图4所示。

美国“哥伦比亚”级弹道导弹核潜艇的主要技术特点梳理如下：

1）装备数量12艘，艇员155人，预计于2030年前后服役；

2）水下全排水量20 815 t，比“俄亥俄”级（18 750 t）大；船宽 43 ft ≈ 13.1 m，船长 560 ft ≈ 170.7 m；

3）潜深＞800 ft ≈ 244 m，航速＞20 kn；

4）装备16具导弹发射筒，尺寸与“俄亥俄”级相同（直径87 in ≈ 2.21 m；长度适配D5导弹），搭载16枚“三叉戟”II D5LE型导弹；装备鱼雷武器系统，仅用于最低防卫；

5）增长艇寿期，期望的寿命周期为42年；

6）S1B型核反应堆，全寿期核反应堆，中修期无须更换核燃料，并缩短中修期准备时间从4年降到2年；

7）采用全电力推进，不同于其他核潜艇的机械推进方式，电力推进系统更加安静；

8）具有良好的通用性和隐身性；

9）可升级电子系统，电子、网络系统等具有良好的通用性和可升级性，一方面降低成本一方面便于后期升级；

10）采用X型艉翼、围壳舵；

11）采用共用导弹舱（CMC），研究ITH技术降低建造成本；

12）取消“弗吉尼亚”级颚部声呐；

13）集成发射筒和艇壳建造技术；

14）减低费用（简配），由于经费限制，提出采用可升级的通用系统和设备，沿用“俄亥俄”级、“弗吉尼亚”级的相关系统，在一定程度上进行简配。

2.3 改进技术及新研技术

该项目在“弗吉尼亚”级强有力的基础上进行，相关技术基础更好，“哥伦比亚”级核潜艇上应用到的改进技术有：

1）网络和网络安全（N e t w o r k s a n d Cybersecurity）；

2）模块化工作站（Modular Workstations）；

3）标准化的管道线缆（Standardized Cabling in Conduits）；

4）潜艇战联合战术系统（SWFTS，Submarine Warfare Federated Tactical Systems）。

新研技术有：

1）X型艉翼；

2）全电力推进；

3）艏部球形声呐（Bow Dome）；

4）集成发射筒和艇壳建造技术（ITH）；

5）大气控制和监测；

6）全寿期反应堆芯。

3 “哥伦比亚”级核潜艇技术特征及启示

3.1 “哥伦比亚”级核潜艇技术特征

与目前世界上开始陆续服役的新一代核潜艇相比，“哥伦比亚”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，“哥伦比亚”级核潜艇具有模块化、全寿期反应堆、全电力推进、综合隐身、远程核打击能力、X型尾翼等方面的技术特征，代表着未来核潜艇装备技术发展方向。

1）模块化

采用ITH技术，美英联合研制共用导弹舱（CMC），美国“哥伦比亚”级将搭载16具导弹筒，而英国下一代“继承者”级（原SSBN（R））将搭载12具导弹筒，可实现模块化设计和建造，降低全系统研发、建造、维修和使用费用，并更容易实现作战能力的多元化，满足未来海军多样化的作战需求。

2）全寿期反应堆

首次提出反应堆与艇同寿，在核潜艇中修期无需更换核燃料，避免损伤艇体，因此，可大幅缩短中修准备时间，减少全寿期维修费用，并有利于保证艇的在航率，保障弹道导弹核潜艇的战备值班，满足美国安全需求，促使美海军可实现用12艘“哥伦比亚”级核潜艇替换现役的14艘“俄亥俄”级核潜艇。

3）全电力推进

为了实现进一步降噪，“哥伦比亚”级核潜艇将采用全电力推进，其核潜艇全电力推进技术应存在较好的技术积累和重大技术突破，如推进电机尺寸、重量、推进功率以及系统的可靠性等方面。全电力推进技术的采用，将有利于减振降噪和潜艇总体布置，实现更高的推进效率，甚至可以想象未来高能武器的上艇应用也是不无可能。

