數位化設計過程

海狼級是美國海軍第一種在設計/建造作業中引進電腦輔助開發工具設計(CAD)的潛艦，而維吉尼亞級在此方面的應用深度與廣度更是大幅增加。 維吉尼亞級的設計輔助工具為IBM/Dassault公司的電腦輔助三維互動式設界系統(CATIA)以及電腦輔助三維互動式數位管理系統（設計海狼級的時候 ，CAD尚未成熟，還沒有即時三維圖像的輔助工具，計算機速率更是遠遠不夠，工作流程的速率與細節可掌握度並不理想），完全取代傳統的圖版以及製造不同比例木製模型等設計工作，設計人員輸入必要數據後便能直接跑出設計圖樣以及潛艦內部的三維配置圖 。相較於傳統手工繪圖，這類三維圖像式輔助工具不僅大大縮短設計所需的時間，能讓不同的工作團隊在同一時間分別進行不同的設計工作，準確性也有了顯著的提高。這些電腦輔助工具的參數也包括材料的可利用性與施工便利性，整個建造圖的品質與詳細程度大幅提高，此外也使以往動輒需耗費數天的設計修改作業縮短在數小時內完成。

除了前述電腦設計輔助工具外，另一項在維吉尼亞級設計/建造過程中扮演重要角色的尖端科技是網路化電腦科技資料庫，所有大大小小各項電腦設計工作均透過一套網路系統與統一的集中資料庫連結，使所有階段的各項電腦設計工作能在第一時間內獲得充分的整合，也不再受到地理環境的限制。例如，以往的設計工作必須依照各部份的先後次序執行，而且可能發生資料傳遞非及時或者錯誤而導致的設計延遲或失誤；在有了網路化的統一電腦資料庫後，許多不同層面的設計都能在同一時間於不同地點進行，設計人員、供應廠商與客戶只要透過資料庫的介面，就能在第一時間內從網路資料庫中存取任何部位、裝備的詳細資料，從而瞭解整個潛艦目前的設計狀況，可在第一時間內完成評估、缺失修正等回饋作業。維吉尼亞級的相關設計/建造單位如通用電器船舶、諾爾斯核子動力實驗室、美國海軍辦公室以及其他裝備供應商等均有這種資料庫介面，這些單位在設計建造期間每週都會開一次電子視訊會議，對當時的設計狀態進行評價、問題討論以及解決方案等等。資訊詳盡準確的電腦開發工具以及統整所有資訊的網路資料庫，不僅大大增加了整個設計流程的工作效率、縮減研發週期，也使維吉尼亞級的設計/建造過程中不再需要如往常般製造潛艦與各種設備的1：1木製實體模型，一些加工處理製程也不再需要動用到設計圖，而是直接將電腦設計中所決定的參數以數位化或圖形化等方式進行控制，以上均顯著節省了建造成本與時間。電腦資料庫不僅儲存直接的設計資料，還包括支援整個設計、建造以及服役壽命週期所需的全部資訊，包括材料、設計資料、自動化生產程序、維修、設備更新改良等等，能在背後支持維吉尼亞級從催生、值勤到除役的一切相關活動。

除了電腦科技在背後扮演的角色外，維吉尼亞級另一項重要的思想就是模組化，不僅功施於建造與後勤維修層面，也為此一基本設計提供優異的多功能性，例如換上擁有不同裝備的船段模組，便能於極短時間內適應各種任務。在模組化思想指導以及電腦科技輔助下，維吉尼亞級的設計人員分成數個小組，在很短時間內便提出15種設計案，最後透過電腦分析選出最能兼顧多功能性與成本低廉的方案。維吉尼亞級的模組化建造技術源於海狼級，將艦體分成多個船段模組，每個船段內的管線、裝備與裝潢均已 安裝施工完畢，最後再組合各個船段並將管線接好。例如，艦上的指揮室便是一個獨立的艦體模組，透過減震基座與其他船段結合。 傳統的潛艦建造方式乃是在艦體完成之後，在壓力殼上切開適當大小的開口來安裝設備；相形之下，維吉尼亞級的模組化建造方式能避免不必要的艦體切割（任何對壓力殼完整性的破壞都會降低潛艦結構的強度，若施工不慎，對於潛航深度、靜音性能甚至安全性都會有重大影響），而且艦上許多機械、電子裝備都能在裝艦前預先製造並進行調校與測試，縮短了建造與測試的期程。

基本設計

相較於海狼級，維吉尼亞級的編號又回到了常軌，接在洛杉磯級後面，命名則改採以往彈道飛彈潛艦使用的州名。維吉尼亞級的艦身較海狼級小，直徑與洛杉磯級相若。

冷戰時代設計的海狼級是專為大洋水下作戰而優化，主要目標是盡可能獵殺蘇聯的彈道飛彈潛艦與攻擊潛艦；而維吉尼亞級則反應美軍1990年代以後重視面對地區性衝突、朝陸地投射軍力的趨勢，因此十分強調多重任務的彈性，包括近岸操作能力、對地投射武力、接近敵國近海進行情報蒐集以及施放特種部隊進行作業等等等。而在近岸環境可能遇到的狀況──複雜的水文與海底情況、嚴重的水下背景雜音干擾、敵方佈放水雷甚至是面對新一代俄製傳統動力潛艦等等，都與冷戰時代的大洋反潛作戰有極大差異。因此美國海軍在維吉尼亞級的設計中加入許多以往美國潛艦所無的特徵，例如能在雜訊嚴重的淺海有效操作的聲納系統(特別是高頻主動聲納)、水雷偵測/反制裝備以及多種無人遙控載具的操作能力等等，此外還有完善的特戰部隊相關設施。

維吉尼亞級的武器籌載量、航速以及潛航深度都不如海狼級，但 由於技術進步（例如引進整體化艙段式減震浮筏技術），能在艦體尺寸規模縮減的情況下，維持與海狼級相當的靜音能力。2011年服役的加利福尼亞號（USS California SSN-781）首度裝備一套 由軟體控制的先進船艦磁信號監視控制系統，即時監視全船各處產生的磁信號強度並動態調整艦上消磁線圈系統來抵銷，後續各艦在回廠翻修時也會陸續加裝此一系統。

