40多年前，世界上第一艘核動力潛艇“鸚鵡螺”號在美國海軍服役。與此同時，在前蘇聯(lián)的北方，被西方稱為“十一月”級的蘇第一艘核潛艇開始鋪放龍骨。從那時起，俄、美兩國在發(fā)展核動力潛艇上，就開始了不同風(fēng)格、不同設(shè)計(jì)思想，即不同流派的較量。本文將從設(shè)計(jì)觀點(diǎn)上對兩國核潛艇的發(fā)展進(jìn)行評述，特別對幾個重要領(lǐng)域進(jìn)行分析。

　　攻擊型多用途核潛艇演變的回顧

　　第二次世界大戰(zhàn)的海戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)表明，潛艇作為一種真正意義上的水下作戰(zhàn)艦艇，作戰(zhàn)效能非常明顯，但以往的潛艇做不到這一點(diǎn)。核動力的出現(xiàn)為潛艇作為真正意義上的水下兵力創(chuàng)造了條件，使?jié)撏�想在水下呆多久就呆多久，航速可以達(dá)到水面艦艇的航速，使用探測設(shè)備和武備可與氣候無關(guān)，自己也不會被敵方探測到。

　　美國在50年代后期以不同類型的反應(yīng)堆開始第一批核潛艇的建造。1954年，裝有壓水反應(yīng)堆的“鸚鵡螺”號（SSN－571）核潛艇開始服役。1956年，裝有鈉反應(yīng)堆的“海狼”號（SSN－575）核潛艇開始服役。“鰩魚”號（SSN－578）潛艇最初建議使用帶燃?xì)廨啓C(jī)裝置的氦冷反應(yīng)堆，但后來由于存在技術(shù)問題而未能實(shí)現(xiàn)。

　　“鸚鵡螺”號、“海狼”號和“鰩魚”號核潛艇都是以魚雷作為攻擊武器的潛艇。除魚雷潛艇外，美國還建造了雷達(dá)哨核潛艇“海神”號(SSRN－586)和裝載“天獅星”巡航導(dǎo)彈的“大比目魚”號(SSGN－587)核潛艇。除“鰩魚”級潛艇外，所有以上的潛艇都不是批量生產(chǎn)的潛艇。建造這些核潛艇的目的在于尋求比較好的反應(yīng)堆形式和探討核潛艇在海軍中的地位。因此，所謂的第一代核潛艇實(shí)際上都是試驗(yàn)艇。

　　前蘇聯(lián)開始建造核潛艇晚于美國，但卻試圖超過美國。因此，前蘇聯(lián)在建造第一艘試驗(yàn)核潛艇后，緊接著就開始了核動力魚雷潛艇和核動力導(dǎo)彈潛艇的批量生產(chǎn)。

　　前蘇聯(lián)的第一艘核潛艇由143設(shè)計(jì)局研制，這艘“十一月”級(N級)核動力潛艇從設(shè)計(jì)到建造、服役僅用了6年的時間。接著，研制了分別裝彈道導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈的H級和E級核潛艇。

　　核潛艇在經(jīng)過形成期后，成為前蘇聯(lián)和美國海軍的主要打擊力量，其作用隨著海軍戰(zhàn)略武器的出現(xiàn)而增大。

　　為了挫敗水下威脅，其后美、蘇建造了第二代攻擊型核潛艇。

　　核動力潛艇在60年代的發(fā)展方向由反潛和兩國類似的潛艇間的相互競爭決定，并且兩國都特別注意降低噪音和增加聲納對低噪音目標(biāo)的探測距離。

　　美國建造了幾種類型的第二代核潛艇，如“跳魚”級(SSN－585)、“長尾鯊”級(SSN－593)和 “鱘魚”級(SSN－637)。這些核潛艇雖屬不同艦級，但實(shí)際上是同一概念在不同的演變發(fā)展過程中的修改。美國核潛艇在15年的批量生產(chǎn)過程中雖然噪音降低了27分貝，但攻擊能力、航速和自動化水平卻沒有很大的提高。