4）综合隐身

“哥伦比亚”级核潜艇强调安静性，预计将继承发展“弗吉尼亚”级核潜艇上采取的成熟隐身技术。艇体外表面敷设消声瓦，艇上装备泵喷推进器，艇内采用浮筏式减振的整体模块设计，有效减少艇上噪声。“哥伦比亚”级采取全电力推进省去了减速齿轮箱等机械设备噪声源，降低艇体机械噪声。其装备美国最新研制的S1B型核反应堆，该反应堆在S9G反应堆基础上提升了功率密度，也极大可能继承S9G反应堆的自然循环能力，使“哥伦比亚”级核潜艇在中低速航行时不使用主循环水泵，降低机械噪声。

5）远程核打击能力

“哥伦比亚”级核潜艇每艘装载16枚“三叉戟”II D5LE型弹道导弹。该型弹道导弹射程达到11 000～12 000 km，使巡航的“哥伦比亚”级核潜艇可实现覆盖打击全球大部分区域。“三叉戟”II D5LE型弹道导弹采用多弹头分导，增加子弹头数量，可提高突防能力，加大核弹头当量。该弹道导弹命中精度进一步提高，圆概率误差为90～120 m，并具有打击硬目标的能力。

6）X型艉翼

“哥伦比亚”级核潜艇采用X型尾翼，相较于传统的十字形艉翼其舵叶面积可以做的更大，在保证产生操纵力的前提下尽量不超宽，通过对4个舵叶的联合控制，使得每个舵叶受力更均匀，机动性更强；X型尾翼的每个独立舵叶均具有垂直和水平操纵能力，在卡舵等情况下安全冗余度更高；X型尾翼的应用也表明美国核潜艇的操纵自动化控制技术方面已经相当成熟。

3.2 发展启示

美国在对未来“哥伦比亚”级核潜艇的研制过程中进行了很多探索，重点研发新技术并且探索新概念，努力提高核潜艇的作战能力、作战使用范围及其战略威慑力。在总结“哥伦比亚”级核潜艇技术特点的基础上，提出以下2点思考。

1）需求牵引、科学规划。海基核威慑仍然是美国“三位一体”战略中的最强支柱，在国防经费限制的大背景下，经论证提出的“哥伦比亚”级核潜艇建造数量及战略导弹搭载量均比现役“俄亥俄”级有所减少，但通过采用全寿期反应堆等一批新技术，能够保证海上战略值班时间，满足美战略核威慑需求。此外，通过合理规划，“哥伦比亚”级核潜艇首艇和2号艇开工建造保持了3年的时间间隔（见图1）。分析认为，美国在没有针对性建造试验研究潜艇来释放技术风险的情况下，适度拉开时间为首艇技术进行试验验证，为避免同类问题低水平重复以及总结经验教训提供了窗口期，有效避免后续艇“带病上马”，待打好基础后逐步开展批量建造。

2）注重规律、科学管理。从“哥伦比亚”级核潜艇首艇研制时间历程图（见图2）可以看出，从2011年进入技术开发阶段到2031年前后服役，研制周期长达20年，其中设计阶段10年、建造阶段7年、试验阶段3年。此外，共用导弹舱等新技术单列计划并提前投入经费先行开展攻关研究。核潜艇研制是一项复杂的巨系统工程，如何综合权衡进度和成效需要科学考量，保证科学合理的研究设计和建造试验时间，以及长期稳定的持续投入是极其必要的，对限制装备发展的重大关键技术实现先行立项开展也是值得借鉴的。

4 结 语

海基核威慑仍然是各海军强国优先发展的对象。美国“哥伦比亚”级在2030年左右将替代“俄亥俄”级成为美国“三位一体”核战略的中坚力量，其表现出的新技术、新特点及新趋势值得持续关注。本文对美国最新的第5代“哥伦比亚”级弹道导弹核潜艇情况进行全面梳理，提出“哥伦比亚”级核潜艇总体情况、主要技术特点以及启示，为我装备和技术发展提供参考。