機敏級核子動力攻擊潛艦

1997年的「特拉法加II」核能攻擊潛艦想像圖,此項目成為機敏級核能攻擊潛艦的由來。

最初「特拉法加II」的概念是以特拉法加級為基礎發展的後續型號,但最後建成的機敏級

與特拉法加級設計差異高達70%,13項關鍵技術中有10項是全新研發,實質上是一種新設計的潛艦。

(上與下)在BAE System船台上的首艘機敏級核能攻擊潛艦 機敏號(HMS Astute S-119) 。

注意艦體側面的大型陣列聲納,涵蓋艦體前半的一大片長方形陣列用於聽音,並能與後方

的單元聯合進行被動測距/定向。

機敏號正面。

試航中的機敏號。

在2010年10月22日,剛服役的機敏號在蘇格蘭北部海域史凱島(Isle of Sky)附近發生擱淺意外,爾後在

拖船安格利亞王子號(Anglian Prince,左)的協助下脫困。

(上與下)正面看機敏級

由後方看機敏號。

空中俯瞰機敏級

(上與下二張)機敏號在帆罩後方搭載一艘供特種部隊滲透用的乾式甲板換乘艙(DDS)。

裝備DDS時,機敏號帆罩後方有一塊外殼必須更換,使DDS前端嵌入帆罩後方。為了能在

帆罩後方搭載DDS艙,機敏級的外型設計經過修改,帆罩後部的上層外殼稍微隆起。

(上與下二張)在2014年3月20日,機敏號首次於作戰部署期間抵達直不羅陀港。此時帆罩後方搭載一個DDS載具掩體。

(上與下)機敏號正面

機敏級二號艦伏擊號(HMS Ambush S-120)

兩艘機敏級潛艦並排航行,近處是二號艦伏擊號,後方為首艦機敏號。

近處為機敏號,後方為準備靠泊的。此照片攝於2014年10月上旬伏擊號完成服役後第一趟部署返航時。

機敏級二號艦伏擊號(HMS Ambush S-120)停泊與蘇格蘭克萊德基地(HMNB Clyde),後方有

幾艘特拉法加級核子攻擊潛艦。

(上與下)機敏級三號艦HMS Artful(S121)於2014年5月17日下水的畫面

三艘機敏級同時在BAE位於Barrow-in-Furness船廠的德文郡船塢大廳(Devonshire Dock Hall)建造的畫面,攝於2014年初。

一艘正在建造的機敏級,左側為艦內艙室模組,準備裝入耐壓殼體(右)內。

機敏級四號艦大膽號(HMS Audacious A122)在建造期間的畫面。

2020年12月11日,第五艘機敏級核能攻擊潛艦安森號(HMS Anson S123)

在Barrow-in-Furness廠的德文郡船塢大廳舉行命名洗禮儀式。

建造中的機敏級六號艦阿加曼農號(HMS Agamemnon S124

機敏號的作戰控制室。

機敏級二號艦伏擊號的作戰控制室

機敏級(後)與一艘特拉法加級(Trafalgar class)核子動力攻擊潛艦一同浮航。

(上與下)在2022年4月19日,機敏級核能攻擊潛艦大膽號(HMS Audacious S122)與美國海軍巡航飛彈潛艦

喬治亞號(USS Georgia SSGN-729,右)停泊在直布羅陀皇家海軍基地進行整補。此時,俄羅斯入侵

烏克蘭的戰爭正如火如荼,英國與美國核子潛艦攜帶戰斧巡航飛彈進入地中海,明顯有嚇阻俄羅斯的意味。

在2022年4月19日,機敏級大膽號(HMS Audacious S122)在直布羅陀裝填戰斧巡航飛彈。

正在搬運的機敏級七號艦阿金庫爾號(HMS Agincourt S125)的艦尾分段,這是最後一艘機敏級。

攝於2019年3月中旬。

機敏級七號艦阿金庫爾號(HMS Agincourt S125)的艦首分段正由重型載運車運入位於Barrow的船廠。

攝於2019年8月1日。

──by captain Picard

艦名 機敏級核子動力攻擊潛艦

(Astute class)

承造國/承造廠 英國/BAE Systems Submarine Solutions, Barrow-in-Furness
尺寸(m)

長97 寬11.3 吃水10

排水量(ton)

浮航7000~7400ton(7300長噸或8200短噸)

潛航7400~7800ton(7700長噸或8600短噸)

動力系統/軸馬力 Rolls Royce PWR-2壓水式核子反應器*1/27500

GEC蒸汽渦輪*2

Rolls Royce噴射推進幫浦*1

航速(節)

潛航29

續航力 無限制
乘員 98(至多109)
水面偵測/反制系統

Type-1007 I頻平面搜索雷達*1

通訊情報截收裝置(CESM)

Outfit UAP(4)電子支援系統

SCAD 101/102誘餌發射器

SCAD 200聲納干擾器

Raytheon Successor IFF敵我識別系統

水下偵測/反制系統

Thales Underwater Systems Type-2076整合式艦首主/被動聲納系統(包括Type-2074艦首主/被動陣列聲納、寬孔徑側面被動陣列聲納、拖曳陣列聲納以及敵方主動聲納截收系統)

DESO-25(Type-2077)高 頻冰下聲納

Thales Optronics CM-010光電潛望鏡組(含低光度電視攝影機、TV CCD與紅外線熱影像儀)

誘餌投射系統

其餘不詳

射控/作戰系統

ACMS戰鬥管理系統

WHLS武器射控系統

艦載武裝

533mm魚雷發射管*6(發射管內6枚,彈艙裝載量30枚,能使用 旗魚/虎魚魚雷、UGM-84魚叉反艦飛彈、UGM-109戰斧巡航飛彈或水雷)

姊妹艦

共七艘

艦名 簽約時間 安放龍骨 下水時間 服役時間
S-119 Astute 1997/3/17 2001/1/31 2007/6/8 2010/8/27
S-120 Ambush 1997/3/17 2003/10/22 2011/1/6 2013/3/1
S-121 Artful 1997/3/17 2005/3/11 2014/5/17 2016/3/18
S-122 Audacious 2007/5/21 2009/3/24 2017/4/28
S-123 Anson 2010/3 2011/10/31 2020/12/11命名

2021/5/17下水
2022/8/31交付
S-124  Agamemnon 2010/3 2013/7/18
S-125 Agincourt 2018/3 2018/5

 


 

起源

在1970年代末期,皇家海軍開始規劃接替快捷級(Swiftsure class)的新一代核能攻擊潛艦,初期概念階段稱為「SSN0Z」;在1980年,此工作被暫停,集中力量優先設計配備三叉戟彈道飛彈的先鋒級(Vanguard class)核子動力彈道飛彈潛艦。在1984年,新核能攻擊潛艦項目的設計工作重新啟動,代號改為後續核子攻擊潛艦(follow-on SSN,FOSSN)。 在1987年,維克斯公司(Vickers Shipbuilding and Engineering Limited,VSEL,之後併入BAE System集團旗下)獲得皇家海軍合約,為FOSSN進行設計工作,滿載排水量預計為6000ton,使用與先鋒級核能彈道飛彈潛艦相同的Rolls Royce PWR-2壓水式反應器,並配備與美國洛杉磯級核能攻擊潛艦相似的飛彈垂直發射系統。在1989年,皇家海軍批准FOSSN項目進入細部設計階段,項目代號為SSN20或「W級」(打算以W開頭的字命名)。當時W級的目標與美國海軍同時期SSN-21海狼級(Seawolf class)核子動力攻擊潛艦相似,目標都是發展能超越蘇聯同級對手的最高端核子動力攻擊潛艦,控制成本並非優先考量。然而,隨著柏林圍牆倒塌、東西方冷戰突然和解,英國國防部也在1990年進行「選擇變更」(Options for Change)防務審查,大幅刪減國防預算;由於當時皇家海軍優先保住先鋒級彈道飛彈潛艦的建造工作,昂貴的W級潛艦項目就遭到擱置。 而特拉法加級的役期也從原先20至25年被迫延長為30年。

隨後,皇家海軍打算尋求比W級更便宜下一代核子動力攻擊潛艦方案,包括直接向美國購買現成潛艦設計,或者與法國合作。評估後認為,購買美國現成設計的成本更高,而且會使英國無法維繫自主研製核子動力潛艦的重要戰略能力;與法國合作也會有相同問題,而且英國對核子潛艦的戰略需求、基礎設施等都與法國差異太大。於是在1991年6月,英國國防部啟動第二批特拉法加級(Trafalgar-class Batch II,B2TC)項目,由VSEL、英國航太(British Aerospace,BAe)、馬可尼(Marconi)以及勞斯萊斯(Rolls Royce)合組的業界團隊一同進行。