　　前蘇聯(lián)攻擊型核潛艇也按相同的方向發(fā)展，60年代開始建造VⅠ級核潛艇，其后又建造了經(jīng)改進(jìn)的VⅡ和VⅢ級核潛艇。VⅠ、VⅡ、VⅢ級核潛艇的不同之處是它們的噪音降低程度不同，裝備的無線電、電子設(shè)備、武備也不同。前蘇聯(lián)核潛艇較之美國的核潛艇來說裝備了攻擊力更為強(qiáng)大的武備，逐漸演變?yōu)槎嘤猛緷撏А?/p>

　　以后，美、蘇又相繼建造了第三代攻擊型核潛艇。美國的第三代攻擊型核潛艇稱為“洛杉磯”級(SSN－688)，前蘇聯(lián)的稱為Ak級。第三代核潛艇能夠完成所有的海上作戰(zhàn)任務(wù)，從與敵方的艦隊(duì)作戰(zhàn)到攻擊岸上目標(biāo)。這些核潛艇的特點(diǎn)是具有高度的隱身性、良好的機(jī)動性和強(qiáng)大的攻擊能力，能在世界上任何海域，包括北極區(qū)冰下作戰(zhàn)。

　　在過去40多年中，核潛艇發(fā)展的每一階段都需要設(shè)計(jì)者解決許多具體的技術(shù)問題，以下我們就美、蘇核潛艇的外形結(jié)構(gòu)、自動化水平和排水量的變化進(jìn)行分析比較，其中核潛艇的排水量被認(rèn)為是反應(yīng)核潛艇造價(jià)的主要指標(biāo)。

　　外型結(jié)構(gòu)和水動力性能

　　美國和前蘇聯(lián)的第一艘核潛艇的總布置與戰(zhàn)后柴－電推進(jìn)潛艇的傳統(tǒng)布置是一樣的，不過，它們的外部結(jié)構(gòu)和外形既與它們的先輩有很大區(qū)別，又各具本國設(shè)計(jì)特點(diǎn)(圖1)。

　　潛艇的外形結(jié)構(gòu)，即艇體的外形、指揮臺圍殼的型式和位置，以及尾操縱面、舵和其它附體決定了潛艇的水動力性能。

　　美國第一艘核潛艇外形仍然主要保持了戰(zhàn)后常規(guī)潛艇的外形，但是，從使用的尾端結(jié)構(gòu)型式表明，即使在那時，美國的設(shè)計(jì)師們也采取了措施來提高潛艇所必需的穩(wěn)性和機(jī)動性。

　　前蘇聯(lián)的設(shè)計(jì)師對其第一艘核潛艇的外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較徹底的改變，在N級核潛艇上首次采用軸向?qū)ΨQ艏端，指揮臺圍殼采用“轎車”型(圖2)。

　　N級核潛艇艏端采用軸向?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)型式是經(jīng)風(fēng)洞試驗(yàn)得出的，這種型式改進(jìn)了潛艇的深潛穩(wěn)性和水平面上的機(jī)動性。當(dāng)然，軸向?qū)ΨQ潛艇艏端也極大地增加了水面的興波阻力。

　　N級核潛艇的尾端采用平板尾，螺旋槳軸穿過水平穩(wěn)定翼。這種布置方案起源于德國XXI型潛艇。為了獲得必需的運(yùn)動穩(wěn)性，水平穩(wěn)定翼做得比較大，還安裝了小的垂直穩(wěn)定翼。

　　N級核潛艇外形結(jié)構(gòu)在后來的試驗(yàn)中證明它具有良好的高速性和優(yōu)良的機(jī)動性。

　　美、蘇第二代攻擊型核潛艇在外形結(jié)構(gòu)上有新的改進(jìn)，使?jié)撏У乃畡恿π阅芨�好。美國的設(shè)計(jì)師們研究出了一種最適合于水下航行的潛艇線型，并建造出試驗(yàn)艇“大青花魚”號(AGSS－569)進(jìn)行試驗(yàn)。

