单壳体、单轴推进、降低储备浮力——这个结论相当出人意料！|中央设计局|单壳体|核潜艇|浮力|舰艇|高清图片|鱼雷

苏联 661 工程核潜艇：通往“金鱼”的艰难之路

每当谈到苏联核潜艇，尤其是第一代核潜艇时，通常必然会提到 661 工程。有人是因为它极其独特的绰号（“金鱼”），有人则是由于它独一无二的技术性能。这确实是苏联工程师创造的一艘绝无仅有的潜艇，最有趣的是，它原本可能完全是另一种样子，与其“战友”们的差异甚至会更大。这份来自第 45 中央科学研究所（ЦНИИ-45）的资料，讲述了该舰设计过程中走过的艰辛道路。

[一艘苏联 661 工程核潜艇在海上航行（国外拍摄照片）]

到 60 年代初，苏联海军已经接收了核潜艇以及装备巡航导弹的常规动力潜艇。但正是于 50 年代末至 60 年代初研发的 661 工程，成为了苏联第一种装备水下发射反舰巡航导弹（PKR）的核潜艇项目。该潜艇的设计过程是国产潜艇建造史上最引人入胜的篇章之一，也是最具争议的篇章之一！

设计工作被交给第 16 中央设计局（后更名为“波浪”中央设计局，现为“孔雀石”海洋工程联合设计局）。即便是按当时的标准衡量，该项目的各项设计及保障性研发工作的强度也极高。请注意：苏共中央和苏联部长会议关于研制该项目的决议于 1958 年 8 月通过（部分出版物错误地记载为 1959 年 12 月），而初步草案设计在 1959 年 7 月就已完成，草案设计完成于 1960 年 5 月，技术设计则在 1960 年 12 月交付。

也就是说，在短短不到两层半的时间里，一艘全新级别的潜艇设计方案就已准备就绪。根据决议，该舰的建造和测试本应在 1963 年全部完成（尽管后来并未实现，这点稍后详述）。

苏联 661 工程核潜艇：开启新一代核潜艇的先驱

根据政府决议、海军作战技术要求及其他一系列指令性文件，661 工程（文献中亦称“安查尔”，北约代号“帕帕/Papa”）的研制旨在实现向新一代核潜艇（APL）的过渡，且长远规划是进行大规模系列化建造。

文件中规定的各项指标——显著高于当时在建及已服役潜艇的航速、更大的下潜深度、原则上全新的武器装备，以及对排水量的严苛限制——都赋予了该舰非凡的使命。它被视为潜艇建造史上的一次重大飞跃，在很大程度上决定了随后数年潜艇技术的发展方向。

虽然该项目的主要研发单位是 第 16 中央设计局（ЦКБ-16），但国家造船委员会第 45 中央科学研究所（后更名为克雷洛夫中央科学研究院，现为“克雷洛夫国家科学中心”）也依据其专业分工积极深度参与。该所负责解决静态与动态强度、流体力学、动力能源、磁防护及声学防护等关键技术问题。

有趣的是，尽管上述研究领域在专家圈内广为人知，但该研究所的另一项活动却鲜为人知：它还负责解决涉及原则性的重大问题，包括确定该舰在海军编制中的地位、明确其具体用途和武器构成、论证技术方案、评估实战效能，以及对设计局提交的方案进行专家评审并出具最终鉴定意见。本文将重点关注这一鲜为人知的领域。

从中央科研机构的资料可以看出，研究所领导层充分认识到，解决该型舰艇一系列原则性问题具有重要意义。因此，研究所组织开展了专项研究工作，以为项目评审和编写专家结论做准备。研究所首次系统展开工作，对打击武器类型、导弹与鱼雷的弹药配备、目标探测性能、全速航速等因素对舰艇作战效能的影响进行评估。此后，这类研究成为所有潜艇（ПЛ）设计项目的常规工作，不仅评估作战效能，还评估军事经济效益。