特拉法加II以特拉法加級的基本設計為基礎加以改良,換裝最新型的動力、電子與武器系統以及PWR-2壓水式反應器,以盡可能節省時程並降低成本、風險。皇家海軍原先計畫在1994年訂購首批這種「特拉法加II」級,並於2001年開始服役。

曇花一現的「未來攻擊潛艦」項目(FASM)

其中一幅「未來攻擊潛艦」(FASM)概念圖,注意到新型尾舵、

泵噴推進器、艦體側面大面積陣列聲納、流線型帆罩等特徵。

最初「特拉法加II」只能算是一個用來替換快捷級的過渡性計畫;在1990年代中期,英國國防部另外規劃「未來攻擊潛艦」(Future Attack Submarine,FASM)項目,打算取代最後四至五艘特拉法加級核能攻擊潛艦。依照1998年戰略審查(Strategic Defence Review,SDR)的內容,FASM預定在2009到2012年開始服役。

FAMS初期概念研究階段探討過七種核子動力攻擊潛艦構想,排水量涵蓋5000至8000噸級,使用的技術包過X型尾舵、能發射巡航飛彈或無人機(UAV)的垂直發射器;此外,還有三種常規動力潛艦方案。在2001年初,FASM仍在概念階段,項目啟動節點預定在2001年12月,但由於當時皇家海軍執行中的Type 45飛彈驅逐艦建造案以及未來航空母艦(CVF)佔用大部分預算,估計FASM進入服役的時間往後推延到2017年。

在2001年5月,基於財政現實,FASM遭到取消,並且被一個名為未來水下戰力(Maritime Underwater Future Capability,MUFC,見下文)的長期項目取代,服役時程則大幅推延到2020到2030年間。FASM取消意味機敏級潛艦項目會完全取代快捷級和特拉法加級,而不是僅僅取代快捷級。

 

計畫演進

在1994年7月,英國國防部啟動建造首批三艘特拉法加II潛艦的項目,並向英國廠商團隊發出需求徵詢書。至1995年6月獲得GEC Marconi與VSEL兩團隊的回覆;其中,GEC Marconi團隊包括英國BMT、AMEC、Rolls Royce以及瑞典Kockums船廠。而在招標過程中,英國國防部與財政部也在1993至1994年進行關於新核能攻擊潛艦的降低風險研究(合約價值2350萬英鎊)。 在1995年6月,GEC-Marconi團隊在競標中獲勝,然而GEC同時也被允許購併VSEL(其船廠在Barrow);這樣的改變帶來變數,在政府猶豫的期間,與建造潛艦相關的專家團隊開始四散,而Rolls Royce以及AMEC也陸續退出。 在1997年3月17日, 皇家海軍終於與GEC-Maconi公司(爾後成為BAE System Astute Class Ltd)簽署機敏級的設計、發展、系統整合與建造首批三艘潛艦的主合約,總值將近20億英鎊(約32億美元),三艦分別命名為機敏號(HMS Astute)、伏擊號(HMS Ambush)與狡猾號(HMS Artful),而合約內容也包括三艦服役後4年的後勤保障。依照最初的估計,首艦機敏號可望在2005年交付皇家海軍。

在1998年戰略審查報告(1998 Strategic Defence Review,SDR )中,皇家海軍決定把核能攻擊潛艦陣容由現行12艘減至10艘,並正式將「特拉法加II」命名為機敏級(Astute class),並在同年決定採購第一批三艘來取代較晚除役的三艘快捷級潛艦(由於兵力規模縮減,之前除役的兩艘本級艦並無替代者)。在2001年9月,英國國防部與FAST consortium英國分公司簽署價值3億英鎊的合約,負責機敏級整個30年服役週期的人員訓練合約。FAST consortium由AMS(英國 BAE System與義大利Finmeccanica Spa合資成立),加拿大CAE Inc.以及Flagship(由英國BAE Systems、Vosper Thornycroft船廠以及美國Johnson Controls合資而成)。

在1999年11月,英國航太(BAe)與GEC-Marconi合併成BAE Systems;而最初屬於VSEL、先前被GEC-Marconi買下的Barrow船廠也成為BAE Systems的一部份。因此,機敏級的主承包商成為了BAE System。

在2000年8月,當時進行中的未來攻擊潛艦項目(FASM)計畫宣告延遲,首艦成軍時程後移三年 以上(約在2015到2016年)。為了及時取代預計於2011年前除役的三艘特拉法加級, 皇家海軍打算購買第二批機敏級最多三艘,使總數達六艘。在2001年5月,FASM計畫被全盤推翻並重新定義,改名為未來水下戰力(Maritime Underwater Future Capability,MUFC),服役時程大幅推延到2020到2030年間,這意味著 皇家海軍只能以機敏級同時替換快捷級與特拉法加級,因此增購第三批機敏級以全面取代特拉法加級可謂勢在必行。 在2001年年底,英國國防部決定要採購第三批至少三艘機敏級。

在2001年1月31日,英國國防部採購部門手長表示,英國國防部正在考慮訂購第二批機敏級,數量最多可能為三艘,而國防部採購局(Defence Procurement Agency)與BAE System也在2002年3月組成小組,規劃第二批機敏級(Astute Second Buy,A2B)的相關程序。 在2002年底,BAE Systems正式公布首批三艘機敏級的設計建造工作遭遇重大困難後,英國國防部在2003年2月10日與BAE Systems宣布就機敏級計畫達成新的合約,首艦機敏號的交付時程延後到2008年11月,並增加6.8億英鎊的經費(英國政府出資4.3億,BAE System出資2.5億)。原本皇家海軍打算在2002年中旬就簽署第二批三艘機敏級的建造合約,不過由於第一批機敏級面臨嚴重的延誤與超支,英國國防部遂在2002年11月告知BAE System,如果不能解決機敏級設計、工程與管理的問題,就不會簽署第二批機敏級的採購合約。直到2004年底,隨著首批機敏級的計畫逐漸回到正軌,此時才有討論採購後續艦的空間,而此時候序採購也改名為機敏級後續採購(Astute Subsequent Procurement),不再稱為第二批機敏級。

依照2003年初英國媒體的報導,基於財政壓力,第二批機敏級已經暫時取消,而且之後也打算只訂購二艘;因此,等到2015年時,英國核能攻擊潛艦部隊預估擁有五艘機敏級與四艘特拉法加級。在2003年4月,媒體披露英國國防部2003年裝備計畫(Equipment Plan 2003)將會把未來核能攻擊潛艦數量減為7艘。依照2005年初的消息,英國國防部可能只會購買七艘機敏級,而同年秋季英國潛艦相關業界透露第五至第八艘機敏級可能會以成批方式一次訂購,以將低單位成本。

在2004年7月21日,英國國防部公布一份國防報告(Defence Command Paper,Cm 6269),其中提到將核能攻擊潛艦部隊從原本戰略防衛審(SDR)中的10艘刪減至8艘(此時英國有12艘核能攻擊潛艦現役),而八艘核能攻擊潛艦的陣容最後全部會是機敏級,這也意味著第三批機敏級最多只會造兩艘,總數為8艘。在2005年初,英國媒體透露機敏級將只建造七艘。在2005年12月,英國國防部產業戰略報告(Defence Industrial Strategy)出爐,明確表示機敏級只會建造八艘,並希望從2010年起以每年二艘的速率交付。然而之後英國國防部高級官員表示,由於財力限制,英國建造第八艘機敏級的可能性不高。依照英國2007年武裝報告(Equipment Plan 2007),機敏級只會建造七艘。

在2006年8月28日,英國國防部訂購第四艘機敏級大膽號(HMS Audacious S122)的長期採購項目(含備料與準備建造工作),實際合約在2007年5月21日簽署(執行到2008年3月),價值2億英鎊 (該艘的全部合約價值估計是9.4億英鎊左右)。在2007年2月27日,英國國防部與BAE System的Submarine Solutions宣布就第二、第三艘機敏級的造價達成協議。

在2007年初,由於駐伊英軍開銷龐大,英國國防部還打算取消第三批兩艘機敏級,使得本級艦總數成為六艘。在2007年12月初,又有消息指出英國為了因應未來在阿富汗與伊拉克的龐大駐軍開支,打算在未來十年內大砍150億英鎊左右的軍費,海軍方面不僅Type-45的數量可能再度降至6艘,更考慮將機敏級核能攻擊潛艦由原本的8艘打對折砍至4艘 ,也就是2007年5月簽約的第四艘以後不再續購同級艦;即便環境日趨不利,皇家海軍仍然繼續爭取,希望能確保六至七艘的機敏級,使皇家海軍潛艦部隊保有起碼像樣的兵力規模 。