　　美國和前蘇聯(lián)的第二代攻擊型核潛艇使用紡錘型尾端和橢圓形艏端的流線外形（如圖3所示），艇體長寬比為8～9，從水動力觀點(diǎn)看，此比例最佳。

　　多用途核潛艇大多變?yōu)閱屋S推進(jìn)，除主推進(jìn)器外，還設(shè)有備用推進(jìn)器。

　　潛艇采用單軸后可以使用大直徑的螺旋槳，從而減少了螺旋槳的單位負(fù)荷，還降低了轉(zhuǎn)速，螺旋槳盤的伴流區(qū)和螺旋槳與艇體的相互作用系數(shù)有質(zhì)的改進(jìn)。較之雙軸來說，推進(jìn)系數(shù)增加了15％～20％。螺旋槳開始產(chǎn)生空泡的臨界轉(zhuǎn)速也有增加。

　　美、蘇核潛艇的海軍系數(shù)在其演變過程中也有變化，第二代核潛艇的海軍系數(shù)增加最多，以前蘇聯(lián)的A級核潛艇的海軍系數(shù)最高。如以第一代的“鸚鵡螺”號和N級核潛艇為1作參考值，美國第二代的“跳魚”號核潛艇的相對海軍系數(shù)為2.25，第三代“洛杉磯”級核潛艇為1.9；前蘇聯(lián)第二代A級核潛艇為2.2，第三代Ak級核潛艇為2。而對同型艦艇，海軍系數(shù)越大，性能越好。

　　核潛艇的外形結(jié)構(gòu)在建造第二代核潛艇時已大部分形成，以后基本上沒有多大改變。反映潛艇水動力性能的參數(shù)穩(wěn)定。

　　值得指出的是實(shí)現(xiàn)第二代和第三代核潛艇水下不沉性的操作上的發(fā)展。它使用艇體和操縱面的水動力支持力在出現(xiàn)負(fù)浮力時來進(jìn)行潛艇救生。

　　潛艇艇體結(jié)構(gòu)型式

　　美國的第一艘核潛艇“鸚鵡螺”號的艇體采用單殼和雙殼的混合型，浮力儲備減少至6％。做這樣的設(shè)計(jì)明顯地是考慮攻擊型核潛艇的水下用途，因而把水面適航性放在次要地位。與之相反，“海神”號雷達(dá)哨核潛艇采用雙殼體結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗�主要在水面和潛望鏡深度航行。“海神”號核潛艇的儲備浮力是傳統(tǒng)的30％。

　　使用混合型艇體結(jié)構(gòu)的另一原因是想避免在減少艇內(nèi)空間的同時，不致過度增加由于采用核動力裝置而引起的主尺度的增加。

　　另一方面，潛艇在采用混合型艇體和減少貯備浮力后，不可能再實(shí)現(xiàn)一艙進(jìn)水不沉的標(biāo)準(zhǔn)。美國之所以如此考慮可能認(rèn)為是可以接受的，因?yàn)槊绹�可能認(rèn)為核潛艇耐壓艇體一艙進(jìn)水的可能性（例如與其它艦艇碰撞）與潛艇在水面航行的時間成正比，而現(xiàn)代核潛艇的水面航行時間已大大減少。另外，潛艇遭到現(xiàn)代反潛武器襲擊引起的戰(zhàn)斗破損而需要進(jìn)行潛艇救生幾乎也是不可能的。

　　美國核潛艇使用小貯備浮力在第三代核潛艇“洛杉磯”級上得到了充分驗(yàn)證，即完全采用單殼體。在“洛杉磯”級潛艇上，耐壓艇體分為3個隔艙，隔艙中只有反應(yīng)堆艙由于考慮輻射安全而由艙壁隔開。

　　從60年代中期開始，潛艇艇體結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展，開始以聲隱身性為主要考慮因素。潛艇外部非耐壓殼體部分的減少可使水流流動壓力脈沖引起的撓性結(jié)構(gòu)振動面積減少。除此之外，單殼體結(jié)構(gòu)有比較低的自然頻率，這樣，與艇體自然頻率和機(jī)電設(shè)備振動頻率相重合的產(chǎn)生共振條件的幾率減少了。由于這些原因，美國的第四代核潛艇“海狼”級（SSN－21）仍然決定采用單艇體結(jié)構(gòu)。

