大国重器：中国新一代超静音核潜艇量产

作者：刀口团队 / 92军迷

反应堆的冷却剂泵是核潜艇发出噪声的主要来源之一，影响其航行的隐蔽性。如果在某种航速以下，不用启动冷却剂泵就可以带出核反应堆内的热量，那么潜艇向外的辐射噪声会降低不小，所以提高自然循环能力好处之一是改善核潜艇行动的安静性。

潜艇核动力装置的自然循环能力，是衡量其安全可靠性能的重要标志之一，所以各国都在竭尽全力提高自然循环能力。所谓“自然循环能力”是指：不用冷却剂泵推动，仅靠冷却水的自动对流就能带走核反应堆堆芯热量的能力，这种能力越大越好。下图是一体化核堆的结构示意图。

潜艇核动力装置的布置形式基本走的是循序渐进的路子：“分散布置——>紧凑布置——>半一体化——>一体化”，各国都把提高自然循环能力作为核动力装置追求的重要指标。目前绝大部分都已发展为紧凑布置或半一体化核反应堆，自然循环能力明显提高。

下图是我国研制的一体化反应堆模型（蒸汽发生器和冷却剂泵均在核反应堆压力容器内）。

拼图（上）的钛研究项目资料显示，我国很早就开展“一体化核反应堆”研究，在九五---十一五期间，就有“一体化压水堆钛材料研究”、“新型核潜艇一体化直流蒸汽发射器。。。”等，其他与一体化反应堆技术相关的研究项目相信也同步推进。

拼图（中）是潜艇核动力组的反应堆、主泵、蒸汽发射器“分散式布置”、 “紧凑式布置”、 “分一体化布置”示意图。官媒的一篇报道称2012年某新型核潜艇立项，刘春林被任命为动力总师。

由于蒸汽发生器和冷却剂泵均在核反应堆压力容器内，一体化反应堆的高度比分布式和紧凑式都要高，那么核潜艇耐压壳体的直径就相应较大。核潜艇的艇身直径大，排水量大，所需的核堆功率就要增大，核堆的高度要增加。因此，核堆高度与核潜艇耐压壳体的直径就成了一对矛盾，陷入面多加上、水多加面的困境。那么有什么技术可以解决这一矛盾呢？

中国的科技人员研究出一种新型的耐压结构型式，即核潜艇耐压壳体的整体直径不变，在艇身中后部的反应堆舱的耐压壳体改为垂直舱段（见下图）。前后舱段中央的圆圈是连接舱段间的过道。几年前的一篇论文显示，中国的工程技术人员已经攻克了相关的焊接技术，可承受水下600米压力。这就扫除了一体化反应堆在潜艇上安装的一个主要障碍。

采用一体化的核反应堆只是减小核堆自身的噪音，要想大幅降低传到水中的噪音，还需要将动力组置于减震筏上。下面是2012年官媒一篇文章的截图，文章介绍了我国已经研制成功国内外首创的第三代“智能隔震装置技术”，承载的动力组重量可达到500吨级。这里的“智能”是指隔震装置可以根据震源的频率采取反频部分抵消噪音。

何淋研究团队已经攻克第四代减震筏的技术难关，隔震效果接近于极限，使得潜艇的噪音成为“白噪音”，就是让噪声成为无法被识别的声音。我国新一代核潜艇不仅有一体化核堆和最先进的减震技术，另一项革命性的“全电力推进”技术由马伟明院士实现。

美国也只是计划在2025年的下一代核潜艇采用这项技术（下表）。核潜艇相比于常规潜艇的优点，不仅仅是可以长时间水下航行，而且是长时间水下高速航行，它带来常规潜艇无法比拟的战术优势。核潜艇都带有大容量的电池组，在低速航行时，核反应堆给电池组充电，同时电池组为推进电机供电。

但是目前世界上最先进的核潜艇在高速航行时，依然需要变速箱和主轴带动螺旋桨。换句话说，动力组虽置于减震筏上，噪音仍会有一部分通过主轴传到水中，因此，在谈论某型核潜艇的噪音指标时，如果不提航速那是耍流氓，高速航行时的低噪音更重要。

马伟明院士攻克了世界领先水平的中压直流综合电力系统，结合我国已经研制成功的20兆瓦级推进电机，中国的新一代核潜艇就可以实现“全电力推进”，无论是低速还是高速航行，都无需动力轴，也就避免动力组的噪音直接传到水中。

泵推是另一项减低潜艇噪音、提高推进效率的技术，但传统的泵推仍然是有主轴相连。新一代全电力推进的泵推是无轴的（下图左下），它实际上是一个带桨叶的“电动机”，图中红色的是定子，桨叶连在动子上。

英国1.5万吨的“前卫”级战略核潜艇，单轴推进功率是27500马力（20.2兆瓦）。虽然全电力泵推的结构，与上文提及的20兆瓦船用推进电机不同，但原理是一样的，相信我国的科研人员同样能造出相同功率的潜艇用推进电机。

下面拼图是发表于几年前的一篇论文截图，图中显示垂直发射的巡航导弹是每组横向3枚，即新一代攻击核潜艇携带的DF-10 / YJ-18数量是3的倍数。

渤海船厂的核潜艇新厂房已于去年底落成，厂房的长度是288米、宽度135（共三跨）。下图右上是其中一跨（288 X 45米），假设新型核潜艇长130余米，则一跨厂房可以纵向同时建造2艘核潜艇，三跨则最多可同时建造六艘。跟踪过去二十年我军核潜艇服役的数量，前期是平均三年一艘，近年是两年入列一艘，今后有可能每年1.5--2艘，因为原厂房依然在使用。

建造核潜艇的新厂房，一是随着国力增强，有更多经费用于建造核潜艇；二是我军需要增强核反击力量，对美国反导带来的战略威胁进行再平衡；三是我军新一代核潜艇技术已赶上世界先进水平，可以进入批量生产。

来源：刀口谈兵