一艘模样怪异的新潜艇它是谁?
前几天黄浦江上出现了一艘模样怪异的新潜艇,就像戴了个大檐帽。
美国军事网站迅速地给它找了个爹:瑞典的A26型潜艇,中国媒体则反讽说A26要到2024年才完工,我们的潜艇都下水了,到底谁抄谁?
这个问题可能还真不是表面所见先下水为强这么简单,今天就在两篇“女王”级的文章中间插个队说一说A26和它的围壳。
所有资料及图片均来自公开网络,所有分析均为个人观点,不存在泄密问题。
大起大落的A26
A26型潜艇是萨博·考库姆公司为瑞典开发的下一代常规动力潜艇,为“哥特兰”级(A19型 - 1996年服役)的后继艇。考库姆公司是瑞典老牌军工企业,在此之前已经建造了7级70余艘潜艇,广泛服役于北欧国家和亚太地区,它同时也是著名的“维斯比级”轻型隐身护卫舰的建造商。
> 水面状态的“哥特兰”级
早在90年代初期,瑞典海军就展开了“U艇2000”项目,希望在进入新千年时获得新一代潜艇。但是随着冷战的结束,苏联红海军的强大压力迅速消失,新潜艇的需求被搁置了多年,直到2000年代中期才重新启动以替换服役近20年的“西约特兰”级(A17型)。
> 一艘“西约特兰”级正驶入斯德哥尔摩郊外的穆斯科潜艇洞库,摄于90年代
4艘“西约特兰”级中后2艘在2003-04年间进行了重大改装升级,插入了12米长的斯特林发动机舱段,重新命名为“索德蒙兰”级(A17S型),服役到新潜艇完工的2020年;前2艘于2005年出售给新加坡海军后也接受了类似的改装,更名为“弓箭手”级。
> “索德蒙兰”级改装示意图,上为原型“西约特兰”级
当时斯堪的纳维亚国家计划联合研制“维京”级潜艇,由瑞典考库姆公司牵头和挪威康斯伯格防务及宇航公司、丹麦奥登斯造船厂共同组建维京潜艇公司,从2005年起分别为三个国家生产2艘、4艘和4艘,芬兰作为项目观察员也是潜在买家。这种“哥特兰”级的后继型造价将只有德国214型的1/3。但是丹麦海军于2006年进行重大重组,因为国防预算的削减结束了长达95年的潜艇运作,放弃发展未来潜艇的能力,于是“维京”级也胎死腹中,考库姆只好独自继续开发。
> “维京”级模型,采用X型尾舵,围壳外形和093改相当接近
2010年2月,考库姆公司和瑞典国防物资管理局(FMV)签订合同,启动下一代A26型潜艇的整体设计阶段。4月瑞典国防大臣宣布将采购2艘A26,首艇于2012年开工,2018-19年服役,替换2艘“索德蒙兰”级;同时计划对2艘“哥特兰”级进行中期升级,加长艇体,引入A26的部分系统以提高作战能力;是否采购更多新艇替换“哥特兰”级留到2020年后再决定。
> “哥特兰”级的升级示意图
但新潜艇的正式订单一直没有下达,2013年9月瑞典官方宣布A26项目因建造问题被推迟,首艇无法在2020年之前完工。背后的真实原因是一直由瑞典国家控股的考库姆公司于1999年被出售给德国哈德威造船厂(HDW - 206型到216型的建造商),2005年HDW又被军火巨头蒂森·克虏伯收购,瑞典人引以为傲的潜艇大厂考库姆变成了一家德国公司。
自1999年后考库姆就一直发展不顺,它的瑞典客户FMV和德国母公司之间存在诸多矛盾。FMV希望将集成了瑞典先进技术的A26推向国际市场;德国方面则认为该项目存在很高的风险,FMV对很多创新技术保密,无法预测的开发成本可能失控。
在全球商业战略方面,克虏伯要求考库姆停止大型潜艇的建造,集中研发小型潜艇。考库姆内部匿名消息人士直接道出克虏伯收购的目的根本不是和HDW强强联合,而是为了消灭主要竞争对手。
> HDW的王牌产品212型
双方争执经年,FMV于2014年2月取消了向考库姆订购A26的计划,理由是克虏伯坚持每一个潜在买家都必须支付全部开发费用,拒绝瑞典和其它国家合作分摊,导致售价过高。
随后瑞典政府开始接触本国军火巨头萨博公司,萨博为自己的海军分部招聘了大批来自考库姆的顶尖潜艇工程师,准备另行建造一级新潜艇。克虏伯海洋分部向FMV请求阻止萨博的挖墙脚行为,但4月2日瑞典政府宣布正式终止和克虏伯的任何谈判。
