明星潜艇为何阴沟翻船？

韩千飞 周凯 陈友龙

2021年2月8日，日本海上自卫队发生一起潜艇与商船碰撞事故。其中最令人瞠目的片段，当属事故发生3小时后，艇员才终于用私人手机和岸上实现联系并上报事故。“苍龙”号为什么会发生碰撞？损失如何？为什么在有多重通信备份的情况下，还会失联？本文将对此进行抽丝剥茧的分析。

明星主角和事件经过

发生撞船事故的是“苍龙”级潜艇的首艇SS-501“苍龙”号，目前部署在广岛县的吴港，隶属于第1潜水队群第5潜水队。该级艇是日本在“亲潮”级基础上研制装备的最新型潜艇，相较上一代最大进步在于批量装备和应用AIP动力、X型尾舵、新型非穿透型桅杆、隔音降噪技术和作战指挥系统等新技术，水下隐蔽性和探测攻击能力大大提升。作为全球首款批产应用锂电池的常规潜艇，“苍龙”级近年来还参加了澳大利亚常规潜艇招标等，可谓是当之无愧的明星潜艇。

“苍龙”号于2007年下水，艇身采用单双壳体混合结构，耐压壳由前至后呈现出凹-凸-凹三种不同直径。内部从前至后分别为艏鱼雷舱、指挥舱、居住舱、AIP舱、柴油机舱和推进电机舱。其中艏鱼雷舱采用两层甲板布局，上方为鱼雷发射管、备用鱼雷以及填装机构，下方为艇员居住区;指挥舱和居住舱都为三层甲板结构，前者分别为作战指挥和舰长室、电子设备和艇员居住区、前蓄电池舱，后者为军官住舱和会议室、厨房餐厅和洗漱区、后蓄电池舱;AIP舱为两层甲板结构，上层为4台斯特林发动机和自动控制设备，下层为液氧存储罐;随后的柴油机、推进电机舱为未分甲板的大舱段设计。

“苍龙”级是世界常规潜艇界的明星

“苍龙”级前10艘SS-501至SS-510号配有AIP系统。AIP舱段带来的水下续航能力提升非常明显，系统中4台日本国产化的V4-275R斯特林发动机可提供300千瓦功率，使该艇能以5节航速低速航行440小时，考虑到其它设备用电和为蓄电池浮充的需要，实际航行时间约为18天左右。但这一速度仅能用于重点水道的伏击等守株待兔任务时隐蔽进出任务区的需要，并不能实现东南、西南海上交通线“周边有事”时的快速抵达，甚至和货船的巡航速度相比都时常感到吃力，并且常规潜艇水下最大冲刺和攻击占位航速持续时间短的问题并没有得到任何缓解。同时考虑到布置这一舱段带来的严重空间和重量浪费，以及本国新型锂电池技术的飞速发展，从SS-511“凰龙”号开始，AIP系统被取消，动力系统改回传统柴电形式并增加了蓄电池组数量。

“凰龙”号蓄电池舱由原来位于指挥和居住舱底端的两处位置，增加到了贯穿艏鱼雷舱到原AIP舱的四个舱段底层。在数量增加的同时，蓄电池组类型从之前能量密度约30Wh/kg的铅酸电池改为100Wh/kg的锰锂电池，水下作战能力相较之前的AIP大大提升。今后计划从SS-513开始换装能量密度达到300Wh/kg的硫锂电池，换装后可以7节航速行驶802小时（10节时为284小时，15节90小时，20节39小时），相较AIP而言不但能在作战前缩短进出任务区时间，同时还能确保单次战斗中的高速突防和发射占位，甚至在静音航速下的水下续航能力也足以满足对抗核潜艇的需要。而在取消AIP系统后，原AIP舱被改为居住舱，原艏鱼雷舱下层被蓄电池组占据。

“苍龙”号内部结构布局示意图，单双壳体混合和大舱段设计虽然提供了较好的工作和生活环境，但储备浮力低，抗沉性差

根据日本媒体报道，本次事故发生在2月8日上午10点58分左右，“苍龙”号在四国岛西部海域执行紧急上浮科目训练任务过程中，处于上浮阶段时通过潜望镜突然发现了航线上的“鸿通”号货轮，但躲避不及导致了碰撞事故。当时位于餐厅的三名艇员一人头部撞伤，两人烫伤，但都是轻微伤不需要额外救治。“苍龙”号在事故发生后上浮至水面，艇员第一时间来到舰橋并挂起角反射器规避来往船只，并对损失情况进行了检查，发现指挥围壳右侧顶端和围壳舵破损，围壳内的多种设备无法使用，所有对岸通信系统失效。由于事发海域距离最近岸上约30海里，为第一时间向岸基指挥所报告情况，“苍龙”号转向岸上方向以水面状态航行3个多小时，进入岸上移动电话网络覆盖区域后，终于在下午2点20分在舰桥露天位置，通过艇员私人手机向岸上汇报，并按照指令返港。