維吉尼亞級仍沿用與洛杉磯級潛艦類似的簡化型淚滴 艦體（首尾輪廓為淚滴型，中段艦體為單純的平行管狀構造），尺寸雖較類似洛杉磯級，但是由於沿用許多海狼級的研發成果，諸多外型特徵如前方具有彎角造型的帆罩、艦首伸縮水平翼 、艦體右側上部用來容納TB-16托曳陣列聲納的適形管、兩側各三個輕量寬孔徑被動陣列聲納(LWWAA)的 大型聽音陣列、六片式尾翼以及採用水噴射推進器等，都與海狼級一模一樣，因此從外觀看起來彷彿是海狼級的縮小版。本級艦擁有各項與海狼級相同的最新的靜音科技，例如精心設計的輪機/管路設置、艦體外部的消 聲塗層（sound-dampening coating）以聚氨酯(urethane)為材料製作，並以現場鑄模/專用船體處理(Mold-In-Place/Special Hull Treatment)加工工藝）、降低水流噪訊的艦體外型設計、主機的彈性減震基座以及噴泵推進器等等 ，可能還有主動式消音技術；全艦各處總共設有600個噪音/震動偵測器（數量多於海狼級），隨時監控艦上各處的震動情況情況，發現異常便立刻處理，將整體噪音降到最低；此外，為了降低引爆感應水雷的機率，維吉尼亞級也有消磁科技。 維吉尼亞級也是美國海軍首次應用大型整體化艙段式雙層減震浮筏設計的潛艦；與以往美國核能攻擊潛艦使用的分離式減震浮筏 （只將輪機放置在減震浮筏上，而海狼級由於空間較大，部分輪機艙區外部再包上一層外殼，加上減震浮筏的兩層就成為三層隔離）相較，整體化艙段式減震浮筏可對動力系統的噪音、震動實施更有效的集中與隔離 ，並能配合模組化的船段建造，研究結果顯示這種設計的減噪效果可達35db左右。為了節省成本，維吉尼亞級大部分耐壓殼體以HY-80耐壓鋼板（屈服強度550MPa，相當於56kgf/mm2） 來建造（重點構造可能以Y-100耐壓鋼板 建造），而不像先前海狼級以HY-100（屈服強度約900MPa，相當於70kgf/mm2）耐壓鋼板建造整個耐壓結構；由於設計與施工技術的進步，維吉尼亞級的潛航深度估計在先前鱘魚級核能攻擊潛艦（安全潛深約1300英尺，395公尺）之上，而不及海狼級（約2000英尺，610m） 。公開資料指出維吉尼亞級的潛航深度在800英尺（240m）以上，實際潛航深度可能達1600英尺（490m）。

維吉尼亞級擁有新開發的輪機系統，包括核燃料可使用33年、理論上整個壽命週期都無須更換燃料棒的S9G壓水式反應爐（G代表生產廠商通用電機(GE)）。S9G反應器由諾爾原子能實驗室（Knolls Atomic Power Laboratory）負責設計、通用電機（General Electric，GE）負責製造，推測應該是從俄亥俄級（Ohio class）彈道飛彈潛艦的S8G自然循環（Natural convection）壓水反應器發展而來。S9G功率為40000馬力（29.84MW） （早期資料指出S9G的功率只有24000馬力，比洛杉磯級的3000~35000馬力還低，這可能是早期NSSN時代的性能指標）。維吉尼亞級最高航速應超過30節，可能與洛杉磯級相當或稍低。S9G反應器的自然循環比率約在30%上下，不過可能略低於海狼級的S6W，因為體積重量較低的S9G應該無法容納如S6W般龐大複雜的循環迴路系統；因此，維吉尼亞級不啟用循環泵為熱交換迴路加壓的極限航速應該低於海狼級 。S9G反應器使用固態電機系統作為控制棒伺服控制機構，取代了以往的液壓機械系統，之後福特級（Ford class）航空母艦的A1B壓水反應器也使用類似S9G的控制棒伺服系統設計並予以放大。另外，冷戰時帶美國海軍核子動力航空母艦、潛艦的壓水反應器使用濃度97.3%的高純度濃縮鈾，例如尼米茲級的A4W、洛杉磯級核能攻擊潛艦的S6G、俄亥俄級核能彈道飛彈潛艦的S8G等；不過在1992年，美國海軍關閉了位於朴次茅茲的核反應器濃縮鈾提煉工廠，之後核子動力艦艇直接使用來自除役核子彈頭的高濃縮鈾，而美國核子彈頭的鈾235濃度為93%；因此美國海軍從維吉尼亞級核能攻擊潛艦的S9G反應器開始，所有的核子動力潛艦、航空母艦的反應器都改用這種濃度為93%的濃縮鈾燃料，這也包括之後福特級航空母艦的A1B反應器。推進器方面，由於透過LSV-2大比例精確模型進行詳細測試，因此推測維吉尼亞級的水噴射推進器的靜音效能可能高過海狼級的前代系統。

除了核子推進系統之外，維吉尼亞級也如同過去的美國核能潛艦，配備柴油發電機組（以即可伸縮的電動推進器作為應急動力） ；過去美國核能潛艦使用的備用柴油主機多為Fairbanks Morse廠（美國本土最後一個專門設計製造船舶用柴油機的廠商）的產品，維吉尼亞級則改用總部位於伊利諾州、生產民間工業與商用柴油機的Caterpillar廠的3512B型渦輪增壓柴油機。

依照最初的構想，維吉尼亞級憑藉較高的自動化程度，將編制人員降至113至120名人員，比起洛杉磯級的129~134員降低，並改善起居空間設計，消除過去美國潛艦由於舖位不足而產生的「熱舖」 （Hot racking，多人分享同一張床位）；不過最後實際上，維吉尼亞級仍編制135名人員（15名軍官加上120名官兵），服役後甚至增加到150人（比起洛杉磯級並未降低），而艦上只有112個舖位，因此「熱舖」現象依舊存在，三名水兵要分享兩個臥鋪。維吉尼亞級的住艙多以六人一間來配置， 一定程度地增加了起居空間的隱私，也提供較充裕的私人物品擺放空間；此外，維吉尼亞級也避免了以往艦內走道貫穿住艙區的情況。維吉尼亞級的系統大量使用商用政府組件（COTS），使本級艦擁有近乎完全的開放式系統架構，對於工作效能、各次系統整合連結以及後續維保升級都十分有利。

維吉尼亞級是全球首艘採用數位化線傳航行操控系統的潛艦， 捨棄過去美國潛艦需由四名直更人員操控航行（潛水值更官、值更巡查長、舵手、水平控制手）的慣例，以一座先進的雙人顯控台取代以往分散而複雜的航行控制台，只需要兩人執行所有的航行控制機能 ；根據圖片，這座雙人航行顯控台總共整合了至少四具大型平面觸控顯示器、四具中型觸控平面顯示器與兩具較小的平面顯示器。維吉尼亞級的舵手透過 觸控螢幕以及類似電動玩具的雙桿/四按鈕搖桿系統來操作潛艦，搖桿連接到控制電腦，產生的控制訊號透過訊號纜線傳至各舵面的電子伺服裝置，帶動舵面來控制航向，而非過去的液壓/機械方式，這與現代化戰鬥機 的fly-by-wire是大致相同的。與fly-by-wire相同，維吉尼亞級 這套數位化操縱系統同樣由電腦進行監控與自動補償，電腦能根據航行深度、艦體運動加速度等參數進行持續計算，並立刻對舵面輸出自動修正的信號，使潛艦的航道與姿態維持穩定，大幅提昇了操作品質；這對於著重在淺海操作、實施特戰的維吉尼亞級十分有意義。在機動空間有限、海流 湍急複雜的淺水域，這套操縱系統能讓維吉尼亞級保持穩定的船位與航行控制，在收放特戰人員、無人載具 或發射武器時很有價值。而艦上的電腦化自動導航/定位系統咸信也與維吉尼亞級的數位操作系統整合，提供更精確的航行與船位控制。

