从035到039A——中国潜艇技术三级跳
我想很多和我一样90后的军迷,在2004年刚有互联网论坛时,看到039A(当时受汉和误传为041元级)型那水滴形的外观的震撼。要知道,在039A服役的2004年,中国还在生产的035B型潜艇和039G型潜艇还是传统的抹香鲸型水动力外形,因此039A的服役,确实是如同当年的052B,歼10的交付及歼11B,051C的出现一样震撼人心。那么,中国是如何建造出具有世界领先水平的039A型潜艇呢?我接下来为大家讲述这段艰难的发展史。



在二次世界大战末期,德国建造的XXI型潜艇奠定了此后常规潜艇的基础——柴电动力、带有通气管、雷达、消音瓦,水下最大速度突破15节,具备良好的长期低速潜伏能力和短时间加速机动能力,配备声导鱼雷和反声纳诱饵,能够独立遂行潜伏侦查、渗透布雷、封锁敌国港口、通商破坏、袭击舰队和潜艇反潜多项战斗任务。到了1953年,随着美国AGSS - 569大青花鱼号试验潜艇服役,当代所有的常规潜艇的基本特征——水滴形外形、七叶大倾斜螺旋桨也全部具备了,到1958年白鱼级服役,全球常规潜艇基本定型,不再改变,所以严格来说,不算后来信息技术对潜艇声纳、鱼雷、控制的加成外,世界常规潜艇基本上和白鱼级没有什么变化,从这点上,常规潜艇算是二战后少有的未彻底变样的武器之一。



相比美国潜艇的快速达到“峰值”,苏联的潜艇技术进展相当缓慢。在二战之后,苏联百废待兴,加之造船业基础人才匮乏,所以苏联潜艇基本以缴获的德国潜艇技术为源头发展,先后推出了611(北约代号Z)大型远洋潜艇(基本上可认为是XXI翻版)、613型(北约代号W,中国为6603型)中型近海潜艇(可认为是XXI技术和VII技术的结合)和633型中型潜艇(北约代号R,国产代号033,改进后即为035/035G、035B)潜艇。在1959中苏交恶前夕,中国和苏联签署了二四协定,购买了最后一批苏联武器的生产许可证和配套零件,其中就包括633型潜艇技术。由于中苏矛盾已经表面化,苏联在最后一期军火合同里未交付当时最先进的MIG-21战斗机许可证(但有样机,中国逆向工程即为歼7,但性能在苏联停产MIG21之前完全达不到苏联水准)、641型(F型)大型潜艇、SEAT-60型声导鱼雷等技术,因此中国能够取得的最好的潜艇也就是相当于XXI的优化型633型了。因而,从1959至2004,中国开始了漫长的45年633型潜艇消化吸收提高之路,由于中国仅有633型(以及更早的613型(即6603型),但613性能太差,并未像033一样大规模发展)的图纸,所以包括后来的091,092也大部分沿用了033的技术成果,所以633的消化吸收也是中国潜艇工业的唯一道路。


从033到035——艰苦卓绝的第一步
033型潜艇交付给中国海军时已不再先进。事实上,在人民海军服役的40年里,033型潜艇一直到退役,也几乎没能配备理应在1955年就列装的声导鱼雷。中国的鱼雷发展史也是一篇可歌可泣的血泪史,在完全没有工业基础的情况下,毅然完成了从仿制二战压缩空气鱼雷到生产OTTOII燃料的斜盘式发动机鱼雷的伟大历程,相当于用1960-2005的45年间走完了美国1905-1975的70年路程。

033型潜艇属于二战最后一代潜艇。该潜艇采用苏联继承的德国XXI型潜艇的双壳体制造,水面排水量1450吨,水下排水量1830吨,略低于21型潜艇。其主机采用2台4000马力柴油机,通过齿轮箱连接在直流发电机和螺旋桨上,水下使用2套电动机(加速电动机和巡航电动机),水面航速15节,水下航速13节,整体性能略低于XXI型潜艇(因为苏联对标XXI是611和641型潜艇,613和633是面向近海推出的“精简型”)。该潜艇配备6个舰艏鱼雷管,可以使用53-38U型直航鱼雷(二战苏联热动力鱼雷,曾经击沉威廉·古斯特洛夫号客轮,造成世界上最大的海难)攻击水面目标。在二战后,苏联鱼雷一度进展缓慢,先后推出53-57,53-59等不少热动力鱼雷,还有类似95式鱼雷的氧气动力鱼雷。中国1950年代购买了苏联火箭助推空射反舰鱼雷(即鱼2)的许可证,同时引进了苏联的氧气鱼雷图纸,但生产失败,不得不转回二战前的普通压缩空气鱼雷发展路线,1971年国产首个具备实战能力的直航鱼雷鱼1服役,从此一直伴随033型服役到退役。至于033进口时附带的苏联SEAT-50电动被动声导鱼雷,则因为国产鱼雷声纳、电动鱼雷系统进展缓慢,一直到1988年才得以服役,但此时已经极端落后,仅少批量服役在091型潜艇,此后被1967研发,1987定型,1997年完成实战打靶任务的鱼3型反潜反舰两用鱼雷替代,所以033至退役都基本上没用到制导鱼雷。
所以,033由于动力不足,加之缺乏声导鱼雷,导致这种潜艇现实中战斗力还低于配备G7ES声导鱼雷的XXI型潜艇,因此中国在一方面加紧量产033型的同时,几乎同步开展了035型的研发工作。