然而,由於英國財政在2008年金融海嘯之後嚴重惡化,英國政府 在2010年下旬公布新一輪國防戰略審查決議 (Strategic Defence and Security Review,SDSR),其中不僅大砍英國現役軍力,還重新審視英國多項進行中的主要國防計畫。為了減輕財政負擔,這份SDSR決定推遲取代先鋒級(Vanguard  class)的下一代核能彈道飛彈潛艦,首艦服役不早於2028年;而為了避免在這段期間英國核能潛艦工業產能中斷,進行中的機敏級建造計畫將大幅放緩,整體交付期程延長8年(平均每艘延後2年4個月)。根據英國國家審計辦公室(National Audit Office,NAO)的計算,這個延遲將使七艘機敏級的總預算再增加2億英鎊,但如果照最初計畫建造8艘,NAO估計此計畫的總預算將比1997年時增加19億英鎊。由於機敏級的整體進度延期將近10年,將導致這段期間 皇家海軍可用的潛艦兵力捉襟見肘,皇家海軍只能被迫延長使用艦齡日高、狀況漸差的特拉法加級,或者增加現役少數幾艘機敏級的使用頻度,或者乾脆縮減現役核能攻擊潛艦部隊的規模並縮小勤務範圍。

在2010年3月25日,皇家海軍宣布,英國國防部已經將機敏級五號艦安森號(HMS Anson S124)的初期建造合約(initial build)頒給BAE System,價值3億英鎊,並展開六號艦阿加曼農號(HMS Agamemnon S123 )的先期採購(long lead procurement),總價值3億英鎊。皇家海軍對此表示歡迎與欣慰,這意味英國政府仍重視核能攻擊潛艦兵力對英國戰略的重要性。此外,皇家海軍也希望能在2010年開始 進行七號艦(S125)的先期採購;在此時,皇家海軍希望能最終建造七艘機敏級,以每22個月成軍一艘的速率,在2020年前全數服役 ,不過根據2010年戰略審查決議,機敏級放慢建造速度後,全部七艘會等到2024年才能全數服役。 在2012年6月,英國國防部下達第七艘機敏級所需的反應器的訂單,由Rolls-Royce位於Raynesway的設施建造。 英國國防部在2010年10月公布的戰略審查報告(Strategic Defence and Security Review)中,正式確認將建造第七艘機敏級。在2012年12月,英國政府宣布已經展開機敏級六號與七號艦的長期採購項目。

依照2011年下旬英國國家審計辦公室(NAO)表示,至此機敏級項目的花費已經超出原訂預算20億英鎊,且每艘同型艦的建造工作都延誤28個月左右。

依照英國國家審計辦公室(NAO)的2015財年主要項目報告(Major Projects Report 2015),前三艘機敏級原訂完成項目的總成本是22.33億英鎊,而報告時預估總費用為35.36億英鎊(平均每艘11.786億英鎊),超支58%;四號艦原訂費用12.79億英鎊,報告時預估總費用14.92億英鎊,超支16%;五號艦原訂費用14.64億英鎊,報告時預估費用14.2億英鎊,比預期低3%;六號艦原訂費用15.79億英鎊,報告時預估費用15.33億英鎊,比預期低3%;七號艦原訂費用16.42億英鎊,報告時預估費用16.4億英鎊。

在2017年4月19日,英國國防部與BAE Systems簽署機敏級六號艦阿嘉依農號(HMS Agamemnon S124)的合約,價值14億英鎊(約18億美元),確保該艦建造計畫的執行直到交付皇家海軍。阿嘉依農號在2013年7月18日於Barrow-in Furness船廠安放了龍骨。

雖然2010年戰略防衛審查(SDSR 2010)確認將會訂購第七艘機敏級,不過正式的建造合約直到2017年結束都沒有簽署。在2018年3月6日,英國國防採購大臣Guto Bebb確認,國防部已經獲得財政部許可,簽署第七艘機敏級的建造合約。在2018年5月,消息傳出機敏級的七號艦阿金庫爾號(HMS Agincourt S125,早先曾有消息指出命名為Ajax)開始建造。

機敏級四號艦大膽號(HMS Audacious S122)原訂在2016年第四季下水,但建造工作發生延誤,2016年12月16日舉行命名儀式,但是到了2017年4月28日才正式下水,在2018年1月於達佛夏爾船塢(Devonshire Dock )進行第一次為期兩天的下潛測試。原訂大膽號的建造預算是12.79億英鎊;但依照2015年10月22日英國國家審計辦公室(National Audit Office)發佈的2015年度國防部主要項目報告,大膽號的建造經費已經上升到14.92億英鎊。大膽號原訂的服役的時間是2019年8月;在2019年10月下旬,英國國防部一份報告透露,由於建造與測試過程中發生許多技術問題,需要額外的維修與返工,因此服役時間已經推遲到2021年1月。

設計工作以及挫折

以往皇家海軍船艦、潛艦在設計階段,都由英國國防部所屬的海軍研發工程團隊位於Bath的單位直接主導,包括領導設計工作、項目管理審查、風險管理等;從1980年代起,英國政府逐漸將船艦設計工作轉移到民間業界手中,因為當時都認為民間企業比官方機構更有效率與創意;然而,這也讓海軍本身的設計與管理能力逐漸衰退,而這在1990年代冷戰結束、國防組織與預算大幅刪減時更加顯著,為機敏級核能攻擊潛艦項目帶來許多不利影響。

在1997年GEC團隊獲得合約開始設計機敏級核能攻擊潛艦時,英國潛艦業界距離前一次設計發展核子動力潛艦(即1980年代研製的先鋒級彈道飛彈潛艦),已經有大約10年的空窗,許多熟悉建造核能潛艦流程的資深工程師、專家以及技術人員早已流失到其他業界;先鋒級彈道飛彈潛艦建造工作結束後,不僅是潛艦船廠的人才流失,英國國防部在這段時間也放任潛艦產業供應鏈廠商減少萎縮;潛艦所需的組件裝備多半是專門訂製的稀有品,批次產量稀少且節奏不固定,若非政策扶植則很難吸引廠商長期留在這個產業。這段期間內,英國潛艦產業並沒有什麼重要的創新與進步。而在2000年,已經屬於BAE Systems的Barrow船廠展開機敏級的建造工作時,設計團隊規模遠低於先前屬於VSEL船廠的時代。

此外,長年為皇家海軍建造核能潛艦的英國Barrow-in-Furness船廠,在機敏級之前建造的是先鋒級(Vanguard class)核能彈道飛彈潛艦。建造先鋒級的時候,Barrow-in-Furness船廠有13000名人員;等到建造機敏級時,由於工作斷檔造成的人員流失,船廠人員只剩下3000人,能量自然大不如前。

源於「特拉法加II」項目的機敏級,最初著重於降低風險;然而隨著項目以及需求演變,整個計畫也越來越複雜,「特拉法加II」最初計畫透過沿用許多現成技術來降低風險與成本,這些包括現有特拉法加級的泵噴推進器、減速齒輪、蒸氣渦輪,為1990年代擁護者級(Upholder class)柴電攻擊潛艦開發的部分新技術,再結合從快捷級、特拉法加級一路發展而來的整合戰術武器系統(Integrated Tactical Weapons System) )的改進版。然而,「特拉法加II」一開始就打算用為先鋒級彈道飛彈潛艦發展的PWR2反應器來取代原本特拉法加級的PWR1,耐壓殼直徑需要擴大到10.7公尺才能容納;最初曾考慮過以原先特拉法加級的耐壓殼為基礎,在殼體中段增加一個隆起的區域(最初稱為「pregnant worm」)容納PWR2反應器,但後來決定還是決定讓整個耐壓殼直徑放大,如此也能增加艦內攜帶武器的容量。結果到最後,機敏級相較於特拉法加級,有70%是全新設計,13項關鍵系統中有10項是全新開發,基本上是一種全新潛艦而不是特拉法加級的後續型號。此外,在設計過程中由於外在戰略需求演變,例如2001年911恐怖攻擊之後支持特戰部隊行動變得更重要,因此機敏級又新增了可安裝安裝乾式甲板換乘艙(Dry Deck Shelter,DDS)的需求,這類後來加入的設計變更自然影響了進度。

機敏級的設計工作在位於薩里郡(Surrey)的弗里姆利(Frimley)的主承包商辦公室(Prime Contractors Office,PCO)進行。機敏級的設計工作引進電腦輔助繪圖軟體(CAD)來進行,包括各部件的設計、模擬以及裝配等(這對預先製作、最後組裝的模組化建造方式可謂十分重要) ,使用的CAD軟體是美國PTC提供的CADDS5,這是英國潛艦建造史上的頭一遭。CADDS5最初是被VSEL引進,當時用來設計海洋號(HMS Ocean L12)兩棲攻擊艦。

機敏級的建造工作使用民間船廠已經廣泛應用的模組化分段建造,將艦體預先分為9個船段、11個主要裝備模組(例如反應器艙、指揮控制室都是個別的模組)以及30個小型模組部件,每個船段內部的艙室結構、裝備、管路都事先製造組裝完成並進行測試,然後分別裝入對應的分段耐壓殼內,最後在將各個分段組合起來成為完整船體。由於分段內部的構造以及裝備都是事先組裝與測試,能同時在好幾個不同車間進行工作,不用等待外部耐壓殼體先建造完才安裝內部結構與裝備,理論上建造期程能大幅縮短,尤其是縮短艦體佔用船塢的時間。