以往美國海軍潛艦的舵面配平（Trim）程序都需要人工操作，相當耗時繁瑣；而維吉尼亞級就引進自動化的舵面配平系統，顯著減輕了人員工作負擔。

電子裝備

（上與下）維吉尼亞級的控制中心

維吉尼亞級的聲納顯示屏畫面。

（上與下二張）維吉尼亞級的航行操作席，可以看到許多平面顯示器以及搖桿介面。 

維吉尼亞級的電子海圖桌

由於設計較晚，維吉尼亞級得以採用與海狼級更先進的科技與裝備。第一、二批維吉尼亞級的聲納系統是發展自海狼級的AN/BQQ-10整合式聲納系統，包含艦首大型球形主/被動陣列聲納 （陣面由超過1000個水聲換能器構成）、AN/BQG-5A輕量化寬孔徑側面被動陣列聲納（Light Weight, Wide-Aperture Array，LWWAA，詳見美國海軍各型聲納一文） 、安裝在帆罩前端（sail-mounted）以及艦首下方（chin-mounte）的高頻主動聲納、安裝在帆罩兩側的低成本適形高頻聲納陣列（Low-Cost Conformal Array，LCCA），以及TB-16D與洛馬的TB-29A細線拖曳陣列聲納各一 ；之後TB-16/29粗/細線拖曳陣列聲納組合被新的TB-34/33拖曳陣列聲納組合取代，後者使用光纖取代傳統的銅軸電纜。維吉尼亞級的艦首球型陣列直徑當然比不上海狼級（6m），不過由於採用最新的商規電子科技 以及開放式系統架構，因此後端處理能力強大得多，且更易於進行軟硬體升級。相較於海狼級的WAA，維吉尼亞級的LWWAA是使用最新技術的輕量化改良型，同樣在兩舷各部署三個聽音陣列，主要改良在於使用新技術，包括以壓電薄膜取代原本WAA的陶瓷技術聽音器 ，並以光纖纜線代替原有的傳統電纜，使整體重量大幅減輕；此外，LWWAA的陣面也比海狼級的WAA更大，除了測距定向之外，也提供更好的聽音性能。

以往美國海軍潛艦只在帆罩前部設置高頻主動聲納，用於淺水域或北極冰層下航行的避碰、避障；而維吉尼亞級則在艦首下方與帆罩前端都設置高頻主動聲納，帆罩兩側還有LCCA低成本適形陣列來擴大涵蓋面。帆罩前端高頻避雷主動聲納以及兩側LCCA的組合，使維吉尼亞級具備對周邊水域的360度高頻主動聲納探測能力，在潛艦上浮階段能更快速地探測周邊是否有船隻迫近，增加上浮作業的速度與安全性，通過狹窄水道、淺海時也能更方便地確認周邊航道安全。由於新增艦首下方的高頻主動陣列 ，維吉尼亞的高頻聲納系統不僅具有避雷、避障等功能， 還具有掃瞄海底地貌的功能；與高精確度電子海底地圖搭配後，潛艦就能靠著高頻主動聲納的掃瞄功能來探測航道或抵達潛伏陣位，而不需要如過去般上浮利用星光、無線電或衛星導航定位來修正航道，可大幅增加潛艦的隱蔽性，也減少上浮所浪費的時間 。當然，每次維吉尼亞級在敵國前緣近海作業時，也能儲存高頻聲納的地貌掃瞄資訊，為美國海軍累積寶貴的資料，對於航行、潛艦作戰乃至特種任務所需的水道探查摸索與水文探測有極大幫助 。當然，這套高頻聲納系統在必要時也能支持近距離的反潛作戰。

維吉尼亞級的帆罩內裝置先進的桅杆群，包括AN/BVS-1光電桅杆（兩個桅杆，分別是搜索潛望鏡與攻擊潛望鏡）、AN/BRA-34潛艦通信系統的OE-538/BRC天線（兩根桅杆）、潛艦高頻寬傳輸天線（SubHDR masts，兩個桅杆）、AN/BPS-16平面搜索雷達（一個桅杆）、AN/BSD-2電子截收桅杆，以及一個柴油機用通氣管，總計9根伸縮桅杆。

維吉尼亞級裝備AN/BLQ-10電子支援系統（ESM），截收範圍涵蓋雷達頻率與通信頻率，其中雷達信號截收機設置在光電桅杆或潛望鏡上，而通信截收天線則布置在AN/BSD-2桅杆上（先前洛杉磯級、海狼級的截收桅杆型號為AN/BRD-7）。而AN/BRA-34無線電通信系統的OE-538/BRC天線涵蓋極低頻/低頻截收（VLF/LF receive，10KHz~170KHz）、中頻/高頻發射（MF/HF Transceive，2MHz~30MHVHF/UHF SATCOM Transceivez、極高頻視線內發射（VHF LOS Transceive，30MHz~174MHz）、極高頻/甚高頻視線內發射（VHF/UHF LOS Transceive，225MHz~400MHz）、極高頻/甚高頻衛星接收（VHF/UHF SATCOM Transceive，249MHz~400MHz）、GPS全球定位信號接收；OE-538/BRC桅杆天線罩內包含四個高頻射頻天線單元，分別是HF/VHF、UHF、敵我識別（IFF）以及GPS。 潛艦高頻寬傳輸天線主要是用來從衛星資料鏈接收對地武器（即戰斧巡航飛彈系統）所需的目標資料。

AN/BVS-1光電潛望鏡由美國潛望鏡大廠──柯爾摩根（Kollmorge，2013年被L-3集團收購，成為L-3 KEO）研發，桅杆部分則為柯爾摩根與其義大利次承包商──Calzoni合作生產的通用模組化桅杆群(Universal Modular Mast)；至於BVS-1的整合式後端顯控台則設置在維吉尼亞級指揮艙的後段，顯控台上整合有兩具23吋大型彩色平面顯示器。AN/BVS-1（V）是柯爾摩根公司Mode 86光電潛望鏡的美國海軍使用型號，整合有Hi-RES高解析低光度CCD電視攝影機(low light TV，LLTV)、3-5µ焦平面紅外線熱影像儀（也可選擇8-12µm）、護眼雷射測距儀（工作波段1.5µm）、GPS衛星定位接收器、電子截收（ESM）裝置 、六分儀、自動影像追蹤、雙軸穩定功能等，結合VME資料匯流排、整合支援電子裝備（ Integrated Support Electronics，ISE），功能遠比傳統光學潛望鏡強大，其影像直接以光纖線路傳至控制中心的 各個彩色平面顯示器上，並具備分割顯示能力 。

一艘維吉尼亞級的帆罩，所有桅杆伸出，包括AN/BVS-1（V）光電桅杆。

AN/BVS-1是美國潛艦第一次使用的非穿透性偵測桅杆，由於捨棄了傳統的光學通道，因此潛望鏡桅杆再也不需要穿透壓力殼進入控制室，消除了一個安全上的隱患 （光電桅杆只有信號線路需要穿透耐壓殼，水密處理遠比讓整個潛望鏡體穿透容易），也消弭了許多傳統潛艦構型佈局的限制：例如，使用傳統潛望鏡的潛艦，由於潛望鏡需穿透甲板，故控制室都必須在帆罩正下方的第一層甲板 ；此外，傳統穿透式潛望鏡如果因碰撞等因素受損，海水很可能沿著破損的潛望鏡從耐壓殼預留的開口直接進入潛艦控制室。而維吉尼亞級由於沒有傳統的穿透式光學潛望鏡，控制中心遂移到第二層甲板（艦內總共有三層甲板）且可以設置在相對靠後，從而獲得了更寬敞的空間，連帶使帆罩可以朝艦首方向挪移，更符合流體力學 ；帆罩是潛艦上面積最大的附體，向前移到一定位置後，可以降低潛艦高速水平迴轉時的橫傾力矩，進而改善水平旋轉性能，此外也可以提高潛艦在垂直方向的機動力，使改變深度的速率加快。

