第一百二十三章 核潛艇的明天
在第二次印度洋戰(zhàn)爭爆發(fā)前,中國海軍正在建造099型攻擊核潛艇。 從性能上講,099型完全超越了“弗吉尼亞”級,某些方面超過了“小石城”級,是中國海軍第一種能夠與美軍最新式核潛艇抗衡的攻擊核潛艇,只是比起已經(jīng)動工建造的“波特蘭”級仍然有較大的差距。 當(dāng)時,海軍計劃分兩批建造十六艘,即全部取代095型。 結(jié)果,受全電動潛艇項目影響,099型只建造了八艘,全部在二零四六年服役。為了維持核潛艇部隊的規(guī)模,八艘095型在二零四六年返回造船廠,進(jìn)行了服役之后的第三次現(xiàn)代化改進(jìn),把服役壽命延長到了二零五五年之后。這么做,不是為了維持攻擊核潛艇部隊的戰(zhàn)斗力,而是留下經(jīng)驗豐富的官兵。要知道,培養(yǎng)一批攻擊核潛艇的官兵,至少需要三到五年的時間。 到了二零四六年,海軍已經(jīng)找準(zhǔn)了攻擊核潛艇的發(fā)展方向。 說得直接一點,就是以可控聚變反應(yīng)堆取代裂變反應(yīng)堆,把動力系統(tǒng)的性能提高十倍以上,在此基礎(chǔ)上開發(fā)出性能更加先進(jìn)的攻擊核潛艇。只是,在具體實施的時候,海軍遇到了無法逾越的障礙。 潛艇不是水面戰(zhàn)艦,配備的電子設(shè)備的功率不會大到哪里去,也用不了那些需要大量電能的武器系統(tǒng)。即便在今后的很長一段時間內(nèi),魚雷仍然是潛艇的主要武器,因此潛艇沒有耗電大戶。 問題就是,有了強(qiáng)勁的動力系統(tǒng),還得把強(qiáng)大的動力發(fā)揮出來,也就需要同樣強(qiáng)大的推進(jìn)系統(tǒng)。 這就是最大的問題。 早在設(shè)計c3型航母的時候,中國海軍就通過水池試驗證明了一個問題,即現(xiàn)有的任何一種推進(jìn)設(shè)備,在使?jié)撏У臐摵剿俣冗_(dá)到四十五節(jié)的時候,都會產(chǎn)生巨大大噪聲,使?jié)撏适щ[蔽性。 當(dāng)時,這個試驗主要是為c3級航母的速度標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。 說得直接一點,c3級把最高航速設(shè)為四十五節(jié),除了戰(zhàn)術(shù)上的需求之外,也與艦隊反潛有關(guān)。 問題是,中國潛艇也同樣避免不了這個問題。 到第二次印度洋戰(zhàn)爭爆發(fā)前,中國海軍已經(jīng)認(rèn)識到,僅通過提高動力系統(tǒng)功率來提高潛艇航速,已經(jīng)行不通了。從某種意義上講,這也是中國海軍開始重視全電動潛艇,并且降低攻擊核潛艇地位的主要原因之一。要知道,只要對高速持續(xù)航行能力沒有過高要求,全電動潛艇完全能夠取代攻擊核潛艇。 只是,全電動潛艇也存在同樣的問題。 當(dāng)時,海軍通過計算機(jī)模擬,得出了一個結(jié)論,即在用泵噴射推進(jìn)器的時候,潛艇在四十五節(jié)時的噪聲高達(dá)一百六十分貝。 這是個什么概念? 設(shè)在關(guān)島的美軍水下監(jiān)聽系統(tǒng)就能發(fā)現(xiàn)從那霸港出來的中國潛艇,沒有任何一種潛艇能在這么大的噪聲下活動。更嚴(yán)重的是,巨大的噪聲也大幅度降低了潛艇自身的探測能力,等于成了聾子。 顯然,海軍需要一種更加安靜的推進(jìn)系統(tǒng)。 當(dāng)時,在這方面的研究已經(jīng)取得了突破,即磁流體推進(jìn)系統(tǒng)。 從理論上講,磁流體推進(jìn)系統(tǒng)沒有運(yùn)動部件,因此不會產(chǎn)生空泡噪聲,能夠把推進(jìn)系統(tǒng)的噪聲降為零。