09III型商級攻擊型核潛艇(1)

中國在2007年7月底首度公開的09III型商級攻擊型核潛艇的照片。

(上與下) 早期型09III型浮航的照片,出現於2014年8月底。艦體兩側的流水線縫開口

總共有五段。 與091漢級相同,早期型09III圍殼前部設有封閉式的航行瞭望台,可以看到窗戶。

日後改進型09IIIA就取消封閉式瞭望台,瞭望人員站在圍殼頂的露天戰位值班。

美國海軍情報辦公室(ONI)在2009年11月公布的中國海軍報告中,關於中國核能潛艇靜音能力評比的圖表。由此可見

美國海軍對早期的09III/09IV靜音能力的評價不高,甚至不如蘇聯在1970年代的三角洲-III(Delta-III)戰略型核潛艇。

(上與下)09III的第一種改進型號在2015年出現。與早期的09III相較,這種09III外觀最大的不同就是圍殼設計,

取消了封閉式的瞭望台與窗戶,航行瞭望人員在圍殼頂的露天戰位值班。此外,圍殼前面頂部採用圓滑過渡,

圍殼前面底部到艦體增加了一個填角來過度,這些設計能改善潛艇流體特徵、降低阻力。

在新聞視頻中曝光的09IIIA核攻擊潛艇。這是較早期的09IIIA第一版本 (V1)(據信為長征14號),

圍殼前部有一個填角,圍殼頂部前端採用圓滑外型;圍殼後方有一個「龜背」結構來容納

拖曳陣列聲納設備,尾部垂直舵顶端增加了一個拖曳陣列聲納施放管。 注意艦體兩側流水線縫開口

與早期的09III有所不同,但仍為多段式。

在2016年6月下旬在網路上曝光的09IIIA攻擊型核潛艇,是09IIIA第二版本 (V2)。圍殼前部有一傾

角,圍殼頂部前、後採用更圓滑地過渡。圍殼後方有個突的「龜背」來收容拖曳陣列聲納的設備。

與上圖09IIIA (V1)較為方正的龜背相較,本圖的「龜背」相對比較流線,但仍然比較高聳。

注意艦體側面上部有兩個突出的被動聲納陣列(主要用途可能是測距)。

在2018年6月8日中國海軍公布的海軍招生宣傳片畫面中曝光的09IIIA型模型照片(由中船重工第719研究所贈)。

注意圍殼後方有個較為明顯且較長的龜背,顯示是09IIIA最早期版本(V1)。體側面上部有兩個突出的

被動聲納陣列主要用途可能是測距),此外艦體下部兩側還設有長條形的被動陣列聲納。   

(上與下)2018年4月12日中國南海閱兵時出現的兩艘改進型09IIIA核攻擊潛艇,是第三版本(V3),進一步改良設計,

圍殼後方艇體的突起部位十分平緩,與艦體輪廓良好融合。艦體兩側艦體兩側各只有一道連續的流水縫線開

,而非09III與早期09IIIB型的分段式。同樣地,垂直尾舵頂端設有拖曳陣列聲納施放口。

2018年6月11日中國國家主席習進平視察北部戰區海軍,登上停泊在港內的兩艘

09IIIA (V3)攻擊核潛艇長征15號與長征16號(419)視察。此照片為長征16號。

09IIIA (V3)核攻擊潛艇長征16號的艦體輪廓;這屬於09IIIB的改良型號,圍殼後方突出的

構造平緩,與艦體輪廓良好融合。

(上與下)2022年5月在網路上出現的09IIIB攻擊核潛艇模型,由中國船舶集團(CSSC)製造;

此模型相較於先前的09IIIA有較大的改進,圍殼形狀重新設計、前後緣更為流線,艦體中部

增設巡航導彈的垂直發射管(共18管,3x6);此外,以泵噴推進器取代原本螺旋槳推進器。

垂直發射器與泵噴推進等特徵。

2024年10月上旬,裝備泵噴推進器、垂直發射器的09III改進型攻擊核潛艇試航的照片首次曝光,

外型上與稍早的模型基本吻合,包括擁有新設計的流線化圍殼。

  

艦名 09III商級攻擊核潛艇

(Shang class,Type-09III)

使用國/船廠 中國/渤海重工
尺寸(公尺) 長約108(09III、09IIIA)~110(09IIIB)  寬約11 吃水10 
排水量(ton) 浮航約5300(09III、09IIIA)/5400  (09IIIB)

潛約6600(09III、09IIIA)  /約6700(09IIIB)

動力系統/軸馬力

70~75MW壓水反應器*2

蒸氣渦輪*2

單軸螺旋槳(約30000)(前八艘)

泵噴推進器*1(09III深度改進型)

航速(節) 浮航20

潛航25~30
續航力(海浬)
最大潛深(公尺) 約300
水面偵測/反制系統

潛望鏡組

水面搜索雷達

雷達截收警告系統

水下偵測系統 艇首中頻主/被動搜索與攻擊聲納

側舷被動陣列聲納系統(09IIIA起)


拖曳陣列聲納
(09IIIB起)
作戰系統  
乘員 約80~100
艦載武裝 533mm魚雷發射器*6(攜帶20件武器,使用魚-6/魚-9導向反潛魚雷、鷹擊-83反艦導彈、鷹擊-18反艦/巡航導彈、鷹擊19高超聲速反艦導彈)

垂直發射器*18(09III深度改進型。裝填鷹擊-18反艦/巡航導彈、長劍-10巡航導彈)
數量

至少12艘

09III(原型)
編號 開工時間 安放龍骨 下水時間 服役時間 備註
407(長征7號) 1998/12 1999 2002 2006/12  
408(長征8號)   2000 2003 2007或2008  
09III首次改進型(靜音能力提升)
編號 開工時間 安放龍骨 下水時間 服役時間  
409(長征11號或長征13號)   2009 2012 2015  
09IIIA 第1/2版(V1/2) (改善線型、加裝拖曳陣列聲納)
編號 開工時間 安放龍骨 下水時間 服役時間 備註
415(長征14號)   2012 2014 2015~2016 09IIIA (V1)