接到汇报后，日本海上保安厅出动萨博340巡逻机进行了空中勘察，随后海上自卫队还出动了P-1反潜巡逻机对事发海域进行了搜索以判断是否有燃油泄露和人员落水等情况发生。

事故另一主角“鸿通”号对于撞击毫无感觉，在事故发生后继续按照既定航线向日本冈山县的水岛港行驶，计划2月8日当天14：00到达，直到日本海上保安厅在事故发生后主动联络才得知此事，不过“鸿通”号表示“并未感受到撞击带来的振动，应该对船体没有损伤，船员都平安无事”。日本海上保安厅于9日上午开始对事故进行全面调查，并以涉嫌“业务过失往来危险”和“业务过失伤害”对自卫队开展调查。运输安全委员会的船舶事故调查官也在10日开始了事故调查。“鸿通”号在事发后按照要求驶向神户港锚泊协助调查，潜水员对船体进行了水下勘察。

短暂调查结束后的2月13日早8时，“鸿通”号起航前往最终目的地水岛港，并于下午5时43分安全抵达。同日“苍龙”号从高知港起航，在403号潜艇救援舰伴随下驶向神户港的三菱造船厂，在继续接受调查的同时进行修理。

事故发生后的“苍龙”号

“苍龙”为何撞船？

这次事故中“苍龙”号可谓是逃过一劫。“鸿通”是一艘满载排水量高达9.3万吨的散货船，长229米，宽38米，吃水最深达14.9米。通过对其AIS信息查询得知，事发早晨该船从08：00～13：00均保持着13.8节航速，13：00～17：10靠近海岸線后降为约10节，随后航速变化剧烈，应该是在接收到海事部门指令后听令航行。而“苍龙”号水下排水量仅有约3300吨，采用了典型大分舱结构，特别是其公开展示的餐厅区域面积几乎和很多核潜艇不相上下，内部空间工作和居住环境非常出色，但这也导致其储备浮力极低，抗沉性差。本次事故中受到撞击的围壳下方正好是单壳体结构，前方围壳出入口联通艏鱼雷舱，贯通式潜望镜结构联通指挥舱。

在这种情况下，即便不考虑“苍龙”号的航向航速，数万吨的货轮以13.8节航速航行时的巨大惯性，也足以将迎面静止的潜艇当场撞为两截，在撞击面较少时则会导致艏部两舱严重进水，即便及时采取封舱和前水舱高压吹水，也很难使潜艇维持平衡进而一头扎向海底……面对体量完全不成比例的货船和潜艇，结合货轮关于撞击毫无察觉的表态和事后勘察到的水下碰撞照片，以及“苍龙”号并未有进水报告的报道不难看出，“苍龙”号这次可谓是死里逃生，只是围壳部分和货船亲密“剐蹭”了一番。不过这并不意味着“苍龙”号只受轻伤，毕竟潜望镜深度并不能检验耐压壳损伤，只有进坞采用X光或者超声波探伤后才能具体确定损失，这也是“苍龙”号驶向神户港时采用水上航行状态的重要原因之一。

日本海上保安厅萨博340海上巡逻机在事故发生后拍摄到的“苍龙”号画面

通常在常规潜艇上浮前，应该首先利用艇上各型声学被动探测系统进行周边环境探测，随后根据任务选择仅升起潜望镜、ESM桅杆或通信桅杆，进行短暂侦察通联，确认没有异常后才会升起反射截面积更大的通气管进行充电，或者转为水面航行状态。“苍龙”号作为同时拥有主被动声呐、舷侧大型低频被动以及拖曳阵列声呐等多重探测手段的日本最新型潜艇，大家最为疑惑的就是其上浮前难道没有发现货船？

