自然循环堆和水下连续发射导弹中国核潜艇性能超乎想象|163

亚太日报评论员石宏

刚刚发行的《中国科技奖励》杂志2017年第3期上刊登了一篇题为《于无声处听惊雷——记2016年度国家科技进步奖一等奖获得者、中国第二代某型号核潜艇总师张锦岚团队》的文章，首次批露了中国第二代某型号核潜艇的许多技术细节。

根据文章中出现的“在核打击技术中存在两大难点，一个是针对大尺寸、大深度、密集大排孔的单双结构研究，另一个则是水下潜射”，可以推知“第二代某型号核潜艇”就是人们现在熟知的094型战略核潜艇。

从文章介绍的情况来看，094型核潜艇立项于1994年，由中船重工719所负责研制，总设计师是张锦岚。2002年，094型核潜艇的首艇开工建造，2006年开始服役。

根据报道，094型战略核潜艇的最大技术亮点是采用了自然循环核反应堆，目的是消除核潜艇上的冷却剂主循环泵噪声（这是核潜艇最大的噪声源之一），同时提高反应堆的安全性。现代核潜艇所采用的核反应堆主要是压水堆，其工作流程大致为压水堆-蒸汽发生器-蒸汽轮机-减速齿轮箱-螺旋桨。

具体来讲，就是核燃料在堆中进行链式反应，产生巨大的热能，将高压淡水加热（注：核反应堆的作用就如同大家都很熟悉的锅炉，不过锅炉里的水一般是用火加热的，而核反应堆里的淡水是用核燃料产生的热能加热的，所以过去也把核反应堆俗称为“原子锅炉”），再由冷却剂主循环泵推动，经一、二回路（注：冷却剂流经的循环路线称为回路。

核潜艇的核动力装置一般有两个互相独立的密闭循环回路，称为一回路和二回路）交会处的蒸汽发生器里的U形传热管把热量传导给二回路的淡水，使之变为蒸汽（注：一、二回路的淡水是不直接接触的），而释放热量后冷却的淡水再经主循环泵返回核反应堆里，继续把核燃料产生的热量带出来，并慢化中子参与链式反应，所以一回路里的水被称为冷却剂和慢化剂。

然而，主循环泵在运行时和冷却剂在回路中高速流动时，会产生很大的噪声和振动，并消耗10%的总功率。

压水核反应堆的自然循环，就是指反应堆裂变产生的热量不依靠主循环泵强制循环导出，而是靠蒸汽发生器与反应堆之间的热中心位差、降低主冷却剂系统阻力及自然对流来完成的。这样就能消除主循环泵噪声，提高反应堆的安全性，而且还能节约反应堆的功率。

不过，采用自然循环的核反应堆仍然保留主循环泵，并不是真的把它拿掉了，因为现在的核反应堆自然循环能力还难以达到100%，所以自然循环反应堆只是让核潜艇在中低速航行时不用开启主循环泵，在高速航行时仍然需要开启主循环泵对反应堆进行冷却。

但即使这样，自然循环反应堆的应用依然给降噪及核潜艇的战术机动带来很大好处。特别是像094这样的战略核潜艇大多数时候都是采用中低速航行，因此反应堆基本处于自然循环状态，也就无需开启主循环泵，得以消除一个很大的噪声源。

此外，094型核潜艇还采用了张锦岚和团队发明的余热导出，实际上相当于实现了第三个回路，也就是把第二回路的热量最终通过第三回路导出艇外，这样核潜艇就实现了完全意义上的核安全。

根据文章报道，094型核潜艇的其他降噪措施还包括新型减振器、消声瓦，这与自然循环的作用相似，都是为了降低机械噪声。

其中新型减振器应该是指浮筏减振技术，其基本结构是将艇内机械、设备安装在一个类似水上筏子一样的公共筏架上，再将筏架弹性安装在艇内基座上（对于主机、辅机等采用了整体双层筏架），从而使核潜艇因动力系统和机械设备振动而产生的机械噪声大幅降低。

消声瓦既能阻挡、吸收艇内发出的噪声，又能吸收对方主动声呐发射的声信号，还能降低核潜艇航行时的阻力。根据苏联/俄罗斯核潜艇使用消声瓦的效果，可以让核潜艇的噪声下降大约15-25分贝。

不难看出，094型核潜艇在采用综合降噪措施之后，噪声水平显著降低，具有良好的水下安静性，从而大幅增加了敌方反潜兵力探测的难度，使自身的生存能力显著提升。

094型核潜艇的另一个重要技术亮点是核打击技术有了重大跨越，根据文章报道主要体现在两点：一是装备了“大质量导弹”，二是实现了水下连续发射。所谓“大质量导弹”，应该是指之前外界所称的“巨浪”2型潜射洲际导弹。

由于导弹质量（也就是我们通常所说的重量）明显比“巨浪”1导弹增加，再加上燃料技术的进步，因此“巨浪”2导弹的射程可达8000公里以上。

水下连续发射技术对于战略核潜艇来说极其重要，因为在极短时间内连续发射导弹，不仅可以提高导弹的突防能力、提高打击效果，而且能显著减少在发射阵位的停留时间，提高自身的生存能力。在发射时，094型核潜艇需要保持较小潜深和极低航速。