小步快跑与奋力追赶:美国海军对中国093型攻击核潜艇静音水平发展的评估。
2023年8月17日,美国海军战争学院(US Navy War College, NWC)出版了由前美国情报官Christopher P. Carlson主导撰写的《中国海事报告第30篇:解放军核潜艇技术简史》,对09III、09IV型等中国第二代核潜艇的静音技术进行了分析。
美国海军情报办公室对中国核潜艇静音性能的评估:http://t.cn/AX6ejIZ2。
NWC报告认为,中国第二代核潜艇09III与09IV不太可能像许多中文网络资料所宣称的那样,使用双层减震浮筏甚至是英美核潜艇使用的自由浮动水平向浮筏设计的轮机减震基座;因为这些机械设计的尺寸非常庞大,以09III的耐压壳直径难以容纳。
根据卫星影像估计,09III攻击核潜艇的耐压壳直径最多在9米左右(其外部直径可能达10米,但考虑到双壳设计,实际内部耐压壳直径更小)。目前已知能安装自由浮动水平浮筏的潜艇耐压壳直径至少要在9.7米以上,例如美国1970年代建造的“鲟鱼”级、苏联1980年代建造的945/945A型;而一般而言,耐压壳直径要有10米以上才有足够空间安装此种浮筏。
苏联海军曾发展环形或笼形减震浮筏,如705型“阿尔法”级攻击核潜艇(耐压壳直径7.1米)、671RT型“维克托-II”级和671RTM型“维克托-III”级(耐压壳直径8.6米),但减震降噪效果不如自由浮动水平浮筏。
中国的技术刊物从未出现任何关于环形或笼形减震浮筏机构的叙述,但公布过许多关于自由浮动水平浮筏的设计。由于09III、09IV核潜艇耐压壳直径的先天限制,中国无法在这一代潜艇上真正实现自由浮动水平浮筏设计。
NWC报告认为,由于中国订购的首批俄制877EKM型潜艇合同在1994年中才敲定(首艇1995年交舰服役),此时09III、09IV的设计早已进行,所以最早两艘09III(407与408号)与两艘09IV(411与412号)应该来不及应用任何从俄罗斯引进的潜艇静音降噪技术,只能使用中国本土的减振降噪措施。
NWC报告推测,由于09III耐压壳直径不足以容纳自由浮动浮筏,设计者可能采用复合或双层的隔绝措施,即在减震基座与主机底板之间加入一层中介质量,使机械装置与舰壳之间有两层隔绝措施;有些文字将其叙述为与许多欧洲柴电攻击潜艇设计相似的基座间中介浮筏。“中介质量”可以视为一种小型浮筏,但其质量不足,因此对振动的隔绝能力远不及大型自由浮动水平浮筏。
NWC报告称,美军观察到09III基本型(407艇和408艇)的噪音水平相当于苏联1967年服役的671型(“维克托-I”级),即没有显著的静音降噪措施。
在2010年代开始建造的前两艘09IIIA型攻击核潜艇(V1)/(V2)型上,才首次开始应用了“从俄罗斯获得的静音降噪技术”,尤其是外部消声瓦以及气动式隔振基座,或称气垫式振动吸收器。
中国在1995年开始接收877EKM型柴电潜艇,首次获得敷设在潜艇外部的厚消声瓦;而随后引进的636型柴电潜艇具有更先进的气动式隔振基座技术,效能优于较早的橡胶减震基座。由于逆向工程与消化这些技术需要时间,因此最早建成的两艘09III攻击核潜艇基本型与两艘09IV战略核潜艇基本型(411艇和412艇)并没有应用这些减震降噪措施,直到2006至2007年开始建造的首批两艘改进型09IV战略核潜艇(413艇和414艇)才首次应用,随后才用到09III A攻击核潜艇。
NWC报告认为,09IIIA (V1)/(V2)型引进来自俄罗斯的气动隔振技术,使其窄频声噪显著降低;即便如此,09IIIA (V1)/(V2)型与同时期一流西方标准相比仍较为嘈杂,声噪水平相当于苏联1972年服役的671RT型“维克托-II”级攻击核潜艇。