这个问题涉及到潜艇声学探测的最大难题——侧向测距难。首先可以肯定的是，现代海战中除了水下通信和探测水深等极少数用途外，潜艇几乎不会使用主动声呐进行探测，而是以中、低频被动声呐为主，“苍龙”号在上浮前自然也不会使用这种探测方式。事发海域是典型浅海地形，平均水深约200米，在这一背景下，完全无需考虑静音的货船以13.8节航速航行时，柴油机和桨叶驱动的声学特征非常明显，对于潜艇而言可谓是最典型的目标形态。只不过在这种浅海混响干扰下仅靠被动声呐侦察，受到这种无源探测定位主要依靠侧向交汇定位而非测距定位原理影响，定位精度并不如在背景相对干净的深海中，并且不同深度下的声学反射特点也截然不同。这种被动侦察时的巨大误差，其实在很多潜艇模拟游戏中都有所展现，例如在《冰冷海域》中，被动侦听计算出的概略“目标”位置，和发射线导鱼雷抵近后开启主动声呐，以及潜艇开启主动声呐后探测到的目标实际位置，往往都存在较大差异。

在潜艇救援舰伴随下驶向神户港的“苍龙”号

可以说，事发时只要“苍龙”号的声呐有人正常值守，或许难以精确判定货船位置，但绝不可能没有发现其存在，结合事发海区相对固定的商船航线等信息，完全可以做到上浮前主动规避，而不是在明知附近有货轮且无法判断精确位置时，贸然“赌一把”伸出潜望镜准备上浮。值得一提的是，也有猜测认为，可能是涌浪导致升起高度不够的潜望镜在一次周视中没有发现货船，但结合事发海区当时良好的海况来看，这一推论并不成立。

既然“苍龙”号有能力实现规避，那又为何出现了这样的事故？笔者认为海自报道中对于“苍龙”号的部分说明或许给出了答案——“苍龙”号此前因定期检查而长期未出海，事故当天正在进行高难度任务的恢复性训练。在多重声呐设备几乎不可能出问题的情况下，出问题的就只能是人。本次事故的直接原因，恐怕就是艇员业务技能下滑或者思想麻痹了。还有一种猜想认为货船可能是从潜艇后方声呐盲区位置驶来，潜艇此时恰好又没有放出后方的拖曳声呐进而导致了事故的发生。这种猜想有一定道理，但就算身后有盲区也不会在货船如此靠近时被动声呐毫无反应，也不会在没有通过一定回转机动探测就在商船航道上贸然上浮，问题的关键恐怕依然与艇员操艇技术水平和责任心直接相关。

公开展示上浮科目训练中的“苍龙”，可以明显看出升起的是CM-010搜索潜望镜和多用途通信桅杆

另外令人费解的是，从事后照片看，“苍龙”号对海观察时，升起的是视场相对较窄的国产光学攻击潜望镜，而非自英国引进的具有宽视场和昼、夜通道等的CM-010非贯穿式光电搜索潜望镜。笔者猜测这可能是已经装备部队14年之久的CM-010的CCD成像质量，并不如使用传统光学通路的攻击潜望镜，艇员更习惯和信赖后者吧。

剐蹭为何导致通信系统全部失效？

在探讨通信系统为何失效前，我们先来看看其指挥围壳上都有哪些设备。

“苍龙”级围壳结构和上一代“亲潮”级相比变化较大，重要桅杆位置全部重新布置。由于其围壳厚度较大，因此各型观瞄通信桅杆都采取了双排布置形式，围壳结构顶端最前端为人员进出和露天指挥室，最后端是柴油机和艇内通风进气管。中间从前至后由左至右共有7具桅杆和一根天线，分别是后方左侧倒放的VHF鞭装天线、英国授权生产的CM-010非贯穿式搜索潜望镜、ZLR-7ESM电子支援桅杆、HF/VHF通信桅杆，右后方是J/ZPS-6F水面搜索雷达、贯穿式攻击潜望镜、多用途通信桅杆，以及一处用途不明的桅杆设备。其中两部潜望镜顶端均有窄带雷达告警装置，在功能上与ESM桅杆形成相互备份，减少侦察时的雷达反射截面暴露。

“苍龙”号的通信手段众多，除了仅能在水下接收不能发送的甚低频系统外，还有多部多型供水上使用的卫通、高速数据链路、VHF和HF等数传和话音电台;在硬件层面上有上文提到VHF围壳可收放鞭状天线、HF/VHF通信桅杆，以及能够实现敌我识别、GPS信号接收、高速数据链/卫通/VHF/HF等功能于一身的多用途通信桅杆。而这也是目前大家最为疑惑的部分，既然有如此众多的通信手段，为何在撞击后全部失效？