关于661工程（项目）的结论，研究所分三个阶段完成：预方案阶段（1959年9月）、草图设计阶段（1960年6月）以及技术设计阶段（1961年1月）。在审查预方案设计时（该设计由中央设计局提出，共包括14个主要方案和6个补充方案），研究所特别提出了一些需要重点关注的关键问题，包括：主要武器的类型及其数量构成；舰艇的总体结构类型（推进轴数量、主动力装置组成、储备浮力以及与之相关的结构布局方案）；船体材料；动力装置类型以及蓄电池类型。

供记录：为预方案设计提出的战术技术指标（ТТХ）要求如下：正常排水量为3000—4000立方米；航速为35—40节；武器装备为6—8枚巡航导弹，以及4具鱼雷发射管（配备4—8枚鱼雷）。船体材料和动力装置功率不作规定。

该型核动力潜艇外形示意图

在项目最终审查过程中，几乎每一个问题的讨论都伴随着激烈的争论。所有参与者都清楚，所作出的决策不仅对该项目本身至关重要，而且在未来数十年内也将对本国后续多型核潜艇设计产生深远影响。

关于主要武器，最初存在一个不明确的问题：新型潜艇究竟应装备巡航导弹，还是仅装备鱼雷。原因在于，在该舰开始设计之初，除了具备水下发射能力的新型“紫水晶”（“Аметист”）巡航导弹外，新一代大威力鱼雷也在同步研制之中。这两类武器各自的优势并不明显，这一点也从中央设计局在预方案设计中的结论得到印证——他们认为应同时推进导弹型和鱼雷型潜艇方案的后续研究。

之所以会有这种犹豫，可能还因为“紫水晶”反舰导弹的射程仅约100公里，相比之下，P-6反舰导弹约400公里的射程显得更具优势。

主要武器的选择需要对潜艇的作战效能进行对比评估。研究所联合武器研制单位完成了相关评估，并得出了明确结论：在该舰所承担的任务中，巡航导弹具有明显优势。同时也支持了中央设计局关于导弹数量的建议，并在海军原始任务书要求（6—8枚）的基础上增加，最终潜艇装备了10枚导弹。

需要指出的是，并非所有相关方面都认同这一观点。有趣的是，数年之后，在另一型同类用途、但属于下一代的核潜艇项目中，这一问题再次被部分专家提出，并在研究所参与下再次作出有利于导弹武器的结论。

在研究所对预方案设计的结论中，还相当大篇幅用于论证潜艇合理的总体结构类型。之所以必须研究这一问题，一方面是因为需要实现异常高的水下航速，另一方面则是对正常排水量的限制——这一指标在很大程度上决定了建造与运行成本，以及是否具备大批量建造的可能性。

为解决这一复杂问题，研究人员对多种技术措施进行了全面分析，例如采用全新的减阻方法、降低设备重量和体积等。尤其在水动力学方面进行了深入研究，并提出了一系列措施，包括：降低艇体细长比、使艇体呈回转体外形、尽可能缩小指挥塔围壳、采用单轴推进方案，以及降低螺旋桨转速等。

然而，研究结果表明，即便同时采用上述所有措施，也无法在既定排水量限制下，同时实现所要求的高航速目标。

核动力巡航导弹潜艇K-162（661工程）在海上

在研究所代表的观点中，实际上只有一条出路：放弃国内传统潜艇设计中关于“不沉性”的要求，转而采用一种新的结构类型——显著减少储备浮力，在艇体大部分长度上采用单壳体结构，并采用单轴推进。

除了正式结论之外，这种论证也体现在1959年根据造船工业部（МСП）领导指示专门编写的一份报告中，题为《中央科研院第45研究所关于携带近程导弹武器潜艇（661工程）若干原则性设计问题的意见》。当时用于论证这些建议的部分理由如下：