雖然現(xiàn)實與理論有一定的差距,但是在潛艇航速超過三十五節(jié)之后,磁流體推進(jìn)系統(tǒng)的靜音效果非常明顯。在二零四五年之前,中國海軍的理論研究表明,磁流體推進(jìn)系統(tǒng)能使?jié)撏г谒氖骞?jié)時的噪聲降低到一百一十分貝以內(nèi),如果輔助其他降噪措施,比如采用仿生消聲瓦,優(yōu)化潛艇的流體結(jié)構(gòu),有足夠的把握把潛艇的噪聲強(qiáng)度降低到一百分貝以內(nèi)。 可以說,低于一百分貝是最低要求。 如此一來,就只能在磁流體推進(jìn)技術(shù)上做文章了。 問題是,到二零四五年的時候,中國海軍的幾臺測試設(shè)備的能源利用效率只有可憐的百分之一。 也就是說,當(dāng)時磁流體推進(jìn)系統(tǒng)只能把百分之一的能量轉(zhuǎn)化為推進(jìn)力。 這是個什么概念? 從理論上講,要把一艘水下排水量為一萬噸的攻擊核潛艇加速到四十五節(jié),并且保持這個速度航行,推進(jìn)系統(tǒng)的輸出功率至少需要達(dá)到一萬五千千瓦,也就是十五兆瓦,因此動力系統(tǒng)至少需要一千五百兆瓦的輸出功率。 毫無疑問,這幾乎是不可能的事情,因為“泰山”級航母的兩座反應(yīng)堆的輸出功率也就一千多兆瓦。以當(dāng)時的技術(shù),根本不可能在一萬噸級的攻擊核潛艇上安裝兩座jh-44型反應(yīng)堆。 從理論上講,至少要把磁流體推進(jìn)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率提高到百分之十,才有可能具備實用價值。 為此,海軍在磁流體推進(jìn)技術(shù)上投入了巨額研制經(jīng)費。 可以說,該技術(shù)能否成熟,直接關(guān)系到了攻擊核潛艇的命運(yùn)。 當(dāng)時,在該領(lǐng)域進(jìn)行深入研究的不僅有中國海軍,也有美國海軍,因為大家都知道,這是必須攻克的技術(shù)難關(guān)。 萬幸的是,技術(shù)進(jìn)步總是超乎預(yù)料。 到二零四七年的時候,中國海軍投資研制的磁流體推進(jìn)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率就突破了百分之五,而且已經(jīng)解決了主要技術(shù)難題。根據(jù)軍事情報局提供的情報,美國海軍在該領(lǐng)域的研究也取得了重大突破,只是美國在可控聚變反應(yīng)堆的小型化問題上做得不徹底,因此在相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上中國。別的不說,美國規(guī)劃的下一代航母依然采用了裂變反應(yīng)堆,而且依靠以往的技術(shù)積累,把裂變反應(yīng)堆的輸出功率提高到了兩百兆瓦,能夠在安裝四座反應(yīng)堆的情況下,把下一代航母的最大航速提高到四十五節(jié)左右。如果美國已經(jīng)在聚變反應(yīng)堆小型化上取得了重大突破,就沒有任何理由繼續(xù)采用裂變反應(yīng)堆,因為聚變反應(yīng)堆的功率密度比裂變反應(yīng)堆高了十倍以上。 受此影響,二零四七年底,海軍提出了新一代攻擊核潛艇的建造方案。 按照海軍的要求,新一代攻擊核潛艇將采用磁流體推進(jìn)系統(tǒng)與可控聚變反應(yīng)堆,最大潛航速度不得低于四十五節(jié),而且在以四十節(jié)航行時的總體噪聲強(qiáng)度不得超過一百分貝,具備強(qiáng)大的持續(xù)作戰(zhàn)能力。 