美将造12艘哥伦比亚级战略弹道导弹核潜艇

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。

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。

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（Networks and 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。

由上可知，对比“俄亥俄”级，“哥伦比亚”级最大的优势在于即将采用性能更强大的新一代核反应堆。该反应堆可使新艇在整个42年的寿命周期内无需进行中期换料。或将成为世界上新一代“最安静”核潜艇翘楚的“哥伦比亚”级核动力弹道导弹潜艇与“俄亥俄”级潜艇的最大区别在于，革命性地引入了综合电力推进系统，俗称“全电推进”。电力推进技术取消了传统核潜艇配备的机械变速箱，蒸汽轮机不直接连接变速箱带动轴系驱动螺旋桨，而是与发电机相连，将蒸汽轮机的机械能转化为电能，然后再由电动机带动螺旋桨。由于取消了机械变速箱及缩短推力轴等设备，潜艇的机械辐射噪声就将大大降低，有利于提高潜艇的声隐身性能。

“哥伦比亚”级核动力弹道导弹潜艇采用“弗吉尼亚”级攻击核潜艇的泵喷推进系统，替代“俄亥俄”级的螺旋桨推进系统，大幅提高了降噪能力，甚至比海洋噪声还小。推进器噪声是潜艇辐射噪声和自噪声的重要来源之一，推进器在周期性旋转过程中会产生空化噪声、宽频带噪声等噪声，普通螺旋桨推进器暴露在艇体外，其产生的噪声更为严重。为了尽量降低推进器带来的噪声，许多国家投入了大量资源和精力研制低噪声推进器技术，其中泵喷射推进器是目前降噪性能最好、技术最成熟的低噪声推进技术。泵喷射推进器的由环形导管、定子和转子等设备组成。相对于7叶大侧倾螺旋桨，泵喷射推进器拥有更好的降噪性能，国外研究结果表明，低航速下泵喷推进器的低频线谱噪声比七叶大侧倾螺旋桨小15分贝以上，宽带谱声级总噪声下降10分贝以上，高航速下，泵喷推进器的降噪效果更加明显。

此外，在“弗吉尼亚”级潜艇上通过测试的隔音消声材料覆层，可进一步提高降噪静音能力。此外，“哥伦比亚”级核动力弹道导弹潜艇未采用其他潜艇使用的传统型“十”字尾舵，首次采用“X”型尾舵，使尾部更加流畅，可减小阻力和噪声，大大提升潜艇的生存能力。

根据新《削减战略武器条约》条约规定，美俄将各自的核弹头数量限制在1550枚以下，美国只能保留最多12艘战略核潜艇，发射筒数量不超过192个。所以新的哥伦比亚级战略核潜艇将建造12艘，每艘仅携带16枚三叉戟-Ⅱ（D5）导弹，只有俄亥俄级导弹数量的三分之二。192枚三叉戟-Ⅱ（D5）型导弹，每枚可携带8枚核弹头，总共将有1500枚核弹头，已经快接近条约规定核弹头限制的上限，所以不能再多了。这就是排水量20000吨的哥伦比亚级核潜艇携带如此之少的战略导弹的主要原因。如果12艘哥伦比亚级的核弹头满额装备，那么美国将不能保有空基和陆基核力量，所以预计哥伦比亚级核潜艇将不完全携带三叉戟导弹，其中一部分发射筒将改为携带巡航导弹。

 据悉，“哥伦比亚”级潜艇首艇将于2031年建成并交付美国海军，它服役初期仍将使用“三叉戟”Ⅱ-D5潜射导弹。“三叉戟”II D5导弹为三级固体推进，惯性制导潜射弹道导弹。弹长13.4米，弹径2.11米，发射重量59吨，射程超过11 000公里，命中精度90--120米。携带的分导式多弹头有两种，一种是8个爆炸威力各为10万吨TNT当量的子弹头；另一种是8个爆炸威力各为47.5万吨TNT当量的子弹头。射程远和命中精度高是“三叉戟”II导弹的两个突出优点。

“三叉戟”系列潜射弹道导弹久负盛名，它分为“三叉戟”I和“三叉戟”Ⅱ两种导弹，虽然同样都以“三叉戟”为名，但两种导弹其实是截然不同的导弹,，只不过它们是一个导弹项目的产物。1971年美国海军开始水下远程导弹系统（ULMS）项目，开始研制替换“海神”导弹的远程潜射导弹，洛克希德公司在竞争中获胜，该公司的两步走发展方案诞生了““三叉戟””I和“三叉戟”Ⅱ导弹。“三叉戟”I导弹是上一代潜射导弹“海神”（UGM-73）的改进型，又被称为增程型“海神”（EXPO），其弹径与“海神”导弹相同，但增加了一个第三级，射程增至7400公里。“三叉戟”Ⅱ导弹是第二阶段的目标，不过“三叉戟”Ⅱ导弹尺寸重量变化比较大，研制难度增加不少，未能在潜艇交付之前服役，因此早期的8艘“俄亥俄“”级潜艇都使用“三叉戟”I导弹，后续10艘才使用“三叉戟”Ⅱ系列导弹（1990年开始部署，目前均为最新改进型“三叉戟”Ⅱ-D5)。