考量潛望鏡穿透耐壓殼的水密問題，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。另外，過去光學潛望鏡往往需要將控制室燈光打暗之後，才能在外界光線昏暗時使用，而光電潛望鏡就沒有這個問題。 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，在極短時間內建立360度無縫隙環場影像，將資料儲存到電腦裡，之後立刻收回桅杆，減少潛望鏡暴露在水面上的時間 。除了本身的顯控台之外，BVS-1獲得的影像也能顯示指揮艙室右側的30吋大型彩色平面顯示器，或者是CWS指揮工作台的兩個23吋彩色平面顯示器上，使得控制室裡的人都能輕易觀看。 美國海軍也陸續以BVS-1（V）取代俄亥俄級原有的Type-15L搜索潛望鏡。 不過，雖然光電桅杆的功能遠比傳統光學潛望鏡強大，但接收的影像係轉換成電子信號，轉換過程難免多少有點延遲，無法如傳統光學潛望鏡般提供實時（Real time）的影像。

作戰系統方面，美國海軍第一種真正擁有艦載戰鬥系統的攻擊潛艦是688-I型改良洛杉磯級，其AN/BSY-1戰鬥系統已經將武器與偵測裝備做了一定程度的整合，而海狼級使用的AN/BSY-2在整合程度上則更進一步。維吉尼亞級的系統包括洛克西德.馬丁開發的指揮管制模組 （Command and Control System Module，CCSM），以及由雷松（Raytheon）基於先前CCS MK2而發展的AN/BGY-1（早期稱為BSY-3） 潛艦作戰系統；爾後AN/BGY-1的相關研發業務轉移到通用動力先進資訊系統（ General Dynamics Advanced Information Systems，GD AIS ）。

AN/BGY-1的架構與先前雷松的CCS MK-2類似，採用開放式系統架構（Open System Architecture，OSA），大量使用商規電子組件與規格。AN/BGY-1包括潛艦戰術控制系統（ Tactical Control System，TCS）與武器控制系統（Weapon Control System，WCS），整合艦上的所有感測器（聲納、導航雷達、電子截收、光電潛望鏡等）、通信系統以及武器控制系統，提高 了作戰效率並節省人力；其中，TCS將艦上所有感測系統的資料輸入融合成單一共通戰術作業圖像，大幅提高了態勢感知（Situational Awareness，SA）以及資訊保證（ Information Assurance，IA）能力，而WCS則負責武器射控。由於計算機技術的進步，加上運用先前AN/BSY-2的開發與使用經驗，AN/BGY-1的資料處理能力號稱達到AN/BSY-2的七倍 以上，但成本卻只有AN/BSY-2的1/6，並在美國作戰測試暨評估部隊（Operational Test & Evaluation Force）、潛在作戰應用效能（Potentially Operationally Effective）以及潛在作戰實用性（Potentially Operationally Suitable）等測試評估項目上獲得最高評分。AN/BGY-1在安裝上艦之前，已經在通用電船公司位於康乃狄克州的葛洛頓船廠的陸上測試場完成了測試、調校甚至升級作業，這使維吉尼亞級並未如以往的美國潛艦般，在服役初期都遭到外界的嚴厲批評。 除了維吉尼亞級之外，海狼級與洛杉磯級在2000年代後期進行改良時也換裝AN/BGY-1的同系列產品，同時也出口至澳洲用來改良其柯林斯級柴電攻擊潛艦。

電子情報截收方面，維吉尼亞級配備與海狼級相同的諾格AN/WLY-1水下警告/反制系統，以及洛馬集團的AN/BLQ-10電子支援裝置（ESM）。AN/BLQ-10源於先進潛艦戰術ESM作戰系統（Advanced Submarine Tactical ESM Combat System，ASTECS）計畫，在1994年10月進入工程研發階段（Engineering and Manufacturing Development，EMD），工程發展模型（ngineering Development Models）在1999財年末或2000財年初進行海上測試。AN/BLQ-10能在開闊水域或情況複雜混亂的狹窄沿岸水域有效截收、分析各種信號，處理單元以先進的演算法並比對資料庫中已知型態的電磁信號，能更精確地識別船舶、飛機、潛艇或其他來源類型的電磁信號。除了蒐集情報外，AN/BLQ-10也可加強潛艦的環境意識以及自衛能力。AN/BLQ-10由伸縮桅杆上的天線（分佈於光電桅杆與ESM桅杆上）、顯控臺、後端先進資料處理與分析單元組成，功能包括信號截獲、識別、來源定向，輸出的資訊會自動輸入AN/BYG-1戰鬥系統進行整合；整個系統的運作高度自動化，只需要最少的人力值班。海狼級與洛杉磯級核能攻擊潛艦日後進行升級時，也陸續換裝了AN/BLQ-10。

維吉尼亞級艦橋內有大量大型先進平面顯示器以及大型開放配置圖，提供指揮官充分資訊並幫助其判斷與決策，艦上也以先進的觸控式操控顯示螢作為主要操作介面 。維吉尼亞級的Eavesdropper收發系統可偵測數浬外連衛星也無法截獲的訊號，可用來進行衛星通訊或武器控制；以上這些系統賦予維吉尼亞級極強的電子訊號/情報收集能力。維吉尼亞級的指管通情系統由洛馬海洋電子(Lockheed Martin Naval Electronics)與NE&SS水下系統公司主導研發 ，透過潛艦高資料傳輸率（Sub-HDR）EHF衛星通訊系統的通信桅杆，能與美軍的全球廣播系統（GBS）和國防衛星通信系統（DSCS）連線，進而存取寬頻網路或者FORCENet；如此不僅能取得由各種載台（包括衛星、有人機、UAV等等）提供的即時戰場情資，或是提供操控戰術型戰斧巡航飛彈所需的即時影像/信號傳輸頻寬，由潛艦出發的特戰人員也能透過EHF衛星網路將目標情資傳遞上網，並立刻由潛艦接收；而將來潛艦操作UAV或無人水中/水下載具時，也可透過包括EHF在內的各種寬頻通信網路來傳送控制信號與回傳偵測資訊。EHF衛星通信系統的波束很窄，被敵方截收、定位的機率極低。

在2017年下旬，美國海軍開始以XBox遊戲搖桿來取代維吉尼亞級原本的軍規搖桿。

在2017年9月中旬，消息傳出美國海軍與洛馬集團合作，即將以XBox遊戲機的搖桿來取代原本維吉尼亞級戰位上的專用軍規搖桿（例如光電潛望鏡的控制裝置），最早開始使用的本級艦之一是約翰.華納號（USS John Warner SSN-785）。 洛馬集團表示，在實驗室測試中，年輕的美國海軍士兵使用XBox搖桿時，明顯比軍規搖桿更容易上手，因為這些士兵從小就經常玩XBox遊戲，對遊戲用搖桿早已十分熟悉。此外，每個XBox搖桿只需要不到30美元，在任何一般電玩遊戲店都可以買到；而原本專為維吉尼亞級設計的軍規搖桿不僅每個要價38000美元，而且只為軍方產製，一旦需要更換則往往需要較長的時間待料。