“苍龙”号的围壳结构对比，事故发生后VHF 鞭状天线、攻击潜望镜和HF/VHF通信桅杆就一直处于升起状态

有两种情况会导致系统失效，一种是通信桅杆正常升起后系统故障无法工作。这个问题的关键在于，虽然各通信系统从软硬件层面真正实现了互为备份，但受限于潜艇结构，大部分硬件设备，例如可升降的天线、天线调谐器等都只能布置在围壳内，其余设备例如信号收发处理机和加密设备等只能布置在耐压壳内，这就导致潜艇的通信系统和陆上、舰艇乃至航空装备存在巨大差异——系统馈电和波导等功能只能在桅杆硬件升降到位和排水后才会连接，其余时间则是断联状态。而出于减少耐压壳开孔数量等的考虑，这些系统间线缆和馈电组件大都会集中在一起进出耐压壳体，客观上存在一损俱损的情况，一旦出现故障就算桅杆正常升起也无法使用。那么，是什么原因会导致穿舱孔部位的线缆出现故障？

这就要提到第二种系统失效的原因——桅杆无法正常升起。从事故发生到抵达神户进行修理的现场画面看，“苍龙”号围壳上右侧的贯穿式攻击潜望镜、左侧的HF/VHF通信桅杆和VHF鞭状天线始终处于升起状态且没有可见擦伤或撞伤，其余桅杆都处于收起状态。出于对撞击后艇身密封情況未知和继续对海观察的考虑，贯通型攻击潜望镜在事故发生前后应该始终处于升起状态，而HF/VHF通信桅杆和鞭装天线的升起时机，因为与实际训练科目和事后的对岸通联有关，目前还不得而知。围壳顶端右侧受到撞击，具体位置在搜索雷达到水下拖曳天线设备之间，期间前三部桅杆的升降收纳加固引导框基座顶端，均出现遭到挤压后的破损裸露，拖曳设备升降孔外侧受到挤压。围壳舵的损伤最严重，除了舵面的可见破损外，围壳内的作动装置也受到重创失去控制能力。

“苍龙”号的围壳和围壳舵面受损严重

因此结合上述两点原因，我们可以对“苍龙”失去全部对外通信能力的原因做一猜想：事故发生时，围壳和围壳舵在巨大冲击下出现了一定的结构位移和转轴扭曲，对内部多部桅杆的硬件升降系统和馈电信号系统造成损害，使其无法升起、升起后无法下降，或升起后无法上电工作，最终导致了通信系统全部失灵。

手机立功背后的潜艇通联思考

这次事故中最耐人寻味的，当属通过艇员私人手机上报事故的部分。潜艇上允许艇员带私人手机吗？显然通常不会允许这种事发生，但现实不会如此。在很多国家的潜艇部队纪录片中都可以看到，在执行海外部署和访问等任务时，为了上岸后的通联方便，水兵们都是携带手机上艇的，只不过在作战任务中则恐怕要看各艇实际落实情况了。毕竟连美海军也出现过艇员用私自携带上艇的手机拍照，随后因为手机在2012年遗失导致“洛杉矶”级潜艇内部设备照片泄密的情况发生，而英国海军更是在今年2月7日曝出男女军官在核潜艇内拍摄视频上传网络的新闻。因此“苍龙”号艇员的行为其实也不难理解，从事后结果来看或许还应该感谢他的“违规”给“苍龙”号保留了一条通信手段。

“苍龙”号在发生事故时缺乏有效的通信手段

可能很多读者都注意到，不管是分布式杀伤还是海空一体化作战理论，潜艇好像都被排除在外。如同电影《冰海陷落》中美海军核潜艇艇长所言，“只有上浮到能够伸出通信天线的深度，艇上的一切才能够被世人所知……”通信尚且如此，数据通联就更是难上加难。海洋给了潜艇天生的隐蔽优势，但也同时蒙上了它的眼睛和嘴巴，尽管采取了诸如舷侧声呐基阵和长波通信等技术，但与水面作战舰艇相较而言依然是看不远、联不上。二战时期典型的潜艇集群战术，反而随着搜潜技术的发展演变为目前的单打独斗态势。因此可以说，尽管潜艇作战能力近年来得到极大提升，但它依然难以有效融入现代信息化作战体系之中。相信在本次事故发生后，“苍龙”号至少应该会为艇上配备一部海事电话，确保紧急情况下只要上浮就可以随时通联岸上。但潜艇自身众多通信手段都集中在围壳上，以及水下“孤独杀手”的特征恐怕不会有任何变化。