安装磁流体推进器,打造“最安静推进系统”,美海军想让核潜艇“超级静音”

【环球时报特约记者 谢昭 环球时报记者 马俊】五角大楼近年来持续强化其核潜艇舰队,以谋求建立水下部队的绝对优势。据美国《海军新闻》网站4月1日报道,美国海军“全球率先为潜艇安装了划时代的磁流体推进器”。报道称,这种“史上最安静的推进系统”将让美国核潜艇的噪音水平降低到难以察觉的地步,“进一步扩大其在水下领域的优势”。

“完全不会发出机械噪音”

报道称,现代潜艇借助静音技术来控制海洋,而如今美国海军潜艇通过安装磁流体推进器,“将把静音技术提升到一个新的水平”。目前“弗吉尼亚”级攻击核潜艇“蒙大拿”号正在康涅狄格州格罗顿的通用动力电船公司接受改装,未来它将在内河进行测试,以防止俄罗斯窃取这种最先进推进系统的机密。

据介绍,磁流体推进器如同一条管道,外形非常简洁,没有任何活动部件。它的基本原理是让带电海水通过这条通道时,利用强大的磁场使其向后加速喷射,从而产生推力。该项目由美国国防高级研究计划局(DARPA)主导开发,直到2023年才首次对外披露。报道称,推进器的进水口安装在潜艇艇艏,类似于鱼雷发射管,但尺寸更大,与潜射弹道导弹的直径相当。如果“蒙大拿”号进行的相关试验取得成功,未来新建的“弗吉尼亚”级和未来的SSN(X)型攻击核潜艇都将采用这种装置。

根据DARPA官网的介绍,磁流体推进器早在20世纪60年代就开始研制,这种革命性的推进装置不包括任何活动部件——没有螺旋桨,没有驱动轴,也没有密封件,只有磁铁和电流,是完全没有机械噪音的安静推进装置,可以无声地推动船只或潜艇高速前进。此前采用磁流体推进器的最著名船只是日本在20世纪90年代研制的“大和1”号试验船,它全长约30米,使用的磁流体推进器的磁场强度约4特斯拉,转换效率约为30%,航速为6.6节。

DARPA国防科学办公室相关负责人苏珊·斯威森班克表示,磁流体推进器实际应用面临两大挑战:首先是没有足够强大的磁场能实现高效推进;其次是缺乏能承受磁场、电流和盐水相互作用引起的腐蚀、水解和侵蚀的电极材料。她介绍说,近年来稀土钡铜氧化物磁体领域取得了显著进展,它们能产生高达20特斯拉的超强磁场,足以让磁流体推进器产生90%的推进效率。因此DARPA将主要注意力集中在寻找合适的电极材料方面。

《海军新闻》称,磁流体推进器的实用化,将使对手探测美国核潜艇的主要手段——被动声呐失效,“搜索‘蒙大拿’号的声呐操作员可能会听到与地震活动等自然现象无法区分的噪音”,“美国核潜艇将进一步扩大其在水下领域的优势”。

接受《环球时报》采访的中国军事专家介绍说,由于水下探测的手段相对有限,声呐是使用最普遍的反潜设备,因此噪音水平是衡量潜艇性能的最重要指标之一。为此各国都在想办法降低潜艇的噪音,包括为潜艇全身铺设消声瓦;将最容易产生噪音的动力装置安装在底部为橡胶制成的减震基座之上,以缓冲金属硬接触所产生的巨大噪音;同时新一代潜艇还采用复杂的泵喷推进器,在提高推进效率的同时大幅降低螺旋桨与水流摩擦的噪音。相比之下,磁流体推进器依靠电力驱动,完全没有活动部件,从根本上消除了因机械转动而产生的振动和噪音,比泵喷推进器的效果更好,因此也被视为“理想的潜艇推进系统”。

美国海军更重视水下技术优势

专家认为,美国为核潜艇配备磁流体推进器,是五角大楼追求水下舰队绝对技术优势的典型标志,在这背后是美国海军过去几十年付出的惨痛教训。美国在冷战末期研制的“海狼”级攻击核潜艇意图在大洋深处对抗当时苏联现有与未来核潜艇,为此不惜代价地强化其水下性能,堆砌了当时所有的减噪措施,为了容纳噪音等级更低的自然循环压水反应堆,还将其艇体直径增加到13米,最终“海狼”级的整体性能远超前一代“洛杉矶”级攻击核潜艇,尤其是前者的噪音水平仅有90-100分贝,号称“以25节航行时产生的噪音比停靠在码头的‘洛杉矶’级还要低”。但冷战结束后,俄罗斯海军一蹶不振,失去对手的美国海军只建造了3艘昂贵的“海狼”级攻击核潜艇后,就转而研制性能较差但更便宜、偏重濒海多用途作战的“弗吉尼亚”级攻击核潜艇。为了节省建造费用,后者的艇体直径减少到11米,排水量降低到7700吨,远小于“海狼”级的9100吨,其反潜作战的主要性能指标也都多有倒退。

但近年来五角大楼发现,俄海军勒紧裤腰带打造水下舰队,新一代“亚森M”级攻击核潜艇的作战性能直追“海狼”级,美国海军“数十年来第一次有失去水下优势的危险”。此外,美国智库和海军高层还将核潜艇视为对付中国海军的“非对称优势”。美国海军学会网站2023年刊登的一篇分析文章称,中美海军技术差距最大的领域集中在水下舰队方面,“中国海军的舰艇规模和质量进步都令人瞩目,但缺少高质量的核潜艇。中国核潜艇的静音水平与上世纪80年代的苏联潜艇相当”。该报道鼓吹美国海军应该进一步强化核潜艇的技术优势,甚至“在中国近海利用核潜艇发射巡航导弹攻击解放军的两栖舰队”。去年年底美国海军宣布大规模为现役“洛杉矶”级、“弗吉尼亚”级攻击核潜艇配备“战斧”巡航导弹,也是基于同样的理由。

在此背景下,美国海军还在加速研制新一代攻击核潜艇。《海军新闻》介绍称,SSN(X)型攻击核潜艇的设计思路将回到争夺大洋控制权,恢复“海狼”级攻击核潜艇的13米大直径艇体,突出高航速、大潜深、低噪音和多武器载荷的特点,并将配备高超音速导弹。预计这种攻击核潜艇将在21世纪30年代中期开始服役。

反潜手段还有很多种

专家表示,即便磁流体推进器真的能像美媒吹嘘的那样“将美国核潜艇的噪音水平降低到几乎无法察觉”的地步,但这并不意味着就没有其他手段能发现其行踪。除了声呐外,目前常用的反潜措施还包括磁异常探测、尾迹探测、激光探测、合成孔径雷达探测等多种手段。从原理上看,磁流体推进器是依靠高强度的磁场产生推力,会影响周围水域的磁场特性,磁异常探测反潜正是通过高灵敏度磁力仪检测磁场异常,进而确定水下潜艇的位置。随着无人潜航器的快速发展,未来的反潜手段也在快速增加,它们可以与空中的反潜机、水面舰艇和水下潜艇组成立体反潜网络,并进行持续的水下监视。

此外,美国《海军时报》承认,由于美国海军造船设施的持续衰落,新一代核潜艇的研制进度并不顺利,就连现有潜艇的更新换代也遭遇困难,因此美国海军指望利用磁流体推进器这种新技术就能彻底取得水下优势,恐怕并没有那么容易。