凯旋级战略核潜艇(法文:Classe Triomphe Le Sous - marin nucléaire stratégique,英文:Triomphant class submarine,又名:胜利级),是 法国 海军 隶下的一型 核动力 弹道导弹潜艇 ,是法国第二/三代 弹道导弹核潜艇 。
凯旋级 战略核潜艇 是法国在役的最先进的战略核潜艇,它采用的一些先进技术不同于 美国 和 英国 ,但仍处于世界领先地位,该级艇用于取代法国原有的可畏级和“不屈”号战略核潜艇,是法国战略核威慑的主要组成部分。
凯旋级战略核潜艇共建造了4艘,分别为“凯旋”号、“鲁莽”号、“警戒”号和“可惧”号(一说猛烈号)。首艇1997年服役,末艇2010年服役。
发展沿革
研制背景
1960年2月13日, 法国 在非洲法属 阿尔及利亚 境内的塔奈兹鲁夫沙漠中爆炸了第一枚核装置,继美、苏、英之后成为“核俱乐部”的第4个成员。此后,建立和发展独立的“三位一体”核力量,维护法国的独立自主和大国地位,作为 夏尔·戴高乐 总统制定的一项基本国策一直延续。不管哪个 政党 执掌 法国政府 大权,发展和完善核力量都被列为优先的重点项目。 法国 前总统密特朗在1991年说“我们在2000年的方针仍将以战略核威慑为中心,这就必须保留我们的战略威慑力量。”因此 法国 一向把优先发展独立的核威慑力量作为国防建设的基本方针,是世界上唯一一个先发展战略导弹 核潜艇 后发展攻击核潜艇的国家。
法国 幅员较小、城镇密集,但濒临 大西洋 和 地中海 ,拥有优越的海洋环境。因此,海基战略核力量一直被法国视为核力量的基石和第一要素, 潜射导弹 和核潜艇更是重中之重。在1963至1990年间, 法国政府 用于研制和购买战略 核弹 的费用达3125.6亿 法郎 ,占全军武器装备总费用的29.2%,而用于发展潜基战略核兵力的费用达527亿法郎,占战略核武器总投资的48.8%。1985年时, 法国 已经有了5艘 可畏级战略核潜艇 和1艘可畏级改进型“不屈”号战略核潜艇,因此法国有一支完整的水下战略核威慑力量。
建造沿革
立项研制
法国可畏级战略核潜艇建于20世纪70年代,到了20世纪90年代后将逐渐退役。此外 法国 战略核潜艇 的发展和 苏联 类似,发展一型 导弹 配备一型潜艇, 可畏级战略核潜艇 装备的是M-45 弹道导弹 ,该导弹为三级固体燃料导弹,射程约5300-7000公里,每枚导弹可携带6个威力为150ktTNT当量的TN75分导式 热核弹头 。为了装备射程更远的M-5弹道导弹,同时也为了保证 法国 继续拥有独立的 弹道导弹核潜艇 力量, 法国政府 于1981年决定自80年代末期开始建造6艘凯旋级战略核潜艇,以便在21世纪初期全部取代可畏级和“不屈”号。凯旋级总投资约为798亿 法郎 ,单艇造价约13.39亿美元,从1981年夏季开始由法国DCN集团(原DCN造船局,现为DCNS)负责研制,首先以可畏级为基础,进行了必要的改进并增加了许多新的设计概念。
考虑到凯旋级以后可能要装备尺寸更大的 潜射导弹 ,因此其耐压艇体的直径未采用可畏级的10.6米,而是初步定为12.2米,艇体长度也比可畏级增加了10米。凯旋级的初步设计阶段共做出六个设计方案,1981年底,初步设计基本完成时,第六个设计方案DN6最终得到批准。
深入设计