方塊型龜背、多段流水孔
416(長征3號)       2016 09IIIA (V2)

方塊型龜背、多段流水孔
09IIIA 第3版(V3) (進一步改善線型、加裝拖曳陣列聲納)
編號 開工時間 安放龍骨 下水時間 服役時間 備註
418(長征15號)   2013 2015 2017 流線型龜背、一段流水孔
419(長征16號)   2014 2016 2018 流線型龜背、一段流水孔
          流線型龜背、一段流水孔
09IIIB(加裝泵噴推進、垂直發射器)
編號 開工時間 安放龍骨 下水時間 服役時間 備註
(長征4號)     2022/4 2023  
(長征5號)     2023/1    
(長征6號)     2024/7    
(長征22號)     2025/2 2025/11/5  
      2026/2    
           
           
           

 

──by captain Picard


(1)   (2) 

起源

中國海軍在1970年代裝備了自製的第一代攻擊型核潛艇──09I漢級,而其第一種戰略型核潛艇夏級則在1980年代初期問世。這兩種潛艇技術簡單而陽春,噪音極大,也沒有良好的偵測裝備,不過仍為 中國核能潛艇部隊累積了相當的技術與操作經驗。

在1980年代,中國海軍開始發展第二代的攻擊核潛艇與戰略核潛艇,其中一個主要重點是發展新的反應堆;由於1980年代中國領導人鄧小平以發展經濟優先,軍事發展獲得的資源有限,因此第二代核潛艇的進度相當緩慢。只不過,中國當局對此保密到家, 其第二代核能潛艇──包含代號09III的攻擊型核潛艇以及09IV的彈道導彈潛艇,早在1990年代初期就有種種傳聞出現,然而直到2000年代中期以來,連一張照片都沒流傳出去,外人根本不清楚其研發、服役的進度以及性能數據。遵循以往的慣例,西方國家將09III型賦予「商級」的代號,並稱09IV型為「晉級」。

依照後續消息,中國中央軍委和中央專委在1994年決定,將新型魚雷攻擊型核潛艇和戰略導彈核潛艇列入國家專項,也就是09III與09IV,由位於武漢的第二船舶設計研究所(719所)設計,據說項目在1997年左右正式展開。 在1999年美國誤炸南斯拉夫大使館之後,中國海軍幾個驅逐艦、護衛艦計畫都加快了進度,中國國家主席江澤民也立刻指示重新啟動第二代核潛艇計畫,也就是09III攻擊型核潛艇、09IV戰略型核潛艇,先前一度被擱置的巨浪-2潛射彈道導彈也重新恢復。依照日後的資料,09IV戰略核潛艇的初期設計工作,曾獲得俄羅斯魯賓(Rubin)設計局(曾設計Delta系列戰略核潛艇)專家的協助。

由於中國正式啟動09III、09IV核潛艇項目時,距離先前建造第一代核潛艇(09I與09II)已經過了十年;這段期間由於中國軍工獲得的優先性較低,資深人員大量退役或流失,因此展開第二代核潛艇項目時,設計局與造船廠多為缺乏經驗與歷練的人員,使得09III跟09IV項目初期面臨困難,研發人員只能採取較為保守的技術。如此,最早完成的09III與09IV,許多重要性能並未比先前09I、09II有顯著進步(尤其是靜音性能),例如最早兩艘09IV戰略核潛艇仍沿用許多先前09II上不夠可靠的既有設備。09III、09IV直到後續建造的修改型號,許多性能才逐漸改善。

基本構型

在1990年代末到2000年代前期,外界對09III、09IV的多半以 同時期前蘇聯/俄羅斯類似潛艇當作參照物(例如推測09III系列與俄羅斯Victor III相當)。例如,早期西方推估09III的尺寸為:長107m,寬6m,水下排水量6000噸(類似俄羅斯Victor III),而估計09IV的尺寸則為長129m、水下排水量9000至10000噸。然而實際上,中國與俄羅斯之間對潛艇技術的交流並沒有深入到核潛艇的整體設計,中國對各項常規、核子潛艇技術的發展改進,也都是自主發展加上參考特定機會獲得的外來技術(包括從俄羅斯購買Kilo系列常規潛艇等)為主。 

在2007年7月舉辦的「建軍八十週年成果展」中,中國首次公開09III潛艇的照片,這是中國官方首度公開09III攻擊型核潛艇的部分資訊;而在同一個月, 中國官方亦證實09IV型潛艇已經建造完成,隨後亦有相當清晰的高品質照片陸續流出,顯示為中國官方授意對外釋放的資訊。這一連串關於中國新型核能潛艇的官方證實動作,引發了各界高度的關注,不過此時09III/09IV的具體技術諸元仍不清晰。

 根據照片,09III採用與先前09I漢級攻擊型核潛艇類似的淚滴艦體輪廓,圍殼的線條完全垂直,前水平翼面位於圍殼上,尾舵為十字形;魚雷管設置於艦首,數量為六具。 09III編制約100名人員,可在海上連續值勤約80天。而09IV約編制120人。 

