潜艇的技术[编辑]
深潜原理[编辑]
所有在水面上的船只,包括在上浮之后的潜艇,它们所受的正浮力一定大于重力。所以如果要潜下去,潜艇必须得到更多的负浮力,也就是说潜艇或者将自身的重力大于其所受浮力,或者降低其排水量。而相对于排水量(排水的体积)的控制,对于重力的控制则完全可以通过装备一种叫做“沉浮箱”的水箱来控制。即通过控制沉浮箱中的注水情况来改变潜艇的重力。
对于普通的下潜和上浮动作,潜艇通常用前后两个沉浮箱来完成,这两个沉浮箱也称作主沉浮箱或称主水柜(Main Ballast Tank,简称MBT)。当潜艇需要下潜的时候,主沉浮箱水口完全开启并注水以增大潜艇重力,而当潜艇需要上浮的时候,主沉浮箱的水口再次打开与此同时向主沉浮箱中注入压缩空气以排出箱中的水从而减小重力。主沉浮箱主要负责大幅度的潜艇沉浮动作,水箱也通常安置在漂浮吃水线以下,而如果需要更精确的控制潜艇的所处深度,则需要用深度控制水柜或称硬水柜(Depth Control Tank,简称DCT,或称hard tank)来控制。被称为“硬水柜”主要由于它们必须要承受相比主水柜来说更大的压力。深度控制水柜的水量可以控制反映变化的外部条件或改变下潜深度。这种水柜既可以安置在靠近潜艇中心的地方,亦可以单独安置在艇身上以防止对于艇平衡性的影响。
当潜艇下潜时,潜艇壳体通常可以承受的水压可以达到4兆帕(相当于400米水深的压强),而对于像阿尔法级核潜艇那样的钛合金外壳的潜艇则可以承受10兆帕的压力(相当于1000米水深的压强)。但在壳体内则要保持普通的海平面大气压力左右的气压。由于水的盐度不同,盐度越大的水其在同样深度所产生的压力也越大。在潜航中的潜艇往往处于一种不稳定平衡状态,或者处于一种向海床下潜或者上浮到水面的状态。控制潜艇处于一个确定深度则需要连续控制潜艇的深度控制水柜以及整个水柜体系。[36]
潜艇在保持固定浮力状态时齐平衡状态并不是固有的状态。为了维持理想的平衡性,潜艇通常用专用的平衡舵以及内部的平衡水柜来控制。平衡水柜内部管线连通,用水泵调整各平衡水柜之中的水,从而调整个部分重力而创造出平衡向上与向下的力矩。
潜艇的动力[编辑]
现代潜艇都是依靠电力驱动马达推动螺旋桨前进。根据电力产生的方式,分为柴电动力,核动力和AIP。
柴电动力与呼吸管[编辑]
最早期曾经尝试过做为潜艇动力来源的有压缩空气、人力、蒸气、燃油和电力等等。而真正成熟的第一种潜艇动力来源是以柴油引擎配合电动马达做为共同的动力来源。
第一次世界大战之前,潜艇开始使用柴油机配合电动马达作为潜艇的动力来源。柴油机负责潜艇在水面上航行以及电瓶充电的动力来源,在水面下,潜艇使用预先储备在电瓶中的电力航行。由于电瓶所能储存的电力必须提供全舰设备使用,即使以低速航行,也只能维持一段短时间,之后必须浮上水面充电。后来出现的呼吸管提高了潜艇的潜航能力。
呼吸管在第二次世界大战前由荷兰开发出来,其后由德国进一步改良并应用在他们的潜艇上。呼吸管的基本构造是以可伸长的通气管将外界的空气引导至柴油引擎,并排出引擎产生的废气,另外再附加防止海水进入以及将进入的海水排除的管线。通过使用呼吸管可以让潜艇在潜望镜深度情况下使用柴油机,这样潜艇就不必浮出水面即可补充电力。
呼吸管的使用大幅改善了当时潜艇的作业方式与弹性。在使用呼吸管以前,潜艇进行换气和充电的作业必须浮出水面,为了安全考量只能在夜间进行。采用呼吸管之后,潜艇只需将呼吸管伸出海面就可进行充电,不仅降低了潜艇被发现的几率,也扩展了潜艇可以充电的时机。但呼吸管并非完美,因为柴油引擎运作时会产生显著的废气,天气晴朗时可以在3海里外以目视寻获[37];伸出潜望镜制造出来的浪花(periscope feather)也可由水面搜索雷达给判断。针对装备呼吸管的潜舰威胁,盟军利用海上巡逻机携带可以辨识出潜望镜雷达散射截面的雷达去寻找潜舰管,即使无法击沉潜艇,至少也要迫使它无法充电而没有能力持续的追踪与攻击。