在2001年5月,BAE System宣稱,由於引進模組化建造方式與CAD輔助,機敏級設計工作所花費的時間能比以往減少25%,建造時間減少30%。然而如同前述,冷戰結束後英國國防工業 急速萎縮,英國潛艦工業有經驗的人才大量流失,熟悉潛艦設計建造各項流程的相當短缺;加上這是第一次使用CAD設計建造核子潛艦,BAE在機敏級的設計建造工作上吃了極大的苦頭 ,前述節約設計建造時間的目標不僅沒有達成,反而大幅落後且經費超支。雖然先前VSEL船廠有使用CADDS5設計海洋號兩棲攻擊艦的經驗,但是設計核子動力攻擊潛艦的複雜度遠遠超過水面船艦;甚至CADDS5工具本身都不能勝任核能潛艦這樣複雜的船艦。

如同前述,2000年代初期Barrow船廠的設計團隊規模,遠不及先前屬於VSEL的時代。此外,以往英國核能潛艦設計建造工作是由位於Bath的國防部設計團隊直接介入管理與支援,到了設計建造機敏級時,這些單位此時已不復存在;單靠Barrow船廠的團隊,要同時管理與執行複雜的核子潛艦設計與建造工作,顯得力不從心。此外,國防部方面欠缺親自管理與執行的技術機構,也會使各個承包商與英國國防部之間的權責分配不明。先前建造先鋒級時,皇家海軍在Barrow-in-Furness船廠有50名人員負責項目管理與協調;到開始建造機敏級時,受到時下流行的「小政府」風氣,皇家海軍在Barrow-in-Furness船廠的官員只有五、六個。由此可見,機敏級的設計建造工作展開時,無論是船廠的工作人力還是軍方的管理監督團隊,都比先前大幅萎縮,對於整個項目顯然準備不足。

在2002年初,首艦機敏號所需的各主要船段與次系統已經從次承包商運抵總裝的Barrow廠船塢,然而整個建造與細部設計工作進展卻明顯減緩,情況嚴重到BAE System無法向英國國防部隱瞞。BAE System一開始表示工作延誤是由於工程複雜度過高,以及Barrow船廠熟練的員工被調去整修四艘皇家海軍除役、授與加拿大的擁護者級(Upholder class)柴電攻擊潛艦,導致機敏級進度被拖慢。在2001年1月31日,首艦機敏號(HMS Astute)舉行安放龍骨儀式。在2002年7月,英國武裝力量部長(Armed Forces Minister)Lewis Moonie宣布,首艦機敏號原訂2005年6月成軍服役的目標無法達成,但仍希望能在2004年下水,並在2006年年底前服役。然而,機敏級計畫的情況卻沒能好轉。2002年8月,英國政府審計組織判定,機敏級項目此時約落後三年,超支7億英鎊;到2002年底,BAE System與英國國防部關於機敏級合約的財務協商宣告破裂。

機敏級計畫嚴重後,最大的問題在於這是BAE System第一次使用CAD軟體來設計核能潛艦,導致整個設計與造艦部門的主要工作流程都要修改;而在設計機敏級時,負責建造的BAE System Barrow船廠不僅要負責整修提供給加拿大的擁護者級潛艦,甚至在短短18個月內又得到兩艘不列顛級(Albion class)船塢運輸艦以及一艘海浪級(Wave class)艦隊油船的訂單,自然手忙腳亂。不只是機敏級,Barrow船廠執行不列顛級與海浪級的設計建造工作,都遭遇大幅延遲。而CADDS5軟體雖然針對BAE System的需求經過客製修改,但其能力仍遠不足以處理複雜的核子動力潛艦設計工作;整套軟體工作緩慢,每次修改之後都要花費五分鐘以上儲存變更,產出的藍圖也往往不符合需求。次承包商依照CADDS5軟體產出的施工藍圖而建造的分段,運抵Barrow之後才發現根本無法組合(例如 耐壓殼與外殼),只好堆在Barrow船廠裡,整個建造工作被迫在2003年初暫停。

到2002年12月11日,BAE System被迫公開機敏級計畫嚴重落後的真相(雖然業界已經有許多風聲),並開始與英國國防部修改相關的合約架構。原本機敏級設計階段超支的經費由BAE System自費,而產生的盈餘也由BAE Systems獨享;而在新的合約架構,設計與發展階段(Design and Development)的目標成本激勵費用(Target Cost Incentive Fee,TCIF)合約中的成本計算標準經過重新擬定,計畫的超支費用由英國國防部與BAE System負擔(由BAE System負擔的部分依照合約中規定的上限額度為極限,如果超出則仍要由英國政府負擔),計畫省下來的支出額度由英國國防部與BAE Sysetm共享,而對BAE Sysetm則有達成目標成本的激勵獎金。在2003年2月10日,英國國防部與BAE Systems宣布就機敏級計畫達成新的合約,首先將建造工作完全停止,等待重新修正設計與製圖工作,首艦機敏號的交付時程則延後到2008年11月,延後超過三年。此時,機敏級計畫已經花費25億英鎊。在2003年2月19日,英國政府宣布因應BAE System的超支,為機敏級潛艦追加4.3億英鎊預算,而BAE System亦自費追加2.5億英鎊,總計追加6.8億英鎊預算。為了節約經費,新合約取消了原合約中服役前四年的後勤支持,而主承包商辦公室(PCO)也移到Barrow船廠,就近監督建造工作。

為了解決機敏級的設計問題,英國國防部與BAE System在2003年3月向求美國海軍以及美國核能潛艦主力設計廠商──通用動力集團電器船舶分部(General Dynamics Electric Boat Division)的協助。在接下來的過程中,通用電船協助機敏級計畫的設計工作,包括人力與計算機資源,並且為Barrow船廠建置了新的CAD軟體系統來設計機敏級;不過,通用電船並未介入機敏級的項目管理階層。為了因應計畫延後以及請求通用電船協助的額外支出,BAE System也啟動節約開支的計畫,在接下來15個月內消減公司20%的支出。 在2003年3月,BAE System向美國的潛艦泰斗──通用動力集團電器船舶分部(General Dynamics Electric Boat Division)求援,雙方在2003年4月簽約,通用電船首先派遣10名資深工程師抵達BAE System Barrow廠,進行了為期約二年的合作。此外,還有另一批美國的設計師與通用電船的工程師使用與BAE System相同的CAD軟體,幫BAE進行電腦設計施工圖的繪製。在2003年10月23日,通用電船與BAE System在機敏級的合作進一步加碼(此時約5270萬美元),通用電船將即時性地提供BAE在機敏級建造工作所需的高質量電腦設計施工圖。到2004年4月,通用電船派駐Barrow廠的資深工程師人數達到13名,另外還有50名工程師在美國本土通用電船所在的戈頓工作,兩地之間透過加密衛星通訊進行即時的圖樣傳輸;總計有超過100位美國工程人員參與了機敏級的設計工作。

至2004年9月3日,美國國防部宣布,BAE System支付給通用電船的相關電腦設計施工圖繪製的技術支援費共約1億4485萬美元,整個工作直到2007年1月才完成。到最後,機敏級有90%的設計圖都由通用電船提供,其餘10%才是由Barrow負責,其中英方主要負責先期設計以及關於結構、部件的模擬計算,而具體的系統裝配圖則悉數由美國完成。甚至在2004年5月,BAE System一度想將Barrow廠賣給通用集團,然而英國國防部考量這將損及英國國防產業的完整性而予以否決──若Barrow廠被通用購併,關鍵核心技術的研發勢必悉數移往美國本土,Barrow將淪為最後船殼組裝的苦力,使英國喪失獨立研製核能潛艦關鍵技術的戰略能力,這絕非英國國防部所樂見。

總之,原本陷入危機的機敏級項目在美國的大力協助下回到正軌,花費的成本與時間大幅超出預期。雖然透過模組化分段建造、電腦輔助設計能降低成本並縮短工期的理想,最後完全落空, 計畫時程拖延五年以上;雖然代價昂貴,但經由這個過程,美國通用電船協助英國重整了冷戰結束後衰敗的核能潛艦工業能量,並真正邁入數位化與分段建造的21世紀現代潛艦建造流程。

綜觀機敏級潛艦項目漫長的過程,雖然期間發生許多問題,付出了極為可觀的代價,但最後仍然完成了一種當最頂尖的精良核子動力攻擊潛艦,靜音性能以及聲納系統都有極佳的表現。研製機敏級過程所培育鍛鍊的團隊,以及過程中獲得的教訓,對於日後英國繼續研製再下一代核能潛艦都有莫大幫助。在2020年代展開新一代無畏級(Dreadnought class)核能彈道飛彈潛艦項目時,至少英國有一條正在運作的潛艦生產線,而不像當年機敏級研製工作是在長達十年的「斷檔」中開啟。

