從035到039A——中國潛艇技術三級跳
我想很多和我一樣90后的軍迷,在2004年剛有互聯(lián)網(wǎng)論壇時,看到039A(當時受漢和誤傳為041元級)型那水滴形的外觀的震撼。要知道,在039A服役的2004年,中國還在生產(chǎn)的035B型潛艇和039G型潛艇還是傳統(tǒng)的抹香鯨型水動力外形,因此039A的服役,確實是如同當年的052B,殲10的交付及殲11B,051C的出現(xiàn)一樣震撼人心。那么,中國是如何建造出具有世界領先水平的039A型潛艇呢?我接下來為大家講述這段艱難的發(fā)展史。



在二次世界大戰(zhàn)末期,德國建造的XXI型潛艇奠定了此后常規(guī)潛艇的基礎——柴電動力、帶有通氣管、雷達、消音瓦,水下最大速度突破15節(jié),具備良好的長期低速潛伏能力和短時間加速機動能力,配備聲導魚雷和反聲納誘餌,能夠獨立遂行潛伏偵查、滲透布雷、封鎖敵國港口、通商破壞、襲擊艦隊和潛艇反潛多項戰(zhàn)斗任務。到了1953年,隨著美國AGSS - 569大青花魚號試驗潛艇服役,當代所有的常規(guī)潛艇的基本特征——水滴形外形、七葉大傾斜螺旋槳也全部具備了,到1958年白魚級服役,全球常規(guī)潛艇基本定型,不再改變,所以嚴格來說,不算后來信息技術對潛艇聲納、魚雷、控制的加成外,世界常規(guī)潛艇基本上和白魚級沒有什么變化,從這點上,常規(guī)潛艇算是二戰(zhàn)后少有的未徹底變樣的武器之一。



相比美國潛艇的快速達到“峰值”,蘇聯(lián)的潛艇技術進展相當緩慢。在二戰(zhàn)之后,蘇聯(lián)百廢待興,加之造船業(yè)基礎人才匱乏,所以蘇聯(lián)潛艇基本以繳獲的德國潛艇技術為源頭發(fā)展,先后推出了611(北約代號Z)大型遠洋潛艇(基本上可認為是XXI翻版)、613型(北約代號W,中國為6603型)中型近海潛艇(可認為是XXI技術和VII技術的結合)和633型中型潛艇(北約代號R,國產(chǎn)代號033,改進后即為035/035G、035B)潛艇。在1959中蘇交惡前夕,中國和蘇聯(lián)簽署了二四協(xié)定,購買了最后一批蘇聯(lián)武器的生產(chǎn)許可證和配套零件,其中就包括633型潛艇技術。由于中蘇矛盾已經(jīng)表面化,蘇聯(lián)在最后一期軍火合同里未交付當時最先進的MIG-21戰(zhàn)斗機許可證(但有樣機,中國逆向工程即為殲7,但性能在蘇聯(lián)停產(chǎn)MIG21之前完全達不到蘇聯(lián)水準)、641型(F型)大型潛艇、SEAT-60型聲導魚雷等技術,因此中國能夠取得的最好的潛艇也就是相當于XXI的優(yōu)化型633型了。因而,從1959至2004,中國開始了漫長的45年633型潛艇消化吸收提高之路,由于中國僅有633型(以及更早的613型(即6603型),但613性能太差,并未像033一樣大規(guī)模發(fā)展)的圖紙,所以包括后來的091,092也大部分沿用了033的技術成果,所以633的消化吸收也是中國潛艇工業(yè)的唯一道路。


從033到035——艱苦卓絕的第一步
033型潛艇交付給中國海軍時已不再先進。事實上,在人民海軍服役的40年里,033型潛艇一直到退役,也幾乎沒能配備理應在1955年就列裝的聲導魚雷。中國的魚雷發(fā)展史也是一篇可歌可泣的血淚史,在完全沒有工業(yè)基礎的情況下,毅然完成了從仿制二戰(zhàn)壓縮空氣魚雷到生產(chǎn)OTTOII燃料的斜盤式發(fā)動機魚雷的偉大歷程,相當于用1960-2005的45年間走完了美國1905-1975的70年路程。