核动力[编辑]
核动力是继柴电动力之后发展的又一种动力。核动力的原理是应用核子反应堆产生的高温让蒸汽机中产生蒸气之后驱动蒸汽涡轮发动机,来带动螺旋桨或者是发电机产生动力。最早成功在潜艇上安装核子反应堆的是美国海军的鹦鹉螺号潜艇。目前全世界公开宣称拥有核动力的国家有6个[38],其中以美国和俄罗斯的使用比例最高。美国甚至在1958年宣布不再建造非核动力潜艇。
核动力潜艇相比于传统的柴电潜艇,具有动力输出大,动力续航高(由于核动力潜艇的燃料的补充更换通常在10年以上,相比于仅仅几周或几月的柴电动力潜艇要大大增加,所以也通常被视为无限续航),速度快等优点。但核动力潜艇却有技术难度大,稳定性差,建造费用高,噪音大以及维护要求高的缺点。由于柴电潜艇和不依赖空气推进技术的发展,核动力潜艇已经不再是先进潜艇动力的唯一标准。
不依赖空气推进系统[编辑]
AIP是Air-Independent Propulsion的简称,中文称为不依赖空气推进。1930年,德国华特(Walter)博士提出以过氧化氢做为燃料的动力机系统,经过数年的研究和试验,在二战末期,华特发明了“华特式动力机”,其原理是应用燃烧过氧化氢推动内燃机工作,由于过氧化氢燃烧产生氧气,所以不需从外界补充氧气。早期的华特式动力机并不可靠,因为过氧化氢容易发生自燃反应,因此德国只生产了几艘以过氧化氢为动力的潜艇XVIIB。
第二次世界大战之后,许多国家开始研究其他可能的替代动力来源,以延长潜艇在水面下持续作业时间。如在柴电动力的基础上自带氧化剂或者是其他不需要氧气助燃的设备,或是由新的动力来源为电瓶充电与驱动电力马达。
尽管不依赖空气推进大大提高了柴电动力潜艇的能力,但由于过氧化氢等氧化剂的稳定性差,使得不依赖空气推进的安全性常被质疑。实际上无论早期华特的试验还是二战后美国、苏联的深入研究,都出现了或多或少的事故以及问题。
现代不依赖空气推进装置类别主要为空气封闭柴油引擎、闭式循环汽轮机、斯特灵闭式引擎以及燃料电池等,核动力在技术上也属于不依赖空气推进技术的一种。[39]
潜艇的耳目[编辑]
声纳[编辑]
由于电磁波在水中衰减的速率非常的高,无法做为侦测的讯号来源,以声响讯号探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段。
声纳的英文原名SONAR来自于“音响导航与测距”(sound navigation and ranging)的缩写,无论是潜艇或者是水面船只都利用这项技术的衍生系统探测水地下的物体或者是做为导航的依据。
声纳系统可以大致上分为两类:主动与被动。主动声纳会自己发生音响讯号,借由这个讯号接触物体后反射回来的变化,做为计算这个物体的相对方位与距离的资料。被动声纳的作用和收听装置极为相近,不发出任何讯号,只接收来自于周遭的各种音响讯号来判断与识别不同的物体。
传统上潜艇安装声纳的主要位置是在最前端的位置,由于现代潜艇非常依赖被动声纳的探测效果,巨大的收音装置不仅仅让潜艇的直径大增,原先在这个位置上的鱼雷管也得乖乖让出位置而退到两旁去。
其他安装在潜艇上的声纳型态还包括安装在艇身其他位置的被动声纳听音装置,利用不同位置收到的同一讯号,经过电脑处理和运算之后,就可以迅速的进行粗浅的定位,对于艇身较大的潜艇来说比较有利,因为测量的基线较长,准确度较高。
另外一种声纳称为“拖曳声纳”,因为这种声纳装置在使用时,以缆线与潜艇连接,声纳的本体则远远的拖在潜艇的后面进行探测,拖曳声纳的使用大幅强化潜艇对于全方位与不同深度的侦测能力,尤其是潜艇的尾端。这是因为潜艇的尾端同时也是动力输出的部分,由于水流的声音的干扰,位于前方的声纳无法听到这个区域的讯号而形成一个盲区。使用拖曳声纳之后就能够消除这个盲区,找出躲在这个区域的目标。