美国海军连续成功发射两枚“三叉戟”Ⅱ-D5导弹，发射成功次数增加到167次，再一次刷新了该系列导弹的成功发射记录，可靠性可见一斑。“三叉戟”Ⅱ-D5导弹不仅可靠性称雄于世界，性能也是独步全球。该导弹质量高达约59吨，第一级和第二级采用全新研制的碳纤维环氧树脂复合材料壳体，加上高比冲的NEPE-75高能推进剂，固体火箭发动机性能十分出色。即使是法国晚20年出现的M51潜射导弹，动力系统在技术上也不过是赶上了“三叉戟”Ⅱ-D5导弹的水平，至于俄罗斯新一代的“布拉瓦”潜射导弹，无论是技术还是性能都要稍逊一筹。“三叉戟”Ⅱ-D5导弹的制导精度也相当惊人，引进GPS信号修正后，实际精度比设计指标还高，最终达到了约90米的水平，这样的精度配合47.5万吨当量的大威力W88核弹头，足以摧毁SS-18液体重型洲际导弹的超加固导弹发射井，甚至可用于打击公路机动的SS-25洲际导弹，综合性能在世界潜射导弹中首屈一指。

“三叉戟”Ⅱ-D5导弹最初的标准配置是6枚MK-5/W88核弹头，以多头分导技术打击多个目标，不过由于各方面因素影响，W88核弹头的生产数量很少，多数导弹安装的还是W76核弹头。虽然“三叉戟”Ⅱ-D5导弹最多可以配备14枚W76核弹头，不过受到美俄军控条约限制，导弹一般只安装了4到6枚W76核弹头。也就意味着即使美国海军将4艘“俄亥俄”级潜艇改装为巡航导弹核潜艇后，剩余14艘潜艇上的“三叉戟”Ⅱ-D5导弹的弹头数量仍然没有“满员”。正因为如此，“哥伦比亚”级潜艇只打算建造12艘，而且每艘潜艇只有16个发射管。

在核弹头方面，经过改进的“三叉戟”Ⅱ-D5导弹将采用新的W76-1核弹头，W76-1核弹头保存期限延长了30年，保证核弹头可以服役到2040年。W76-1核弹头配套的再入飞行器MK-4A也进行了更新，用新的元器件更新了包括点火电路在内的各种老式设计和部件，保证导弹核威慑的可靠性。此外，现在美国海军和相关公司正在研制新的弹头释放装置，它可以和现有的MK-4/5再入飞行器兼容，导弹的弹头母舱释放装置用于实现多头分导功能。制导系统也在进行升级，编号MK6 MOD 1的制导系统将使用新的惯性测量单元（IMU）和新的电子装配技术，提高可靠性和命中精度。

纵观国外战略核潜艇发展历史，战略核潜艇的主尺度、排水量均呈逐渐增大的趋势。一方面，因冷战时期各国对海基战略导弹射程和投掷能力的追求，其搭载的战略导弹尺寸及数量不断增加，导致弹舱长度、直径等逐步加大，进而导致艇体尺寸增大（特别对于单壳体结构潜艇，如美“俄亥俄”级，艇体尺寸增加尤为显著）；同时，为维持较高航速，推进功率需求增加，进而导致反应堆、动力系统重量尺寸同步增大。另一方面，随着对核潜艇隐身性能、信息化、适居性等要求的不断提升，艇内双层隔振、浮筏、舱筏、电磁场抑制等隐身措施，以及探测、水声对抗等设备及其电子机柜数量不断增加，艇内居住空间与大气环境控制设备要求不断提高，对艇内空间需求显著增大，美“哥伦比亚”级、英“继承者”级在导弹数量较现役艇少8枚、4枚的情况下，水下全排水量却分别增加约1800 t、1000 t，俄“北风”级在艇员编制较“德尔塔”IV级减少23名的情况下，水下全排水量增加约1500 t。由此可见，对隐蔽生存、信息化、适居性等方面的提升需求，是促使国外下一代战略核潜艇主尺度、排水量进一步增大的主导因素，而系统设备的集成优化和小型化，或许将成为未来装备技术的发展重点。

