NO.2306-核潜艇的静音和高速
笔者在前不久到青岛中国人民解放军海军博物馆参观，里面最引人瞩目的舰艇就是中国第一艘核潜艇长征一号。尽管是几十年前的产物，但是整体造型很耐看，在二十世纪七十年代绝对算得上是中国最先进的武器装备了。
作为中国第一代核潜艇，必定会有很多问题，坊间传闻最广的就是噪音问题，曾被美海军太平洋舰队戏称为中国核潜艇一出港，太平洋对岸都听得到。
核潜艇相对于常规动力潜艇，最大的优势就是续航力，核潜艇在整个任务期间都不用上浮，而且还有航速优势，得益于核动力系统，核潜艇一般都能达到25节到30节的航速，反潜作战中的驱逐舰和护卫舰如果单舰出动跟踪核潜艇很快就会被耗光燃料，没有办法持续跟踪。
对付核潜艇，就要编队作战，典型的就是美海军第七舰队的反潜大队——日本海上自卫队，无论以前的八八舰队还是现在的九十舰队，其最核心的功能都是反潜，尤其是封锁俄罗斯太平洋舰队的战略核潜艇，现在重点则是对中国南海区域的战略核潜艇部队。
美国和苏联在冷战期间在各方面展开了军备竞赛，尤其是在核潜艇方面，双方都是投入海量人力物力，苏联红海军就是完全以核潜艇部队为核心，来应对北约的海军优势。笔者来回顾一下美苏两国在核潜艇方面到底是侧重于静音还是高速。
美国海军在冷战期间为了对付苏联红海军庞大的核潜艇部队，在苏联红海军核潜艇活动的区域和主要航道，部署了大量海底声呐阵列，从而迫使苏联红海军花费巨额资金用于提高潜艇的静音能力，在二十世纪八十年代后服役的苏联核潜艇和常规潜艇的静音能力都得到了大幅度提升，比如基洛级常规潜艇就得到了一个海洋黑洞的绰号。
魔高一尺道高一丈，各型装备的预研都要考虑对手的进步速度，而技术总是在进步，工程发展速度也可以大致判断。1960年代中期时，美国海军装备系统至少可以确定两件事，第一新一代攻击型核潜艇（就是后来的洛杉矶级核潜艇）要到1970年代中期才能服役，必须能有效应对1990年代之前的威胁，（就是苏联八十年代服役的奥斯卡级巡航导弹核潜艇，阿库拉级攻击核潜艇还有台风级战略导弹核潜艇）。
第二件事就是苏联潜射导弹的射程在迅速扩大，十年内就很可能达到8000千米（1972年D1级战略导弹核潜艇上已经实现了），从而无需穿越挪威海或白令海，在巴伦支海和鄂霍次克海就能打击美国本土。
根据以上判断，美海军给新一代攻击型核潜艇定的任务指标很是苛刻，不仅要参与猎杀在美国本土附近海域活动的苏联红海军核潜艇，还必须深入苏联控制下的巴伦支海和鄂霍次克海，单艇进入苏联重兵布防的堡垒海域，在脱离海底声呐阵列、反潜航母和陆基反潜机支援的情况下独立猎杀苏联弹道导弹核潜艇。
光深入苏联红海军的堡垒海域这一项任务在当时的技术条件下就难如登天，而且美国海军还面临苏联巡航导弹潜艇的威胁。苏联的策略是以战役进攻压制北约，从而为自己的战略防御获得筹码，也就是通过威胁进攻欧洲来迫使北约对其放松封锁、减轻压力。
苏联红海军在战时的主要任务首先就是封锁北大西洋航运线，阻止美国增援欧洲，其次则是防御北约在战场侧翼实施的登陆行动，最后才是支援陆军实施战役战术登陆作战。
为了对抗北约的海军优势，苏联红海军大量部署常规潜艇、多用途核潜艇和巡航导弹核潜艇，威胁航母的主要是巡航导弹核潜艇，奥斯卡级巡航导弹核潜艇装备了射程600千米以上的重型战役反舰导弹。由于苏军潜艇众多，在北大西洋海域复制纳粹德国的狼群战术，那将是北约海军的噩梦，如果苏联核潜艇伏击航母战斗群，近距离实施鱼雷攻击，对美航母威胁极大。
对抗苏军潜艇部队时，美军核潜艇的主要任务是在航母群前方实施远程警戒，持续监听预定航线前方的潜艇活动，发现正在高速航行以占领攻击位置的苏军潜艇，然后上报航母群呼叫反潜机搜索，或者自己直接对苏联潜艇发动攻击。