潜艇和水面舰只在航行中,由于马达,螺旋桨以及艇体形状的不同,会产生固定频率的回波,这种类似于人指纹的回波被称为声纹,现代声纳接受到信号后和声纹数据库中的信号比较就能确定对方是哪一级别甚至具体是哪艘潜艇或舰只,然后根据对方的特性识别敌友并作出最好的战斗判断。
潜望镜[编辑]
潜望镜使用在潜艇上的历史比声纳还要久,美国南北战争期间使用的龟形人力小潜艇已经使用类似简单潜望镜的光学装置作为航行时的导航依据。
潜望镜利用光学镜面反射的原理,在一个长管子的两端安装镜片,上端的镜片会将面对的影像向下反射,位于底部的镜片将反射过来的影像作第二次反射,观测人员透过底部的反射镜就可以看到上方镜面对准的方向上的影像。透过这个装置,潜艇内部的人员可以对周遭的环境进行肉眼的实际观测。在作战上,潜望镜也是辨识目标种类与敌我的重要手段。
潜望镜通常提供两种倍率,一种放大倍率较小但是视野范围较广,适合快速的搜索周遭的海域,另外一种倍率较大,提供潜艇识别与判断目标动向的能力。二次大战以后有些公司推出的产品将两者的功能分开到个别的搜索和攻击潜望镜上。在肉眼观测的部分另有刻度协助观测者根据可能的目标型态进行粗浅的距离判断。在二次大战后期美国开始在潜望镜上搭配测距雷达,另外一种测距仪是测量水平线与一个已知物体高度间的夹角的间距仪(Stadimeter)。近代的另外一种替代产品则是激光测距仪。
潜望镜在不使用的时候会降入潜艇的帆罩(Sail)当中以缩小突出的距离,当需要使用的时候,潜艇首先必须改变深度到较浅的海域,才能够使潜望镜伸出水面进行观测,这个操作深度范围一般称为潜望镜操作深度,实际上的高度则要看每种潜艇与潜望镜搭配而定,在这个深度范围上潜艇有可能和水面船舰发生碰撞,因此潜艇通常需要先以被动声纳判断附近船只的情形,避开可能发生碰撞或者是被目视发现的可能。
现代的潜望镜除了提供更好的观测效果以外,也增强在恶劣天后与夜间观测的能力,配合一般光学摄影机、红外线摄影机或者是低光度电视摄影机等的协助,潜艇在操作潜望镜的弹性上远胜于过去,录制下来的影像以电子讯号储存后,还可以事后的分析与情报的撷取。近代潜望镜设计上的一个大挑战是操作速度的提升,由于需要在较高的航行速度下操作,同时维持影像的稳定,各公司以不同的方式去克服高速下带来的震动与其他的问题,其中一种常见的设计为加大潜望镜尺寸以提高对震动的吸收能力。
潜望镜可以说是造成潜艇失去隐敝性的一大元凶,必须突出海面操作的先天弱点,在二次世界大战后期首度被盟军利用来发现德国的U-潜艇。盟军的巡逻机以特殊的雷达侦测突出海面的潜望镜产生的回波,加以定位之后迅速发动攻击,如此一来让潜艇利用夜间在水面充电或者是进行攻击受到很大的限制,德国曾经试图利用一些涂料降低潜望镜的雷达波反射强度,不过效果不高。现代潜艇多半在攻击潜望镜上加装雷达预警接收器(Radar Warning Receiver, RWR),提供威胁警告。
雷达[编辑]
雷达在第二次世界大战初期开始出现在水面舰艇上面,潜艇也在稍后开始配备,协助于夜间或是不良天候下的搜索。潜艇的雷达在不使用的时候和潜望镜类似,要降低高度贴近帆罩的位置,或者是具备折叠的天线能够收进船帆当中,由于雷达天线的高度以及大小,搜索距离不会很远,效果也比不上一般水面舰艇的搜索雷达,但是这项装备提供更广泛的侦测效果,现代的潜艇上几乎都看得到。
雷达虽然好用,然而他发出讯号的必然缺点也导致潜艇在使用雷达上必须谨慎小心,以免被敌人做反侦测与定位的讯号来源。
电子侦测设备[编辑]
德国在第二次世界大战后期在潜艇上加装专门探测盟军巡逻机上的搜索雷达的电子设备,这种电子支援装置(Electronic Support Measurment,ESM)算是近代潜艇装置电子侦测设备的起源。除了自卫的需求之外,潜艇还可以利用不同的电子支援与侦测装置进行对敌人的通讯,雷达或者是其他的无线电讯号的监视与搜集。