　　前蘇聯(lián)核潛艇在艇型結(jié)構(gòu)上的發(fā)展，較美國的攻擊型多用途核潛艇的艇型結(jié)構(gòu)來說似乎較為保守，前蘇聯(lián)的核潛艇實(shí)際上在這40多年中均為雙殼體結(jié)構(gòu)。

　　采用雙艇體還是單艇體結(jié)構(gòu)對潛艇這種復(fù)雜的系統(tǒng)來說并無明確的好、壞之分，各人做法不同，設(shè)計(jì)思想不同，但也有爭論。爭論的焦點(diǎn)是：

　　首先，前蘇聯(lián)同樣認(rèn)識到潛艇破損后，海水進(jìn)入耐壓艇體的可能性確實(shí)已經(jīng)減少，但認(rèn)為并未完全消除。因此，需要嚴(yán)格地遵守水面一艙進(jìn)水不沉的標(biāo)準(zhǔn)，即需要增加貯備浮力，并使用雙殼體結(jié)構(gòu)。

　　產(chǎn)生的貯備浮力不僅允許破損的潛艇保持一艙進(jìn)水不沉，而且，還結(jié)合高壓空氣的貯備，當(dāng)潛艇在水下?lián)p壞時，能提供應(yīng)急浮出水面所必需的相當(dāng)大的正浮力。前蘇聯(lián)還舉出下面的例子作為旁證。

　　前蘇聯(lián)認(rèn)為，在核潛艇的多年發(fā)展歷程中，曾出現(xiàn)過6次重大事故，其中2次是美國潛艇，4次是前蘇聯(lián)潛艇。美國破損的潛艇“長尾鯊”號（SSN－593）和“蝎子”號（SSN－589）不能浮出水面，而4艘破損的前蘇聯(lián)核潛艇（N級、C級、Y級和M級“共青團(tuán)員”號各1艘）有3艘能浮出水面，繼續(xù)在水面上進(jìn)行救生，能夠給破損的潛艇一次救人的機(jī)會。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，能應(yīng)急浮出水面可使?jié)撏�免于海損。因此，有貯備浮力的雙殼體潛艇，以及耐壓艇體分為相對較小隔艙的潛艇有較好的救生機(jī)會。所以，前蘇聯(lián)海軍一直堅(jiān)持一艙不沉標(biāo)準(zhǔn)，并要求潛艇設(shè)計(jì)師嚴(yán)格滿足這個要求。

　　其次，前蘇聯(lián)也想設(shè)計(jì)單殼體潛艇，因?yàn)閱螝んw確有許多良好性能。第二代V級潛艇和A級潛艇曾在這方面進(jìn)行嘗試。A級潛艇在技術(shù)設(shè)計(jì)階段就已被作為單艇體潛艇發(fā)展。

　　但前蘇聯(lián)認(rèn)為潛艇從雙殼體結(jié)構(gòu)過渡到單殼體結(jié)構(gòu)，對于多用途潛艇的典型航速值30節(jié)來說最多約增加5％，此收益較之損失潛艇生命力來說是次要的，安全總還應(yīng)當(dāng)是壓倒一切的因素。

　　最后，采用雙殼體結(jié)構(gòu)可以減少潛艇噪音。這似乎是公說公有理，婆說婆有理。美國設(shè)計(jì)師認(rèn)為單殼體可以減少噪音，這是因?yàn)樗�說的情況不同。

　　美國設(shè)計(jì)師容易控制機(jī)電設(shè)備的噪音，因此它們的機(jī)電設(shè)備的噪音級很低。所以，美國設(shè)計(jì)師關(guān)心的著眼點(diǎn)是艇體周圍流過的水流引起的水動力噪音的減少。單艇體在這方面有優(yōu)勢。

　　前蘇聯(lián)的條件不同，國內(nèi)工藝水平較低，因此需要借助于對艇體作聲保護(hù)來對付艇的機(jī)電設(shè)備的噪音輻射。前蘇聯(lián)降低噪音的方法是使用隔音涂層。雙殼體對于實(shí)現(xiàn)這種聲保護(hù)帶來了更多的可能性。前蘇聯(lián)核潛艇在降低水下噪音級上也取得了很大進(jìn)展，AkⅡ級潛艇的安靜性就比美國改進(jìn)的“洛杉磯”級潛艇好。