4月8日,瑞典政府以武装护卫突然袭击的方式从考库姆公司强行收回了所有属于FMV的设备和保密图纸、资料,把这出颇为狗血的商业纷争推向了高潮。
4月14日,约200名工程师离开克虏伯加入萨博,媒体接着爆出萨博和克虏伯开始谈判收购考库姆事宜。6月份萨博和FMV签署了2015-2024十年间发展瑞典水下作战能力的意向书,秘密重新启动A26计划(9个月后才被媒体得知)。
考库姆收购谈判进展很快,7月22日正式宣布以3.4亿瑞典克朗(仅约4千万美元)成交,新公司名为萨博·考库姆。
萨博投资彻底改造了考库姆位于卡尔斯克鲁纳的造船厂,当年12月收到FMV的合同采购传感器系统。2015年6月30日,瑞典国防大臣视察考库姆并正式签署2艘新潜艇的采购合同,总造价76亿瑞典克朗(8.67亿美元),2024-25年交付。9月4日,首艇举行钢板切割仪式。这一连串的动作非常迅速,如果不是已经拥有成型的设计和建造工艺是绝不可能在短短13个月内完成从新公司组建到潜艇开工的诸多流程。
> A26开工的钢板切割仪式
2019年1月,FMV宣布新潜艇将被命名为“布莱金厄”级,前两艘艇名分别是“布莱金厄”号(HSwMS Blekinge)和“斯科讷”号(HSwMS Skåne)。瑞典海军传统上采用沿海省份命名潜艇,这两个省位于瑞典本土的最南端。
先进设计
在全球常规潜艇大型化的浪潮中,近几年新设计建造的日本“苍龙”级、韩国“岛山安昌浩”级、澳大利亚“短鳍梭鱼”级和中国039各型水下排水量都已接近甚至达到4千吨。A26还保持着典型的欧洲中型潜艇风格,水下排水量1930吨,长63米,宽6.4米,均略大于前型“哥特兰”级(水下排水量1600吨,长60.4米,宽6.2米),和德国214型几乎相同。
> “哥特兰”级和A26的对比
但是在艇体内部,A26的革新几乎是颠覆性的,按照萨博·考库姆的宣传资料,主要有以下四大特点:隐身性、AIP不依赖空气动力系统、先进指挥通信系统和模块化结构。
【 隐身性 】
潜艇赖以生存并克敌制胜的根本就是隐身性,包括水面状态的雷达、光学、红外隐身和水下状态的声学隐身。A26采用了考库姆专利的GHOST®整体隐身技术,具备低级的水动力、红外和雷达信号特征。耐压壳体内部两层甲板及上面的所有设备都安装在悬挂式整体浮阀上,最大程度地阻绝了内部振动及噪音对外传播;另一方面也可以抵御近距离水下爆炸产生的巨大冲击力,提高生存能力。
> 艇体剖面图显示侧面浮阀支架悬挂起整个甲板
A26外观最有个性的地方就是它的围壳,开创性地采用了突出的棱角构型,上部加宽且前后突出形成复杂的多面体,各个相对斜面和折线采用了平行原理,围壳前后侧的坡度形成填角和艇身圆滑过渡,围壳后端的突出程度比前端大不少。
瑞典官方从未公开解释过这种构型的原理,考库姆隐晦地提到过围壳外形能够控制雷达波反射,而且采用了和自家“维斯比”轻型护卫舰舰体相同的碳纤维和乙烯基酯(热固性塑料)复合材料,具备低雷达探测特性。
> “维斯比”轻型护卫舰是全隐身水面舰艇的先驱
不过现代潜艇在战时处于水面状态的时间非常少,雷达隐身的需求并不大。常规动力潜艇相对最脆弱的是通气管航行状态,此时必须升起通气管进排气,无法做大幅度机动。潜艇在水下十几米的近海面深度航行时艇体及围壳会与海面波浪及浅层水流形成相互干涉,水动力环境比“干净”的深水区复杂很多。高速水流向围壳两侧流动时因为压力变化形成“马蹄涡”,外形规整的常规围壳在这种湍流有规律的敲击下会受激产生特定频率的噪声,增大被声纳发现的几率。
> 最简单的圆柱体在水流中产生马蹄涡的示意图,潜艇围壳的流场更加复杂
考库姆开发异型围壳是计算机流体力学优化的结果,通过外形变化改善围壳周围的流体压力场分部,可以有效抑制流激噪声,其作用原理和战斗机上的DSI鼓包进气道有异曲同工之妙(参见话说歼-20 - 1、气动布局 (上))。