2018年1月,一艘中国09IIIA核潜艇在钓鱼岛24海里范围内被海上自卫队侦获,在随后追逐对峙过程中上浮并被海上自卫队拍摄到照片。根据照片,这艘应为09IIIA (V2)型。当时这艘潜艇可能以5至7节速率静音航行;这表明09IIIA(V2)型的静音水平仍不够理想,以日本的反潜探测能力,用被动模式不难探测到。
NWC报告认为,09IIIA (V3)型(首艇推测2012年至2013年开始建造,2018年阅兵与受校时首次公开)是09III系列水下静音性能的真正转折点。
2002年上半年,中国向俄罗斯进行大笔军事采购,项目涵盖广泛,重大军备包括两艘956EM改进型现代级驱逐舰、8艘Kilo 636M潜艇与3M54俱乐部反舰导弹、陆基S-300FM防空导弹等;此外,采购项目中还包括许多小规模引进的个别技术样品,以及俄罗斯船厂与供应链厂商的技术咨询服务。
NWC推测,虽然没有直接证据,但中国很可能在这批采购中引进了俄罗斯的APRKu减震基座,这是当时世界最一流的潜艇减振降噪设备之一,用于俄罗斯海军的949A型巡航导弹核潜艇、971型攻击核潜艇乃至885型攻击核潜艇等最现代化的潜艇上。
APRKu是一种大型气动减震吸收器,具备橡胶绳强化件,此外顶部带有嵌入式橡胶金属止挡器,作为万一气压丧失时的备用隔绝基座。NWC假设,中国在2002至2003年取得APRKu减震基座技术,逆向仿制工程花费7至8年(参照先前中国仿制较早气动减震基座的时间),然后推出了JYQN气动减震基座系列。JYQN的代号首次在2006年于公开资料出现。
2009年8月,中国人民解放军海军工程大学一项专利申请中提到“智能气垫振动隔绝装置”,在2012年2月通过。这项专利的图示显示将机械直接安装在一组气动减震基座上,机械的底板与气动减震基座之间没有再设置任何隔绝基座或中介材质,换言之这是一种单层隔绝制振设计。虽然这份专利名称中没有提到JYQN基座,但2006年另外三份刊登在《中国舰船科学期刊》的专利申请都出现JYQN。
NWC报告认为,09IIIA(V3)型首次应用了包含前述JYQN气动减震基座的新型隔绝制振系统;2018年,一篇文章宣称中国成功发展了一种基于2010年发展的“智能气垫振动隔绝装置”(应为JYQN)的隔绝制振系统,用于安装推进系统,时间上与09III A (V3)开始建造的时间吻合。如果应用了仿自俄罗斯APRKu的JYQN气动隔绝制振系统,即便09III A (V3)受限于耐压壳直径而只能容纳单层隔振,推测降噪水平仍可望超过俄罗斯(苏联)上一代的671RTM型“维克托-III”级攻击核潜艇。
除了引进JYQN气动型隔绝制振基座外,中国在2010年代精密制造技术的提升也有助于降低09III/09IV核潜艇的轮机噪音。2010年代初期,中国的机械产业开始引进主流市场的数控机床;到2010年代后期,中国国产CNC机械工具在全球范围内已经具有相当的竞争力,中国甚至成为与德国、日本、美国并列的主要精密机械工具出口国。
虽然这些中国企业在此领域或许无法列为最顶尖,但其精密机械加工技术已经比8到10年前显著提升;一个明显事实就是2017年左右,中国已经能稳定地制造舰船用燃气轮机和柴油主机,在2020年代以后生产世界先进性能水平的航空用涡扇发动机。而在潜艇推进系统上,生产工具的进步肯定提高了改进型09III/09IV核潜艇推进机械设备的制造精度,降低了振动。
NWC报告推测,09IIIA (V3)的声噪水平相当于苏联1984年服役的945型攻击核潜艇,优于671RTM型“维克托-III”级。而从2022年后下水的,进一步深度改进后的09IIIB型攻击核潜艇则毫无疑问会更进一步。
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