成本演變

在1997年前三艘機敏級簽約時,研發、設計與建造的合約總值將近20億英鎊,而原訂在2002年底訂購的第二批三艘機敏級的總經費則為17億英鎊。在2001年1月,英國國防部宣布首批三艘機敏級的每艘平均成本為7.45億英鎊,三艦總成本估計為26.98億美元。然而由於工程問題與通貨膨脹問題,機敏級的建造成本快速攀升。

到了2007年英國國防部主要項目報告中,前三艘機敏級的成本已經上漲到28億英鎊,而BAE System在2007年5月21日又證實,首批三艘機敏級的總成本達到36.5億英鎊。光是在2006年至2007年,機敏級的建造費用就大增了1.42億英鎊,其中最主要原因是鋼鐵原料的漲價(佔41%),其他重要因素還包括勞動力工資上漲(佔17%)、通貨膨脹(佔16%)以及資本成本(佔16%)等等。

在2007年內,英國國防部與BAE Systems Submarine Solutions達成關於首艦機敏號的目標成本激勵費用(Target Cost Incentive Fee )的協議,並對第二、第三艘機敏級達成附帶最高價格的目標成本激勵費用(Target Cost Incentive Fee with Maximum Prices)協議。此時,首批三艘機敏級的總費用為37.98億美元。依照2009年英國審計單位(NAO)的統計,首批三艘機敏級的建造成本已經上漲到38億英磅。 首艦機敏號的服役期程延誤超過四年,含研發、建造與測試工作,超支幅度高達9億英鎊。

雖然建造成本由於面臨難關、通貨膨脹而飛漲,但英國也持續改進機敏級的建造流程來降低實際支出。在2006年10月,英國國防部核能計畫首長安德魯少將(Rear Adm. Andrew Mathews)宣布,BAE Systems以及其次承包商成功地在第四艘機敏級的建造工作中,將支出降低30%,並希望至六號艦時,能將節約的程度進一步增加到45%(不過這些數字應該扣除通貨膨脹 之後的節約)。

至2008年,機敏級計畫已經超支48%(約12億英鎊),進度延遲達到47個月。至2009年11月,下議院防衛委員會(House of Commons Defence Select Committee)公布,由於許多技術問題與計畫管理問題,機敏級的進度落後累積到57個月,總成本超支53%(13.5億英鎊)。

依照2015年報告的數據,前三艘機敏級(S-119~121)預估會耗資35.36億英鎊,比原先預定的22.33億英鎊大幅增加;四號艦(S-122)預估耗資14.92億英鎊 (最初估計為12.79億英鎊),五號艦(S-123)預估耗資14.2億英鎊(最初估計為14.64億英鎊),六號艦(S-124)預估耗資15.33億英鎊(最初估計為15.79億英鎊),七號艦(S-125)預估耗資16.4億英鎊(最初估計為16.42億英鎊)。由此可見,除了前四艘的成本比原先預估大幅成長之外,第五到第七艘都與預估相近(甚至稍低)。

到2021年3月,機敏級項目的總花費已經達到96億英鎊,每艘比原訂期程延後3至5年交付;首批三艘機敏級總花費35.3億英鎊,比最初合約(28億英鎊)高21%。四號艦大膽號(HMS Audacious)交艦期程嚴重落後。四艘第二批機敏級原訂花費58.6億英鎊,此時已經上漲到67億英鎊。機敏級七號艦(最後一艘)阿金科特號(HMS Agincourt)成本為16.4億英鎊。

基本設計

在廠房中建造中的機敏號。

從上方俯瞰機敏號。

艦首角度看下水前夕的機敏號。

試航中的機敏號。

機敏級三號艦HMS Artful(S121)於2014年5月17日下水的畫面

(上與下)一艘建造中的機敏級分段(四號艦HMS Audacious)

機敏級的命名都採用A開頭的單字,故也可簡稱為A級潛艦。機敏級的功能包括為特遣艦隊提供反潛護衛、支援兩棲登陸部隊(主要為對地投射武力)、護衛皇家海軍的彈道飛彈潛艦、與友軍協同或單艦執行反艦/反潛任務等 。

機敏級的船型基本上仍是皇家海軍核能潛艦慣用的抹香鯨型,長度與寬度都比特拉法加級增加, 潛航排水量放大到7400~7800ton左右,以搭載功率更強、更安全、爐心壽期較長的PWR-2反應器。機敏級的艦體分成八個分段來建造;艦上的主要設備包括操縱室(Manoeuvring Room)、前機艙段(Forward Engine Room)、主推進機械( Main Propulsion Machinery)、指揮艙室(Command Deck)等單元都事先完成組裝與測試工作,然後將這些總成透過軌道「滑移」裝入圓柱狀耐壓殼段裡;每個分段內部的組件含艙室、管道、設備都安裝測試完畢之後,再將所有分段焊接在一起形成完整艦體。

機敏級的艦體細部造型十分光滑簡潔,帆罩造型與先鋒級(Vanguard class)核能彈道飛彈潛艦相似,都為向上漸縮型,以降低航行時產生的噪音以及受到的阻力。機敏級的艦體表面組共敷設約有39000塊消聲瓦,有效降低敵方主動聲納的回波強度。

機敏級採用的PWR-2壓水式反應器是英國第一種完全自行設計的潛艦用核能反應器,之前首度裝備於先鋒級,帶動兩具GEC的蒸汽渦輪,驅動一具Rolls Royce的噴射幫浦推進器,實際輸出功率保密但估計不低於100MW(134100軸馬力),潛航極速可達30節左右。機敏級的反應器爐心稱為H構型(Core H),先鋒級彈道飛彈潛艦從2002年起的第一次翻修與重新裝填核燃料也換上H構型爐心,與英國所有的核子潛艦一樣也使用高濃度鈾燃料(Highly Enriched Uranium,HEU)。先鋒級使用的H構型爐心的壽命約25年,而機敏級的爐心使用年限則提高到30年左右, 希望整個壽命週期都無須進行費時費錢的燃料棒更換工程。原本英國打算在第七艘機敏級上換裝新一代的反應器,每次填充燃料可運轉40年,不過最後由於預算限制,七號艦仍維持使用PWR2反應器 。機敏級的核能推進系統的熱交換器由法國造艦局(DCNS)設計製造;在2001年,DCNS就成為BAE System的熱交換器首選供應商。相較於特拉法加級易遭腐蝕的上一代噴射推進幫浦,機敏級的噴射幫浦推進器是全新的設計,大大改善了這方面的問題。

除了核子推進系統之外,機敏級也擁有兩具MTU 600KW柴油發電機組,能供應動力讓已經停機的反應器重新啟動,或者發電帶動緊急推進馬達(Emergency Propulsion Motors,EPM)驅動主泵噴推進器,讓潛艦低速前進;而如果潛艦整個推進系統(包括蒸氣渦輪、減速齒輪、大軸到泵噴推進器)都失效,艦上還有一個獨立的次要推進馬達(Secondary Propulsion Motor,SPM),這是一部收容在艙內的舷外電動推進器,需要使用時伸出,能由緊急柴油發電機或電池驅動,帶動潛艦緩慢前進。

機敏級的操縱面維持與過去英國潛艦相似的構型,前水平翼位於艦首上方,尾翼為十字型。機敏級所有的控制面均採用外部制動設計,以盡量減少需要穿過 耐壓殼的機械系統,並簡化艦尾控制面的複雜度。機敏級的十字尾舵面積較大,總面積30平方公尺,較大的面積可提高操控品質;每個後舵的舵面都是獨立運動,萬一某個軸向一個舵面卡住時,另一個還能發揮作用。機敏級採用CAE的新型全數位化船艦操控管理系統,功能包括操縱、航行、深度控制以及船艦各系統的管理。機敏級最大航速約29至30節,最大潛航深度超過300m。

在2001年911恐怖攻擊之後,反恐作戰成為當時美國、英國的戰略主軸;因此,當時還在設計階段的機敏級經過調整,增加了對特戰部隊的支持能力,尤其是可在帆罩後方加裝乾式甲板換乘艙(Dry Deck Shelter,DDS),收容特戰部隊所需的水下輸泳載具等裝備。為了能在帆罩後方安裝DDS艙,機敏級外型經過修改,在帆罩以後的艦體上層外殼(非水密)有一段略為向上隆起的部位,而不是直線過渡。這項顯著改變機敏級的外型設計,也是造成機敏級進度延誤的原因之一。除了DDS艇之外,機敏級前部的上層外殼內也有艙室來收容特戰部隊的充氣式作戰橡皮艇(Combat Rubber Raiding Craft ,又稱Zodiac艇),使用時潛艦需浮出水面,特戰人員到甲板上取出橡皮艇並完成充氣與整備。