反應器

動力方面,早期中國的報導盛傳09III/09IV採用新型高功率「氣冷快中子反應爐」(GFR),最大航速超過40節,但這種毫無根據的推論顯然難以取信於人。GFR屬於尚未實用化的最先進第四代反應器,這是因為中國 已經將GFR作為核能工程發展重點之一,北京清華大學也有一座GFR實驗用反應器,才會產生這種聯想。GTR的核子燃料並非做成燃料棒的形式,而是製成一顆顆燃料球(中間是鈾,外層包覆一層層材料),而直接與爐心接觸並帶走熱量的第一級熱交換介質則是 氣體,因而獲得氣冷反應器的稱號 ;第一級交換氣體的選擇包括二氧化碳乃至於惰性氣體氦氣,後者由於較為安定,在輻射環境下不容易產生二次輻射問題,可以直接拿來推動渦輪。 氣冷式快中子反應器以快中子撞擊,不需要任何緩速劑,爐心填充的全部是燃料球;而原理類似的超高溫反應器(VHTR)同樣也使用燃料球與氦氣熱交換設計,只是後者以慢中子產生核分裂反應,因此在燃料球之中填入石墨球來當作中子緩速劑(另一種形式則是以六角柱狀的石墨塊包覆燃料球,然後將這些石墨柱堆疊在爐心內),反應爐壁也增加一層厚厚的石墨障壁來讓中子減速與反射。

相較於以往反應器的燃料棒設計,GTR球狀堆疊的燃料中間有不少空隙,使負責熱交換的 氣體的接觸面積大大增加;而以氣體作為熱交換媒介,免除了液體的沸騰問題,因此氣體的溫度可高達近千度,上述原因使高溫氣冷反應器的效率遠高於傳統的壓水(PWR)或沸水(BWR)反應器。一般壓水式反應器的發電效率約為33~34%,如果採用雙級迴路的GTR(第一級 氣冷迴路接觸爐心,帶出熱量傳給第二級水迴路產生蒸汽推動渦輪),發電效率可達40~42%;如果直接以氣冷一級迴路推動渦輪,發電效率更可達46%,並省下二次熱交換器的體積與重量。此外,燃料球設計也能讓反應器不需停機就可替換燃料,可在反應器下方設置一個檢測槽,當燃料球的消耗超過規定值時,就將耗盡的燃料球排出,再從頂端補充新的燃料球 ,這是現行清水/壓水核能反應器辦不到的。 氣冷反應器也比清水/壓水反應器更為安全,即便熱交換迴路的加壓泵停止,反應器也能自行達到熱平衡,不需要插入控制棒來吸收中子,而傳統清水/壓水反應器如果不使用控制棒或其他緊急冷卻/停機手段介入,分裂反應就會趨於發散,最後導致過熱融毀並引發事故。此外,氣冷反應器的核燃料使用率高達90%,廢料處理問題遠低於傳統清水/壓水反應器。

然而,至2000年代為止,氣冷反應器並未普遍 (中國第一座商用氣冷反應器,是2008年4月1日在山東省榮成市開工建造的華能山東石島灣核能電廠,2013年開始運轉發電;該廠包括380萬KW的高溫氣冷反應器機組和400萬KW傳統壓水反應器機組,長期規劃的發電容量為780萬KW),這是因為氣冷反應器的工作溫度比傳統反應器更高,導致材料的成本與工程難度大增,而且 第一級迴路使用的氦氣也非常昂貴 ;更重要的是,作為熱交換介質的氣體,佔用體積比壓水反應器使用的水大得多,因此在相同功率之下,氣冷反應器的體積遠比壓水反應器龐大,現階段無法用於核能潛艇。

目前世界上只出現過兩種航速超過40節的軍用潛艇──前蘇聯1960年代推出的帊帊級(Papa)與1970年代出道的阿爾發級 (Alfa),兩者均使用質量輕的鈦製船殼來減輕重量。帊帊級裝備兩具VM-5M壓水式反應器,以80000馬力之多的驚人功率推動區區5200ton的艦體,締造 潛艇史上最高的44.7節潛航極速。阿爾發級則採用 兩具功率達38000馬力的OK-550液態金屬快滋生反應器 ,最大航速可達43節。OK-550反應器以鈾238與鈽239做為燃料,以高溫融化的鉛鉍合金作為反應器迴路中的熱交換流體;由於液態金屬交換劑不需要蒸發與加壓過程,因此重量比同功率等級的壓水式反應爐低了300ton之多,也節省了加壓所需的能量消耗。此外,液態金屬比熱低、導熱快,能在一分鐘內達到最大功率輸出,而且能提供的溫度大大高於水;因此這種功率/重量比高、加速快的反應爐,能賦予 潛艇更高的航行性能。然而, 這類快滋生反應器的熱交換迴路必須永遠保持加熱在攝氏上百度的高溫,因為液態金屬一旦稍有冷卻就會在管路中凝固,造成非常嚴重的後果;因此,配備此種反應器的潛艇即便在港口停機,都需要從岸上灌入蒸汽 來為熱交換迴路加熱,不僅相當昂貴麻煩, 也讓機械維護作業更加困難。此外,液態金屬對管路的腐蝕、外洩也是個問題 ,因為高溫的液態鉛鉍合金含有劇毒,萬一洩漏則後果十分嚴重,而高活性的鈉金屬一旦外洩更極容易失火爆炸;當潛艇除役後,凝固在熱交換系統內的液態金屬也難以處理。由於阿爾發級艦內空間太小,使得例行的修護工作幾乎無法進行。無論是帊帊級或阿爾發級在當時都難以實用化,兩者的鈦合金船殼均昂貴而難以施工,帊帊級由於太過昂貴,被蘇聯海軍戲稱為「黃金魚」,首艘原型艦耗費六年時光完成後,後續艦計畫便全數取消;而阿爾發級也只在1970年代建造六艘,首艦在服役的第一年便發生反應器意外,導致液態金屬逐漸冷卻, 難以進行維修。早在1973年,出道未久且仍在建造中的阿爾發級就因為太過昂貴,加上動力系統太難維護,失去了蘇聯海軍的信賴,整個服役期間的出勤率也不高 ,也曾發生停泊在港裡的阿爾發級出現液態金屬在熱交換管路中凝固(此時溫度約攝氏100度)的意外。美國 方面也進行過液態金屬反應器的相關研究,繼全球首艘核能潛艇鸚鵡螺號(SSN-571)之後的第二艘核能潛艇海狼號(SSN-575)配備了以液態鈉作為熱交換流體的 快滋生反應爐, 之後也由於太過危險麻煩而沒有繼續發展;而日本用於實驗的「文殊」陸上液態鈉快滋生反應器(非軍事用途)也發生過好幾次鈉金屬外洩並導致火災的意外 ,而且燃料需要經常更換,無論安全性或經濟性都完全不及格。