　　潛艇自動化

　　與相對保守的潛艇的艇型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的演變相反，前蘇聯(lián)在潛艇自動化領(lǐng)域的動作較大。由于自動化程度較高，前蘇聯(lián)潛艇的艇員有很大減少。如第一代N級核潛艇的艇員為105人，而排水量比N級大2.4倍的第三代Ak級核潛艇的艇員只有90人。反映艇的自動化水平高低的指標(biāo)是艇員數(shù)與排水量之比，即相對艇員數(shù)。對這兩級潛艇來說，相對艇員數(shù)分別為0.03人/噸和0.012人/噸，減少了2.5倍。

　　而在同一時期，美國核潛艇的艇員數(shù)則沒有多大變化，甚至還有增加。如第一代“鸚鵡螺”號核潛艇的艇員數(shù)為105人，而第三代“洛杉磯”級核潛艇艇員數(shù)為127人。相對艇員數(shù)分別為0.03人/噸和0.02人/噸，減少了僅1.5倍。從艇員人數(shù)上看，是否說明美國核潛艇的自動化水平?jīng)]有多少提高呢？實(shí)際上并非如此。美國在電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件上均處于世界領(lǐng)先地位，其核潛艇上的自動化水平相當(dāng)高，只不過美海軍在這種造價(jià)高、性能佳又存在很大風(fēng)險(xiǎn)的裝備上，采用了“雙保險(xiǎn)”制，既有自動化操控處理系統(tǒng)，又要有人員進(jìn)行校驗(yàn)，以確保各項(xiàng)操作的正確與可靠。

　　前蘇聯(lián)從60年代開始建造A級潛艇時，就把核潛艇的自動化問題當(dāng)作首要問題來抓。A級潛艇當(dāng)時就設(shè)想要建造成只有少數(shù)艇員的全自動化潛艇。

　　A級潛艇的艇員數(shù)較之其它前蘇聯(lián)第二代潛艇少了許多（僅40人）。艇體、動力裝置、電子設(shè)備和武器均由主控制中心控制，艇員要做的工作基本上就是操縱控制系統(tǒng)。

　　前蘇聯(lián)制造了集航行、戰(zhàn)術(shù)機(jī)動和在不同情況下使用武器為一體的世界上第一套作戰(zhàn)情報(bào)控制系統(tǒng)。核潛艇在航行、戰(zhàn)術(shù)機(jī)動和作戰(zhàn)中需要的諸元，通過這套系統(tǒng)可作出最佳選擇并向潛艇指揮員推薦。

　　A級潛艇艇員大幅度減少之后，允許將所有艇員集中在該級潛艇的一個艙內(nèi)。主控制室、所有的戰(zhàn)斗崗位和艇員住艙都設(shè)置在這個艙內(nèi)。其它一些艙，如魚雷艙、主機(jī)艙等均不需要進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，只在大修和小修時艇員才進(jìn)入。

　　艇員集中在一個隔艙，為保證艇員的安全提供了前提條件。艇員集中的隔艙用高強(qiáng)度的橫艙壁隔開，在其上方可布置指揮臺圍殼。圍殼內(nèi)裝有可容納所有艇員并使其能浮出水面的救生艙。一旦潛艇出現(xiàn)損壞事故，艇員不僅在潛艇浮出水面后進(jìn)行逃生，而且還能從水下逃生。遇險(xiǎn)逃生時，艇員必須盡可能快地從損壞的潛艇中進(jìn)入救生艙，并使救生艙與潛艇脫離開來。

　　由于有救生艙，對A級核潛艇前蘇聯(lián)曾想取消一艙進(jìn)水不沉的要求。但1963年，美國核潛艇“長尾鯊”號出現(xiàn)事故后，前蘇聯(lián)海軍決定仍然要采取一切可能的方法來保證潛艇的安全。這同時也打消了前蘇聯(lián)建造單艇體潛艇的念頭。