冷战开始之后,各国纷纷利用潜艇隐密的特性,配合各类电子侦测装置搜集情报,这又以美国和苏联之间进行的最为激烈,美国不仅仅派遣潜艇到苏联的沿海搜集资料,还让潜艇在苏联的海底电缆上面放置窃听录音系统,获得许多重要的情报。
即使在今日,潜艇依旧是一个非常重要的电子情报搜集工具。
潜艇壳体结构[编辑]
总述[编辑]
现代潜艇通常来说是雪茄型的,这种设计相比于最早海龟号的“蛋型”已经有了很大改变,这样的壳体也通常被称为“水滴型壳体”。经过了很长时间的发展,潜艇设计者们发现水滴型壳体是目前发现的水下阻力最小壳体形状,但不得不说的是这种形状却在海面漂浮时抵御海浪的能力也较差一些。早期的潜艇由于推进力的限制,其水下的速度不会超过10节,作战方式是平时在水面航行,发现敌情后潜水航行,所以早期潜艇的外形都是不严格的“雪茄型”,其所产生的额外水阻力也是可以接受的。直到第二次世界大战末期,德国潜艇研制技术和思想都得到了巨大的改变,他们开始注重水下航速并且第一次建造出了水下航速比水上还要快的潜艇——XXI级,随后又建造出了XXIII级。这两种型号的潜艇不但使用了近水滴型壳体,而且第一次撤销了潜艇甲板上的甲板火炮,舰桥部分也“近流线型”,这样潜艇不仅更快而且相比于当时盟军的潜艇更加安静,在水下的战斗力更强。现代潜艇在水滴型外壳外面通常都要铺设消声瓦,实际上是一种降低本艇声音辐射以及吸收外部声波的材料,使得潜艇更加安静。
潜艇上部突出的舰桥围壳部分可以增长潜望镜和无线电天线的使用长度。通常来说,舰桥围壳内通常都有无线电设备,雷达,电子战设备,通气管等设备。在早期的潜艇中,指挥舱都会在潜艇的舰桥围壳之中,所以潜艇舰桥围壳通常也被称为“指挥塔”。不过现在的服役的大多数潜艇的指挥舱通常在潜艇之中,而舰桥围壳现在通常的作用则是通风,作为设备舱以及用于视觉观测的地方了。
双壳体结构[编辑]
在现代的军用潜艇结构的发展大致分为两个“流派”——单壳体结构与双壳体结构。单壳体结构顾名思义就是以一层壳体承受艇外压力,维持艇内气压。而双壳体则是在壳体外面再加装一层壳体,这层壳体被称为“外壳体”,“轻壳体”通常也被称为“非耐压艇体”。这个外壳自身不承受压力,其内部的壳与单壳体结构一样承受外压维持内压。
早在一战时期,潜艇最适于航行,并且能够很好抵挡外部水压同时又要简化制造工艺的方法只有在外形上改变水滴型外形或者使用双壳体。双壳体的主要目的就是:外壳保持艇型,内壳维持压力。直到二战末期部分潜艇的上甲板部,船首和船尾仍然加装一个很薄的外壳以维持外形。德国的U-XXI型是第一种完全双壳体结构的潜艇,而盟军仍然采用部分双壳体的结构。
二战之后,盟、苏双方在潜艇的结构上开始分离。苏联将原来的与盟军相似设计结构设计方式转为了双壳体结构。值得一提的是从“铁幕”落下至苏联解体,乃至现在,双壳体结构仍然是苏联/俄罗斯潜艇设计结构的“必须结构”。相比之下,美国以及其他西方潜艇则开始转向全面单壳体的设计方式。通过材料学以及流体动力学的长期进步,西方潜艇普遍做到了以单耐压艇体抵抗压力,维持形状和内压得能力。西方潜艇虽然称为单壳体结构,但实际上大多数潜艇的艇首和艇尾需要加装一层“轻壳”。
双壳体的优势在于对耐压艇体材料要求度比单壳体要低很多,而且可以布设很多耐压设备,诸如声纳探头布设非耐压艇体中,这样不仅减小耐压艇体内的空间而且还能大大减小耐压艇体由于运转这些设备时产生抗压力下降和耐压艇体形变。在实战中,潜艇一旦受到震荡,撞击等时候,外部壳体虽然可能遭到毁灭打击,但由于其有效保护了内部耐压艇体,造成潜艇的安全性得到有效保护。同时外壳体内部加装消声材料也可以大大降低内部噪音,提高安静能力。再有就是双壳体结构的潜艇储备浮力都很大,抗沉性都普遍高于单壳体潜艇。
不过相比之下,双壳体的弊端也非常凸现。首先双壳体潜艇的排水量都偏大,这造成了潜艇阻力和噪音的增大。其次双壳体结构的焊接工艺的要求和耗费要比单壳体高很多,这样无形中增加了潜艇的制造周期和降低性价比。但值得一提的是,苏联曾考虑过制造单壳体的阿尔法级核潜艇以提高其航速和减小排水量,而美国近些年来也开始打算制造双壳体结构的潜艇以提高装载能力,安静性和操作性。[40]