 既然中國在核能工業乃至於核能潛艇領域並非世界領先地位,自然不太可能在同類型陸地商用反應器出現之前,一步登天、超英趕美地在核能 潛艇用上太新奇的花樣,因此使用的應該還是傳統的壓水式反應器。根據中國機械工業聯合會網站的記載:「瀋陽水泵廠負責09III潛艇的反應爐所需的主水泵」,使得09III/09IV使用傳統壓水式反應爐的可能性提高。

1997年美國海軍情報辦公室(ONI)的093攻擊核潛艇想像圖,主要特徵是兩部縱列

壓水反應堆。

中國第二代潛艇的壓水反應堆的設計工作在法國的協助下於1995年展開,而加拿大在1998年提供的一些技術協助也有助益;此外,美國西屋電氣(Westinghouse)在這段期間曾向中國提供商用的AP600反應器技術,對於中國發展第二代核潛艇反應堆幫助」很大。 

外界多半推測09III、09IV使用兩部熱功率各70MW~75MW(93871∼11577馬力) 的反應器帶動蒸氣渦輪,推進軸輸出功率約30000軸馬力,單軸推進。

聲納系統推測

H/SQG-207側舷陣列聲納

聲納方面 ,09III與09IV配備艦首主/被動搜索與攻擊聲納,且艦體兩側設有線性被動陣列聲納,聲納涵蓋面較漢級大幅提昇。根據中國方面的官方文獻,中國 在1990年決定為研製中的第二代核能潛艇(09III、09IV)研製H/SQG-207側舷被動陣列聲納系統,被中央軍委列為09III核潛艇的兩項重大關鍵技術之一,由中船總公司715所、聲學所組成的團隊聯手研發,由中國水聲信號處理專家李啟虎擔任副總設計師;H/SQG-207可能以先前中國從法國引進的側舷線性被動陣列聲納為基礎,應用了時變自適應抵銷技術來抵消本艦產生的噪音與振動,可改善聲納的使用效能。依照文件,H/SQG-207側舷陣列聲納是一種多線性陣列式聲納系統,潛艦每側至少裝置三排陣列,每排陣列至少裝置三個線性陣。在2005年,H/SQG-207聲納裝備於第一代的09I漢級攻擊型核潛艇上進行測試 。

日後H/SQG-207用於09III/09IV核潛艇以及039A常規潛艇,但又有一說是日後H/SQG-207並未用於09III潛艇,用於09III的是另一種更先進的側面被動陣列聲納系統。 依照日後公布的09IIIA核攻擊潛艇照片(實艦與模型),09IIIA艦體側面上部有兩個突出的被動聲納陣列(主要用途可能是測距),此外艦體下部兩側還設有長條形的被動陣列聲納(長度涵蓋艦體前半)。

而從改良的09IIIA攻擊核潛艇開始,還增加了拖曳陣列聲納(見下文),絞車與纜繩設置在圍殼後方的一個突出「龜背」構造中。至於09IV戰略核潛艇,根據照片,可能最早的型號一開始就裝備拖曳陣列聲納。

09III早期型(2艘)建造進度

第一艘09III下水時的照片。09III首艦命名為長征7號,是中國海軍擁有的第七艘

核潛艇(先前總共有五艘09I核攻擊潛艇與一艘09II戰略型核潛艇)。

 

09III與09IV的建造與部署進度也受到美國方面的關注。最初西方推測09III的首艦於1997或1998年下水,在2001年左右投入服役;然而,同一時間 中國海軍的漢級核子動力潛艇陸續返回渤海造船廠進行現代化改裝,使得09III的建造受到延誤。根據2000年代初期美國政府每年出版的中國武力報告書,09III的首艦在2002年下水(另一說是2003年12月下水),當時估計在2005年左右加入北海艦隊服役 ,實際上首艘09III是在2006年底成軍。09III的首艦命名為長征七號,舷號407。

值得一提的是,09III型核攻擊潛艇在研製過程中曾發生嚴重失泄密事件,艇載作戰系統的全套文件丟失,引起政府中央和軍委高層的震怒,指示限期破案;最後查明這是個別人員瀆職所致,並未造成嚴重後果,當事相關人等事後均被判刑處分。

 根據2007年9月公開的消息,首艘09III於2006年12月正式成軍服役。依照日後中國方面公開的核能潛艇開工紀念幣照片,首艘09III應是在1998年12月在渤海造船廠開工。在2007年底至2008年4月,國外媒體表示首艘09IV(也可能是09III)在南海海域進行了多次大深度潛航測試,並可能進行大深度魚雷發射測試 ; 在2009年秋季,該艦完成極限深潛、水下高速航行、深海發射戰雷等測試與訓練考核。 

2009年美方ONI對09III/IV早期型號的評論

在2009年11月,美國海軍情報辦公室(Office of Naval Intelligence,ONI)公布一份關於中國海軍的報告,其中包含一份評比中國、前蘇聯/俄羅斯潛艇的圖表,這是多年來美國官方首度評論中俄兩國 潛艇的靜音性能。 

在這份報告中,美國對於09III/09IV潛艇的靜音性能評價 不如先前預期。 09IV的靜音能力低於前蘇聯在1970年代大量部署的三角洲-III級(Delta III)戰略型核潛艇,09III也遠不如前蘇聯Victor三級(Victor III),只比中國第一代攻擊核潛艇09I好一點。

