凌云

從2002年開始,法國海軍集團每隔兩年就會提出一型SMX系列常規潛艇設計概念,截止目前,其已經在歐洲海軍防務展上推出了9型SMX系列潛艇的創新概念方案,引領著未來常規潛艇的發展方向。接下來,我們就介紹一下法國海軍集團在歷屆歐洲海軍防務展上推出的SMX系列常規潛艇設計概念。
2002年,DCN在巴黎舉行的歐洲海軍防務展上展示了其多用途且具有全新外形的概念潛艇SMX-21。SMX-21潛艇長64.5米,水面排水量2700噸,水下航速侶節,下潛深度250米,自持力60天,人員編制低于30人。
在外形方面,SMX-21潛艇是一種扁平式雙體潛艇,很容易讓人聯想到蘇聯研制的“臺風”級戰略核潛艇。其艇體由兩個尺寸相同的耐壓殼體并列構成,顛覆了傳統潛艇的水滴型結構。SMX-21潛艇采用全新的艙室布置方式,既可以充分利用兩個艇體間的空間,又可以解決常規設計中潛艇桅桿和武器系統破壞耐壓艇體而造成艇體強度降低的缺陷。此外,由于兩個艇體相對獨立,在其中一個艇體受到作戰毀傷或者其它毀傷的情況下,另外一個艇體依然可以繼續工作,因此大大提高了潛艇的生存能力。
武器裝備方面,SMX-21潛艇主要有以常規方式發射的輕型/重型魚雷,艇體下方武器槽內可容納9枚水雷,在雙耐壓殼體之間非耐壓區域布置有2個任務模塊,可根據不同任務更換任務模塊,每個任務模塊可以裝載10種不同的武器,包括巡航導彈、反艦導彈以及潛射防空導彈等武器,也可以混裝上述武器。
法國海軍集團是法國最大的國有軍用艦船研發和建造企業,前身是1991年成立的法國艦艇建造局(DCN)。2007年4月,其更名為法國艦艇建造集團(DCNS)。2017年6月,DCNS首席執行官艾爾韋·吉尤宣布,為了打造全球防務領域更具影響力的品牌和更響亮的名稱,DCNS正式更名為法國海軍集團(Naval Group)。其研發和生產的主要產品有法國“戴高樂”號航母、“西北風”級兩棲攻擊艦等大、中型水面艦艇,“桂樹神”級、“鲉魚”級等常規潛艇和“凱旋”級戰略核潛艇。其中“鲉魚”級常規潛艇既可以近海作戰,也可以遠海作戰,由于性價比高,因此獲得國際市場青睞,目前已成功銷往智利、馬來西亞、印度和巴西等國。除此之外,在2016年4月,法國海軍集團的“短鰭梭魚”級常規潛艇方案中標澳大利亞未來潛艇項目,更是奠定了法國海軍集團常規潛艇設計能力的國際地位。

圖為巴西首艘“鲉魚”級潛艇“里亞舒埃盧”號(舷號S40)