由於自動化程度甚高,機敏級只需編制98名官兵 (最多容納109人),比先前特拉法加級(約130人)減少四分之一;因此,以往英國核子潛艦存在的「熱舖」(鋪位不夠讓每人一個,只能輪流共用),在機敏級上不復存在。雖然機敏級排水量比特拉法加級大了不少,且平均每人起居空間也比特拉法加級更大(包括床鋪變大),但由於總人數降低,機敏級的整體人員住艙體積並沒有比特拉法加級增加太多。機敏級的資淺軍官餐廳是艦上主要的用餐與休閒空間,可容納約86人。艦上儲存的食物與物資,大約足以支持為期90天的巡航。

機敏級配備整合平台管理系統(Integrated Platform Management System,IPMS),整合了航行管理(包括導航、航向、深度控制)、推進、機電運作等主要運作機能,這是機敏級人力需求降低的主要原因;IPMS能自動監視與控制潛艦維持姿態(航向、深度、姿態等),能防止潛艦在水下突然掉深或者操控面失去配平(trim),比起以往全靠人工操作更安全並節省人員心力。自然地,以往需要人工作業的舵面配平(trim),機敏級的系統也能自動執行。

機敏級前、後各有一個具備加/減壓能力的逃生艙,逃生艙安裝的角度都是30%偏離垂直軸;前部逃生艙允許每次一個人逃生,而較大的後部逃生艙則每次能讓兩人逃生。在靠港整補時,較大的後部逃生艙作為登艦艙門。

電子裝備

機敏級採用新開發的機敏級戰鬥管理系統(Astute Combat Management System,ACMS),由Alenia Marconi Systems研發,是先鋒級、改良後的特拉法加級與快捷級的戰術武器系統(Tactical Weapon System,TWS,核心為潛艦指揮系統,Submarine Command System,SMCS)的提升型,其操縱軟體於2002年7月由廠方接收。ACMS是種採用開放式架構並高度整合的系統,負責整合所有感測系統傳來的資訊,並將真時的資料顯示於艦上各操控台,此外還整合有射控與武器系統 。此外,艦上裝有Strachan與Henshaw的武器處理與發射系統(Weapon Handling and Launch System,WHLS)。機敏級的聲納系統為特拉斯水下公司(Thales Underwater Systems,先前的Thomson Marconi Sonar)的Type-2076整合式主/被動聲納系統,整合有Type-2074艦首主/被動陣列聲納、寬孔徑側面被動陣列聲納(WAA)、拖曳陣列聲納以及敵方主動聲納截收系統,而特拉法加級與快捷級在現代化改良中也換裝了此一高度整合的新型聲納系統。此外,機敏級還擁有Atlas Hydrographic的DESO-25(英方稱之為Type-2077)冰下高精確度測距聲納,能在10000m的範圍內精準地偵測海域中的物體與距離。艦上的電子系統大量採用COTS商規組件,以降低壽命週期的整體維護成本並利於隨時升級。皇家海軍也打算在第五艘機敏級開始,換裝聚偏二氟乙烯(PVDF)材料製作的薄型側面被動陣列聲納,取代原本的傳統式壓電陶瓷側面被動聽音陣列。

一艘機敏級的CM-010 光電桅杆組伸出水面

機敏級裝備由Thales Optronics(2000年以前屬於Pilkington,)研製的CM-010非穿透性光電潛望鏡組,包含低光度電視攝影機、TV CCD、紅外線熱影像儀與穩定性等裝備。光電潛望鏡的性能與功能比傳統潛望鏡更為 多元,能在伸出水面後快速進行旋轉掃瞄,在極短時間內自動化建立360度無縫隙環場影像,資料儲存到電腦裡,之後立刻收回桅杆,減少潛望鏡暴露在水面上的時間 ;光電潛望鏡具有三軸穩定基座,能在360度掃描期間抵銷潛艦本身因為海面波浪造成的搖晃擺動,維持生成的還場影像的品質。傳統潛望鏡的光學通道(由面鏡組一路反射至於底下的接目鏡讓人員觀看)需直通潛艦的控制室,因此耐壓殼需要開洞;而CM-010光電桅杆省略了傳統光學通道,只有電子線路需要穿透耐壓殼(小洞的水密很容易處理),桅杆上感測器獲得的數位影像利用電子訊號的方式傳至顯示器上。如此,不僅消除了長久以來潛艦耐壓殼的一大結構弱點,連帶也使控制室不一定要設置在帆罩下方第一層甲板 。由於水密的關係,傳統穿透型光學潛望鏡只能在潛望鏡深度(60英尺,約18.3m)以內使用,而非穿透的光電潛望鏡在潛艦任何潛航深度都可以伸出使用。 CM-010光電潛望鏡組採用Wind River VxWorks關鍵任務操作/供電系統,其硬體包括4個PowerPC AltiVec商規主機板,程式碼由ADA語言撰寫,主要功能是接收控制室操作介面的指令來控制潛望鏡組所有的機械與電機動作,並爲潛望鏡組的穩定系統、電視和熱影像控制系統供應電源。

光電潛望鏡帶來的360度自動環場探測能力,大幅提高了潛艦的情報蒐集能力,以及掌握近距離海面動態的能力;不過,光電潛望鏡的作業方式(先蒐集影像再判讀)與傳統人力操作潛望鏡顯著不同,人員需要重新學習適應,而這也是2018年機敏級伏擊號(HMS Ambush S-120)在直布羅陀海域與貨輪碰撞(見下文)的背後原因之一。

收於帆罩內的伸縮桅杆組由Thales Optronics以及McTaggart Scott製造,除了潛望鏡之外還安裝有Type-1007 I頻平面搜索雷達、Raytheon Successor IFF敵我識別系統、電子支援系統以及通訊情報截收裝置(Communications band Electronic Support Measures,CESM)等等。英國核能潛艦向來擁有完善的通訊情報蒐集裝置,能對電子情報進行截收、識別與定位,還有通訊監視功能。

後期型的機敏級可能會換裝新型的適形陣列(Conformal Array)聲納系統。英國BAE System為美國第三批維吉尼亞級(Vigirnia class)核能攻擊潛艦主導開發包含有適形陣列聲納系統的整合式艦體前段,相同技術未來也將應用於後期型的機敏級上。

機敏級核能攻擊潛艦與先鋒級核能彈道飛彈潛艦都配備名為潛艦反制聲噪裝置102型(Submarine Countermeasure Acoustic Device,SCAD 102)的反魚雷誘餌,這是一種發射式的消耗誘餌,直徑4英吋,從潛艦上的4吋投射管發射。SCAD 104誘餌內建多功能魚雷反制系統,在發射前完成程式設定,干擾模式可對抗如MK-48 ADCAP等先進魚雷。 

英國Ultra Electronics也發展新一代潛艦用魚雷反制誘餌(Next Generation Countermeasure,NGCM),直徑3吋(76mm),具備探測來襲魚雷以及發出干擾/欺誘信號的能力。NGCM能從發射管中靠著慣性離開發射管(避免靠動力發射產生噪音),逐漸遠離發射平台。 NGCM透過聲學資料鏈與發射艦保持聯繫(資料傳輸為全雙工),發射艦能將來襲魚雷的相關參數傳輸給水中的NGCM。依照情況,NGCM能以聲噪干擾器或誘餌等不同模式運作,或者作為部署在外部的感測器,將探測到的數據回傳給母艦。此外,直徑3英吋的「游泳者」(Swimmer)Mk.2裝置也在發展中,能由外部發射器發射,並具備更多戰術能力。這類的先進多功能無線水下裝置可延伸潛艦的探測警戒範圍,在魚雷來襲時提供防護;此外,潛艦在轉移陣位之前,可以先部署NGCM在附近水域,提供高頻寬的聲噪幕,掩蓋潛艦機動而發出的噪音。

武器系統

武裝方面,機敏級配備六具533mm魚雷管,較以往的英國攻擊潛艦多了一管, 而魚雷艙的籌載量也增至30件武器,因此全艦總共可攜帶36件武器;不過機敏級並未裝設原先W級打算使用的垂直發射系統。 機敏級的魚雷發射管採用渦輪氣壓幫浦(Air Turbine Pump,ATP),由一組高壓氣體驅動的渦輪泵浦,抽取艇外海水注入發射管,發射時則將魚雷管內海水加壓,將武器打出去。 魚雷發射控制系統由英國Strachan & Henshaw(S&W)負責,具備程式化、可控制排水量的供氣系統,稱為可程式化開啟筏(PFV),能根據各種參數(包括潛艦速率、潛航深度、武器類型、現有壓縮空氣壓力等等) ,自動調節每次發射時的供氣量,製造最恰當的脈衝射流來發射武器,故可大幅能量使用效率,減少不必要的能量消耗與噪音; 例如,當高壓供氣系統壓力降低時,PFV就會增加ATP筏門的排水量,以保證發射武器的初速不受影響。英國在1980年代末期 建造的擁護者級(Upholder class,S-2400)柴電攻擊潛艦是英國第一種採用ATP的潛艦,而機敏級的ATP魚雷發射系統與程式化控制系統 便是由擁護者級進一步發展改良而來。