033型潛艇屬于二戰(zhàn)最后一代潛艇。該潛艇采用蘇聯(lián)繼承的德國XXI型潛艇的雙殼體制造,水面排水量1450噸,水下排水量1830噸,略低于21型潛艇。其主機采用2臺4000馬力柴油機,通過齒輪箱連接在直流發(fā)電機和螺旋槳上,水下使用2套電動機(加速電動機和巡航電動機),水面航速15節(jié),水下航速13節(jié),整體性能略低于XXI型潛艇(因為蘇聯(lián)對標XXI是611和641型潛艇,613和633是面向近海推出的“精簡型”)。該潛艇配備6個艦艏魚雷管,可以使用53-38U型直航魚雷(二戰(zhàn)蘇聯(lián)熱動力魚雷,曾經(jīng)擊沉威廉·古斯特洛夫號客輪,造成世界上最大的海難)攻擊水面目標。在二戰(zhàn)后,蘇聯(lián)魚雷一度進展緩慢,先后推出53-57,53-59等不少熱動力魚雷,還有類似95式魚雷的氧氣動力魚雷。中國1950年代購買了蘇聯(lián)火箭助推空射反艦魚雷(即魚2)的許可證,同時引進了蘇聯(lián)的氧氣魚雷圖紙,但生產(chǎn)失敗,不得不轉(zhuǎn)回二戰(zhàn)前的普通壓縮空氣魚雷發(fā)展路線,1971年國產(chǎn)首個具備實戰(zhàn)能力的直航魚雷魚1服役,從此一直伴隨033型服役到退役。至于033進口時附帶的蘇聯(lián)SEAT-50電動被動聲導魚雷,則因為國產(chǎn)魚雷聲納、電動魚雷系統(tǒng)進展緩慢,一直到1988年才得以服役,但此時已經(jīng)極端落后,僅少批量服役在091型潛艇,此后被1967研發(fā),1987定型,1997年完成實戰(zhàn)打靶任務的魚3型反潛反艦兩用魚雷替代,所以033至退役都基本上沒用到制導魚雷。
所以,033由于動力不足,加之缺乏聲導魚雷,導致這種潛艇現(xiàn)實中戰(zhàn)斗力還低于配備G7ES聲導魚雷的XXI型潛艇,因此中國在一方面加緊量產(chǎn)033型的同時,幾乎同步開展了035型的研發(fā)工作。

1967年,在國產(chǎn)化033五年之后,中國決定針對033魚雷,航行等諸多問題進行改進。首要的問題就是加大水下速度,讓它達到17節(jié)以上的速度,才能夠有效規(guī)避深水炸彈的打擊。為此,中國701所設計師們大膽選擇了當時091型核潛艇上還沒得到驗證的尖頭型尾部設計,配合091的十字尾舵(091設計源自于美國一個模型的喬治華盛頓級核潛艇,而喬治華盛頓級來自于鰹魚級攻擊性核潛艇,鰹魚級核潛艇的水動力則來自上圖的白魚級常規(guī)潛艇)進行改進。因此,035型成為中國第二型采用十字尾舵和圓錐形艦尾的國產(chǎn)潛艇,這讓它的水下速度得以突破17節(jié)。同時,針對033缺乏聲導魚雷,在國產(chǎn)聲導魚雷短期無法服役的情況下, 中國海軍專家不得不采用一戰(zhàn)時的方式,給潛艇安裝了尾部魚雷管。這也使得035成了中國國產(chǎn)潛艇中唯二有尾部魚雷管的潛艇,而且和6603型一樣,尾部魚雷管只能從岸上裝載。而艦艏魚雷管擁有兩種裝載模式,即從魚雷管前端裝入或者從甲板裝入。盡管如此,035的尾部魚雷管仍然讓它具備了全向打擊模式,不再像033只能從艦艏攻擊敵人。



雖然從外觀上035比起033變化不大,但是035是真正意義上中國潛艇從“照本宣科”走向“自主創(chuàng)新”的第一步。通過035潛艇的研制,中國解決了潛艇內(nèi)幾十套系統(tǒng)的國產(chǎn)化替代,以及各個子系統(tǒng)的優(yōu)化升級,將033潛艇存在的勞動強度大,生活條件極端惡劣的問題逐步解決,使得中國海軍初步具備了以國產(chǎn)化設備生產(chǎn)常規(guī)潛艇的能力,這一點033到035奠定了中國此后獨立設計生產(chǎn)潛艇的基礎。