澳大利亞總理特恩布爾在2016年4月正式宣布DCNS的“短鰭梭魚”級常規潛艇方案中標“大洋1000”項目

SMX-22潛艇設計方案的關鍵技術之一就是子母艇的對接和脫離技術。圖為SMX-22潛艇概念圖

SMX-23潛艇是DNC在對中型常規潛艇的費效比和中小國家海軍的經濟實力、作戰需求等進行分析后提出的一型潛艇設計方案。圖為SMX-23潛艇概念圖
此外,SMX-21潛艇還裝備有高度自動化的作戰平臺管理系統,提高操作效率,減少人員編制。配備雙槳推進和創新性控制舵,提高推進及操縱性能。它可執行多種任務,包括巡邏、反潛及反艦等,還可裝載特種部隊運載工具,并可作為可重復使用的無人潛航器的母艇。
2004年,DCN在巴黎舉行的歐洲海軍防務展上,展示了其SMX-22三體潛艇模型。2005年6月,在荷蘭阿姆斯特丹舉行的水下防務技術會議上,DCN詳細地介紹了SMX-22潛艇的設計方案,創意更加新穎,被稱為“子母艇”。
SMX-22子母潛艇采用多平臺概念,包括1艘大型網絡中心戰母艇和2艘小型高效作戰子艇。其中,母艇長84米,寬8米,水面排水量2700噸,水下航速大于17節,下潛深度250米,艇員25人,另有容納40人的鋪位。子艇長36米,寬5.3米,水面排水量480噸,水下航速17節,下潛深度250米,自持力2天,艇員10人。
SMX-22子母潛艇最大的亮點就是1艘潛艇可以隨時變成3艘,并且母艇和子艇可各自執行不同的任務。在進行作戰任務時,子母艇作為一個戰斗單元航行到作戰區域后,子艇可脫離母艇單獨執行作戰活動,母艇則停留在后方相對安全的海域中。1~2天后,子艇執行完任務后可返回母艇,母艇起到水下航母的作用。
對于母艇來說,不僅可以將子艇運輸到作戰區域開展任務,其本身也可以直接參與作戰行動。母艇自身可以搭載魚雷、水雷、遠程對陸攻擊巡航導彈、反艦導彈以及潛射防空導彈等武器執行作戰任務。母艇還可為子艇提供水下支持,包括給子艇蓄電池充電,進行食物、淡水等方面的補給等。母艇還能通過衛星通信與位于總部的海軍指揮官保持聯系,以接收戰略指示后向子艇下達任務。
子艇作為作戰單位,可攜帶6枚魚雷或導彈執行布放水雷、支援特種部隊作戰或者攻擊敵艦的任務,也可以執行運輸水下無人潛航器的任務。子艇完成任務后,將與母艇會和并且對接在母艇的舷側,以便艇員們可以回到母艇休息并匯報執行任務的情況。子艇執行任務過程中收集到的所有數據將被傳至母艇。
總的來說,SMX-22潛艇被設計成能夠執行包括特種作戰、對陸攻擊和遠程打擊等多種任務的潛艇。子艇可以根據不同的任務來搭載由各種不同的武器、探測設備、特種作戰設備、水雷、水下無人運載器等組成的任務模塊。
2006年,DCN針對近海、淺海作戰環境,面向中小型國家市場,研發了一種小型化、低成本潛艇SMX-23,并在當年的歐洲海軍防務展上展示了其模型。該型潛艇是以“鲇魚”級常規潛艇為基礎設計而成,縮小了“鲇魚”級常規潛艇尺寸,改變了航速、潛深性能指標以及調整了武器載荷,設計出了體積小巧、性能先進、造價低廉,適合中小國家淺海活動的小型常規潛艇。
SMX-23潛艇長48.8米,水面排水量855噸,水面最高航速8節,在8節航速下水面續航力為1850海里,水下航速大于15節,最大潛深200米,海上自持力15天,艇員編制為19人。
在外形設計方面,SMX-23潛艇的外形體現了典型的法國潛艇設計風格,艇艏鈍圓,艇艉尖瘦,中部為圓柱形流線體;指揮臺圍殼呈機翼形,位于距艇艏1/3艇長處;為了減少各種信號特征,提高隱身性能,該艇從線形設計到艇載設備都采取了隱身措施;與“鲇魚”級常規潛艇不同,SMX-23潛艇艏水平舵的位置由指揮臺圍殼移至艇艏,艉舵也由原來的“+”字形改為“X”形。