1996年美國海軍情報辦公室(ONI)對世界各國主要核潛艇靜音程度推測,

當時推估中國第二代的09III靜音能力優於俄羅斯的早期型Victor III而不及

改進型Victor III;但2009年ONI公布的版本則調降了09III的靜音水平,只比

09I漢級好一點。

先前在1996年時,ONI預估09III可達到的靜音水平介於蘇聯早期維克托III(Victor III)與後型型維克托III攻擊核潛艇之間,但到2009年,美國海軍已經能實際觀察最早兩艘09III,顯示其噪音比原先預期大。

 由於當時西方媒體不斷有透露出09IV在南海進行測試或者試射巨浪二型導彈的新聞,似乎間接印證美國的反潛能力早已能有效掌握這型潛艇的活動。ONI也一直推測,09III與09IV使用兩個串連的壓水反應堆,09III可能使用提高可靠性的第一代分散布置式壓水反應器;而09IV可能使用第二代半一體化壓水反應堆,具有一定的自然循環能力,在低航速情況下可以關閉循環泵來降低噪音。

 該報告指出此時中國已經擁有兩艘09IV與兩艘09III,部署在海南島的基地;此外,文中也表示 中國已經準備建造更新一代(第三代)的09V攻擊型核潛艇,在2015年之前可望完成五艘,並推測09V的靜音能力 可能達到比前蘇聯1980年代鯊魚一型(Akula-I)稍低的水平。實際上,中國再下一代核潛艇(09V、09VI)推出時間比ONI預估晚了至少15年,在2010年代後期都只是逐步改進第二代的09III與09IV核潛艇,第三代的09V首艇直到2026年2月初才曝光。

該篇報告也同時提到中國潛艇部隊出海遠航的頻率, 在2008年,美國偵測到的中國潛艇出海巡航(應該是指離開內海、進入大洋的遠程巡航)次數有12次,而過去20年中國潛艇每年平均出海次數不到3次;由於中國派遣出海巡邏的應該都是核能 潛艇,對照 中國核能潛艇部隊的規模 ,平均每艘在值勤的核能潛艇,每年約出航一到兩次。

2010年代美方對中國潛艇評論

依照2011年底美方的報導,中國在2007年以前,無論是柴電或核能潛艇,出航巡邏的次數都極為有限,每年只有一、兩次;隨後中國海軍潛艇出海巡航部署的頻率大幅增加, 例如在菲律賓海的活動,意味著中國潛艇部隊的海上作業/作戰熟練度將顯著增加。然而,這也給美國海軍更多實地評估中國各型潛艇靜音能力的機會,而美國海軍宣稱中國 潛艇的靜音能力並不如 預期理想,噪訊偏高。依照美國海軍透露的說法 ,美國海軍在冷戰時代進行水下反潛作戰時,每艘潛艇距離相當於第一匯聚區(25海里),因為美國潛艇有能力用被動聲納偵測到第一匯聚區的蘇聯潛艇,但1990年代初期幾種十分安靜的蘇聯 潛艇出現(鯊魚級系列),美國海軍認為幾乎不可能光靠被動聲納在第一匯聚區偵測到最先進的蘇聯潛艇;而在2000年代末期,美國海軍發現此時中國潛艇比20年前(1980年代)蘇聯海軍的 潛艇還吵(原本美國估計中國最先進潛艇的靜音水平落後美國20年,落後俄羅斯10年),美國核能潛艇能 靠被動聲納在第一匯聚區的距離偵測到中國製潛艇。

美方大致認為,09III(改進型號)/09IV的聲噪水平大致相當於1970年代末的蘇聯最早期的Victor III,開始注意減少數百Hz的噪音(例如推進器空蝕)。除了最低的車葉低頻輻射以外,09III所有的較明顯的聲噪輻射頻譜,水平都接近美國鱘魚級(Sturgeon class)的上限。在大洋裡高速航渡時,09III會被SOSUS或拖曳陣列聲納利用低頻分析和側距(LOFAR)在相當遠的距離發現;而如果在淺水環境下以低速靜音運作,則09III也不會比1992年與洛杉磯級 潛艇相撞的俄羅斯Sierra I攻擊型核潛艇更容易探測。

在2018年5月17日,美國太平洋艦隊前情報部部長James Fanell在提交眾議院的報告中表示,中國的戰略型核潛艇部隊的攻擊範圍已經可以涵蓋美國全境;中國戰略型核潛艇已經不吵雜,萬一情勢升高,美國海軍已經沒有把握立刻在海中捕捉這些戰略型核潛艇的位置,因此美國海軍必須採取緊迫盯哨,在每次中國戰略型核潛艇從港口出發展開戰略巡航時就全程近距離跟蹤,在中國戰略型核潛艇準備對美國目標發射彈道導彈時,才能即時將之摧毀。

09III歷年型號

第一艘09III攻擊潛艇在1999年開始建造、2006年服役。之後直到2020年代前期,中國不斷地改良精進其設計,持續小批量地建造每種修改型,關鍵改進特徵先後包括改善外部流體力學設計、改良減振降噪技術、增加拖曳陣列聲納、加裝垂直發射器、改用泵噴(pump-jet)推進器。直到2010年代末期隨著改進型09III性能趨於讓解放軍滿意,加上中國潛艦建造技術進步以及渤海造船廠設施大規模擴建投入生產,09III的建造數量才終於走上批量。

依照2023年8月17日美國海軍戰爭學院(US Navy War College,NWC) 出刊、由前美國情報官Christopher P. Carlson主導撰寫的 中國海事報告第30篇:解放軍核潛艇技術簡史(China Maritime Report No.30: A Brief Technical History of PLAN Nuclear Submarines),將09III的衍生型大致分為09III基本型、09IIIA、09IIIB等三代,而09IIIA又有三種版本(Versions):