凯旋级战略 核潜艇 的正式方案得到批准后,法国瑟堡海军 造船厂 (Cherbourg Naval Dockyard)、安德雷海军造船厂以及原子能委员会共同合作,对凯旋级核潜艇的下一步设计工作进行了协商,要求其最大下潜深度必须超过在此之前的各级核潜艇,可以达到500米。除此之外,该级潜艇的球形 声呐 基阵的 导流罩 、部分 上层建筑 、 导弹 发射筒的外盖、舷侧声呐导流罩和指挥台围壳等还将采用多种合成材料建造。
在施工图纸绘制完成后,为了保证建造工作的顺利进行,设计部门先后建造了3种凯旋级核潜艇的模型。前两种是用木材、铝材以及塑料制成的,其中第一个是在1986年以1:5比例制作,模型建造完毕后,设计人员把艇上的各种装备按比例制成 木模 ,结果在模型内进行试装时发现,事先设计选定的设备数量过多,无法全部装进艇内,因此又重新对设备选型,并减少了装艇数量。为进一步掌握设备装艇情况以及了解艇员执勤岗位与周边设备的关系,1988年又建造了第二个1:1实尺模型,按照设计图的布置,主要舱室均按实际尺寸制造。为了使设备安装具有真实性,一些重要设备都采用了真实物品, 法国海军 参谋部 代表以及技术部门人员在一些重要舱室和作战指挥舱内进行了实地体验,并按照法国海军的使用要求进行了相应的修改和调整。1991年,使用 计算机 技术完成了凯旋级的三维模型,使用计算机模型,一些非重要舱室及 管道 、线路等不需制作实尺模型,节省了许多财力和人力。
建造历程
为了保证凯旋级战略核潜艇的顺利建造,瑟堡海军 造船厂 对原有的厂房进行了改造,扩建了原来的艇体建造车间,新建了一个具有两跨的总装车间和一个供凯旋级核潜艇下水的船 坞 ,坞中设有一个长方形的重量为4000吨的钢制 升降平台 。还购置了一个特殊的移送系统,由众多的移送车辆组成,采用液压自动控制,凯旋级的艇体分段在各车间建造完成后,利用移动系统运往总装车间进行合拢以及 装施工,然后再利用移送系统将成形的潜艇运送至船坞,利用钢制升降平台,在船坞内舾装及等待下水。
凯旋级战略核潜艇首艇“凯旋”号于1989年6月9日在瑟堡海军 造船厂 开工建造,整个建造过程分为5个阶段。第一阶段是艇体的建造,第二阶段是艇上各种设备和器材的制造,第三阶段是艇上各种装置的连接和以及设备的安装,第四阶段是潜艇下水以及下水之后对艇上各种设备的最初试验,第五阶段是进行海上试航。
服役历程
1994年3月26日,“凯旋”号下水,1997年3月21日服役。“凯旋”号上装备了75000种设备,300多千米的 电缆 ,50多千米的管道,建造过程中技术人员总共绘制和编写了10万份图纸和资料。
技术特点
艇型结构
艇型
凯旋级战略核潜艇外形呈十分光顺的 流线型 ,长宽比为11,整个艇体为拉长的水滴型。指挥台围壳细长高耸并居中靠近 部,围壳前缘设置有围壳舵,顶部为小型突出整流罩。在指挥台围壳后部、艇中部设有 导弹 发射筒,该段为圆滑平行 体。艇体向艇尾方向收缩至平顶式尾舵位置,艇尾水平舵端部设置了固定板,使其操纵面布置形式呈H状,采用泵喷推进器,这些布置都提高了推进效率并降低了噪声。
结构
凯旋级采用单壳体结构,由于使用了最新型的HLES-100高强度 合金钢 ,下潜深度可达500米。从 其主尺度和排水量等主要指标来看,凯旋级是 法国 建造的最大吨位的潜艇,其长度已经达到与美国 俄亥俄级核潜艇 和 俄罗斯 941型战略核潜艇 长度相当的程度。
舱室
凯旋级耐压壳内设置有 鱼雷 舱、指挥舱、 导弹 舱、反应堆舱、主机舱、尾舱等6个舱室。其中首舱设有5层 甲板 室,舱室宽敞,工作生活条件较好,会议室、小餐厅、 手术室 齐全,动力装置位于第四舱和第五舱内。凯旋级的排水量虽然比“不屈”号大60.7%,但由于采用了先进的计算机系统,加之设备小型化,操纵简单,所以提高了艇的自动控制水平,艇员由130人减至111人,减少14.6%,艇员的排水量负荷为129.1吨。由于排水量增大,因此有足够的空间装备新型电力推进设备、应急 柴电动力 装置、通气管和逃生筒以及许多新型电子设备,保证了潜艇航行的安全可靠性。