潜艇的武装[编辑]
鱼雷[编辑]
鱼雷是潜艇使用的武器当中最普遍也是历史最悠久的一种。直到目前为止,鱼雷仍是潜艇最常见的武器。
在第二次世界大战中期以前,鱼雷是没有任何导引装置,发射出去之后只能依照设定的方向与深度持续前进,直到动力用尽或是与目标接触为止。中期以后鱼雷开始有最初的导引系统协助提高命中率,即使如此,鱼雷在二次大战结束前的主要目标还是水面舰艇。
二次大战之后鱼雷的发展趋势有两个主要的方向。第一个方向是导引系统的引入与成熟化,第二个方向是在动力系统上的改进以提高射程和速度。目前鱼雷的导引系统当中最普遍的是声纳,可以说绝大多数的鱼雷都是使用声纳搜索与追击目标,另外一种则是以水面船只通过之后留下的浪迹作为导引的讯号来源。在导引的型态上面又分成有线与无线两类。
有线导引鱼雷多使用在潜艇上面,顾名思义,鱼雷的后端有导线与潜艇相连接,在发射之后潜艇的射控系统得以将控制指令经由导线传递给鱼雷,这样可以利用更精确的控制鱼雷攻击目标。必要的时候,潜艇可以直接切断导线,让鱼雷自行以主动声纳标定与攻击目标。
无线导引鱼雷多使用在水面舰艇和火箭助飞鱼雷上面,鱼雷在发射进入水中之后立刻以主动声纳搜索,发射的飞机或者是船舰对这枚鱼雷不再有任何控制的能力。
二战结束前的潜艇多在前后都有鱼雷发射管,除了提高鱼雷的总携带量以外,还可以增加潜艇的发射火力。这个设计在二战之后逐渐消失,取代的是集中在艇首的鱼雷发射管。随着声纳的体积与空间的需求改变,艇首的位置又被声纳所取代,因此近代的潜艇的鱼雷管的配置位置很多是在接近艇首的两侧。
潜艇上发射鱼雷的方式有两大类:气压射出与自行游出。气压射出就是说利用压缩空气与活塞作用的原理,将鱼雷由发射管弹射出去。自行游出是让鱼雷以自己的动力离开发射管。
鱼雷的引爆方式也有两种:接触引爆与磁性引爆。鱼雷对于水面船只产生杀伤力的最主要来源是水压的剧烈变化引发船只结构受损,而非直接撞击船只在水面下的部分。一般鱼雷多有这两种引爆方式。
火炮[编辑]
火炮是早期潜艇的主要武器之一。早期潜艇的吨位较小,携带的鱼雷数量有限,火炮的作用在于辅助鱼雷,增强潜艇的火力。一般来说,潜艇上的火炮主要是用来警告无武装的船只停止下来接受检查或者是攻击无武装的船只以节省鱼雷的消耗量。 第二次世界大战末期,为了要对付盟军的反潜机,德国的U潜艇还加装专门对空射击的高射机枪或是高射机炮。大战结束之后,火炮逐渐从潜艇上消失,现在的潜艇已经完全看不到任何火炮的设置。
二次大战中最有名的潜艇火炮当属德国使用的88毫米炮,他之所以会有名是因为很多人误以为这款火炮也同时被德国陆军做为高射炮与反坦克炮。其实除了口径相同之外,这一门火炮和陆军的88炮是没有关系的。
导弹[编辑]
导弹使用在潜艇上是在二次大战之后的新发展,不过最早的试验还是在二次大战时期,德国企图将V2火箭由U-潜艇上发射,只是这个试验并未实用化。
目前最常见的潜艇发射(潜射)导弹包括:潜对地弹道导弹,潜对地巡航导弹以及潜对舰反舰导弹这三种。潜对空导弹有少数国家尝试安装使用,采取的方式是将单兵使用的便携式防空导弹改装到潜艇上面,发射的时候依照改装的方式,潜艇可以在水下或者是必须在水面上操作。基本上潜射对空导弹目前不普遍也不算非常实用。
潜舰发射的反潜导弹严格来说不算是导弹,因为有导引装置在推进火箭前端的鱼雷,火箭本身只负责推送鱼雷到指定的区域,在功能和作用上与水面舰艇使用的反潜火箭相同。
水雷[编辑]
以潜艇作为布置水雷的载具相当常见,利用潜艇隐密的特性,到指定的水域部署攻击性或者是防御性的水雷网。早期的水雷有利用鱼雷管发射布置,或者是外挂在潜艇的艇身以外。现代的潜艇则都是利用鱼雷管布放水雷。
舰载机[编辑]