1.基本型(Baseline,最早建成的407與408號),長度估計108.5m,寬11m,浮航排水量估計5300噸,潛航排水量估計6675噸級。09III採用單軸、十字尾舵、圍殼舵等構型,艦首配備六門533mm魚雷發射器(採用四上、二下布置),可攜帶約20件武器包括2005年服役的魚-6 533mm反艦/反潛魚雷(詳見039常規潛艇一文)、YJ82潛射反艦導彈或者36枚水雷,日後又增加2010年代服役的魚-9/魚-10 533mm魚雷、2010年代中期服役的YJ18長程反艦/陸攻導彈;這些武器都由533mm魚雷發射器發射。09III的武器攜帶量約為20件。

09III基本型第一艘(長征407)在1999年安放龍骨,2002年下水,經過四年測試後於2006年服役;第二艘(長征408)在2000年安放龍骨,2003年下水,經過四年測試後於2007年服役。首批兩艘09III完成後,中國海軍並未立刻繼續開工繼續建造同型艦,而是利用兩艦測試的經驗改進設計;明顯地,中國海軍並不滿意這兩艘第一代的09III。

根據照片,09III基本型艦體上部共有五段長縫型流水開口,涵蓋艦首至艦尾大部分空間,意味耐壓殼與外殼之間有大量非水密空間,顯然09III仍沿用過去中國潛艇慣用的雙殼構造;由於這五段流水開口並不連續,在 圍殼後方位於艦體中段的位置明顯上移,顯然這一段艦體的水櫃結構並不連續(以往09I漢級攻擊型核潛艇的流水開口便是前後直線連貫);顯然,09III內部耐壓殼中段直徑較大以騰出反應器與禿次印系統的空間,導致艦體中段的自由流水區域被擠到上部。相較於先前091漢級的整段式流水開口,09III分為五段的設計大幅降低了各縫線開口的長度,有助於提高各段開口處的強度,並降低縫線在較高航速下的流水震動。

09III採用縫線式水櫃開口,而非 中國 常規潛艇慣用的格狀開口 ;一般而言,雙殼潛艦的兩層船殼之間有支架型結構支撐,因此流水開口通常設計成格狀,以避開這些支架;而單殼潛艦因為沒有支架而且船殼強度夠(只有一層),所以可以採取線縫式開口。相較於格狀流水開口,線縫式開口的流水噪音較低,不過由於 開口部位是連續而無支撐的結構,受力條件較為嚴苛,故加工難度比格狀開口高 ,成本也比較昂貴,因此過去中國只在核能潛艇上(如09I漢級、09II夏級與09III/09IV)使用這種設計。 

依照2019年8月退役美國海軍潛艦聲納人員Aaron Amick在Youtube頻道的分析,最早兩艘09III算是針對性能與實用性差的中國第一代攻擊核潛艇漢級(091)的改善版本;091不僅噪音大、速度慢,最嚴的問題是的是核子反應器屏蔽不周全,限制了每次潛艦出海作業的時間,只有數週,比起常規潛艇好不到哪裡。而第一代兩艘09III體型比091更大,有比較周全的核子屏蔽。首批兩艘09III的噪音同樣很大,雖然比091安靜一些、但以現代標準仍嫌落伍,且航速依舊很慢。不過由於改善核反應器屏蔽,09III的出海作業時間顯著延長(可達數月),基本具備了全球化的航行作業能力。相較於091漢級,早期09III一項比較顯著的突破,是使用大側傾七葉片螺旋槳,在轉速達到產生空蝕之前能提供相對較大的推力與航速。

09III第一種改進型(409號)

在2016年6月下旬,印尼海軍監視到一艘中國09III攻擊型核潛艇以

浮航狀態通過麻六甲海峽。這是09III第一種改進型,圍殼前面增

加了一個填角,這是用來降低流水噪音的設計。此外,取消了圍殼前部的

封閉式瞭望塔以及舷窗,浮航時瞭望人員在圍殼頂的露天戰位值勤。

09III的第一種改進型(可能有409號或410號,照片在2015年首次出現),在2023年NWC報告中並沒有將之列為一種次型。此種改進型號確認的只有一艘,在2009年開工,2012年底下水,經過三年測試後於2015年服役。

此型號主要變更是圍殼設計,包括圍殼前方底部與艇體連接觸增加一個小型填角(fillet)來改善阻力,圍殼頂部前端改成圓滑造型,並把前兩艘09III基本型圍殼前部頂端的封閉式瞭望台取消;至於圍殼的長度則仍與原型相同。最早兩艘09III(407與408)與兩艘09IV(411、412)使用類似蘇聯潛艇的圍殼瞭望台設計,將瞭望台設置在圍殼內部,因此圍殼前部開有玻璃窗;這主要是針對嚴寒氣候而設計,避免讓浮航瞭望人員暴露在嚴寒氣候中,缺點則是會降低圍殼前部的結構強度,並且大幅增加流水噪音(尤其是移除窗戶後)。因此,之後繼續建造的09III與09IV都改用類似美國等西方核能潛艦的設計,取消圍殼內部的瞭望台以及前窗,瞭望值班人員到圍殼頂的露天位置值班,因為中國核潛艇大多數作業區域並不那麼寒冷。

在2016年6月,印尼公布一艘浮航穿越麻六甲海峽的中國09III攻擊核潛艇就是這艘改進型,據信舷號為409。根據歷年照片,這種最初的改進型09III艦體上方的流水線開口似乎與最早兩艘相同(由前而後總共有五段),顯示此時內部結構還沒有重大調整。有其他消息推測這種版本的09III就已經開始改善輪機減振降噪技術,但NWC報告認為是從下一階段的09IIIA開始才出現明顯的靜音技術改進。