动力系统
凯旋级战略核潜艇采用全电力推进, 动力系统 由主动力装置和辅助动力装置组成,主动力装置主要包括:核 反应堆、体积补偿器、蒸汽发生器、防护装置、两台蒸汽涡轮机、四台主 发电机 、循环泵、螺旋桨电动机、驱动螺旋桨的单轴推进装置以及指挥和控制设备。蒸汽发生器作为反应堆一回路系统的主要组成部分,用于为蒸汽涡轮机提供蒸汽 热能 ,蒸汽涡轮机把蒸汽热能转换成机械能用以带动主发电机发电,两台主发电机产生的 电能 用于保障舰上所有 电力系统 的工作;另外两台功率最大的主发电机将产生的 交流电 转换成 直流电 后,专门用于供给 螺旋桨 电动机驱动螺旋桨,从而带动泵喷推进器工作,这省去了减速齿轮箱。凯旋级的推进装置为单轴,配置在潜艇中心线上,使用精密加工制作的7叶大侧斜 螺旋桨 ,并设有防止空泡现象的导流管,该导流管可以清除螺旋桨顶边形成的、能够产生很大噪音并能造成金属破裂的空泡。
凯旋级的辅助动力装置主要包括2台8PA4V200SM型8缸柴油机、 柴油发电机 、 蓄电池 组、水下柴油机工作设备及控制系统,在研制过程中充分考虑了抗冲撞和抗震性,以及潜艇在海上航行的各种气候条件和航海特点。辅助动力装置主要在潜艇遇到紧急情况或驶离基地时使用,当潜艇在主动力装置发生故障或者 核反应堆 停止使用时,由柴油机带动柴油发电机,为 螺旋桨 电动机提供 电能 ,从而带动螺旋桨及泵喷推进器工作;或者由 蓄电池 组直接为螺旋桨电动机提供电能,驱动潜艇航行。辅助动力装置平时不使用时,柴油发电机产生的电能则为 蓄电池 组充电,以备下次使用。此外为了提高低速时的机动性能,艇上还安装了艇艏 侧推器 。
凯旋级采用了与法国 戴高乐号航空母舰 一样的K-15一体化自然循环压水堆装置,是 红宝石级攻击核潜艇 采用的CA-S48一体化压水堆的放大型,因此设计思路是一样的。K-15型压水堆热功率150兆瓦,可提供轴功率约30.5兆瓦,堆芯寿命约10年,自然循环能力高达49%并且能够自动控制,这增强了反应堆和一回路系统的固有安全可靠性,可避免反应堆失水事故的发生。另外潜艇在中低速航行时可不用主循环泵,从而去掉了一个噪声源。K-15压水堆的堆芯、蒸汽发生器、 稳压器 及主循环泵等一回路系统都集成在 压力容器 之内,因此其高度和直径只有10米和4米,体积比传统的分散型压水堆要小得多,同时意味着带有放射性的冷却水都在压力容器之内进行循环,大大降低了 冷却剂 泄露的风险。除此之外整个 核反应堆 和蒸汽发生器等外表面镀有生物防护层,处于生物防护状态下, 法国 专家认为该反应堆的可靠性和安全性比民用反应堆还要高。综上所述,K-15压水堆具有功率大、体积小、重量轻、噪声低、安全可靠的特点。
艇载武器
凯旋级战略核潜艇设置了16具 弹道 导弹 发射筒,设计装备M-5导弹,该型导弹从1991年起开始全面研制,1996年由于法国调整了核战略部署,因此修改了M-5导弹计划,将其设计简化重新命名为 M-51弹道导弹 ,自1997年开始实施,至2010年完成。由于M-51导弹的研制落后于潜艇的建造进度,因此凯旋级前三艘艇先装备了原有的M-45导弹。2010年9月,凯旋级4号艇“可惧”号服役并开始搭载M-51导弹,同时 法国海军 开始对前三艘凯旋级核潜艇进行M51导弹换装,预计至2018年全部完成。M-51 导弹 为三级 固体燃料 导弹,射程8000-11000公里,圆概率偏差300米,其携带的分导式弹头型号、数量和威力与M-45型基本相同。M-51导弹可同时攻击多目标,具有射程远、精度高、威力大的特点,从2015年开始, 法国 开始为M-51导弹换装新型的TNO(海射)核弹头,其性能将全面提升。