1967年,在国产化033五年之后,中国决定针对033鱼雷,航行等诸多问题进行改进。首要的问题就是加大水下速度,让它达到17节以上的速度,才能够有效规避深水炸弹的打击。为此,中国701所设计师们大胆选择了当时091型核潜艇上还没得到验证的尖头型尾部设计,配合091的十字尾舵(091设计源自于美国一个模型的乔治华盛顿级核潜艇,而乔治华盛顿级来自于鲣鱼级攻击性核潜艇,鲣鱼级核潜艇的水动力则来自上图的白鱼级常规潜艇)进行改进。因此,035型成为中国第二型采用十字尾舵和圆锥形舰尾的国产潜艇,这让它的水下速度得以突破17节。同时,针对033缺乏声导鱼雷,在国产声导鱼雷短期无法服役的情况下, 中国海军专家不得不采用一战时的方式,给潜艇安装了尾部鱼雷管。这也使得035成了中国国产潜艇中唯二有尾部鱼雷管的潜艇,而且和6603型一样,尾部鱼雷管只能从岸上装载。而舰艏鱼雷管拥有两种装载模式,即从鱼雷管前端装入或者从甲板装入。尽管如此,035的尾部鱼雷管仍然让它具备了全向打击模式,不再像033只能从舰艏攻击敌人。



虽然从外观上035比起033变化不大,但是035是真正意义上中国潜艇从“照本宣科”走向“自主创新”的第一步。通过035潜艇的研制,中国解决了潜艇内几十套系统的国产化替代,以及各个子系统的优化升级,将033潜艇存在的劳动强度大,生活条件极端恶劣的问题逐步解决,使得中国海军初步具备了以国产化设备生产常规潜艇的能力,这一点033到035奠定了中国此后独立设计生产潜艇的基础。



受制于经费不足和实验色彩,035型潜艇生产一直是断断续续的。第一批次1969在江南造船厂开工,1974和091一起服役,主要是锥形舰尾和尾部鱼雷管的配套;第二批次是1979年开始建造的035A型潜艇,大幅优化动力系统,水下速度突破了18节,相比035提升了40%,基本实现了035型立项之初大幅优化水下动力的目标,同时,鉴于国内1983年鱼3,鱼4鱼雷开始实弹打靶,1980年代开始对大量库存的鱼1鱼雷进行声纳导引头改装,即鱼1乙鱼雷,这些鱼雷允许设置一个搜索距离,潜艇发射鱼雷后,鱼雷在预设的距离上打开声纳导引头,开始进行S型扫描。为了使用这种鱼雷,035A也在火控系统作出相应改变,因此035A型改进幅度相当大,基本上达到了苏联1965年改装SEAT-60鱼雷的641型潜艇的性能。
在1980年代的中西蜜月期,中国也不断引进海外技术优化我国潜艇,通过对法国汤姆森公司(即海红旗7原型海响尾蛇的研发公司)的DUU-5侧舷声呐的消化吸收,研发出了H/SQZ-262新型声纳系统。这种声纳系统可以布置在潜艇侧面的舰体上,满足了035因舰艏尺寸不足无法加装大型球型/圆柱形声纳的问题,使得国产潜艇初步具备了水下搜索敌对潜艇,进行反潜作战的能力。通过优化声纳、船电系统,039G型潜艇应运而生。在1990-1999年,035G型一共建造了12艘,其中最后一艘长城308号加长了2米以测试斯特林发动机,即后来中国在039A上布置的AIP系统前身。