武裝與籌載

維吉尼亞級的武器搭載量又回到了後期型洛杉磯級的水平，魚雷管只有四門，魚雷艙容量22枚 ；此外，前兩批維吉尼亞級也比照改良型的洛杉磯級，在艦首安裝12管MK-45戰斧飛彈垂直發射系統，而整體武器攜帶量為海狼級的3/4。與海狼級相同， 維吉尼亞級的魚雷管也具有渦輪氣壓系統(ATP)， 魚雷管填入武器後，透過由壓縮空氣驅動的渦輪泵，將艦外海水由一個開口吸入魚雷管內，發射時渦輪則推動管內海水形成高壓水柱，將管內的武器射出。以往美國核能潛艦的魚雷、武器再裝填艙口設置在帆罩前方，維吉尼亞級因為帆罩位置前移，魚雷裝填開口改設置在帆罩後方，而艦內的再裝填動線也因而有所變更。

在規劃初期，美國海軍也打算在維吉尼亞級潛艦上配備波音開發的新型AN/BLQ-11「長期水雷偵測系統」(Long-term Mine Reconnaissance System，LMRS，詳見「美國海軍各型無人水下獵雷載具」一文)，包括兩具無人水下載具(Unmanned Underwater Vehicles，UUV)、一具擁有18m長機械臂的水雷回收/爆破遙控 系統以及相關支援的裝備，可由艦上的魚雷管施放與回收。不過LMRS的研發工作在2004年遭到取消，只建造了兩個原型，最後僅於2006年1月在洛杉磯級核能攻擊潛艦斯克蘭頓（USS Scranton SSN-752）進行了導向、回收作業的海上展示。

在2010年代，美國海軍展開剃刀鯨（Razorback）UUV項目，在潛艦上部署以REMUS 600中型UUV為基礎開發的潛艦版本，透過潛艦加掛的DDS乾式掩體艙來收放。在2015年4月，美國海軍維吉尼亞級核能攻擊潛艦北達科他號（USS North Dakota SSN-784）展開戰略熱點地區水下部署中，首次攜帶並使用REMUS 600，透過艦上一個11m長的任務模組施放；在7月時，北達科他號首次在水下成功施放並回收REMUS 600。

維吉尼亞級的魚雷艙。注意戰雷/戰彈儲存在分層的架子上，有軌道使武器能橫向移動調整位置。

維吉尼亞級的魚雷管。

（上與下）一艘維吉尼亞級正進行魚雷裝填作業，導軌上的機構自動將魚雷推送入發射管內。

特戰能力

維吉尼亞級與以往美國核能攻擊潛艦最大的不同，在於原始設計內就包含了完善的特種作戰設施。以往美國海軍三棲特戰部隊（United States Navy SEa, Air and Land Teams，SEAL，簡稱「海豹部隊」）特戰部隊從潛艦上出發時，使用的是潛艦原本就有的壓力逃生艙，但是每艘美國潛艦只有兩個這種逃生艙，每個一次最多只能讓兩個人使用，作業相當緩慢，延長了特戰人員待在水中的時間。 維吉尼亞級則在帆罩後部（控制室與人員起居艙之間）設置一個可同時讓9人使用的大型加減壓艙（稱為Lockout trunk，設閘室），大幅增加了特種部隊作業的便利性。

 其他方面，維吉尼亞級的帆罩部位設置了一個武器儲存艙，海豹小組從艦內完成加壓程序進入海中之後，便從帆罩武器艙 的艙口（位於帆罩前方右側，由上而下共有四個縱列的方形開口）取出任務所需的裝備。為了容納特戰人員，維吉尼亞級的魚雷發射艙中部還規劃了一個模組化的空間，只需幾名人員就能迅速搭建一個可供多達40名特戰隊員使用的居住區，收容能力遠勝過以往美國潛艦，讓維吉尼亞級能順利支援大規模的特種作戰行動。

維吉尼亞級先天便具有連結、搭載特種作戰載具的能力，而最重要的載具原訂是諾格集團從1990年代開始研製的「先進海豹部署系統」(Advanced SEAL Delivery System，ASDS，另有專文介紹)，維吉尼亞級能搭載一艘，連結位置是艦體後段（反應器艙之後）的艙口；不過由於技術問題以及預算超支等因素，ASDS計畫在2006年被美國海軍終止。此外，前述Lockout trunk艙頂部位置則能加掛美國海軍現有的乾式甲板換乘艙（Dry Deck Shelter，DDS，詳見富蘭克林級核能彈道飛彈潛艦一文）；DDS是美國潛艦執行特戰任務時加裝的設備，可容納供特戰部隊使用的MK-VIII海豹 部署載具( SEAL Delivery Vehicle，SDV）。過去美國海軍改裝部分核能攻擊潛艦或從核能彈道飛彈潛艦轉移過來的特戰型潛艦來搭載DDS，而維吉尼亞級原始設計就能配合DDS。 美國海軍當時還打算開發新一代的先進乾式甲板換乘艙（Advance Dry Deck Shelter，ADDS）來取代現役在1980年代建成的六個DDS，能容納特戰部隊使用的載具以及施放、回收水下無人載具（UUV）。

目前已知維吉尼亞級的夏威夷號（USS Hawaii SSN-776）、北卡羅來納號（USS North Carolina SSN-777）、新漢普夏號（USS New Hampshire SSN-778）、密西西比號（USS Mississippi SSN-782）、北達科他號（USS North Dakota SSN-784）被指派來支援特戰部隊，可以裝置SSD艙來搭載MK-8 SDV載具或之後更新型的MK-11 SWCS（另有專文介紹）。

維吉尼亞級的後續改良

由於維吉尼亞級的訂購速度緩慢，後續改良的時間相當充裕，美國海軍與美國國防部高級研究計劃局（DARPA ）遂對後續維吉尼亞級展開一項計畫，力求突破現有的技術瓶頸（Technology Barriers，TB），因計畫名稱為名為Tango Bravo；此計畫將應用嶄新科技來降低未來核能潛艦的生產與操作成本，在精密武器系統通膨日益嚴重的趨勢下，確保美國海軍能裝備足夠的先進核能潛艦。這些研究方向包括：全新的核能推進系統，能擺脫過去複雜傳動系統、傳動軸的束縛，可降低噪音、機械複雜度並減少佔用空間；全新的武器/儲存發射系統，能更簡單而有效率；以更簡單便宜的適型聲納來取代現行昂貴的球型陣列聲納；重新檢討/簡化現有的艦體、機械與機電系統；提高自動化程度來降低人事成本。這些新技術 率先應用於第三批維吉尼亞級，或者是將來更新批次的潛艦上。

第三批維吉尼亞級的改良

第三批維吉尼亞級（上）相較於前兩批次（下）。艦首部位整合了兩項嶄新科技，

包括以大孔徑艦首適形陣列（LAB）取代傳統球型陣列聲納，並以MAC多枚

發射器取代傳統的12管垂直發射器。

第三批維吉尼亞級（Block III）使用更先進的設計與建造技術，同時在偵測、通信與武器系統方面引進許多嶄新的科技，使性能與效能大幅提昇之餘，還能降低造價並縮短建造工時。目前已知第三批維吉尼亞級採用的 最重要新技術，是整合有大孔徑艦首聲納（Large Aperture Bow Array，LAB）、多枚發射器（Multiple All-Up-Canister，MAC）的整合式前段艦體 ，由BAE System美國分公司擔任主承包商。除了維吉尼亞級之外，BAE System也會將類似的技術應用在為英國海軍建造的後期型機敏級（Astute class）核能攻擊潛艦上。