潜艇即使在浮出水面时,提供艇上观测的高度远低于一般的水面舰艇,因此在配备雷达与其他电子搜索装置以前,潜艇的有效侦测距离相当的短。为了改善这个缺点,搭载舰载机作为辅助观测手段曾经被许多国家考虑过。
最早将潜艇与飞机搭配使用的是一次世界大战时的英国与德国海军,他们将水上飞机装载于潜艇上,当潜艇下沉之后就可以让飞机自行起飞。完成任务之后,飞机可以选择返回陆上机场,或者是在海上降落,在乘员脱离之后将飞机凿沉。
二战时期纳粹德国海军曾少量使用无动力自转旋翼机-“Fa-330”执行侦查与导航。“Fa-330”与直升机类似,但构造简单的多。观测员坐在没有机身保护的座位上,头上是三叶旋翼,操纵装置仅能控制旋翼的共同倾角以及方向舵,升力源自潜艇缆绳牵引产生的气流,同时缆绳内嵌电话线以便观测员与母舰通讯。“Fa-330”平时可折收存放,使用时可以迅速组装完成。在盟军反潜机数量与涵盖范围大增后,“Fa-330”不能对其预警而使效果不彰[41][42]。
1934年法国海军的“速科夫号潜艇(N N 3)”是潜艇搭载舰载机成功但不成熟的例子,“速科夫号”搭载一架“贝松MB.411(Besson MB.411)”水上飞机可拆解收纳于指挥塔后方的机库,后方配有起重机协助起降回收作业。搭载“贝松MB.411”主要目的是作侦查用,但实际上却很少使用上,甚至机库常未搭载该机而代作仓库。“速科夫号”服役时是当时最大的潜艇,全长110米,全宽9米,除了有专门搭载的舰载机与其机库外,指挥塔前还装配了一座应只有水面舰艇才会配上的203毫米连装炮,并有12具鱼雷发射管,并可装载数艘小艇,水中排水量达4,304吨,因为是潜艇未受当时的华盛顿海军条约才能有此规格,开发的目的是要断切敌方海运路线,据说其自恃力可达90天。尽管“速科夫号”有如此惊人的设计,但本身却极少参战,不少专家认为该舰本身就大幅欠缺战术实用性,不论是203毫米连装炮还是贝松MB.411水上飞机其准备作业都过于复杂且耗时,极难有效展开攻击,而庞大的舰身并搭载不利潜水的巨炮让其隐蔽性大减。“速科夫号”最终在1942年2月18日于巴拿马运河附近沉没,船员全数罹难,肇因美国与法国最初的调查报告是其在高速航行时被一艘美国货轮撞上,但后来法国另有一份调查报告认为是受到美国飞机意外的攻击造成[43]。
至今潜艇搭载舰载机成熟度最高的例子是二战时期大日本帝国海军打造的“伊四〇〇型潜舰”。“伊四〇〇型”设计上能搭载3架“晴岚攻击机”,“晴岚”平时可拆解收纳于指挥塔内的隧道式机库,机库舱口设于指挥塔前部并有一具飞机弹射器固定于舰首甲板上,起飞准备作业预计最快仅需3分钟,舰内装配温度足够随时可让“晴岚”使用的燃料槽。“晴岚”是1943年研发完成的潜艇搭载用水上舰载攻击机,可挂载一枚800公斤的鱼雷或炸弹,最大航程达1,540公里,机翼可翻折与机身贴合,浮筒另外收纳。由于“伊四〇〇型”设计上仅内建简易起重机,不易将“晴岚”回收舰内,因此计划“晴岚”完成任务后通常飞往附近有回收水上飞机功能的舰艇或水上飞机场进行回收而不返回母舰,如果无法到可回收的地方,机员则会降落在水面待由母舰或其他舰艇接送后将机身凿沉抛弃,而其浮筒亦可在飞行中抛弃以强化性能,除了测试与演习,或是罕见的许可状况,“晴岚”一般是没计划返回“伊四〇〇型”内。“伊四〇〇型”完工后成了至今最大的常规动力潜艇,全长122米,全宽12米,水中排水量达6,560吨,自恃力预计达120天。1943年到1945年间日军共完工3艘“伊四〇〇型”(伊四〇〇、伊四〇一、伊四〇二),另外3艘同型舰(伊四〇三、伊四〇四、伊四〇五)因各原因而最终停止建造并解体,并变更计划改装部分“伊九型潜舰”为可搭载2架“晴岚”的“伊十三型潜舰”。原本下令研发“伊四〇〇型”的山本五十六将军是计划用其攻击巴拿马运河以断绝盟军运输捷径,然而在“伊四〇〇”完工下水了时日军的战力与经济已每下愈况,“山本”也已遭伏击阵亡,原先的计划已无意义。