将艇体细长比（长度与宽度之比）从战后建造潜艇的12—14降低至约8。在这种细长比下，在给定排水体积条件中，湿表面积可减少16%，从而相应降低推进所需功率。
将艇体设计为回转体形状，这将减少湿表面积，并提高流入螺旋桨盘面的水流均匀性，这对推进效率以及降低噪声都非常重要。
减少储备浮力及可渗透部分的体积，即在给定正常排水量的条件下减少整体水下体积（在传统双壳体潜艇中，可渗透舱室与压载水舱体积约占正常排水量的60%—70%）。在设计中若尽量压缩这些体积，则可将其降低至正常排水量的约30%。

661工程K-162潜艇

极限缩小指挥塔围壳的尺寸。通过合理设计，与例如627工程潜艇的围壳相比，其围壳尺寸可以几乎减半。
选择螺旋桨的最佳转速。此前，螺旋桨转速通常由现有的汽轮齿轮传动装置决定，而这些装置为了减轻重量往往设计为高转速，因此实际转速偏高。研究所为确定在艇体为回转体、细长比约为8的条件下螺旋桨的最佳转速进行了研究，结果表明：当转速降低至约300转/分钟时，推进效率可提高约10%。
采用单轴动力装置方案。研究结果表明，由于螺旋桨与艇体之间的相互作用条件更为有利，推进效率（推进系数）可提高约18%。此外，当螺旋桨位于艇体轴线上时，其盘面比和叶片数量也可以减少，这同样会进一步提高推进效率。

当时关于降低储备浮力并转向单壳体结构的合理性，也有一些非常有意思的论证（这些内容出现在评审结论材料中）：

始终存在一种可能性，即损伤会波及内部舱壁……在这种情况下，即使潜艇具有较大的储备浮力，仍然可能会沉没。因此，不能说增加储备浮力就能赋予潜艇某种“新的品质”。

由于并非所有损伤都会破坏舱壁结构，因此较大的结构安全裕度确实可以降低潜艇沉没的概率。但这种作用，只在武器破坏能力较弱的情况下才具有意义。

K-162在试验中

在战斗环境中，潜艇在受损后上浮并以水面航行——在具有较大结构强度储备的情况下（在和平时期这一点原则上是可能的）——通常会导致不可避免的毁灭性后果，因为这种情况往往发生在敌方舰艇几乎必然存在的区域。因此，在现代武器打击手段条件下，较大的储备浮力不能被视为一种能够避免潜艇在遭受严重战斗损伤后被摧毁的因素。

关于在和平时期可能因所谓航行性损伤而影响水面航行安全、从而需要保证潜艇不沉性的观点，需要指出的是：由于潜艇具有较大的潜深能力，其耐压壳体本身具有较高强度。这一特性使人有理由认为，以往老式潜艇中导致舱室进水的原因，要么会造成耐压壳体完整性破坏，要么会表现为可控渗漏，而后者通常可以通过艇上设备加以处理。

在关于单轴推进方案的反对意见中，主要涉及运行可靠性问题。研究所认为，潜艇汽轮齿轮装置的使用经验表明，其可靠性不应引起质疑。同时，为降低失去动力推进的概率，动力系统中的其他关键部件（如反应堆、关键辅助设备、涡轮发电机等）均将采取冗余设计。

至于螺旋桨在搁浅时受损、轴系卡死、以及在浅水航行中螺旋桨遭受侵蚀破坏等问题，从单轴方案来看反而更具优势。同样，这一点也适用于动力装置的战斗生存能力，因为在现代武器的威力条件下，很难想象爆炸会恰好只摧毁一条轴线而另一条仍然完好。

在某些方面，甚至认为单轴加艇艏备用螺旋推进器的方案更具生存性。

至于潜艇整体的战斗稳定性，由于单轴潜艇具有更高的静音高速能力（在100米深度：25节，而双轴潜艇约为15节），其被探测和被持续追踪的概率也会更低。

在预方案设计阶段，还对艇体材料进行了三种选择的研究：钢、钛合金和铝合金。铝合金由于不适用性被设计方较为充分地论证排除，因此不再考虑。至于钛合金，在国家造船系统的领导机构中仍有不少支持者。