聲納方面，前兩批維吉尼亞級使用的BQQ-10是美國潛艦長年以來慣用的球型陣列聲納，此種聲納有利於精確地合成與接收波束，並能獲得最佳的聲納涵蓋面；不過球型聲納陣列的生產成本很高，需要使用精密電腦控制、動用複雜的五軸切割機才能製造，而且需在球型陣列上鑽幾百個孔，以配合安裝用於連接聲納單元及艦內信號處理系統的電子線路，球型陣列還需要保持水密，這些都需要高精密度的生產與品管，施工複雜且成本昂貴。而第三批維吉尼亞級的LAB聲納則是一個由1800個聲納收發單元組成的半圓形 陣列，緊貼於整個艦首 的外部，因此又稱為「適形陣列」（Conformal Array），能獲得類似傳統球型陣列的空間增益，並可預先形成波束。當然，沿著艦首半圓形外表的LAB陣列，外型畢竟不是純正的圓形，陣列各換能器的物理特性遠比傳統球型陣列復雜，需要更複雜的信號處理技術才能形成波束；而此種聲納在第三批維吉尼亞級的實用化看來，美國 在相關領域已經取得重大的技術突破。值得一提的是，英國在特拉法加級（Trafalgar class）核能攻擊潛艦上就曾應用較早期的艦首適形陣列聲納技術，雖然當時性能不如美國的球型聲納，但整體而言仍相當不錯；由於英國有這方面的工程經驗，或許就是此次美國委由BAE System擔任整合式前段艦體主承包商的原因。

由於LAB陣列完全裝在艦體外部，不像以往球型陣列聲納安裝在艦首非水密的壓載艙區內（聲納陣列表面需要接觸海水來傳導聲波），因此維吉尼亞Block III艦首結構也可以簡化，省略耐壓艙趨前端與球型陣列聲納之間的耐壓結構通道，可以節省一些艦內空間並降低施工複雜度，而第三批維吉尼亞級的艦首模組也因此重新設計。

即將下水的維吉尼亞級第三批首艦北達科他號（USS North Dakota SSN-784），以MAC

「多枚發射器」取代原本的12聯裝MK-45垂直發射器。

除了LAB聲納系統之外，新的整合式艦體前段的另一重要改良，就是用兩組「多枚發射器」（MAC）取代前兩批維吉尼亞級的12個MK-45戰斧巡航飛彈垂直發射器 ，隨後又稱為維吉尼亞籌載發射管（Virginia Payload Tube，VPT） 。MAC的技術源於俄亥俄級巡航飛彈潛艦（SSGN）改裝計畫所使用、安裝在三叉戟飛彈發射管內的七聯裝戰斧巡航飛彈發射器；相較於俄亥俄級SSGN的七聯裝戰斧飛彈發射器， 維吉尼亞級的MAC尺寸略為縮減，每個裡面能容納六個戰斧飛彈發射管，兩個MAC的裝彈量等同於前兩批維吉尼亞級的12管垂直發射器。MAC模組直徑2m，高9.14m，每個發射管管徑可容納彈徑超過610mm的武器，並設有標準化的電路介面，故可在不修改軟硬體的情況下相容各種不同的武器，達到「隨 插即用」（plug and play）的境界，不像前兩批維吉尼亞級的MK-45發射器專門配合戰斧飛彈，未來若要換裝其他飛彈就得更換控制線路。 除了武器籌載之外，MAC的模組空間也可卸下飛彈，收容大型的水下載具，例如大直徑水下自航載具（LDUUV）或其他配合海豹小組的新型部署載具等。

配合MAC，諾格集團發展了一種能相容於MAC的匿蹤/低成本 囊莢系統（SACS），是一種能將各種不同型號、可垂直發射的飛彈封裝起來的囊莢容器。SACS在由MAC發射出去之前，可預設延遲的時間，使其浮出水面後一小段時間才會讓飛彈點火升空 ；如此潛艦就能在飛彈發射前盡量遠離發射點，避免暴露了自己的位置，增加敵方反潛機艦搜索的困難度。MAC現階段最主要的彈種仍為戰術型戰斧飛彈（Block IV），未來勢將納入ALAM先進陸攻飛彈。值得一提的是，在1995年，美國海軍曾撥款給洛馬公司，研究由陸軍先進戰術飛彈（ATACMS）衍生出潛射對地飛彈，當時洛馬將此一研究計畫稱為「潛射戰術飛彈」（SLATACMS），而這個計畫也成為ALAM的技術基礎之一（ALAM的一個主要候選方案就是由ATACM衍生而來）。SLATACMS的研究顯示如果仿效戰斧飛彈，在飛彈浮出水面之前就點燃發動機，SLATACMS只能在較淺的水深點火才能確保在高側風環境下發射成功；然而如果配合SACS技術，在浮出水面時點火，這個問題就迎刃而解了。

更有甚者，SACS也非常適合各種開發中的潛射防空飛彈。潛艦在無處迴避的淺水域時，就可利用潛射防空飛彈來攻擊低空飛行的敵方反潛航空器，特別是正在使用吊放式聲納而無法自由閃避的敵方直昇機；由於SACS延遲點火的特性，使防空飛彈點火升空後，敵機也不比較不容易根據飛彈升空位置來判斷潛艦的大致方位。美國海軍已經在新墨西哥白沙測試場利用改裝後的AIM-9X Batch II空對空飛彈，模擬由一具浮出水面的靜止發射管點火升空，攻擊位於附近一架低空盤旋的直昇機。AIM-9X Batch II具有射後鎖定（LOAL）能力，發射後經由其視野寬廣的先進紅外線尋標器陣列來自行搜獲、鎖定目標，故非常適合潛射防空飛彈的操作模式。而美國海軍也探討一種戰術，由潛艦同時施放模擬潛艦訊號的誘餌以及攜帶AIM-9X飛彈的SACS囊莢；當敵方反潛機或反潛直昇機被假目標吸引而來後，SACS囊莢便發射AIM-9X飛彈實施突擊。

在2017年4月，首艘維吉尼亞級Block 3北達科他號北達科他號（USS North Dakota SSN-784）在墨西哥灣從艦上的VPT發射兩枚戰斧飛彈，成為VPT發射管第一次成功的發射記錄。

南達科他號：聲學優勢計畫

（上與下）第三批維吉尼亞級的南達科他號（USS South Dakota SSN-790）是美國海軍「聲學優勢計畫」

的 測試艦，將實驗新的艦體聲學塗層、內部輪機設計改進、新的兩個大型側面垂直聲納(LVA)、

新型推進器等技術。

在2016年3月22日，美國海軍水下作戰部門主管（Director of Undersea Warfare）查爾斯.李查少將（Rear Adm. Charles Richard）公開透露，屬於第三批維吉尼亞級的南達科他號（USS South Dakota SSN-790）會成為第一艘聲學優勢計畫（Acoustic Superiority，AS）的測試潛艦。依照當時計畫，該艦預計在2017年11月交付，2018年3月到2019年3月進行成軍巡航後可獲得性（Post-Shakedown Availability，PSA）維修期間，會順便安裝一些實驗性新技術聲納設備， 在2019年至2020年進行海上測試；這些新技術包括新的艦體聲學塗層（Enhanced hull treatment）、一系列的艦內輪機設備改進（共12項）、增添兩個新的側面大型垂直陣列聲納（Large Vertical Array，LVA，兩側各安裝一個大型陣列）等等，相關項目稱為「南達科他技術插入計畫」（SOUTH DAKOTA Insertion Program, SDIP）；如果測試結果良好，這些新設備會保留在南達科他號艦上，否則就會拆除。實際上，南達科他號在2017年10月14日下水，2019年2月2日服役。