受制于經(jīng)費不足和實驗色彩,035型潛艇生產(chǎn)一直是斷斷續(xù)續(xù)的。第一批次1969在江南造船廠開工,1974和091一起服役,主要是錐形艦尾和尾部魚雷管的配套;第二批次是1979年開始建造的035A型潛艇,大幅優(yōu)化動力系統(tǒng),水下速度突破了18節(jié),相比035提升了40%,基本實現(xiàn)了035型立項之初大幅優(yōu)化水下動力的目標,同時,鑒于國內(nèi)1983年魚3,魚4魚雷開始實彈打靶,1980年代開始對大量庫存的魚1魚雷進行聲納導引頭改裝,即魚1乙魚雷,這些魚雷允許設置一個搜索距離,潛艇發(fā)射魚雷后,魚雷在預設的距離上打開聲納導引頭,開始進行S型掃描。為了使用這種魚雷,035A也在火控系統(tǒng)作出相應改變,因此035A型改進幅度相當大,基本上達到了蘇聯(lián)1965年改裝SEAT-60魚雷的641型潛艇的性能。
在1980年代的中西蜜月期,中國也不斷引進海外技術優(yōu)化我國潛艇,通過對法國湯姆森公司(即海紅旗7原型海響尾蛇的研發(fā)公司)的DUU-5側(cè)舷聲吶的消化吸收,研發(fā)出了H/SQZ-262新型聲納系統(tǒng)。這種聲納系統(tǒng)可以布置在潛艇側(cè)面的艦體上,滿足了035因艦艏尺寸不足無法加裝大型球型/圓柱形聲納的問題,使得國產(chǎn)潛艇初步具備了水下搜索敵對潛艇,進行反潛作戰(zhàn)的能力。通過優(yōu)化聲納、船電系統(tǒng),039G型潛艇應運而生。在1990-1999年,035G型一共建造了12艘,其中最后一艘長城308號加長了2米以測試斯特林發(fā)動機,即后來中國在039A上布置的AIP系統(tǒng)前身。

035G型潛艇實現(xiàn)了多個突破。除了上文提到的能夠使用側(cè)舷聲納,驗證AIP外,035G最大的突破在于武器系統(tǒng)。首先,經(jīng)過30年開發(fā),1997年魚3式魚雷終于具備了反潛反艦雙用途能力,因此魚3魚雷得以大量量產(chǎn),配備在中國035G在內(nèi)的新時代潛艇之上,結束了我國缺乏聲導魚雷潛艇的能力;第二,在035G型上,中國終于解決了潛射反艦導彈魚雷管發(fā)射能力,不再需要像1981年的033G型潛艇那樣在側(cè)舷布置導彈了。馬偉明院士的“十二相發(fā)電機整流供電系統(tǒng)(獲2000年度國家科技進步一等獎(第一名))、三相/十二相雙繞組電力集成新原理(據(jù)此研制出艇用交直流混合發(fā)供電系統(tǒng))”,估計也是035G型首先開始試用,因此035G型可謂是中國真正意義上的第一批“現(xiàn)代化國產(chǎn)常規(guī)潛艇”。
進入到21世紀,039系列潛艇和877/636型(基洛級)的加入,035型也走到了它的末期。但就在2001年,035B型開始建造,主要是驗證未來會給039G,039A型配備的一些先進技術。這批035B型除了內(nèi)部設備按039級別建造,可以流暢使用線導魚雷、潛射導彈外,外部最大的變化就是采用了消音瓦技術。這種變化,在中國出口給孟加拉的035G型潛艇也有所體現(xiàn)。

經(jīng)過40年的發(fā)展,035就像中國這位造船業(yè)大學生筆下的畢業(yè)設計,在無師自通的情況下,不斷修改,完善,最后成為一款拿得出手的作品。雖然035目前已經(jīng)老朽,但我們不可忘記,沒有在035的積累,如今現(xiàn)代水平的039系列潛艇也不會誕生。