035G型潜艇实现了多个突破。除了上文提到的能够使用侧舷声纳,验证AIP外,035G最大的突破在于武器系统。首先,经过30年开发,1997年鱼3式鱼雷终于具备了反潜反舰双用途能力,因此鱼3鱼雷得以大量量产,配备在中国035G在内的新时代潜艇之上,结束了我国缺乏声导鱼雷潜艇的能力;第二,在035G型上,中国终于解决了潜射反舰导弹鱼雷管发射能力,不再需要像1981年的033G型潜艇那样在侧舷布置导弹了。马伟明院士的“十二相发电机整流供电系统(获2000年度国家科技进步一等奖(第一名))、三相/十二相双绕组电力集成新原理(据此研制出艇用交直流混合发供电系统)”,估计也是035G型首先开始试用,因此035G型可谓是中国真正意义上的第一批“现代化国产常规潜艇”。
进入到21世纪,039系列潜艇和877/636型(基洛级)的加入,035型也走到了它的末期。但就在2001年,035B型开始建造,主要是验证未来会给039G,039A型配备的一些先进技术。这批035B型除了内部设备按039级别建造,可以流畅使用线导鱼雷、潜射导弹外,外部最大的变化就是采用了消音瓦技术。这种变化,在中国出口给孟加拉的035G型潜艇也有所体现。

经过40年的发展,035就像中国这位造船业大学生笔下的毕业设计,在无师自通的情况下,不断修改,完善,最后成为一款拿得出手的作品。虽然035目前已经老朽,但我们不可忘记,没有在035的积累,如今现代水平的039系列潜艇也不会诞生。

从035到039(039G):中国军工的“专升本”之路


在1980年代,中国在和欧洲国家的军火合作中,除了引进不少子系统外,还学习了不少当时较为先进的整体设计技术。在这些设计中,对中国影响最大的就是德国209型潜艇。209型潜艇采用单壳体设计,价位低廉,1970至今已经出口60多条之多,也曾经在马岛海战“吓唬”过英国舰队(因阿根廷训练极低,209型潜艇对英国航母发射的线导鱼雷出膛就断线,失去了制导能力,被迫撤退),因此中国也一度打算引进209型潜艇。但是德国人很精明,如同在谈判豹2的引进一样,要不就买许可证一口气引进十多条,要不就乖乖请客出门。同时,德国人在209对印度出口时,就采用只买散件,到地方就地加工的“来料组装”的出口模式,这使得企图以低价学会建造世界先进水平的中国不能接受(当然中国人买一两艘回家拆了仿制的心理大家都看得出来,所以欧洲人要不就一单卖个大的终身IP(如红旗7,阿斯派德),要不就只卖子系统(如下文所述的设备))。因此,囊中羞涩,又不甘心的中国人,只能选择引进部分子系统武装中国的潜艇。

不过“攒机”(2000年初电脑爱好者自购零件拼装PC的说法)还是有了一些成果。在1994年,中国脱离035体系的第一艘潜艇,长城320号下水,型号变为039型。

从外观看,039型结合了当时中国所有能够用的上的东西,它的水下形状延续了035的抹香鲸型外观,并参考209进行了细节优化;指挥塔和围壳舵参考了091型;动力改为209系列的柴油发电-电动推进的模式,摆脱了035上二战风格的柴油机直接推进的影响;螺旋桨也大胆创新,采用了美国1959年开发,全球1985普及的大七叶螺旋桨,比起091的大五叶螺旋桨有了本质的提高。除此之外,内部也如同中国052驱逐舰一样,拼凑上了中国从海外“装机店”淘来的一切东西,如MTU16V396 SE8船用紧凑型柴油机(军民两用,但噪声比起035低很多)、汤姆逊 TSM2233声纳(当时流行的一种出口型声纳,中国,印度,智利等国都买过)等子系统,还装上了国产化微电脑控制系统和舰载通讯总线,具备了初步的信息化作战能力。

1999年6月,在完成水下鱼雷发射、导弹发射和“长缨一号”反潜导弹测试后,320号正式服役。不过320的服役之路相当不顺利,很快水下稳定性就出了问题。这个问题的根源就是那个像个水靴一样的指挥塔。由于039型潜艇指挥塔设计师可能延续了035系列加高潜望镜收纳装置的设计,因此039也采用类似035系列的突出型潜望镜收纳舱,以加高潜望镜伸长的距离。但是这样的设计不但老旧,同时和围壳舵共同使用时会产生复杂而紊乱的水流。这样一来,320水下高速航行时就会产生不规律的摇摆,影响航行安全。因此039型被立即要求停产,余下的开始设计优化方案,320号也被拉回船厂大改造,于是就有了039G(改)型潜艇。