除了流场和噪音方面,另一个附带的好处是突出的棱线形如水平舵的延伸部分,而且增大了围壳的湿面积,在相当程度上增强了潜艇的横向稳定性,有利于高海况下浅水区航行、水下高速转向和垂直发射导弹。
下面来讨论一下这种围壳设计谁先谁后的问题,虽然我并没有答案。考库姆在2010年仍属于克虏伯时公布的A26造型还是传统的围壳,没有突出结构,其它参数都和现在建造中的实艇相同。
新设计最早见诸媒体媒体是2015年3月份,在A26订单下达之前。考库姆归属德国的15年间一直处于动荡之中,FMV对同样拥有HDW的克虏伯在技术上有很多保留,所以基本可以认为新围壳设计是在2014年7月考库姆回归瑞典控制之后才应用到A26的实艇设计上,当然FMV的概念性研究可能早已开始。而A26拖延到2024年才建成并不是技术原因,是瑞德两国和两个军工巨头之间各种博弈造成的。
再来看一下我国,因为潜艇的高度敏感性,无法知晓具体的发展时间线。039A型最早出现在2004年,首艇于2006年服役。围壳采用圆角、填角处理的039B型在2011年开始大批量服役,到今年6月份采用039艇体的“大头”潜艇出现在武汉江面随后又在上海大方亮相,之间相隔了十年。按照我国的装备发展规律,039B服役之时肯定会启动下一代装备的研制。但是如果技术上出现突破,我们也会打破正常进度及时采纳,003的蒸弹改电弹就是一例。
> 039B型的围壳
尺度大近一倍的国产新艇在围壳细节上和A26有很多不同,高度更大,顶部平坦不带弧线,前后缘的倾斜角度比较小,围壳舵位置非常靠前,保留了舷窗。这些都说明它和A26并没有什么血缘关系,可能是殊途同归,也可能是理论上的相互借鉴。
鉴于我国的斯特林发动机就是80年代从考库姆引进的,双方私下保持技术交流,或者2015年后从媒体上看到新A26设计方案借鉴其围壳设计理念也是有可能的。大体上双方在差不多时间段内各自开发出目前世界上唯二公开的两种异型潜艇围壳,不过我们具体实施的速度要快得多。
新艇的围壳和背脊上并没有敷设消声瓦,表面质感及光滑程度和艇体有很大差别,哑光的围壳前后缘、顶部及艇体背脊可能采用了复合材料。垂直尾舵顶部末端出现了一个圆型开口,和核潜艇的尾舵接近,加上背脊变得更宽大平整,暗示新艇配备了常规潜艇上很少装备的拖曳声纳列阵。围壳尾部凸起部有一片绿色的壳体,上面开有很多流水孔,这其实是柴油机水面排气口。这些变化显示新艇力图增强近海面/水面状态的隐身能力和开阔水域全向探测能力,其目标作战区域是迈出第一岛链后更宽广的战场空间。
事实上前两年网络上还流传过一张采用这种围壳的093改型照片,真伪难辨。不论这是一艘临时改装的试验艇还是军事爱好者的P图,都暗示我国对异型围壳有着相当深入的研究,尤其是在没有近海面深度作业需求的核潜艇上应用,引人遐想啊。
【 AIP系统 】
考库姆公司拥有独步天下的斯特林发动机技术,A26安装了V4-275R Mk3型发动机,体积比“哥特兰”级上的Mk2型缩小了30%,单位功率提升了近一倍。在AIP工况下A26可以10节的巡航航速航行6500海里,使用常规柴电动力最大水下航速20节,潜深超过200米。这令A26拥有了“蓝水”远洋作战能力,可以在世界任意海域航行。而过去所有瑞典潜艇都在航海方面受到不少限制,因为它们的主要作战区域被设定为几乎全封闭、平均水深仅55米的波罗的海。
【 先进指挥通信系统 】
A26的艇员只有17人,现代化程度非常高。因为采用了非穿透性光电桅杆,指挥中心不必布置在围壳正下方,而是位于艇体最前部,这样的好处就是艇员前后走动时不必经过指挥舱,减少对指挥控制空间的干扰。
指挥舱的布局非常科幻,和传统印象中阴暗压抑的潜艇舱室完全不同。艇上所有管理和控制系统都通过GMSS通用管理服务系统联网,由指挥舱内的MFC通用多功能控制台操作。
A26配备了先进的艇艏及舷侧主被动声纳阵列,通过多种网络化通信手段和陆上、海上、空中的其它作战单位联网交换数据,协同作战。