機敏級的魚雷發射系統能使用英國自製的第二代旗魚(大推力熱力發動機驅動,最大速度高達80~90節)/虎魚(電力推進)線導魚雷(在21世紀初期完全由 旗魚魚雷取代)、美製UGM-84魚叉Block II反艦飛彈以及美製戰斧Block III/IV巡航飛彈以及各式水雷等,使得機敏級擁有與美國潛艦不相上下的武器運用彈性,未來還打算配備 水下遙控無人載具(UUV),以及目前研擬中的FOSM計畫的光纖/目視導引短程多用途飛彈武器系統等新裝備。FOSM飛彈主要用於近岸環境下對付敵方快艇、小型海岸防禦工以及反潛定翼/旋翼機等目標,這是為了應付地區性衝突而做的準備。目前FOSM計畫有力的競爭者之一,是德、法、義EADS LFK企業集團的海神(Triton)光纖導引潛射短程多用途攻擊飛彈。

建造與測試

在馬路上由重型運輸平台載運的機敏級艦首段,準備送入Barrow船廠。

首艦機敏號的建造在1999年展開,2001年1月31日開始安放龍骨,原訂計畫在2005年6月加入皇家海軍服役;然而,由於設計建造階段的嚴重技術問題,導致整個計畫面臨 嚴重的進度落後與經費超支。機敏號在2007年6月8日下水 ,當時BAE System認為該艦可在2008年8月31日交付皇家海軍, 但隨後測試階段仍面一系列問題:該艦在2007年12月進行第一次運轉測試,測試期間一個潤滑油泵突然停止運轉,雖然艦上人員立刻讓系統停止運轉,但兩部渦輪發電機已經在無潤滑油狀態下運轉一分鐘而受損,不得不停止測試並回廠整修。在2009年4月,機敏號在試航時又碰上一次小型火災。在2009年11月20日,機敏號抵達蘇格蘭克萊德潛艦基地(HM Naval Base Clyde)展開正式的試航作業;在2020年,機敏號進入承包商海試(Contractor’s Sea Trials,CST)階段, 最後終於在2010年8月27日成軍,這個時程比原訂計畫晚了五年;不過,此時機敏號只是行政上交付給皇家海軍,實際上各項測試仍繼續進行(包含2011年屬於測試性質的遠航部署),直到2013年7月18日才正式完成交付,在2014年進行首次作戰部署,距離該艦安放龍骨已經過了13年。

機敏級二號艦伏擊號(HMS Ambush S-120)於2003年10月22日安放龍骨,原訂2009年6月下水,不過實際上延遲到2011年1月6日下水, 在2012年9月展開海試,2012年10月底完成海試,原訂在同年11月成軍,不過實際上到2013年1月18日才交付皇家海軍,隨後在3月1日成軍。三號艦狡猾號於2005年3月11日安放龍骨, 原定在2012年交艦成軍 ,但隨後延期到2013年9月20下水,實際上在2014年5月17日才下水。

在2017年底,英國內部不斷傳出國防資金缺口過大(粗估約50億至210億英鎊,原因之一是英國脫歐導致英鎊貶值,使英國向美國購買的軍備項目等於大幅漲價)、財政部要求國防部裁減軍費等風聲。在2018年2月,部分英國媒體宣稱,英國國防部將考慮大幅推遲或甚至取消第七艘機敏級,不過稍後英國國防部在2018年3月7日明確表示,將訂購第七艘機敏級核能攻擊潛艦。

在2020年2月6日,國防採辦大臣(Minister for Defence Procurement)在下議院表示,全部七艘機敏級會在2026年服役。不過,現階段四號艦大膽號(HMS Audacious S122)的交付已經嚴重延誤;此時預計大膽號會在2021年交付,至少比原訂延後17個月。這不僅代表第五艘機敏級安森號(HMS Anson S123)的建造期程會連帶延誤,也意味現役特拉法加級核能攻擊潛艦鋒利號(HMS Trenchant S91)役期至少必須再延長一年,等到2021年大膽號服役;鋒利號在1986年下水,在2013到2016年進行了複雜的延壽工程,以因應機敏級潛艦項目的落後,這是達文波特船塢所執行過最複雜船艦維修工程。雖然為這樣的高齡潛艦執行大規模翻修看似不合成本效益,但為了維持皇家海軍核子攻擊潛艦數量不要跌破六艘的底線而不得不做。另外,因應機敏級五號艦安森號與六號艦阿加曼農號(HMS Agamemnon S124)服役期程的順延,特拉法加級的天才號( HMS Talent S92)以及凱旋號(HMS Triumph S92)勢必也要延長役期。機敏級項目的一再延遲,也會影響到Barrow-in-Furness造船廠接下來繼承者(Successor class)核能彈道飛彈潛艦的工作。

英國官方解釋大膽號工程落後的主因,是因為基於首批三艘機敏級測試經驗而做了不少設計變更,包括戰鬥系統升級、更廣泛使用成熟商規現成組件(COTS)以及改善裝備可維修性等。然而,實際上英國國防部從未公開解釋大膽號嚴重落後的所有原因,該艦進度落後連帶拖累了整個第二批機敏級的期程與成本。

機敏級五號艦安森號(HMS Anson S123)在2021年5月17日下水,2022年2月展開試航;該艦名義上在2022年8月31日交付皇家海軍服役,但實際上還沒有試航,測試工作還在進行;在2022年11月30日,安森號完成核子動力與蒸氣系統(Nuclear Steam Raising Plant,NSRP的功率運轉測試(Power Range Testing)。在2023年2月18日,安森號首次出海試航。

 

服役經歷

機敏號服役後似乎仍然很不走運,才剛服役就於2010年10月22日就在返回克萊德基地時,於蘇格蘭北部海域史凱島(Isle of Sky)附近發生擱淺意外;在擱淺期間,機敏號首任艦長Andy Coles決定留在原地等待救援,而不是用潛艦自身動力脫困(可減少擱淺期間艦體因波浪拍動擠壓而使外部隔音瓦進一步受損)。機敏號隨後在漲潮期間,在拖救船隻安格利亞王子號(Anglian Prince)的協助下脫困,隨後以自身動力進入克萊德基地。檢查後發現機敏號右水平舵受損,不過整體而言只受到輕微損傷,而事故原因是因為沒有依照導航規定,值班的瞭望人員也未能預測潛在危險,機敏號首任艦長因這件事故而遭到解職。

在2011年4月8日, 機敏號在南安普頓對外開放參觀時,艦上發生一位士兵因為爭用廁所而對艦上同僚開槍掃射,造成一名軍官喪生、一名軍官受傷的慘劇。緊接著在同年5月初,又傳出該艦在潛航時發生水平舵故障,一度無法上浮,險些危及船艦安全,該艦最後在拖船拖帶之下回港檢修。 由於從測試到服役發生這麼多問題或意外,機敏號被皇家海軍潛艦部隊戲稱為「災難號」(HMS Calamity)。

2011年11月,機敏號在靠近美國的墨西哥灣試射一枚戰斧Block 4巡航飛彈。

在2011年11月中旬,機敏級首艦機敏號在美國南岸墨西哥灣海域成功進行本級潛艦的首次戰斧巡航飛彈射擊測試;在這趟長達142天的北美部署之中,機敏號有77天在海上航行,總航程16400海里,期間發射四枚戰斧巡航飛彈與六枚 旗魚(Spearfish)魚雷,並曾與美國海軍新型維吉尼亞級核能攻擊潛艦新墨西哥號(USS New Mexico SSN-779)進行模擬對抗;機敏號的艦長宣稱,對抗中機敏號的聲納系統在超乎想像的遠距離就鎖定了新墨西哥號,並且模擬發射武器擊沈該艦

在2013年4月,機敏號完全交付給皇家海軍(交艦儀式在同年7月18日舉行),並在2014年執行首次作戰部署,期間曾在潛艦上部署供特戰人員使用的乾式甲板換乘艙(DDS),此次部署於2014年10月結束。

(上與下)2016年7月20日,機敏級二號艦伏擊號在直不羅陀附近水域與民船

碰撞,帆罩前端頂部受損,整體損壞並不嚴重,也沒有人員傷亡。

 

在2016年7月20日下午1時30分,機敏級二號艦伏擊號(HMS Ambush S-120)在直不羅陀附近水域進行訓練作業時與商船發生碰撞意外,帆罩前端頂部受損,艦上無人傷亡,核子推進系統也沒有受損情況。隨後伏擊號進入直不羅陀的船塢進行檢修。

