曹福成 2005年08月29日 15:04
２０世纪末，美国海军开始设计一种新型攻击潜艇。它是大型“海狼”级攻击潜艇的低成本替代型。预算紧张以及威胁环境的改变导致“海狼”项目早期中止，新型核潜艇因此成为美国的主要潜艇研制项目。
新型潜艇不但要比“海狼”级便宜，而且设计和制造工艺应非常灵活，应能适应将来任务需求。因此仅仅研制出一艘“洛杉矶”级SSN的先进型号或者“海狼”级的低成本变型还不够，还需要有某种真正的创新。
前所未闻的指标技术创新通常要花费大量资金。“海狼”级在潜艇技术上取得了重大突破，但每艘艇造价太高，导致项目取消。海军所需的是另一种创新，注重经济承受能力的创新。这就意味着改变传统的潜艇设计方式，把经济承受能力作为考核核潜艇项目的重要指标。对该潜艇提出的作战要求使得该艇在技术上面临的挑战更大。美国不但要求新型核潜艇执行传统的SSN任务(如反潜战和电子监视)时比世界上任何潜艇出色，而且要求能执行日益受重视的沿岸作战新任务(如隐蔽水雷战、运载特种作战部队、攻击远程陆地目标等)。与此同时，还必须保持“海狼”级的安静性、抗打击能力和可靠性。面对经济承受能力和多用途要求，美海军和电船公司着手研究的不是新的潜艇，而是新的潜艇设计方法。依靠航天航空、航空/电子、计算机和其它高技术工业，他们提出的方法注重：产品集成组件；并行工程；模块化设计和建造方案。
庞大的数据库
这些创新表明新的潜艇设计、建造方法已经出现。如果不能研究出满足海军性能要求的设计和制造方案，产品集成组件和先进计算机工具就变得毫无意义。
模块化为这许多方案提供了答案，复杂的计算机工具将为整个过程提供支持，允许用户和承包者通过访问有关数据和规格的综合数据库获取未来潜艇的所有特征。
新型核潜艇计算机系统目前贮存有145G字节的设计和工程数据，为研制世界上最先进的喷气式客机——波音777所用数据的14倍。
70年代初，电船公司率先把模块化建造技术系统地用于“三叉戟”SSBN的组装。“海狼”在模块化设计、制造技术方面又取得了新的进展。随着新型核潜艇的诞生，模块化成为影响研制各个方面的主要因素。经过研究形成的设计原理，模块化包含层含义：①建造模块化意味着可把潜艇设计成自容式子系统，在舰壳结构集成前可先行组装和测试，减少制造时间和费用；②技术模块化意味着可把潜艇子系统配置在适应、开放结构部件中，便于舰艇在整个服役期的维护和增加新技术部件；③作战模块化意味着在基本设计中潜艇能根据不同任务进行配置，方法是建造不同模块或者后期模块改进。
前一代潜艇流行的建造技术与这有很大不同。传统上，建造潜艇时，先用一系列的钢筒组装成外部结构，再在建成的艇壳上切口，装入武器系统、传感器等装备。在造好的艇壳内安装大量复杂机械电子设备会出现瓶颈现象，整个过程就象在一个瓶子里建造舰艇，大大限制主要子系统的配置。“三叉戟”项目对此有所突破，分成几个独立部分建造艇壳，直到大部分的主要部件安装好后才把各个部分“缝合”在一起。
高效的模块
新型核潜艇在模块建造方面又有进展，它不但采用“三叉戟”部分建造/最后安装技术，而且把潜艇的主要内部系统设计成自主单元，它们可在工厂环境进行艇壳外测试，并在艇壳组装前装入。耐压壳本身也是一个模块，同时还有非耐压壳模块、指挥控制模块、武器处理模块、辅助机械舱室模块、居住舱模块。位于艇壳结构顶端的指挥台围壳也是自主模块。模块化设计大大提高了建造效率，比早期建造方法节省时间和经费。另外，使用海军和电船公司所谓的独立于甲板结构的模块可提高潜艇作战时的隐蔽性，提高内部电子元件抗损能力，因而海军可在许多方面采用民用准军用电子产品，而不必象过去需要加固的军事规格设备，这将最终导致采购费用的进一步下降。
模块化设计也为将来技术改造提供了更多选择。因为新型核潜艇使用开放结构和准军用民用电子设备，所以其信号处理和数据处理能力分别为“海狼”级的20倍和50倍，而研制和生产费用却低得多。考虑到目前仍不清楚今后的威胁和技术进展，因此在新型核潜艇基本设计中强调模块化和开放结构是极为重要的。对海军、电船公司和美国纳税人来说，模块化设计在近期内可降低新型核潜艇的采购费用，又可长期保持高度的技术灵活性。
总的来说，模块化意味着费用的节省和灵活性，不管威胁和技术怎样演变，海军总会有许多选择来应付新的挑战。
模块化是采用任务重新配置这一基本方式来增加新型核潜艇的军事价值的。海军潜艇技术评估组在1996年的报告中说，在建造或以后船厂大修时可增加专门任务的艇壳模块，方便将来任务的优化和专门化。也就是说，不但基本设计有多种作战能力，而且在初始建造或今后改进中能轻易地改装成一系列变型，针对专门任务如：核威慑、特种作战、常规对陆攻击、情报收集以及其它尚未估计到或不可能估计到的行动，例如为了执行核威慑任务，建造时可在舰壳中央部分增加弹道或巡航导弹模块，这样新型核潜艇就可辅助或跟随“三叉戟”战略潜艇参战。
重新配置
整个设计中的模块化和开放结构使得将来可以灵活选择任务方案，获益的不仅仅是建造阶段。例如潜艇服役后，在码头边就可配置鱼雷舱室和桅杆舱。如果鱼雷舱能重新配置，海军就能响应不断变化的威胁环境，大幅度改变所运载武器的种类和比例。在桅杆舱，普通设计桅杆室、不穿透艇壳的桅杆以及标准机械接口组合起来，就可根据不同的情报收集和作战任务重新快速配置。
新型核潜艇项目最引人注目的方面是，这种设计比前代简单，但仍能集成很多未来性能选择。例如，新型核潜艇的发电设备比“洛杉矶”级减少了50％的阀门、电缆，30％的电泵，仪表也少得多。新型核潜艇也是第一艘不必再加燃料的核动力潜艇，有助于进一步减少费用，这主要是通过模块化和减少今后停靠码头的时间和次数来实现的。
新型核潜艇所具有而且应该具有的优点包括：经济承受能力、灵活性、多用途能力、重新配置能力。模块化以各种方式对这些优点的形成都起了作用。通过构思出设计和建造工艺，把最终产品组织成具有普通接口、易于操作、具有未来适应性和便于管理的自主子系统，海军和电船公司就会设计出真正创新的潜艇。从某种意义上说，新型核潜艇实际上不是一种潜艇，而是分享共同设计原理、技术基础、工业基础设施的几种不同潜艇。
没有模块化的设计和建造，所有这些都不可能实现，海军未来的水下作战选择余地就会少得多。采用模块化后，仅一个项目就满足了整个海军、整个国家的未来水下作战要求。如今，新型核潜艇已作为最隐蔽的武器出现在历史舞台上。
