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晨枫:美国更新了盟友等级,欧洲、日本比澳大利亚低一级
最后更新: 2021-09-18 11:18:47为此,在80年代决定替换英国“奥白龙”级潜艇的时候,澳大利亚采用瑞典考库姆的“柯林斯”级设计,由国营澳大利亚潜艇公司(ASC)负责总承包和在珀斯造船厂的建造。这是基于瑞典当时最新的“哥特兰”级潜艇(也称A19型)的设计,但放大了2.5倍,也取消了斯特林AIP发动机,改用传统的柴电动力,降低技术风险。澳大利亚是“柯林斯”级的唯一用户,瑞典自己并没有采用“柯林斯”级的设计。
4艘“柯林斯”级在海上检阅(图源:资料图片)
但技术转移说来容易做来难。ASC缺乏经验,从一开始,“柯林斯”级的设计、质量和性能问题就如影随形,长期影响“柯林斯”级的使用。很大的问题来源于设计的不成熟和众多按照澳大利亚的特殊要求所进行的修改和代用产品。
刚下水时的“柯林斯”号(图源:考库姆)
“哥特兰”级潜艇的原设计是成熟的,但放大设计不是简单地按比例放大,放大的过程带来很多机会,也带来更多的挑战。比如说,试航发现最高速度、机动性、低速潜航时间都超过设计要求,操控系统比有经验的水兵更能保持潜望镜航行状态的深度,但作战系统、噪声、发动机故障率是大问题。
后期的指挥塔修形清晰可见(图源:美国海军图片)
“奥白龙”级噪声的大头来自机械设备,但“柯林斯”级的噪声主要是水动力噪声。基本的艇体是经过水动力测试的,噪声达到要求。但在设计后期,考库姆按照澳大利亚的要求,把艇体加长了2米,艇艏半球罩加大以容纳更大的声纳,螺旋桨也加大了直径以匹配更大的推进功率。修改后的艇体没有进行新的水动力测试,澳大利亚海军和考库姆谈不拢谁该为重新测试付钱,于是不了了之了。
在测试中,噪声成为大问题,幸好澳大利亚海军航空兵一个维修工程师得知消息后,在业余时间做了很多试验,证明在指挥塔前根部增加流线型整流罩,在本来竖直的指挥塔后缘搭接机翼后缘那样的整流罩使得指挥塔在增加底座长度,相当于降低机翼的相对厚度,以降低紊流的形成,在外观上,后缘带前掠了,这将水流向上带离,避免指挥塔的尾流沿后艇体上表面流向螺旋桨,造成空泡噪声。他还建议在艇艏声纳罩后填入流线型整流罩。这一系列措施有效地降低了水动力噪声。这些复材整流罩套在钢制艇体之外,好比局部的双层壳体,不承受压力,所以重量代价较小,安装也不是问题。
但动力系统的故障率比较恼人。艇上15个柴油油箱在柴油用完后,用海水填充,保持浮力不变,这是常规设计,关键是换回柴油的时候要保证海水不会与柴油混合而进入发动机。在使用中发现,设计不合理、柴油与海水不能靠重度差可靠分离、艇员训练水平导致海水进入发动机,加上柴油里含有微生物,加剧发动机部件的腐蚀。后来通过凝聚过滤、杀菌剂和加强训练解决了。
大轴密封是另一个问题。设计上容许每小时渗漏不超过10升海水,但测试中常有每小时渗漏几百升的事情。在一次深潜测试中,竟然达到每分钟1000升。厂方的建议是每次下潜和上浮后都由人工紧固密封,但这就是一个全职艇员的工作了,不可行。最初的临时解决办法是螺旋桨反转100转,密封件一般会回位、恢复密封,但这也不是个办法。而且发现问题时,设计和制造密封件的原厂倒闭了,ASC拒绝担责,最后还是找到新的密封件厂家、全新设计后,才根本解决了问题。
螺旋桨也出问题了。这是手工精磨的,确保复杂的外形符合设计要求,但一致度不够,最后都需要五轴数控机床重新精磨。材质强度也达不到要求,导致提前出现疲劳裂纹。这时考库姆因为冷战结束和生意冷淡而处于萧条中(2005年卖给德国HDW,2014年又被萨伯购入,重新成为瑞典公司),澳大利亚海军直接请美国海军帮助重新设计螺旋桨,解决了问题,但招来考库姆的知识产权官司。
动力系统还有其他问题:柴油机取消了飞轮,导致振动超标;涡轮增压器的制造质量问题导致油耗超标;排气消音器设计不合理导致噪音超标;电池舱温控风扇电压错误导致电机噪音等。2010年,三艘用澳大利亚制造的发电机的艇都必须更换发电机,一艘用法国制造的发电机则没有问题。
潜望镜柱不是流线型的,在一定航速时升起后导致强大的阻力和紊流,整个潜艇都会抖动起来。和其他很多问题一样,谁负责解决一直是个争吵不休的问题。潜望镜也有光学问题。指挥塔上可升降的不止潜望镜,还有红外装置和雷达天线。大多数国家规定红外和雷达放在最前面,潜望镜稍后,考库姆的设计也是这样的。澳大利亚海军规定潜望镜最前,考库姆只有接一段带拐弯的“望远镜”,绕过前面的红外和雷达,导致一系列问题。
潜望镜修改前,升起的时候引起强大的紊流和振动(图源:美国海军图片)
最大的问题其实是并不进入公众视界的作战系统,这对应于战斗机上的火控系统。“柯林斯”级采用美国洛克威尔设计的作战系统,但使用了美国Singer Librascope(现洛克希德水下系统的一部分)和法国Thomson CSF(现泰利斯的一部分)的子系统。后两者以知识产权为理由,拒绝将软件代码交给洛克威尔。更大的问题是澳大利亚海军的要求需要定制大量硬件软件,从设计到制造到测试都需要时间,但等到装艇的时候已经过时了。
最初的作战系统成为老大难问题(图源:Roy McBride)
洛克威尔在能掉链子的地方都掉链子了,在规定整体交货的时候,只有分系统完成了测试,各种延期、不达标迫使ASC发出整改令,但澳大利亚国防部拦住了,与其等洛克威尔逐步交付和打补丁也不敢得罪,要是洛克威尔撂挑子,损失更大。
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- 责任编辑: 沈玉萌 
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