2.09IIIA系列(V1~V3):估計長度與排水量跟基本型相當,但持續改善線型、減陣降噪設計,並且首次加裝拖曳陣列聲納,先後又分為三種次型(稱之為V1~V3)。

這些09IIIA系列共通特徵是改善圍殼線型來降低流體阻力,圍殼前方有一個填角(fillet,比長征409的更大),圍殼頂部前方有圓滑造型,圍殼長度也比先前增加(約2.5m)。潛艇圍殼產生的水流噪音在航速12節以上才會成為顯著顧慮, 因此這些降低圍殼阻力的設計可提高潛艇的最高航速,但在中低速靜音作業區間影響不大。NWC報告認為這些措施讓09IIIA首次能達到30節的最大額定速率。

(上與下)2015年中的google earth一艘中國09III核潛艇衛星圖 ,圍殼後方部位

有突起且比較方正明顯「龜背」構造,這可能是Type 09IIIA (V1)。 

09IIIA一大重要特徵是圍殼後方設置一個凸起的「龜背」結構來安裝拖曳陣列聲納。拖曳陣列聲納並非09III原始設計的一部份,由於耐壓殼內以經沒有空間,所以09IIIA才在圍殼後方部位增加一個隆起的上層建築(非水密)來容納拖曳陣列聲納相關設備。外界曾有人推測09IIIA背部隆起的結構是容納巡航導彈的垂直發射器開口,但實際這個部位上面沒有任何像是發射器的艙口。依照美國 海軍退役上校、曾協助設計魚叉戰術海軍兵棋(Harpoon tactical naval wargame )的Christopher P. Carlson在2018年3月14日的報告,認為到2019年為止,沒有任何明顯證據顯示此時的09IIIA潛艦使用了垂直發射器;依照各09III空拍衛星或橫向照片,09IIIA的長度(水線以上粗估為102~103m,寬11m)並沒有比先前的09III型號增加,意味並沒有在艦體中間入包垂直發射系統的分段。

此外,09IIIA垂直尾舵多了施放拖曳陣列聲納的管狀結構,類似俄羅斯核能潛艦如Project 971M改良型鯊魚級、Project 949A奧斯卡級、Project 885北風之神級的拖曳陣列聲納施放設計。Aaron Amick推測09IIIB使用的拖曳陣列聲納,應該類似美國潛艦的TB16「粗線型」拖曳陣列聲納。

一艘09IIIA (V3)的艦尾,攝於2018年4月中國南海閱兵式左右。

注意垂直尾舵頂部的拖曳陣列聲納施放管,這是09IIIA系列的新特徵。

 

09IIIA三種次型的「龜背」外型有所不同,是最容易是別的特徵。最早的09IIIA 第一版本(V1)(僅415號)的「龜背」較長且外型垂直,高度較高。

09III A第二版本(V2)(僅416號)的網路照片大概在2016年6月首度流出,其「龜背」外型比09IIIA (V1)流線且長度縮短,但仍比較高。 

而09III A第三版本 (V3)的「龜背」非常低矮,且融入艦體線型。09IIIA (V3)在2018年4月18日南海閱兵時首度曝光,此次演習有48艘艦艇、76架各型軍機與一萬多人參加,包括兩艘09IIIA (V3)以及兩艘改進的09IVA (V2)戰略潛艇首次亮相。同年6月11日由中國國家主席習進平在北部戰區海軍基地登艦參觀的長征15號(417)與長征16號(418)就屬於09IIIA (V3)。

2018年6月11日中國國家主席習進平視察北部戰區海軍,此為受校的兩艘09IIIA

核攻擊潛艇長征16號(近處)與長征15號(遠處),都是09IIIA (V3),龜背

低矮且融入線型。

2018年6月11日習進平校閱長征16號的畫面,艦梯透露舷號419

在2021年6月中旬,網路上出現一艘09IIIA (V3)攻擊核潛艇的照片,顯示

圍殼前部(填角以上)加裝了一個突出的結構。這是首次出現此種特徵的

09III系列潛艦,顯示中國海軍正在測試新的圍殼構型。

 

除了「龜背」構造的演進之外,09IIIA幾種次型的艦體上部流水開口也有不同,顯示內部結構持續調整。最早兩艘09III的艦體中部有四個流水開口,09IIIA 第一/二版(V1/2)則簡化成兩道較長的線縫開口加上一道前方較短的開口。到09IIIA第三版本 (V3),就進一步改成一整條長的流水開口。

除了外觀上的區別外,09IIIA另一大重點是開始引進新的輪機減振降噪術。NWC報告認為,09IIIA (V1)/2首度引進中國逆向工程俄製Kilo 877/636潛艇的靜音技術如氣動式隔振基座(見下文);而09III (V3)使用更先進的 JYQN隔振基座(仿自俄羅斯APKRu,見下文),使靜音能力進一步提升。 

依照前美國海軍潛艦聲納人員Aaron Amick在2019年8月的Youtube節目的說法,根據美國海軍對09III改進型(該節目指出是編號410的09III第一種改進型號,但實際上也可能是09IIIA (V1)/2)的監聽結果,其發出的聲噪強度(距離1碼)為110分貝,相較於早期09III進步巨大(註:公開資料的潛艦聲噪分貝數通常是指一般的寬頻聲噪,特定裝備如螺旋槳推進器的窄頻聲噪的強度通常都嚴格保密)。 Aaron Amick認為,09IIIA的靜音水平相當於俄羅斯1990年時的Victor III型攻擊核潛艇。 Aaron Amick也在節目中透露,美國海軍觀察到09IIIA放出拖曳陣列聲納纜繩時,尾部一個泵浦會發出30Hz的噪音。Aaron Amick表示,09III的作業模式是從離港後第一次下潛(initial dive),大約花費45分鐘到1小時抵達作業海域並開始部署拖曳陣列聲納;部署拖曳聲納時,其潛航深度固定在水下50米(約150英尺),維持緩慢的5節固定航速且不能改變航向機動。因此,一旦探測到09III發出30Hz的聲響,代表它處於部署拖曳陣列聲納的最脆弱狀態,不僅航向與深度都固定,且速度緩慢,這是以魚雷攻擊的絕佳時機,魚雷甚至不用以高速航行,以降低噪音 ,縮短目標可以察覺魚雷來襲的反應時間。