039G型基本上消除了039型上面的稳定性问题,同时各个子系统也实现了国产替代,消除了被卡脖子的风险。039型潜艇是中国第一艘真正意义上做到“柴发电推”、静音良好(039型对抗比武赢过877基洛级,可见安静性相当不错)的现代潜艇,在039出现后,基本上抹平了和海外非AIP潜艇的代差。因此从这点上,中国潜艇设计部门算是“专升本”成功,算是比较合格的潜艇设计国家了。
虽然039G现在看起来也不比外国的潜艇差,但由于它的水下外形采用抹香鲸型,纯粹的水下航行并不比水滴形优越(抹香鲸型优势是兼顾水面和水下航行),这对于未来中国采用AIP技术,以全水下作战模式为主的运用思路违背。因此在039型修改同时,另一个更加大胆的计划也在酝酿之中,这就是中国039A系列潜艇。

从039到039A:吸收,消化和飞跃的第三步
要说到039A,就必须说到877/636基洛级潜艇。在苏联解体后,中国和俄罗斯恢复了军事合作,并引进了3批共12艘877/636(北约代号K,采用无线电读音kilo“千克”,但习惯音译为基洛级)。这是中苏1959二四协定后中国再次购买苏联/俄罗斯设计的潜艇。同时,在引进877/636同时,中国还引进了全部的配套设备,如主武器53-65K被动声纳式反舰鱼雷、TEST-71式电动线导反潜鱼雷,3M54“俱乐部”反舰导弹(国产改进型即是有名的鹰击18,俄罗斯自用型为“口径”,都是中俄现役高端武器),以及877/636潜艇的消声瓦技术、液压自动装填技术等等。由于877/636采用苏联式规格生产,其很多标准能够追溯到苏联1960年代的633型潜艇,因此可谓是中国035的直接继承人。因此中国对它的消化吸收就比1980年代对欧洲的“东拼西凑”快很多,很快就在中国日后的潜艇上运用了相关技术。同时,由于性能非常出色,国内对877/636评价非常之高,甚至还为他开发出了AIP改进型。




因此在877引进后,中国039型,093型潜艇立即跟随877型进行了大幅改进。其改进包括:
1、潜艇改为水滴形外观,增加消音瓦覆盖;
2、鱼雷管改为877的液压装填型,鱼雷管布局也改为上2下4布局;
3、声纳改为大型圆柱形声纳;
再加上039已经验证的现代化作战中心技术和035G验证的AIP技术,039A型终于以崭新的身姿出现了!


039A型潜艇可谓是中国海军40年发展的集大成者。它虽然工艺上还在延续苏联双壳体技术,但是内部已经是“中西合璧”,动力系统延续了039的国产化MTU柴油机,AIP采用了国内改进的瑞典斯特林AIP系统,电动机则采用039传承下来的国产低噪声发动机。因此,039A甫一诞生,就迎来了全世界万众瞩目的目光。中国仿佛在一夜之间,中国潜艇从60年代水平进步到了21世纪。但是,中国做的这一切,所有的努力都是写在中国三代潜艇的奋斗史上的。

如今,中国039A及最新改进型039B,039C潜艇已经批量服役,具备了发射线导三组元热动力多用途鱼雷、潜射反舰/对陆导弹的能力,其探测系统也从圆柱形声纳+侧舷声呐布局,增加了拖曳线列声纳的搭载能力,完全达到了世界一流水平。大家从本期也看得出来,任何技术都不是“买买买”就能得到的,就算得到了超过自己水平的设备,在缺乏底蕴的情况下也难以有效消化吸收,如中国1975年便购买了劳斯莱斯 MK202斯贝涡轮风扇发动机生产许可证,但1999年仍然无法让国产化的涡扇9可靠性达到可用水平,不得不购买英国数十台即将报废的MK202发动机(中国进口过两次二手MK202,这是第二次),并邀请劳斯莱斯专家进驻西飞发动机厂,又花费接近十年,到2009年时才终于解决了涡扇9的质量和可靠性问题。而中国039A系列潜艇“服役即大量生产”的根源就是中国每一步走的都很稳,没有035的各种“试错”,没有039的“集成”和877的“借鉴提高”,039A也不会如此之间进入大规模生产。
这也为我们的学生伙伴们做出了非常有意义的警示。很多在校园成绩优秀的学生们在步入社会时,经常会轻视工作内容,觉得“我学的比他们用的还要多”,但是现实中的工作和学习完全是两码事,面临的挑战和心理压力也完全不同。只有虚心下来,慢慢学习,逐渐提高,不追求一口吃个胖子,才能让自己的学识和经验完全为工作所用,创造出真正属于自己的一片天地。