從035到039(039G):中國軍工的“專升本”之路


在1980年代,中國在和歐洲國家的軍火合作中,除了引進不少子系統(tǒng)外,還學習了不少當時較為先進的整體設計技術。在這些設計中,對中國影響最大的就是德國209型潛艇。209型潛艇采用單殼體設計,價位低廉,1970至今已經(jīng)出口60多條之多,也曾經(jīng)在馬島海戰(zhàn)“嚇?!边^英國艦隊(因阿根廷訓練極低,209型潛艇對英國航母發(fā)射的線導魚雷出膛就斷線,失去了制導能力,被迫撤退),因此中國也一度打算引進209型潛艇。但是德國人很精明,如同在談判豹2的引進一樣,要不就買許可證一口氣引進十多條,要不就乖乖請客出門。同時,德國人在209對印度出口時,就采用只買散件,到地方就地加工的“來料組裝”的出口模式,這使得企圖以低價學會建造世界先進水平的中國不能接受(當然中國人買一兩艘回家拆了仿制的心理大家都看得出來,所以歐洲人要不就一單賣個大的終身IP(如紅旗7,阿斯派德),要不就只賣子系統(tǒng)(如下文所述的設備))。因此,囊中羞澀,又不甘心的中國人,只能選擇引進部分子系統(tǒng)武裝中國的潛艇。

不過“攢機”(2000年初電腦愛好者自購零件拼裝PC的說法)還是有了一些成果。在1994年,中國脫離035體系的第一艘潛艇,長城320號下水,型號變?yōu)?39型。

從外觀看,039型結合了當時中國所有能夠用的上的東西,它的水下形狀延續(xù)了035的抹香鯨型外觀,并參考209進行了細節(jié)優(yōu)化;指揮塔和圍殼舵參考了091型;動力改為209系列的柴油發(fā)電-電動推進的模式,擺脫了035上二戰(zhàn)風格的柴油機直接推進的影響;螺旋槳也大膽創(chuàng)新,采用了美國1959年開發(fā),全球1985普及的大七葉螺旋槳,比起091的大五葉螺旋槳有了本質(zhì)的提高。除此之外,內(nèi)部也如同中國052驅(qū)逐艦一樣,拼湊上了中國從海外“裝機店”淘來的一切東西,如MTU16V396 SE8船用緊湊型柴油機(軍民兩用,但噪聲比起035低很多)、湯姆遜 TSM2233聲納(當時流行的一種出口型聲納,中國,印度,智利等國都買過)等子系統(tǒng),還裝上了國產(chǎn)化微電腦控制系統(tǒng)和艦載通訊總線,具備了初步的信息化作戰(zhàn)能力。

1999年6月,在完成水下魚雷發(fā)射、導彈發(fā)射和“長纓一號”反潛導彈測試后,320號正式服役。不過320的服役之路相當不順利,很快水下穩(wěn)定性就出了問題。這個問題的根源就是那個像個水靴一樣的指揮塔。由于039型潛艇指揮塔設計師可能延續(xù)了035系列加高潛望鏡收納裝置的設計,因此039也采用類似035系列的突出型潛望鏡收納艙,以加高潛望鏡伸長的距離。但是這樣的設計不但老舊,同時和圍殼舵共同使用時會產(chǎn)生復雜而紊亂的水流。這樣一來,320水下高速航行時就會產(chǎn)生不規(guī)律的搖擺,影響航行安全。因此039型被立即要求停產(chǎn),余下的開始設計優(yōu)化方案,320號也被拉回船廠大改造,于是就有了039G(改)型潛艇。

039G型基本上消除了039型上面的穩(wěn)定性問題,同時各個子系統(tǒng)也實現(xiàn)了國產(chǎn)替代,消除了被卡脖子的風險。039型潛艇是中國第一艘真正意義上做到“柴發(fā)電推”、靜音良好(039型對抗比武贏過877基洛級,可見安靜性相當不錯)的現(xiàn)代潛艇,在039出現(xiàn)后,基本上抹平了和海外非AIP潛艇的代差。因此從這點上,中國潛艇設計部門算是“專升本”成功,算是比較合格的潛艇設計國家了。
雖然039G現(xiàn)在看起來也不比外國的潛艇差,但由于它的水下外形采用抹香鯨型,純粹的水下航行并不比水滴形優(yōu)越(抹香鯨型優(yōu)勢是兼顧水面和水下航行),這對于未來中國采用AIP技術,以全水下作戰(zhàn)模式為主的運用思路違背。因此在039型修改同時,另一個更加大膽的計劃也在醞釀之中,這就是中國039A系列潛艇。