LAV使用與維吉尼亞Block III起的大孔徑艦首聲納（LAB）相同的適形聲速聲納（Conformal Acoustic Velocity Sonar，CAVES）技術。LVA大型垂直聲納在2016年8月進行關建設計審查（Critical Design Review，CDR）。美國海軍認為，LAV能大幅提高潛艦聲學聽音的距離以及聲納涵蓋面，為美國核能潛艦帶來顯著的優勢，在被發現之前就先發現敵人；而且因為這是固定在艦體上的聲納，精確度以及使用操做的便利性都勝過拖曳陣列聲納，甚至可望為將來射程100海里的長程魚雷提供射控支援。繼南達科他號之後，美國海軍還打算在俄亥俄級彈道飛彈潛艦馬里蘭號（USS Maryland SSBN-738）以及洛杉磯級核能攻擊潛艦達拉斯號（USS Dallas SSN-700）安裝LAV進行測試，不過兩艦都只在艦體的一側安裝一面LVA陣列。 

南達科他號（SSN-790）的艦體側面特寫，注意艦體兩側設置的大型垂直陣面（LVA），此外帆罩兩側底部位置也增加了新的聲納感測器。這些都是聲學優勢計畫的特徵。此照片攝於2023年12月12日。

依照2016年美國海軍的計畫，LVA聲納陣列在南達科他號進行測試之後，維吉尼亞級Block 3/4潛艦會陸續在服役後排定的第一次延伸乾塢選擇性限制可獲得性維修（Extended Dry-docking Selected Restricted Availability，EDSRA）期間追加LVA；而維吉尼亞Block 5起則是建造時就加裝。此外，一部份俄亥俄級彈道飛彈潛艦（SSBN-734~743）在延壽升級工程中也會加裝LVA。

此外，南達科他在建造時就安裝了國防部先進技術項目研究局（DARPA）新設計的推進器，會在PSA階段進行測試；如果新設計的靜音效果不如預期，PSA階段後就會更換。如果 這些技術在南達科他號上的測試一切順利，就會用在之後建造的維吉尼亞級以及俄亥俄級替換項目（Ohio Replacement Program，ORP，後來的哥倫比亞級核能彈道飛彈潛艦）。

在2016年7月8日， 美國海軍潛艦項目執行官員Michael E. Jabaley Jr.少將在華盛頓的戰略與國際研究中心透露，先前美國海軍發現自身潛艦雖然整體靜音降噪水平提高了，但某些區間的聲噪較為突出，高於整體聲噪水平；因此，美國海軍針對這些部位進行針對性的研究，並獲得許多重大成果，消除了在一個特定區間的尖峰聲噪。美國海軍潛艦已經陸續應用部分相關的改進減噪設備，而「聲學優勢計畫」實驗鍵南達科他號則會是第一艘擁有完整靜音降噪設備的潛艦，這項研究測試的成果除了會應用於俄亥俄級替換項目、後續的維吉尼亞級Block V之外，較早建造的維吉尼亞級在未來進行大規模翻修工程時也可望追加。

聲學優勢計畫還包括發展新一代拖曳陣列聲納技術的快速原型發展（Rapid Prototyping），稱為次世代遙測（Next Generation Telemetry），由L3 切薩皮克科學集團（L3 Chesapeake Sciences Corp）負責，利用TB-23以及TB-29A拖曳陣列架構為基礎進行原型發展測試，在2016年3月16日安裝在洛杉磯級核能攻擊潛艦哥倫比亞號（USS Columbia SSN-771）進行測試。換裝次世代遙測技術組件的TB-29聲納稱為TB-29X，性能維持TB-29A的水平，但降低了功率需求以及連接處，降低單點失效（single points of failure），提高了可靠度。第一個TB-29X合約在2016財年簽署，2017年起交付美國海軍。

維吉尼亞Block V：改進型維吉尼亞級

因應美國海軍現役核能攻擊潛艦數量的縮水，美國海軍遂打算強化未來維吉尼亞級 的火力， 在艦體中段推進系統之前，再增加一截模組化任務船段，可容納更多的武器、無人載具等不同任務籌載。 從2010財年開始，美國海軍就簽署維吉尼亞級後續改進的工程發展約，估計後續總值可達9.65億美元。

在2012年1月，美國國防部正式宣布從2019財年起的建造的第五批維吉尼亞級 （Block V）開始，將在艦體船段之中加裝維吉尼亞籌載模組（Virginia Payload Module，VPM），內含四個用來籌載戰斧巡航飛彈或其他籌載（如特戰裝備、UUV等）的大直徑垂直發射管 ，每可裝置7枚戰斧巡航飛彈，共28枚，此外也繼續保留維吉尼亞Block III以來的兩個艦首MAC（VPT）大直徑發射管（每個裝填六枚戰斧飛彈），因此戰斧飛彈總攜帶量增為40枚；而加裝VPM模組的維吉尼亞級稱為改進型維吉尼亞級（Improved Virginia class） 。 由於美國海軍已經決定建造12艘新一代SSBN(X)核能彈道飛彈潛艦，無力再專門設計建造一種專業的核能巡航飛彈潛艦（SSGN）來代替四艘現役的俄亥俄級SSGN；在2013年版美國海軍目標艦隊規模時，就將四艘專職SSGN的編制取消，四艘俄亥俄級SSGN在2020年代中期退役後就不予以替換；而俄亥俄級SSGN遺留的空缺，就由這些增加武器攜行量的 改進型吉尼亞級來彌補。依照美國海軍在2011年6月的估計，增加VPM模組艙段將使維吉尼亞級的成本增加15~20%。 在2013財年預算中，美國海軍編列1億美元用於VPM的研發工作。原本在2014財年中，美國海軍編列將近6000萬美元作為VPM艙段初步設計，但由於民主黨、共和黨對2014財年聯邦預算的爭議，導致VPM艙段的初步設計工作遭到耽誤。在2013年110月31日，美國海軍海上系統司令部（Naval Sea Systems Command，NAVSEA）正式確定了改進型維吉尼亞級的構型。 在2015年6月初，通用電器船舶獲得美國海軍6500萬美元的合約來發展維吉尼亞級Block V的VPM艙段。

依照2013年上旬美國海軍向國會提交的2014財年預算中記載的未來30年艦隊發展計畫，美國打算建造總數48艘維吉尼亞級（Block 1~5共38艘，因此意味還有最後一個批次Block 6共10艘），最後一艘在2034財年交付；此外，從2024財年開始發展接續維吉尼亞級的新一代多用途核能攻擊潛艦 ，2034財年授權建造第一艘，在2044財年達成初始作戰能力（IOC）。依照此時的計畫，新潛艦計畫暫稱為SSN（X），可望使用許多俄亥俄級替換項目（ORP，後來成為哥倫比亞級）中開發的新技術，例如永磁推進電動機等。