凯旋级在艇艏设置了4具533毫米 鱼雷 发射管,可携带ECANL5-3型两用主/被动声自导鱼雷, 海鳝 鱼雷和 法国宇航 的SM39“ 飞鱼反舰导弹 ”潜射 反舰导弹 ,鱼雷和导弹的携载总量为18枚。
水声系统
凯旋级战略核潜艇装备有DMUX-80艏部和舷侧阵主/被动多功能 声呐 ,DUUX-5 低频 被动侦察和测距声呐,DSUV-61/62 甚低频 被动拖曳线列阵声呐,该声呐探测距离可达50至100 海里 。
艇电系统
凯旋级战略核潜艇装备有DRUA-33型Ⅰ波段“卡里普索”水面导航和搜索雷达,ARUR-13/DR-3000U型电子战侦 察措施。
凯旋级导航系统采用了 法国 自行研制的SGN-3型全球 INS ,可提供精确的位置以提高 弹道导弹 的命中精度,此外还装有 天文航海 、卫星导航等设备。
凯旋级综合 通信系统 ,包括卫星通信、甚低频通信及浮标天线, 极低频 通信设备 等。
凯旋级战略核潜艇的控制系统包括主控制台和各种数据的数-模 变换器 ,其数据主要有轴线电压控制 传感器 所获得的数据、机械的状态参数、设备的工作时间和动力装置各部件噪音频率特性等。另外还装有用于控制16枚 弹道导弹 的数据传输处理和作战指令发布等作战控制功能的SAD战略数据系统;用作控制 飞鱼反舰导弹 和作为鱼雷武器 火控系统 的SAT战术数据系统和DLA-4A武器控制系统,这些系统中大量采用了 电子技术 、 计算机 技术和 气动 工艺。
隐身技术
凯旋级战略核潜艇的降噪问题自开始设计时便受到高度重视,在 土伦 专门成立了舰船降噪研究中心,在巴黎设立了负责降噪方面的特设机构,技术人员从多方面着手研究,试验并制定新的静音技术标准。在凯旋级建造过程中, 法国 有关部门 特地组织了多次降噪技术的在职培训,参加培训的工程师、设计师、机械师以及现场的安装工人共计达到2500多人。
凯旋级为了尽量使噪音在正常海况下不超过海上的自然声音,使用了一系列新工艺和先进的降噪静音技术,其艇体外形光顺,流水孔减少,并装设有新型 消声瓦 ;采用了K-15自然循环压水堆,在中低速航行时可不用主循环泵,从而去掉了一个噪声源,大幅度降低了噪声;二回路设备采用浮筏减振机座,对管内液体、气体流动都采取降噪措施;大量使用 滑动轴承 取代 滚动轴承 ,所有会产生噪音的其他机械装置都通过吸音和减振 垫片 固定到艇体上; 发动机 和循环泵,所有 管道 和 电缆 连接都使用由弹性元件制成的减振 衬套 包住;采用电力推进,取消了减速 齿轮 ,并使用气幕降噪和泵喷推进器;使用的7叶 螺旋桨 经过精密加工制作,设有防止空泡现象的导流管,导流管内外还敷有消声材料;此外还采用了消磁、减小红外特性等措施,大大提高了隐蔽性和生命力。
凯旋级的控制系统还设有动力装置各部件噪音频率特性数据“数-模 变换器 ”,噪音的 频谱 特性以图表的方式反映出来,以便对其不断进行评估和改进。采用这一系列的措施后,凯旋级战略核潜艇的噪音水平能够与 美国 的 俄亥俄 级相媲美甚至更低,约为 可畏级战略核潜艇 的1/3,如果把可畏级比作是一辆 卡车 的话,那么凯旋级就是一辆豪华的“大轿车”,它航行的声音能与海浪的声音融合在一起。
性能数据