2023年的NWC報告認為,09IIIA (V3)是中國意義上第一種真正達到安靜(quiet)的攻擊核潛艇。先前09IIIA (V1)/2可能各只建造一艘(分別是415與416),而09IIIA (V3)確認的至少有兩艘(417、418)。 

3.09IIIB:NWC報告稱,在2017年,美國國防部的報告就預測,中國正在發展09III更進一步的改良型號,稱為09IIIB。第一艘09IIIB的衛星照片在2022年4月26日至5月3日曝光,從葫蘆島造船廠位於港區東側新造的廠房下水,這是葫蘆島造船基地擴建的新廠房(從2014年左右開始大規模擴建)所建成下水的第一艘核潛艇。

2022年4月底在葫蘆島船廠下水首艘深度改進的09IIIB攻擊核潛艇;

圍殼後方有個綠色帆布罩住的部位,可能是巡航導彈的垂直發射器,

而艦尾推進器也由帆布罩起來,外型顯然是泵噴推進器。 

(上與下)2022年5月出現的中國船舶重工(CSSC)的09III改進型攻擊核潛艇

模型,艇體中部增設18管巡航導彈垂直發射器(3x6),並改用泵噴推進器。

 

2022年5月,網路上出現中國船舶重工(CSSC)的09IIIB攻擊核潛艇與09IVB戰略核潛艇模型,清楚呈現了這兩型改進型潛艇的特徵。09IIIB是在先前09IIIA (V3)的基礎上進一步大幅度改良,包括在艇體中部加裝垂直發射器(18管)來裝填反艦/陸攻巡航飛彈,並以泵噴推進器取代原本的七葉片螺旋槳,這都是首次出現在中國核潛艇上的技術特徵。此外,09IIIB的外部線型相較於09IIIA (V3)也有進一步改良,包括更流線的新圍殼;為了配合垂直發射器,艦體上層(非耐壓區)也重新設計,整體而言非常流線,與艦型融合在一起。至於09IVB戰略核潛艇同樣具備泵噴推進器、新設計的流線型圍殼等特徵。

中國032實驗潛艇(西方代號清級)在2020年左右在艇首加裝四管垂直發射器以及裝泵噴推進器,顯然就是測試09IIIB、09IVB乃至於第三代攻擊/戰略核潛艇所需的關鍵技術。

由於加裝垂直發射器與泵噴,09IIIB的艦體長度比先前稍微增加;依照該艦水移到艤裝碼頭後的衛星照片,其水線長度估計為105m。NWC報告估計,09IIIB長度約為110m,寬11m,浮航排水量估計5325噸,潛航排水量估計6700噸級。09IIIB的船型(尤其是直徑)、控制面(圍殼舵與十字尾舵)、反應堆等仍維持不變。

2024年10月上旬,裝備泵噴推進器、垂直發射器的09IIIB攻擊核

潛艇試航的照片首次曝光,外型上與稍早的模型基本吻合,包括擁有

新設計的流線化圍殼。 

一艘09IIIB試航的照片,出現於2025年1月底。 

 

依照中方資料,09IIIB攻擊型核潛艇大約於2011年完成深化技術方案的計。09IIIB相較於早期型號的09IIIA攻擊核潛艇,針對艇上各次系統進行全面優化改進,而且在靜音降噪指標上有很大的突破。現代核潛艇上的電子武器技術復雜,艇載設備數量多,意味著輻射噪聲源增加,欲降低噪聲指標難度不低。因此,09IIIB攻擊型核潛艇的一項改進要點是減少艇上設備的數量,以系統層面進行全面整合及、設備小型化、控制集成化等設計,實現高度的信息共享,並減少只為單一次系統的專用設備。09IIIB內部設備的具體優化項目包括;實現區域計算機以及中心計算機的集中控制,對艇上各類武器和浮標採取共用發射通道,並統一發射控制流程等頂層設計;此外,針對常規通信、衛星通信及導航功能的天線桅杆系統進行多功能優化集成。上述優化設計使得09IIIB艇上設備更為精簡,不僅降低了聲噪源數量,也減少了艇上設備的供電需求以及佔用空間,更提高了自動化程度、減少了人員編制。 09IIIB是中國海軍第一種裝備對地攻擊巡航導彈的核潛艇,搭載了垂直發射的YJ18B型潛射反艦巡航導彈武器系統,能與YJ18對陸攻擊巡航導彈共用武器控制和發射系統。09IIIB攻擊型核潛艇也是中國海軍航母作戰編隊內的重要節點。 

09III歷經超過20年發展之後,到09IIIB堪稱「集大成」。根據衛星照片,從2022年初到2026年初,根據衛星照片,渤海造船廠可能下水了6至8艘09IIIB,平均產量高達每年1.5至2艘,生產節奏跟早先09III緩慢的步調截然不同。

另外,首艘中國第三代的09V攻擊核潛艇在2026年2月曝光,同樣具備09IIIB的泵噴推進器、垂直發射器等新特徵。因此,09IIIB顯然是中國將第三代攻擊核潛艇(09V、09VI)的許多關鍵技術結合第二代09III的平台的產物,在09V趨於成熟批量生產之前,中國有可能還會繼續建造更多09IIIB。 

 

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