在2017年2月上旬,英國太陽報(Sun)披露,一位英國國防部官員宣稱,此時皇家海軍沒有一艘可以正常執行任務的核子攻擊潛艦,這種情況數十年來前所未聞,而且國防部向首相隱瞞此事。此時,咸信機敏號是皇家海軍唯一一艘在海上服勤的核能攻擊潛艦,然而該艦 此時剛完成維修正在海上試航,仍需要數週時間進行調整才能開始執行任務。前一年7月發生撞船事故的機敏級二號艦伏擊號仍在維修,而在2016年3月服役的三號艦狡猾號(HMS Artful S121)此時也正在維修(有消息來源說發生故障)。而四艘仍在服役、艦齡老舊的特拉法加級(S-90~93,1987至1991年入役)也都在維修;唯四艘先鋒級核能彈道飛彈潛艦都在正常值勤。對於這個新聞,皇家海軍表示,對於核能潛艦的值勤狀況都不予置評。

 

技術問題

在2009年,英國國防核能安全規範組織(Defence Nuclear Safety Regulator)針對PWR2反應器發佈安全評估,認為相對於他國海軍(應為美國),PWR2有兩個領域出現不足,分別是冷卻迴路失效以及緊急停爐後潛艦的潛艦深度控制。這份報告指出PWR2的主要熱交換迴路在結構性失效時可能十分脆弱,失效模式( failure mode)的安全性存在隱患,必須透過改進操作程序來降低這類風險。

在2012年11月中旬,英國報紙紛紛披露機敏號有許多技術問題:首先,機敏號有一次在美國東岸海域進行演習操作時(潛航),海水迴路一個高壓迴路筏門失效,海水 從艦體後方進入反應器的冷卻迴路, 導致該艦被迫執行緊急上浮;英國國防部對此則表示機敏號的確曾在潛航時發生漏水,但情況迅速被隔離,災情沒有擴大,沒有造成傷亡,隨後機敏號也安全地浮出水面;事後調查顯示漏水的原因是出問題的筏門材質不良。第二,爐心四周的鉛質保護層使用的鉛品質不良,導致儀表給出錯誤讀數。艦上的備用蓄電池組容量規格仍比照上一代特拉法加級,對於體型大得多的機敏級就顯得蓄電量不足。艦上人員也抱怨,光電桅杆獲得的影像 有延遲,無法像光學潛望鏡提供真實(Real time)的影像。 機敏級的起居空間設計也有問題,其臥舖設計不良,浪費大量空間。

另外,當時報導機敏號推進系統的表現不如預期,加到高速時,發出的噪音就會超出標準。在2012年,有報導指出機敏級 在試航中無法達到原始要求的29~30節極速,無法跟隨皇家海軍航空母艦一同作業,這可能要歸咎英國 為了節省成本,沒有為機敏級設計新的反應器,而直接沿用現成的PWR-2;原本PWR-2是用於體型較大的先鋒級彈道飛彈潛艦,裝用於較小的機敏級時修改了傳動齒輪箱,縮小其規模,結果導致傳動效率不良,無法反應在實際輸出上;不過,這個問題後來獲得解決。依照2015年1月英國國家審計辦公室(National Audit Office)的報告,機敏級試航時的航速達到了原訂的要求。

其他方面,機敏號被指出艦殼有鏽蝕的情況,而艦上的若干電腦電路板也因為安全性不合標準而需要更換,不過在2012年底時都還沒執行。整體而言,這類問題在每一級船艦的首艦上並不算罕見,之後都能陸續調整解決。對於機敏號被指出出現諸多問題,英國國防部表示機敏級都經過仔細的測試,確保能完全符合皇家海軍要求與規範 ;而同一型的首製艦難免出現技術問題,後續艦都將依照首艦的測試結果進行改善。在2013年4月,機敏號完全交付給皇家海軍,並在2014年執行首次作戰部署。

在2013年4月初,才在3月1日成軍的機敏級二號艦伏擊號(HMS Ambush S-120)在4月10日於蘇格蘭東部蓋爾洛灣(Gare Loch)海域航行期間發生一個系統問題而停機,隨後被母港克萊德基地(HMNB Clyde)進行檢查。英國國防部隨後宣稱確定是一個非核子系統發生問題並影響其他系統,並將對此進行維修補正。

在2022年8月31日,第五艘機敏級潛艦安森號(HMS Anson S123)在BAE Systems的Barrow-in-Furness造船廠舉行成軍典禮,除了英國國防部長班.華勒斯(Ben Wallace)之外,澳大利亞澳洲副總理理查.馬爾斯(Richard Marles)也參與了典禮。安森號上會有皇家澳大利亞海軍派遣的潛艦人員一同訓練,學習操作核能潛艦的知識,隨後會有更多澳洲海軍派遣的潛艦人員到安森號以及其他機敏級核能攻擊潛艦上進行訓練。這是2021年9月成立的澳洲-英國-美國同盟(AUKUS)合作計畫的一部份,最終將在澳洲本土建造核子攻擊潛艦,並成立核子攻擊潛艦部隊。

 

機敏級的後續艦:MUFC/SSN(R)/SSN-AUKUS

如同前述,原本皇家海軍在1990年代規劃的「未來攻擊潛艦」(Future Attack Submarine,FASM)在2001年5月取消,並且被名為未來水下戰力(Maritime Underwater Future Capability,MUFC)的長期項目取代,服役時程大幅推延到2020到2030年間。

經過兩年延遲後,MUFC在2020年4月進入定義與設計(Definition and Design,PDD)階段。依照2020年初的信息,MUFC項目會發展替代機敏級的再下一代核子動力攻擊潛艦,稱為核能攻擊潛艦替換項目(Submersible Ship Nuclear Replacement,SSN(R))。依照外界推測,SSN(R)將使用與無畏級核能彈道飛彈潛艦相同的PWR-3壓水反應器,因此艦體直徑會更大,排水量粗估會比機敏級增加25%。SSN(R)預計會使用與無畏級共通的技術,包括流線型帆罩、X型尾舵、核能電力推進、新型泵噴推進器等。

在2021年3月22日,英國政府公佈了整合安全防務與外交審查(The Integrated Review of Security,Defence, Development and Foreign Policy)的完整書面報告,稱為防衛指令書(The Defence Command Paper),標題為「在競爭的時代防衛」(Defence in a Competitive Age),其中記載英國將發展新一代核能攻擊潛艦,約在2040年代替換機敏級。

在2021年9月16日,美國總統喬.拜登(Joe Biden)、澳洲總理史考特.莫理森(Scott John Morrison) 、英國首相波里斯.強森(Boris Johnson)發表聯合宣言,正式啟動名為「AUKUS」(AU-UK-US)的澳、英、美三方聯盟,共同分享機敏軍事技術如核子動力潛艦、量子技術、信息密碼戰等等,以聯手對抗中國在西太平洋上日益激進的態勢。AUKUS的重要工作,就是澳洲透過英國與美國的協助,為澳洲從無到有 建立一支規模為八艘的核子動力潛艦部隊;為此,澳大利亞宣布取消由法國海軍集團(Naval Group)負責設計建造的攻擊級(Attack class)柴電攻擊潛艦。

在2023年3月13日早晨,澳洲總理安東尼.阿爾巴尼斯(Anthony Albanese)、美國總統喬.拜登(Joe Biden)與英國首相里希.蘇納克(Rishi Sunak)在美國加州聖地牙哥潛艦基地發表聯合聲明,正式公布AUKUS澳洲核子潛艦計畫的大綱。其中,澳洲核子潛艦的長期項目,是澳洲與英國共通的下一代核能攻擊潛艦,稱為SSN-AUKUS;此種潛艦就是以英國規劃中的SSN(R)為基礎,擴展成英國與澳洲的共同項目。

註:Thales光電前身最早追溯到位於格拉斯哥的巴爾.斯特勞德公司(Barr & Stroud Limited)在1917年成立,一直是英國軍方重要的光學/光電儀器供應商,英國潛艦的潛望鏡也都由該公司提供。在1977年,巴爾.斯特勞德被英國皮爾金頓集團(Pilkington Group,主要業務是光學鏡片)購併,並且在1988年跟其他光學事業整合成皮爾金頓光學(Pilkington Optronics)。在1991年,Thomson-CSF購入皮爾金噸光學的50%股份而取得主導權。在1995年,皮爾金頓光學被索恩光電(Thorn EMI Electro Optics)購併並且改名為皮爾金頓-索恩光電(Pilkington Thorn Optronics);在1998年,Thomson-CSF從皮爾金頓集團購入皮爾金頓-索恩光電40%股份,在2000年又買下其餘股份,使皮爾金頓-索恩光電完全成為其子公司。到2000年,Thomson-CSF併入Thales集團,皮爾金頓光電改名為Thales光電(Thales Optronics Ltd)