凯旋级战略核潜艇

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，潜射弹道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武器的费用达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弹道导弹，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路、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舾装施工，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艏部，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，该段为圆滑平行舯体。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战略核潜艇和俄罗斯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公司的SM39“飞鱼”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型全球惯性导航系统，可提供精确的位置以提高弹道导弹的命中精度，此外还装有天文导航、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”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，所有管路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。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载重汽车的话，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。