從039到039A:吸收,消化和飛躍的第三步
要說到039A,就必須說到877/636基洛級潛艇。在蘇聯(lián)解體后,中國和俄羅斯恢復了軍事合作,并引進了3批共12艘877/636(北約代號K,采用無線電讀音kilo“千克”,但習慣音譯為基洛級)。這是中蘇1959二四協(xié)定后中國再次購買蘇聯(lián)/俄羅斯設計的潛艇。同時,在引進877/636同時,中國還引進了全部的配套設備,如主武器53-65K被動聲納式反艦魚雷、TEST-71式電動線導反潛魚雷,3M54“俱樂部”反艦導彈(國產(chǎn)改進型即是有名的鷹擊18,俄羅斯自用型為“口徑”,都是中俄現(xiàn)役高端武器),以及877/636潛艇的消聲瓦技術、液壓自動裝填技術等等。由于877/636采用蘇聯(lián)式規(guī)格生產(chǎn),其很多標準能夠追溯到蘇聯(lián)1960年代的633型潛艇,因此可謂是中國035的直接繼承人。因此中國對它的消化吸收就比1980年代對歐洲的“東拼西湊”快很多,很快就在中國日后的潛艇上運用了相關技術。同時,由于性能非常出色,國內(nèi)對877/636評價非常之高,甚至還為他開發(fā)出了AIP改進型。




因此在877引進后,中國039型,093型潛艇立即跟隨877型進行了大幅改進。其改進包括:
1、潛艇改為水滴形外觀,增加消音瓦覆蓋;
2、魚雷管改為877的液壓裝填型,魚雷管布局也改為上2下4布局;
3、聲納改為大型圓柱形聲納;
再加上039已經(jīng)驗證的現(xiàn)代化作戰(zhàn)中心技術和035G驗證的AIP技術,039A型終于以嶄新的身姿出現(xiàn)了!


039A型潛艇可謂是中國海軍40年發(fā)展的集大成者。它雖然工藝上還在延續(xù)蘇聯(lián)雙殼體技術,但是內(nèi)部已經(jīng)是“中西合璧”,動力系統(tǒng)延續(xù)了039的國產(chǎn)化MTU柴油機,AIP采用了國內(nèi)改進的瑞典斯特林AIP系統(tǒng),電動機則采用039傳承下來的國產(chǎn)低噪聲發(fā)動機。因此,039A甫一誕生,就迎來了全世界萬眾矚目的目光。中國仿佛在一夜之間,中國潛艇從60年代水平進步到了21世紀。但是,中國做的這一切,所有的努力都是寫在中國三代潛艇的奮斗史上的。

如今,中國039A及最新改進型039B,039C潛艇已經(jīng)批量服役,具備了發(fā)射線導三組元熱動力多用途魚雷、潛射反艦/對陸導彈的能力,其探測系統(tǒng)也從圓柱形聲納+側(cè)舷聲吶布局,增加了拖曳線列聲納的搭載能力,完全達到了世界一流水平。大家從本期也看得出來,任何技術都不是“買買買”就能得到的,就算得到了超過自己水平的設備,在缺乏底蘊的情況下也難以有效消化吸收,如中國1975年便購買了勞斯萊斯 MK202斯貝渦輪風扇發(fā)動機生產(chǎn)許可證,但1999年仍然無法讓國產(chǎn)化的渦扇9可靠性達到可用水平,不得不購買英國數(shù)十臺即將報廢的MK202發(fā)動機(中國進口過兩次二手MK202,這是第二次),并邀請勞斯萊斯專家進駐西飛發(fā)動機廠,又花費接近十年,到2009年時才終于解決了渦扇9的質(zhì)量和可靠性問題。而中國039A系列潛艇“服役即大量生產(chǎn)”的根源就是中國每一步走的都很穩(wěn),沒有035的各種“試錯”,沒有039的“集成”和877的“借鑒提高”,039A也不會如此之間進入大規(guī)模生產(chǎn)。
這也為我們的學生伙伴們做出了非常有意義的警示。很多在校園成績優(yōu)秀的學生們在步入社會時,經(jīng)常會輕視工作內(nèi)容,覺得“我學的比他們用的還要多”,但是現(xiàn)實中的工作和學習完全是兩碼事,面臨的挑戰(zhàn)和心理壓力也完全不同。只有虛心下來,慢慢學習,逐漸提高,不追求一口吃個胖子,才能讓自己的學識和經(jīng)驗完全為工作所用,創(chuàng)造出真正屬于自己的一片天地。