　　不過，前蘇聯(lián)核潛艇實(shí)現(xiàn)自動化的速度以后卻相對放慢了。這是因?yàn)椋?/p>

　　第一，潛艇的各系統(tǒng)從建造A級潛艇開始在數(shù)量和質(zhì)量上都較為復(fù)雜。這是潛艇增加戰(zhàn)斗性能，如隱身性、搜索能力、攻擊能力和可靠性等的結(jié)果。這種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)密布的全自動化系統(tǒng)必然給控制和維修帶來難以接受的復(fù)雜，不可能保證其可靠性。

　　第二，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，艇員沒有必要的儲備是不行的。潛艇必須要有一定的艇員來進(jìn)行潛艇應(yīng)急救生、海上設(shè)備修理和替換傷病員等工作。

　　第三，大量減少艇員也加劇了某些社會問題，如培訓(xùn)能掌握多門技術(shù)的艇員的問題（A級潛艇的艇員差不多全為軍官），以及在技術(shù)復(fù)雜的自動化潛艇上的人員工作安排和軍官提升問題等。

　　排水量

　　核潛艇在40多年演變過程中，排水量也有變化。排水量是實(shí)現(xiàn)海軍需要的潛艇性能的特殊的價(jià)格尺度。從核潛艇的排水量在40多年的發(fā)展期內(nèi)的變化可以看到，不論是美國的核潛艇，還是前蘇聯(lián)的核潛艇，總的都呈現(xiàn)不斷增加的趨勢。只有美國在1960年以前建造的幾艘核潛艇和前蘇聯(lián)在60年代建造的A級潛艇例外。但這種例外在70年代以后沒有出現(xiàn)過，核潛艇排水量的增加成為持續(xù)不變的趨勢。攻擊型核潛艇出現(xiàn)排水量的這種變化是因?yàn)樵?960年以前，那時美國核潛艇處于草創(chuàng)期，主要是試驗(yàn)采用那種核動力裝置，以及為批量生產(chǎn)戰(zhàn)斗核潛艇作技術(shù)探索。

　　由于具有探索性，第一代核潛艇的排水量變化很大。60年代以后，由于對批生產(chǎn)的核潛艇在聲隱身性、探測距離和攻擊性能上提出了很高的要求，因此，美國的攻擊型核潛艇進(jìn)入了穩(wěn)定增加排水量的時期。結(jié)果，在1961到1997年時期內(nèi)，美國攻擊型核潛艇的排水量增加了多達(dá)2倍，但目前又出現(xiàn)了排水量下降的趨勢。

　　在同一時期，前蘇聯(lián)的核潛艇，由于戰(zhàn)斗性能的提高，因此排水量也有增加，達(dá)2.2～2.6倍。最大的增加出現(xiàn)在第三代核潛艇建造時，其排水量增加達(dá)第二代核潛艇的1.5倍。由于排水量如此增加，前蘇聯(lián)的核潛艇已接近了美國核潛艇的性能水平。

　　核潛艇排水量的大小與潛艇的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能成正比。不過，對潛艇的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)諸元的要求不是決定潛艇排水量大小的唯一因素。第二個較重要的因素是由于潛艇研制的技術(shù)水平。此因素的影響與第一個因素的影響相反，使用的技術(shù)水平越高，要取得所需的性能而要求增加的排水量越小。

　　核潛艇從一代向另一代發(fā)展都伴隨著戰(zhàn)術(shù)技術(shù)需求的增加，當(dāng)然也伴隨著所使用的技術(shù)水平的提高。一般情況下，美、俄在設(shè)計(jì)、建造核潛艇時，所要求的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)時的技術(shù)、建造水平，不過也有例外，最值得一提的是A級核潛艇。在建造A級潛艇時，所使用的先進(jìn)的技術(shù)超過了以潛艇戰(zhàn)斗性能要求的水平，使用了下列先進(jìn)技術(shù)：

　　1.使用了有液態(tài)金屬反應(yīng)堆和高蒸汽參數(shù)的蒸汽輪機(jī)的動力裝置；

　　2.使用了以400Hz高頻電流工作的電氣設(shè)備；

　　3.使用了尺寸小的電子設(shè)備；

　　4.艇體采用鈦合金。

　　前蘇聯(lián)核潛艇在由第二代進(jìn)入到第三代時，排水量有極大的增加，除與制造技術(shù)水平有關(guān)外，很大程度上取決于所要裝備的大量武器。