【 模块化结构 】
A26的模块化设计做得非常彻底,从整体结构到任务载荷都实现了模块化配置,具备很高的任务弹性。
萨博·考库姆在2017年推出了面向出口的3种A26变形,分别是A26 Pelagic(濒海型)、A26 Oceanic(大洋型)和A26 Oceanic ER(大洋增程型),采用相同的动力系统、传感器和围壳,通过增减任务模块舱段形成一个适合不同用户需求的艇族。
中间的Oceanic型是以瑞典海军“布莱金厄”级为蓝本的基型,艇长65米,载员17-35人,水上排水量2000吨,AIP状态续航力为6500海里/10节,AIP水下自持力大于30天。
Pelagic型的名称pelagic是虽然远洋、开阔水域的意思,但它实际上是针对濒海区域任务进行优化的缩短型,配合X型舵和异型围壳,浅水机动性更高。艇长小于50米,载员17-25人,水上排水量1000吨,AIP状态续航力为4千海里/10节,AIP水下自持力大于20天。
Oceanic ER将Oceanic的艇体增长到超过80米,载员20-50人,水上排水量超过3000吨,AIP状态续航力为1万海里/10节,AIP水下自持力大于50天。
所有三个型号都可以插入一个特殊的导弹垂直发射舱段,长10米,模块重量400-500吨,和“弗吉尼亚”级Block V的VPM舱段类似,内含3具6联装垂直发射筒,可发射“战斧”对陆攻击巡航导弹,令A26成为为第二种装备垂发系统的常规动力潜艇,从而获得战略级攻击能力,参见:聊一聊093攻击型核潜艇(4):展望095 (上)。这个垂发舱段既可以在新艇建造时安装,也可以在旧艇中期改造时加入,除了发射导弹还可以用于储存、施放无人水下载具或者搭载特种部队,多任务能力几乎等同于一艘缩小的“弗吉尼亚”级。
A26之所以能这样灵活地增减模块和内部独特的构造有关。它的耐压壳体分为前后两个部分,前部是指挥舱、武器舱和艇员生活舱,后部是动力舱。两个耐压舱段中间是一小段缩窄的连接段,连接段顶部有逃生通道,四周非耐压壳空间是调节水舱。这个设计在内容积相对较小的常规潜艇中非常罕见,反而和“吉米·卡特”号的蜂腰段非常像(参见聊一聊093攻击型核潜艇(3):小龟背里面到底是什么?),将耐压壳体分成两段可以比较方便地在前后艇体各加入分段模块。
A26的鱼雷舱也与众不同,在艇艏下半部水平安装了4具553毫米鱼雷发射管,除了发射常规的萨博62型553毫米鱼雷外,还像其它瑞典潜艇一样具备发射次口径400毫米轻型线导鱼雷的能力,每具发射管可以同时装填2枚,攻击同一个或者不同目标。瑞典潜艇至今仍保持着单艇同时发射线导鱼雷的最高数量记录,这种能力在浅窄复杂的群岛海区尤为宝贵。
在4具鱼雷发射管中间是一具长6米、直径超过1米的MMP多任务门户(Multimission Portal),它实际上是一个灵活载荷闸室,既可以用于储存、释放、回收多种水下无人潜航器,也可以供特种部队或者潜水员更方便舒适地进出潜艇,执行特种任务,今后还有计划在安装适配器后同时容纳4具553毫米鱼雷发射管,令发射管数量翻倍。
> 鱼雷发射管后部是灵活储存空间,可以适配各种类型的武器和装备
A26在支持水下特战方面尤为用心,三个型号的潜艇在17-20名艇员的基础上可以分别搭载8-30名额外的特战队员或者潜水员。围壳前方的上层建筑内部专门设置了两个鱼雷管状的特种部队容器,在艇体顶部开有大型舱门,蛙人出艇后可以游到此处取出水下装备,而不用费劲地通过狭窄的鱼雷发射管或者MMP转运。这个设计甚至比“弗吉尼亚”围壳上的外部储存柜更加科学且人性化。
A26在仅仅2千吨的艇体内集成了诸多核潜艇上才能见到的先进设计和作战能力,隐身性、多功能性、模块化、信息化都达到了极高的水准,显示出考库姆公司深厚的功力,为世界常规潜艇的发展树立了新的标杆。
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