SMX-24潛艇集成了“即插即可作戰”模塊,其可以根據任務需求變化來重新進行改裝。圖為SMX-24潛艇模型

SMX-25潛艇可以作為海上力量投送的先驅部隊進行快速部署,也可作為實施海上封鎖的重要裝備
在控制系統方面,SMX-23潛艇采用了先進的作戰管理系統和集中控制系統,其作戰情報指揮系統、武器發射控制系統、潛艇動力推進系統等都設計為自動控制,提高了潛艇自動化水平,減少了操作人員數量。
SMX-23潛艇采用柴一電動力系統,可根據客戶需要選擇安裝2臺大型柴油發動機或4臺小型柴油發動機;在武器裝備方面,SMX-23潛艇主要是布置在艇艏魚雷艙內的6具533毫米魚雷發射管,可發射重型魚雷或潛射反潛導彈。
總的來說,SMX-23潛艇在設計上注重堅固耐用、易于保養,其建造成本不僅是當時中型常規潛艇的一半,而且操作和維修保養費用也遠低于現役中型常規潛艇。除可在淺水區域執行監視任務外,其還可以執行特種作戰、情報搜集和布雷等任務。
2008年,DCNS在歐洲海軍防務展上再次推出探尋未來潛艇新技術的概念潛艇,即SMX-24潛艇,其最大的亮點就是模塊化設計。該型潛艇長88.8米,寬26米,水面排水量3450噸,最大潛深350米,水下最大航速超過20節,水下自持力30天。根據任務不同,艇員編制22到31名不等。
在外形設計方面,SMX-24潛艇的指揮臺圍殼類似于鯊魚的背鰭,SMX-24潛艇在潛艇距艇艏1/3艇長即傳統潛艇的水平舵位置,設計了類似于戰斗機機翼的模塊化結構;艇艉X形艉舵和泵噴推進器的選擇不僅可以提高SMX-24潛艇的航速,還可以降低潛艇航行過程中的噪聲。
在模塊化設計方面,SMX-24全艇共有4處模塊化區域,這些區域可靈活便捷地進行模塊化改裝。第一處模塊化區域為潛艇指揮臺圍殼下面,潛艇舷側機翼位置。該部分是潛艇主要的模塊化區域,DCNS根據海軍作戰需求確定了25種任務模塊,包括水雷、導彈等武器模塊、傳感器模塊和性能提升附加模塊(可提高潛艇航速、機動能力或續航能力)以及特種作戰模塊等,這些模塊可以單獨安裝,也可以組合安裝使用。這種換裝模塊的方式可以使多艘潛艇共用一套模塊,從而大大降低了潛艇的使用成本;第二處模塊化區域是指揮臺圍殼內的模塊化空間,可換裝不同的桅桿;第三處是在指揮臺圍殼后面艇體兩側,設計了兩個大型半圓柱模塊,可作為垂直導彈發射艙,也可以作為特種部隊士兵艙;第四處在艇體后部,可安裝不同體積和形狀的設備模塊。
在武器裝備方面,SMX-24潛艇大小介于大型常規潛艇和核潛艇之間,配合其模塊化的設計,不僅可以搭載各類巡航導彈、潛射導彈、魚雷、水雷等,還可以布放回收水下無人潛航器等。
總的來說,SMX-24潛艇模塊化的設計一方面能搭載更多的武器、傳感器和特種作戰人員及其裝備,大大提高了潛艇載荷搭載量。另一方面也能攜載更多的燃料、液氧和模塊化電池,進一步提高潛艇的機動性能。
2010年,法國DCNS推出了其SMX系列潛艇的第5型潛艇,即SMX-25潛艇,可同時進行水面和水下行動。該型潛艇長109米,水面排水量2850噸,潛航排水量4850噸;但潛航航速只有10節,潛深100米;在水面以38節航速航行時的續航力為2000海里,在水面以16節航速航行時的續航力達8000海里。
SMX-25潛艇的外形設計介于隱身水面艦艇與潛艇之間,兼顧了水面與水下航行的需求。其整體外觀與傳統潛艇有明顯區別,更像一架水中噴氣式戰斗機。艇體偏長尖細,指揮臺圍殼按照水面艦艇隱身原則設計,體積偏大,16單元的垂直發射裝備也安裝在此。艇艏像刀尖一樣的設計,不僅可以降低雷達反射特征,還具有穿浪減阻的作用。其艇艉扁平,底部上飄,可降低艇艉的渦流阻力,噴水推進裝置自然地整合進扁平的艇艉,像噴氣戰斗機的尾噴口一樣,燃氣輪機的大型進排氣口緊貼圍殼兩側,更加強化了SMX-25潛艇類似噴氣式戰斗機的形象。