1945年7月23日“伊四〇〇”与“伊四〇一”“晴岚”满载前往波纳佩计划攻击乌利西环礁执行首场任务途中日本宣布投降,两舰舰长下令抛弃所有鱼雷与舰载机后舰队被美军发现接收,同年10月返回佐世保,1946年1月两舰被美军带回美国本土作技术调查,最后在夏威夷近海做靶舰击沉,“伊四〇二”则在港内因空袭受损,维修中迎接终战,1946年4月1日在东海被美军做靶舰击沉。虽然“伊四〇〇型”未成功执行过任一场任务,但一些专家分析依当时的军事技术“伊四〇〇型”也许能做出有效的战略打击,其设计上的战术实用性远比“速科夫号”高得多,也让“伊四〇〇型”被最多人公认的“航空潜舰”,假若“伊四〇〇型”有成功出击过,可能对战局过程产生影响。虽然“伊四〇〇型”已全遭击沉,日军当时的资料也尽乎销毁,其机密技术已失尽,但却带给世人以潜艇执行攻击地面的概念,间接促成今日的弹道导弹潜艇开发[44][45]。
尽管现在并无任何潜艇设计上可装载飞机,雷达等电子侦搜系统让潜艇自身有足够的侦察能力,“伊四〇〇型”带来的新概念也被将舰载机换成导弹来延续,但在潜艇搭载飞机的想法并未彻底断绝,仍有少数开发潜艇舰载机甚至航空潜舰想法的计划,但都因技术困难度与成本过高等问题而无告而终。在大众文化的作品里,有不少虚构的潜艇设定上有搭载舰载机。
军用潜艇的类别[编辑]
军用潜艇有几种分类方式。可以按照潜艇大小分类为:大型(排水量在2000吨以上)、中型(排水量在600-2000吨)、小型(排水量在100-600吨)和袖珍(排水量在100吨以下)潜艇。若按照使命分类,则可分为攻击型潜艇、巡航导弹潜艇和弹道导弹潜艇。按船体结构分类的话,有双壳潜艇及单壳潜艇(详细参见结构一段)。若按潜艇动力分类,则可分为柴电潜艇、核潜艇(详细参见动力一段)。
攻击型潜艇[编辑]
自从海龟号尝试攻击敌舰之后,潜艇就一直被视为一种海下攻击的利器。所谓攻击型潜艇其实是区别战略型潜艇而论的。这种潜艇主要的是以攻击敌方船只,潜艇等海上及海下目标为主要任务。通常很少具备,或仅仅拥有很少量级的对陆对空能力。这些潜艇主要的武备从早期的“凿船钻”,“触爆炸药”逐渐发展,直到一战前,鱼雷、水雷、以及甲板炮成为了潜艇的标准配备武器。随着二战后其德国U-潜艇的水下高速化发展,甲板炮自U-XXI型之后退出了历史舞台。
随着二战的结束和冷战“铁幕”的落下,攻击型潜艇以其相对廉价,稳定性强以及其本身的攻击性成为了当时美苏双方侦查情报,探寻追踪敌方战略潜艇(弹道导弹潜艇)的重要武器。尤其在核动力登上潜艇之后,攻击型潜艇可以说进入了一个新纪元,当鹦鹉螺号下水服役之后参与的演习,让当时所有反潜专家惊讶其性能,二战时期的大多反潜方式都无法对抗鹦鹉螺号[46]。自此之后美国宣布不再建造任何常规动力潜艇。而相对于美国来说,苏联的潜艇安静度一直与美国潜艇有一定差距。但世界上普遍认为美国建造的海狼级核潜艇和苏联建造的阿库拉-猎豹级核潜艇都代表了当前单壳体攻击型潜艇和双壳体攻击型潜艇的最高水平。
因为研发出可以用鱼雷管发射的巡航导弹,所以没有专用的导弹发射器的攻击型潜艇,在上世纪七十年代晚期起,成为了潜在的战略武器被受到器重。
弹道导弹潜艇[编辑]
随着潜艇的发展,而另一种武器——导弹则成为了潜艇发展的另一个方向,其中潜射弹道导弹发展较早和成熟。V-II导弹成为了德国人理想潜艇的利器,二战后期德国人曾开始研究将潜艇安装上导弹,而这个研究项目的资料也随着战争的发展而成为了美国人的战利品。
弹道导弹潜艇是冷战“相互保证毁灭”思想的重要工具。旨在当我方遭受到敌方毁灭性的核打击,陆射弹道导弹和空基战略轰炸机等核武器投射力量已经被毁灭之后,弹道导弹潜艇作为隐蔽的核攻击力量给与敌方毁灭性的打击,这被称作“第二击”。