服役动态
2009年2月3日或4日, 英国 前卫级战略 核潜艇 “前卫”号与凯旋级战略核潜艇“凯旋”号在 大西洋 中部发生“碰撞”,双方潜艇都造成了“大面积”损伤,没有人员受伤,但“水下撞车”的核潜艇上都携带有 核导弹 。事后 英国皇家海军 强调,虽然两艘 核潜艇 在水下发生碰撞,但没有对艇上的 核反应堆 或者 导弹 造成任何损伤,两艘潜艇“亲密接触”的其他细节也没有被公布。发生事故的 核潜艇 当时正在开展“例行巡逻”,由于双方速度都很慢,因此本次碰撞造成的损失“不特别严重”。
但事故发生后,英军“前卫”号 核潜艇 被拖回位于 苏格兰 的基地维修,可见其受伤之重。另外在潜艇表面存在“遭受撞击和刮伤后产生的明显痕迹”, 法军 潜艇的“声纳罩部分”严重受损,但仍利用自身动力返回本土基地接受修理。分析人士指出,来自两个盟友国家的 战略核潜艇 水下相撞是“非常罕见”和“严重”的事故。这表明两艘潜艇事发前不清楚对方的确切位置。
根据 北大西洋公约组织 规定,其 成员国 应该互相通报本国海军战舰的“大致方位”,但是战略核潜艇作为国家的重要威慑力量,其活动范围与具体方位属于绝密,即便是普通潜艇,也不会贸然打开雷达系统或者向其他舰艇暴露自己的位置。两艘 核潜艇 都处于海洋中同一位置的几率是几百万分之一,它们利用 声呐 系统发射 声波 来定位。当通常情况下,潜艇会以较低速度行驶,并关闭主动声呐系统,以减少自身发出的噪音,这可能是双方发生碰撞的原因之一。
该级各艇
总体评价
凯旋级 战略核潜艇 作为 法国 建造吨位最大的战略核潜艇,具有攻击力强、隐身性好、自动化程度高和安全可靠的特点。截止到2003年1月,法国拥有各 型核弹头348枚,其中由 潜射导弹 和舰载强击机投掷的有298枚,凯旋级的核打击能力占法国整个核力量的85%以上,因此是法国战略核打击力量的主要支柱。
凯旋级战略核潜艇由于采用了大量的先进技术,如先进的一体化自然循环 核反应堆 、全电力推进、整合的静音技术、新型的弹道导弹以及先进的电子侦察设备, 法国 称其在40年内先进有效,因此它也是法国未来几十年核威慑力量的绝对中坚。
苏联解体 后,世界 美苏冷战 格局不复存在,针对国际形势的变化,法国根据其 导弹 射程和 核潜艇 性能分析,凯旋级战略核潜艇只需建造4艘,就能够保证平时总有一艘在海上巡逻,因此削减了原先建造6艘的计划。同时 法国政府 开始反思和调整自身的核政策。1994年,法国政府颁布“国防问题 白皮书 ”,提出了核政策调整的初步思路。1996年2月,时任 法国 总统 雅克·希拉克 宣布在1997至2002年期间要对法国核武装力量进行改革,决定撤消作为“三位一体”核力量组成部分的固定式陆基 核导弹 。1996年7月,法国国防部颁布了《1997-2000年军事建设规划》等一系列法规文件,正式决定将原来的陆海空“ 三位一体 ”核威慑力量协调发展调整为大力发展海基力量。自1996年9月16日开始, 法国 用了两年时间拆除了部署在阿尔比恩高原上的所有18枚S3D型 中程弹道导弹 。 9·11事件 后,法国领导人多次在讲话中强调,法国面临的主要威胁是“地区不稳定、日益增加的 极端主义 和大规模杀伤性武器扩散”, 中东 和 第三世界 具有发展 核弹 、 远程导弹 能力的国家以及可能对法国实施恐怖袭击的极端组织,它们都成为了法国核威慑的对象。“有效反击”取代冷战时期的“以弱胜强”,成为 法国 核战略的新思路,核武库也开始向更精干、更高效的方向转型,而凯旋级战略核潜艇作为唯一的海基战略核威慑力量则显得越来越重要。