可以說,這個要求并不低。 即便動力系統(tǒng)與推進(jìn)系統(tǒng)的問題得到解決,也需要在其他領(lǐng)域取得重大突破,比如研制出性能更好的仿生消聲瓦,把潛艇的流體阻力系數(shù)降低百分之三十以上,才有可能把流體噪聲控制在海軍的要求范圍之內(nèi)。除此之外,還必須考慮主動降噪,不然很難把噪聲強(qiáng)度降低到一百分貝以內(nèi)。 事實上,這些都是小問題。 當(dāng)時,最嚴(yán)重的問題是推進(jìn)系統(tǒng)散熱。 要知道,即便磁流體推進(jìn)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了百分之十,也意味著有百分之九十的能量將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。如果推進(jìn)系統(tǒng)的輸出功率為一萬五千千瓦,就意味著有十三萬五千千瓦的功率在給潛艇加熱。潛艇散熱不是大問題,海水就是最好的散熱介質(zhì)。問題是,這么大的熱量很難立即發(fā)散,很容易燒毀推進(jìn)系統(tǒng)與動力系統(tǒng),而且加熱周圍的海水,必然削弱潛艇的隱蔽性。 可以說,解決不了散熱問題,一切都是白搭。 問題是,傳統(tǒng)的散熱手段根本行不通,因為這都意味著直接把熱量釋放到潛艇周圍的海水中去。 唯一可行的辦法,就是利用推進(jìn)器散發(fā)的熱量。 當(dāng)時,中國工程師首先想到的就是在磁流體推進(jìn)器上設(shè)置熱敏電極,把內(nèi)能再次轉(zhuǎn)化為電能,為潛艇上的耗電設(shè)備供能。只是潛艇在大多數(shù)時候,消耗的電能很有限,因此這個辦法根本行不通。 最終,工程師想到了一個解決辦法,就是讓內(nèi)能循環(huán)再利用。 說得簡單一些,就是首先讓內(nèi)能通過熱敏電極轉(zhuǎn)化為電能,用來驅(qū)動推進(jìn)器,從而達(dá)到了反復(fù)利用的目的。 更重要的是,這樣一來,能夠大幅度提高磁流體推進(jìn)器的能量轉(zhuǎn)換效率。 二零四八年,中國海軍就制成了第一臺能量轉(zhuǎn)換效率超過百分之十的磁流體推進(jìn)器,并且在當(dāng)年年底把效率提高到了百分之十三。當(dāng)時,工程師與海軍都很樂觀,認(rèn)為完全有能力把能量轉(zhuǎn)換效率提高到百分之三十。 果真如此的話,攻擊核潛艇的前景就十分樂觀了。 要知道,大部分泵噴射推進(jìn)器的能量轉(zhuǎn)換效率也就只有百分之三十多。 如果磁流體推進(jìn)器能夠達(dá)到這個級別,那么就能采用小型聚變核反應(yīng)堆,甚至有可能采用燃料電池。 可惜的是,到二零四九年底,磁流體推進(jìn)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率也只有百分之十五。 在工程師修改了數(shù)學(xué)模型之后,發(fā)現(xiàn)了一個非常悲觀的結(jié)果,即內(nèi)能再利用系統(tǒng)有一個極限值,最多能把磁流體推進(jìn)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率提高到百分之十八,而實際上能達(dá)到百分之十五就很不錯了。 事實上,這算不上壞消息,因為海軍的基本要求是達(dá)到百分之十。 二零四九年初,海軍正式啟動了新一代攻擊核潛艇的設(shè)計與建造計劃。(未完待續(xù)。如果您喜歡這部作品,歡迎您來起點(qidian.)投推薦票、月票,您的支持,就是我最大的動力。)