下面到了科普环节，分析一下潜艇噪音和高航速的关系。潜艇水下探测以水声为主，因为使用主动声呐会暴露自己，就好比现在的战斗机一般都不会用自己的机载雷达探测，因为很强的电磁信号会暴露自己。而且主动声呐的探测距离远低于被动声呐，所以被动声呐才是主要探测手段。
被动声呐的探测距离与潜艇自身噪声有关，噪声越大则探测距离越小。潜艇噪声又和航速有关，低航速时噪声主要来自反应堆循环水泵、变速箱等机械部件，中航速时主要来自螺旋桨空泡，高航速时主要来自航行产生的海水流体噪声。为了提高探测距离，潜艇平时主要以中低航速航行，因此机械噪声和空泡噪声为主。
其他条件相同时，航速要求越高的潜艇其推进系统功率越大，于是机械噪声就越高；航速越高的潜艇螺旋桨效率越高，于是空泡就越多，哪怕在潜艇以低航速航行时也是如此。这就导致高航速要求和安静性要求相冲突，简直就是鱼和熊掌不可兼得，必须作出取舍。
在航速和噪声的取舍这一问题上，最关键的是是攻击型核潜艇的核心任务执行能力。洛杉矶级核潜艇以猎杀苏联弹道导弹核潜艇为核心任务，首先就要能发现敌潜艇，然后就是能实现持续跟踪和猎杀，这就像坦克的猎歼系统一样。更低的噪声有利于发现敌潜艇，并提高洛杉矶级自身的生存能力，对发现敌方潜艇很有利，而提高航速对降低噪音有不利影响，所以问题的关键就是如何实现持续跟踪敌潜艇并猎杀。
声呐工作受噪声影响极大，潜艇推进装置安装在尾部，声呐为了避开螺旋桨噪声只能安装在艇首，对艇首方向探测距离最大，所以潜艇攻击前半球的目标最为合适。
潜艇在水下的作战样式与战斗机格斗空战很像，可以理解为在水下狗斗，都是努力将艇首指向对方艇尾，同时避免被对方占领自己的尾后位置。从战斗机格斗过程可以知道，双方追逐过程中会不断绕圈，谁航行速度和转弯速度快，谁就能占领敌后方攻击位置，而不会被敌人攻击。
潜艇绕圈与战斗机格斗也有不同，战斗机无法在空中悬停，而潜艇可以悬停在海中，在低速下以极小的转弯半径持续转向，始终将艇首对准敌人。所以如果潜艇只比转向速度，很容易陷入双方都用艇首对着对方的境地，最终只会同归于尽。为了消灭敌人保存自己，潜艇格斗需要掌握速度优势，这样才能确保不管敌人是不是绕小圈，自己都能跟在它屁股后面，使其始终无法发起攻击。
美国人在研制洛杉矶级核潜艇过程中，用两艘核潜艇相互对抗，模拟有速度优势的潜艇是否能够做到这点，结论是可以，而且只需要最少3节的速度优势就可以做到。所以为了满足执行任务的第二步要求，洛杉矶级选择了高航速路线。当时苏联Y级核潜艇水下最高航速是27节，那么洛杉矶级至少要达到30节才行；为了防备苏联下一代核潜艇提高航速，最终选择了33节，海狼级进一步提高到35节。
核潜艇追求高航速是为了满足占位要求，潜艇只能攻击前半球目标，就需要高速占位。推进系统位置不变，探测系统的位置可以改变，从潜艇首部转移到潜艇外部。美国人已经试验多次，利用无人潜航器携带主/被动声呐脱离潜艇单独活动，对高危海区或目标进行抵近侦察。如果潜艇发现被敌人反潜舰艇追踪时，可以释放无人潜航器，控制它停留在原地等待目标抵达，然后用蓝绿激光雷达、高频声呐等隐蔽性较好的方式进行识别，确认是敌人就发出警报。
这就和当下的无人机战术殊途同归，这种战术下，潜艇可以攻击所有方向的目标，不再受本艇声呐安装位置的限制，攻击型核潜艇也就可以适当降低航速要求，能跟上弹道导弹核潜艇的航速就行，达到27节的航速就能满足战术要求，反过来，航速降低又可以提高降噪水平。
技术的进步会改变战争的形态，俄乌战争早已经证明了这一点，海军是技术密集型军种，更应该对先进的技术应用具有足够的敏感度，中国海军的潜在对手是非常强大的，核潜艇的隐蔽性决定了它在战争中是非常关键的战术节点，值得付出更多的资源来完善，相信中国海军的下一代核潜艇能达到美海军海狼级核潜艇的技术水平。