自从二战时德国试验潜艇发射V型导弹的试验资料英国、美国、苏联皆有得到片段资讯,各国在二战后都积极于潜艇发射导弹的实验。美苏经过了早期巡航导弹的试验之后,双方都开始了潜艇发射弹道导弹的研究。尤其是美国,由于1964年至1970年代,美国的潜射弹道导弹技术突飞猛进,此段时间潜舰装设的导弹关注重心都放在弹道导弹计划,搁置了巡航导弹的开发项目。而在更之前的1959年,美国第一个弹道导弹核潜艇乔治·华盛顿号弹道潜艇投入服役。配备了射程2,600公里的UGM-27北极星导弹。而相比之下苏联在弹道导弹潜艇技术在很长久一段时间都落后于美国,苏联的第一艘弹道导弹潜艇(G级)虽然在1957年下水服役,比华盛顿号早,但其动力则为柴电动力,而且其装载的P-11ФM导弹射程仅为150公里,改装之后也才560公里,同时也不能进行水面下发射。在1970年代时,美苏两国的弹道导弹潜艇数目与搭载装有核子弹头的弹道导弹力量都突飞猛进,而相比较于美苏来说的其他国家则相形见绌。
在几个核子武器主要持有国,英国的弹道导弹潜舰在1963年北极星导弹出售协议签订后,得到美国的政治承诺与技术分享,因此并未持续投资在开发国产弹道导弹,而决定全面采用美国开发的北级星导弹和三叉戟系统作为本国的第二击工具。法国和中国则决定采独立发展的路径获得完全的核战力自主。法国自行研制的第一代弹道导弹潜舰可畏级核子弹道导弹潜舰于1971年服役,第二代凯旋级核潜艇在1990年代服役取代旧型舰。中国自行研制的092型潜艇于1981年下水,配备的巨浪-1型导弹系统则是到1990年代才完成验收开始量产。解放军第二代核子弹道导弹潜舰则是094型核潜艇,该潜艇使用的是巨浪-2型导弹。[47]
巡航导弹潜艇[编辑]
巡航导弹潜舰是冷战开始时问世的潜舰种类,最初也采取水上发射设计。但受到巡航导弹导引设计的高技术门槛,因此配备的进度晚于弹道导弹潜舰。水下发射技术在弹道导弹潜舰开发过程中已完成突破,精密目标导引科技与小型推进发动机则是在1980年代后逐渐成熟,冷战后巡航导弹日益普及,成为潜舰的主力武器之一,而一些弹道导弹潜舰也改变用途,作为专用于投射巡航导弹的载台。
1964年2月,美国在SS-348鳕鱼号上安装“天狮星巡航导弹”,进行了发射试验并取得成功。然而,开发核子武器与二次打击战略的指导,潜射弹道导弹成为美军开发的优先项目,潜射巡航导弹无论是射程或是精度上都无法得到军方垂青,因此暂时被搁置。
相对于美国,苏联在开发巡航导弹上一直投注很大的心血,但是它们并非要对抗陆上战略目标,而是要对抗海上的战略目标:航空母舰战斗群。苏联是将巡航导弹潜舰作为长程反舰导弹的载台。
由于苏联评估它们缺乏足够能力去消灭以美国为首的北大西洋公约组织国家水面舰队,而这些舰队是西方国家控制海权的重要关键,因此苏联千方百计地在开发反航舰战术。在苏联的反航舰战术教条中,可以在美国航舰战斗群外发动攻势的长程反舰导弹被苏联人视为最理想的反击武器,而这种武器的最佳投射者为轰炸机与潜舰。1956年,苏联海军将一艘W级潜艇改装携带SS-N-3C型导弹并且成功进行了发射试验,随后苏联开始研制了第一级巡航导弹潜艇E级核潜艇,自此之后苏联发展了一系列巡航导弹潜艇。到了奥斯卡级核潜艇,苏联发展的巡航导弹潜艇非常完整。
美国重新为潜舰配备巡航导弹是在战斧巡航导弹开发成功之后,由于精准打击武器的效果在测试中已被认可,在1990年代以后的战争中备受肯定,美军将各种军事载台皆整合了巡航导弹的发射功能。最早的巡航导弹潜舰是洛杉矶级核动力攻击潜舰后期型,她们配备了12管战斧巡航导弹发射管。随后因核武控制协议的管制加强,美军的战略核子弹道导弹潜舰总数超过需要布署大量的洲际弹道导弹规模,因此在2002年9月,美国将4艘俄亥俄级核潜艇弹道导弹发射管改造为巡航导弹发射管,作为巡航导弹潜舰运用。而一般的核子攻击潜舰美军也开发了专用发射管套件,让所有的攻击潜舰都有巡航导弹的投射能力。
拥有军事潜艇的国家[编辑]
直至2004年全世界各国官方宣称拥有军用武装潜艇的国家(排名不分先后):[48]