SMX-25潛艇在艦艏兩側各有兩具魚雷發射管

SMX-25潛艇在水面巡航時的狀態
動力方面,SMX-25潛艇水面航速高達38節,結合了高速水面艦艇的優點,在水面航行時,采用3臺燃氣輪機來驅動噴水推進裝置。水下航行最高10節的航速,并采用以超導技術為基礎的先進電動機,電池能夠持續提供大功率能量。
武器裝備方面,該潛艇配備了4具魚雷發射管和16枚防空、反艦、對陸攻擊導彈。此外,艇上的大型存儲艙還可以存放2個特種部隊輸送裝備,并可攜載無人水面艇等無人裝備。
作戰方面,SMX-25潛艇的概念是在水面高速航行,到達作戰區域后潛入水下,執行水下隱蔽的監視、作戰、情報收集以及特種作戰任務。
2012年,DCNS在巴黎舉辦的歐洲海軍防務展上推出了SMX系列概念潛艇家族的新成員——SMX-26潛艇。該型潛艇針對傳統潛艇不便執行淺水近海環境任務設計,可以在水下15米以上的近海淺水水域航行,屬于小型潛艇類別,總長40米,寬15米,水下排水量1000噸。
在外形設計方面,由于SMX-26潛艇在淺水水域活動,受到的靜水壓力小,艇體承壓也小,因此采用扁平肥大型的單殼體結構,從而擴大了艇內空間,更加方便布設各種設備儀器,充分利用艇內空間。
在動力形式上,SMX-26潛艇不僅安裝了雙軸螺旋槳,還在艇艏艉兩側各安裝了一個易操控、可回收的吊艙式推進器,具有極強的機動能力。此外,SMX-26潛艇最大的特色就是在艇體底部安裝了3個輪式起落架系統,類似于“三只腳”,能夠在所有類型的海底下安靜“著陸”,潛伏時,SMX-26潛艇可以利用靈活浮標式的水下通氣管,吸入新鮮空氣。潛艇上配備的可遠程部署的各類傳感器使其進行持續的全面監視,其水下潛伏時間長達30天。

SMX-26潛艇攜帶武器裝備以高速駛向目標時,可保持在海底較長時間持續觀察周圍環境

SMX-26潛艇艇艏設計有上中下三排魚雷發射管
SMX-26潛艇在設計上非常重視單艘潛艇的突擊作戰能力,在艇艘位置分3層安裝了10具魚雷發射管,其中8具輕型魚雷發射管分為兩層布置,主要用來攻擊潛艇;最下層是2具重型魚雷發射管,用來攻擊水面艦艇;SMX-26潛艇還在主桅桿上裝備了20毫米艦炮用于近距離應急防御,艦炮桅桿可以收回到艇內,增加潛艇的隱蔽性。除此之外,SMX-26潛艇還可以攜帶6名特種部隊蛙人或部署各類無人潛航器來執行任務。
由于淺水水域環境地形復雜,現役潛艇在該區域執行任務非常艱難,而SMX-26潛艇的各項性能都適合淺海的特殊環境,艇上搭載的三維海圖作戰繪圖儀也有利于潛艇觀測掌握海底地形,用于規劃攻擊路線和確定撤離航路,從而使SMX-26潛艇可以充分掌握淺海的制海權。
2014年,DCNS針對未來海戰及國際市場需求設計了新型AIP常規動力潛艇——SMX-Ocean(SMX“大洋”型)潛艇。該型潛艇以法國海軍新型“梭魚”級攻擊核潛艇為基礎,在續航能力、態勢感知和艇外無人系統方面更勝一籌。SMX“大洋”型潛艇長100米,高15.5米,寬8.8米,水面排水量4750噸,最大潛深350米,最大水下航速20節,在14節航速下,續航力可達3個月。
在動力系統方面,SMX“大洋”型潛艇采用混合動力系統。其中,鋰離子電池相比于鉛酸電池,可以提供短時的高功率;第二代燃料電池AIP系統的效能、安全性、使用靈活性、可維護性,都有重大技術突破,氫氣由柴油燃料重整裝置產生,免除了在潛艇上存貯氫氣的麻煩。
在態勢感知方面,SMX“大洋”型潛艇在潛艇的指揮臺圍殼中安裝了多種類型的傳感器和桅桿,主要包括光電搜索攻擊桅桿、電子支援裝置桅桿和衛星通信桅桿。另外,在指揮臺圍殼頂部還安裝有1根可貯存和發射最多4架一次性無人機的發射管。SMX“大洋”型潛艇的另外一項態勢感知新技術就是采用了新型多用途浮標,潛艇不必上浮到潛望鏡高度就可以觀察水面情況,完成監視和偵察任務。
在艇外無人系統方面,SMX“大洋”型潛艇指揮臺圍殼后方有1個單獨的無人潛航器艙,用來投送和回收水下無人潛航器。在2014年5月,DCNS成功地通過鞍座容器自動發射和回收了無人潛航器,這也是法國首次實現三維機動的無人潛航器與運動平臺的成功對接。
SMX“大洋”型潛艇在艇體上設置了一個甲板掩蔽艙,與指揮臺圍殼連接成為一個整體,供特種作戰部隊或蛙人出入潛艇使用,這種設計在現役潛艇中還未出現。除此之外,SMX“大洋”型潛艇還可裝備34種武器。
2016年,DCNS在歐洲海軍防務展上再次推出SMX-3.0數字化潛艇概念。該型潛艇外形與上一代SMX-Ocean潛艇類似,設計排水量為3000噸。具有易操控、高續航、作戰能力強、系統可升級、方便維護等特點。
SMX-3.0潛艇集成了DCNS最新的數字技術,可大幅提升潛艇作業效率。此外,SMX-3.0潛艇還擁有非常出色的動力系統。也采用第二代燃料電池AIP系統。在作戰能力方面,SMX-3.0潛艇裝備了垂直發射系統,可發射導彈和無人系統。此外,還改進了潛艇的水動力特性,并涂裝了新型的艇體隱身涂層,增強了潛艇的隱身能力。總的來說,SMX-3.0潛艇以數字化為創新重點,提高了潛艇可升級和易維護性。