美、俄、英新一代战略核潜艇均装备新型核反应堆，并以实现“与艇同寿”为设计目标。美“哥伦比亚”级反应堆堆芯已实现与艇同寿，俄“北风之神”级反应堆堆芯寿期较现役“德尔塔”IV级提高约1倍，法国新一代战略核潜艇反应堆堆芯寿期预计也将在现役“凯旋”级25年的基础上进一步提升。堆芯寿期的提升可为战略核潜艇乃至海基核力量使用带来诸多优势，一方面可有效缩短等级修理周期，提升装备使用效率，如美“哥伦比亚”级的中修时间即由“俄亥俄”级的4年缩减至2年，使得12艘艇即可达到当前14艘艇的在航率要求；另一方面也可大幅降低基地、船厂保障难度，并节约设施设备和人力等保障资源，提高全寿期效益。

特朗普奉行孤立主义，在海军方面，海格塞斯把“弗吉尼亚”级核潜艇列入“保护清单”，这是美国当前正在全速建造的核动力攻击潜艇。事实上，美国国会愿意增加拨款、进一步加速建造，但美国海军拒绝了，因为造船厂已经顶格运转，拿了拨款但交不出货是要被问责的。“弗吉尼亚”级与“海狼”级的关系有点像F-35A与F-22的关系，一方面是缩水版，另一方面得益于更新的信息和武器技术。“弗吉尼亚”号依然是先进的，但重点是濒海多任务作战。在中国崛起和美国海军重回大洋争夺的时代，美国海军启动SSN（X）计划，研发下一代核潜艇。一般认为这是“海狼之子”，重回高速、深潜、大吨位的、高端的大洋反潜路线。“弗吉尼亚”级的大洋反潜能力不如“海狼”级，但还算够用。

核潜艇是中国和美国在军事技术方面，差距最大的领域，这大概跟初中生和研究生的区别差不多。这种差距首先体现在技术上，中国最好的093型改进型攻击核潜艇也只不过是美国洛杉矶级基本型的水平。战略核潜艇的差距更大。另外这个巨大差距还体现在规模上，中国经过四十年的努力，在核潜艇部队规模上，刚刚超过英国和法国，位居世界第三，拥有12艘现役核潜艇（其中8艘攻击型核潜艇，4艘弹道导弹核潜艇），而美国光是太平洋舰队就拥有8艘弹道导弹核潜艇、30艘攻击型核潜艇。

中国第一代攻击核潜艇的正式名称应该是“09I”型核潜艇，后面是罗马数字的I，不是阿拉伯数字的1。第一代弹道导弹核潜艇的型号名称为“09Ⅱ”型，后面是罗马数字Ⅱ，不是阿拉伯数字2。同理，第二代攻击核潜艇的正式型号是“09III”，当然，口语和非正式可称呼093和094。俄罗斯海军计划在2020年前共将采购8艘“北风之神”级战略核潜艇，同时还要在2020年开始建造自己的第五代核动力潜艇。中国则在2014年开始实施战略核潜艇的战备值班，目前已经拥有4艘094型战略核潜艇。

 哥伦比亚级的尺寸吨位比俄亥俄级稍大一些，长度由170米增加到171米，直径由12.8米增加到13米，水下排水量由18000吨增加到21000吨。但技术它性能指标并没有比俄亥俄级有质的飞跃，仅有些许提高，采用40年内不需要更换堆芯的新型反应堆。使用泵推，X舵，消声瓦、新一代浮筏减振、吸声涂料等等，静音程度是地球上最好的。哥伦比亚级的一大特色技术是发射管系统方面，采用4个直径为2米的发射管为一组的通用发射模块，替代了原来的单个导弹发射桶，这样就降低了设计、建造的难度。而且日常保养维护和装填导弹也很方便，进一步降低了使用费用。

上述所列举的所有哥伦比亚级核潜艇的技术，对于中国海军来说，仍然是望尘莫及的，领先十八条大街。目前现役的4艘094型核潜艇首次使中国的战略核潜艇突破万吨大关，比092型大了3000多吨，达到11000吨，载弹量仍为12枚。巨浪-2型导弹的射程据信为8000公里，只能从南海阵地打到美国西海岸。094型核潜艇导弹数量和导弹射程均较低的很大原因在于中国大直径耐压壳技术与美俄英法等国相比处于落后状态。094核潜艇的巨大龟背就是因为首先要控制排水量，其次9米直径耐压壳无法完全容纳直径2米，弹长13米的巨浪2型导弹。只有突破了大直径耐压壳技术，中国才能建造更大的弹道导弹核潜艇，才能搭载更多的弹道导弹。

到2031年美国哥伦比亚级战略核潜艇服役时，预计中国的第三代战略核潜艇096型也将面世，有军事专家认为中国的新一代战略核潜艇将拥有直径接近12米的耐压壳，可以容纳大型潜射导弹，可配备16枚射程达12000公里以上的改进型潜射弹道导弹，每枚导弹可装备三枚核弹头，除了吨位稍小，整体作战能力可以与美国俄亥俄级核潜艇匹敌。但是俄亥俄级核潜艇早在上世纪80年代中期就形成了战斗力。按照1985年和2030年的时间节点对比，美国的战略核潜艇至少领先中国45年，这是个可怕的巨大差距。