SMX“大洋”型潛艇指揮臺圍殼后方的甲板掩蔽艙可容納1艘蛙人輸送艇或多艘特種部隊艇

SMX“大洋”型潛艇使用鞍座容器自動發射無人潛航器

SMX“大洋”型潛艇的總體布局與“梭魚”級核動力攻擊潛艇基本相同

SMX-3.0潛艇沒有采用泵噴推進系統,而是采用了五葉螺旋槳,圖為其艉部特寫

SMX-3.0潛艇的技術特點包括先進的動力管理系統、杰出的作戰性能和系統可升級及易維護性

SSMX-31潛艇未來的作戰指揮艙室布局

由于SMX-3.0潛艇具備先進的數字技術,因此其還具有更好的賽博對抗能力,圖為SMX-3.0潛艇模型
2018年,法國海軍集團瞄準2050年水下作戰推出了其第9型SMX系列潛艇SMX-31潛艇,設計排水量為3000噸,艇長70米,寬13米,高9.7米,最大潛深250米,最大航速20節,續航力30~45天。由于采用了大量的自動化技術和人工智能技術,艇員數量也被壓縮到15人。
在總體設計方面,SMX-31潛艇外形采用類似于抹香鯨的扁平艇體,可大幅減少航行阻力和噪聲;在艇體表面覆蓋了類似于鱗片的特殊涂層,具備優秀的隱身性能;其內部艙室主要劃分為前部武器發射艙、艇員居住艙、控制艙、逃生艙、蛙人投送艙、武器存儲區、主機與輔機艙、UUV布放與儲存區域等艙室。
在動力系統方面,SMX-31潛艇采用燃料電池和超高容量鋰電池混合動力系統,后者的容量是現役潛艇燃料電池的6倍。在推進裝置方面,SMX-31潛艇在艇艉兩側布置了類似于槽道推進器的裝置,布局十分密集。
SMX031潛艇可以攜帶46種武器,包括魚雷、水雷、反艦導彈、巡航導彈等。艇上可搭載采用無線通信的小型無人潛航器、魚雷式無人潛航器以及自主無人潛航器等,可用于情報、監視和偵察任務。此外,SMX-31潛艇還可以搭載特種部隊或蛙人部隊,具有較強的作戰能力。
整個潛艇將采用下一代導航和作戰中心(PCNO)進行管理,大大降低了操作難度和操作人員,在一定程度上代表了未來潛艇的發展方向。
[編輯/何懿]