在維吉尼亞級Block V的設計階段，通用電船曾規劃五種方案，插入艦體的VPM模組艙段長度不同，有97英尺（28.65m）的2012基線版本（2012 Baseline）、91英尺（27.737m）的演進型基線（Envolved baseline）、88英尺（26.82m）的中部版本（Midspan concept）與兩個70英尺（21.336m）的全直徑（Full Diameter）方案。其中，長度88到97英尺的三個方案不改變維吉尼亞級原本34英尺（10.4m）的外部直徑，為了容納發射管艙門與相關機械結構，內部耐壓殼直徑必須縮減至26英尺（7.92m）左右，以在外殼與耐壓殼之間騰出空間；而兩個70英尺的 全直徑方案則直接在艦體背部增加一個隆起的龜背（turtleback）結構來容納這些機械，因此VPM船段的耐壓殼直徑能與艦體完全相同，沒有直徑漸增與漸減的銜接部位，是這兩種版本能縮短VPM船段長度的主因 。兩種70英尺長全直徑版本的主要差別，在於一個將VPM置於帆罩/指揮艙後方，另一種則將VPM置於艦體中部、反應器艙之前。很明顯地，前三種不改變外部直徑而需更動內部耐壓殼直徑的VPM方案，設計與建造工作較為複雜，成本較高；為了將造艦成本盡量控制在原本維吉尼亞級每艘25億美元的標準，美國海軍在2013年10月底確立方案時，選擇了設計變動最少的70英尺 全直徑耐壓殼方案（插入的VPM船段位於艦體中部），相關設計修改工作需花費7.43億美元左右，而實際上增加的VPM艙段長度可能介於70到80英尺之間。由於背部隆起的龜背結構，改進型維吉尼亞級的流體噪音與航行阻力將無可避免地增大，不過由於艦體長度與排水量增加較少，航速與操控性相對優於其他長度較大的版本 。此外，前述美國海軍「聲學優勢計畫」發展的新靜音技術也可望彌補維吉尼亞Block V因為加裝VPM艙段而增加的聲噪。

美國海軍最後選擇的維吉尼亞Block V方案，增加的VPM船段位於艦體中部，耐壓殼直徑與

其餘艦體相同，上部增加一個龜背結構來容納艙蓋等機械。

維吉尼亞Block V的VPM船段想像圖，布置了四個大直徑發射模組，每個可容納七枚戰斧巡航飛彈。

依照美國海軍計畫，在2014到2018財年編列10艘維吉尼亞Block IV之後，首艘維吉尼亞Block V於2019財年編列預算開始建造，2024財年交付，2026財年達成初始戰力（IOC），加上隨後規劃的維吉尼亞Block VI與Block VII，美國海軍估計將有20艘配備VPM艙段的改進型維吉尼亞級（Block V~，至2030年代中期全數服役） ，屆時美國海軍核能攻擊潛艦攜帶戰斧飛彈的總數將可望與四艘俄亥俄級SSGN除役之前大致相當。在2015年4月到5月，美國海軍完成維吉尼亞Block V加裝VPM艙段的可行性驗證工作。

在2010年代後期，由於中國、俄羅斯比美國搶先開始部署實用化的高超音速武器（Hypersonic Weapon）。因此美國改變策略，大力加速美國三軍高超音速武器系統項目的發展以及實用化，其中包括潛射版本。依照2020年2月中旬公布的美國海軍2021財年預算，美國海軍的常規精準全球打擊（Conventional Prompt Global Strike, CPGS）武器（高超音速打擊飛彈）將由通用滑翔彈體（C-HGB）與直徑34.5吋的雙節火箭推進器構成，預計在2028財年達成初始作戰能力（IOC），部署在維吉尼亞Block V核能攻擊潛艦的維吉尼亞籌載模組（VPM）裡。

在2021年11月18日美國海軍潛艦聯盟年度論壇（Naval Submarine League symposium），戰略武器項目（Strategic Systems Programs ）主管強尼.沃夫中將（Vice Adm. Johnny Wolfe）透露，為潛艦發展的高超音速武器進度順利，預定在2028財年開始部署在維吉尼亞級上；陸軍會在2023財年開始部署高超音速武器（即LRHW），而2025財年則開始部署在松華特級驅逐艦上。強尼.沃夫中將表示，松華特級驅逐艦是海軍第一個整合高超音速武器的平台；雖然水面艦與潛艦有許多不同，但是整合在松華特級的經驗，仍有可能助於加快潛艦版高超音速武器的發展進度。

2022年5月下旬，洛馬集團首次公布該集團的CPS高超音速打擊武器想像圖

；此為潛射版本，由潛艦上的垂直發射器發射。

在2022年11月1日，美國海軍戰略系統辦公室（Strategic Systems Programs，SSP）主管強尼.沃菲中將（Vice Adm. Johnny Wolfe）在美國海軍潛艦聯盟（Naval Submarine League）年會中透露，海軍與陸軍希望在2023年完成高超音速武器的開發工作，在2025年松華特號進行計畫性入塢維修時在艦上安裝艦載版高超音速飛彈；同時，設計能從潛艦在水下發射的高超音速飛彈，在2029年起裝備於維吉尼亞級核能攻擊潛艦上；先前美國海軍目標是2028年開始部署潛艦版CPS高超音速飛彈，此時延後一年主要是因為預計首艘部署CPS的維吉尼亞Block V潛艦亞利桑納號（USS Arizona SSN-803，第二艘維吉尼亞Block V）的進度延後，而不是CPS飛彈本身發生延誤。

維吉尼亞Block VI

在2016年10月27日美國海軍潛艦論壇年會中，當時剛接掌美國海軍水下作戰組（Undersea Warfare Directorate，OPNAV N97）的主管William Merz少將透露，美國海軍考慮在Block V之後持續增購維吉尼亞級（Block VI、VII乃至於VII），後續批次的新技術重點項目包括由潛艦收放的無人水下載具（UUV）或飛行載具（UAV）、引用哥倫比亞級核能彈道飛彈潛艦的新技術（包含電力推進）等。 

在2020年11月16日美國海軍潛艦聯盟（Naval Submarine League）年會上，美國海軍潛艦項目辦公室主管（Program Executive Officer for Submarines）David Goggins少將透露，美國海軍規劃在2024到2028財年建造的第六批維吉尼亞（Block VI）會使用更多新科技，著重於提高聲學優勢，包括基於先前在南達科他號（USS South Dakota SSN-790）測試的聲學優勢計畫（Acoustic Superiority Program）的新技術，此外還裝備更先進的艦首適型聲納陣列（Bow Conformal Array，BCA），進一步提高探測能力（包括對海床）。維吉尼亞Block VI會作為下一代SSN(X)核能攻擊潛艦的過渡，許多SSN(X)會採用的新技術會先用於維吉尼亞Block VI上進行驗證。

 2018年10月18日，美國國會預算辦公室（Congressional Budget Office，CBO）發佈了對美國海軍2019財年造艦計畫中未來30年造艦計畫的分析評估，表示美國海軍將在2034財年開始編列接替維吉尼亞級的新核能攻擊潛艦SSBN(X)潛艦；新的核能攻擊潛艦將取代原本規劃的維吉尼亞Block VII，意味著2023財年起訂購的維吉尼亞Block VI會是維吉尼亞級系列的最後一批。

在2024年8月2日，李奧納多DRS（Leonardo DRS，原DRS Technologies, Inc.）獲得美國海軍合約，會為美國海軍現役核子攻擊潛艦（維吉尼亞級）、未來哥倫比亞級彈道飛彈潛艦以及澳洲攻擊潛艦 （延壽升級的柯林斯級潛艦等）提供技術插入-26（Technology Insertion-26，TI-26）的計算機軟硬體，涵蓋後端顯示、工作站、處理器、網路系統等，合約涵蓋設計、採辦、生產、零附件、測試、安裝與工程支援等。

海下與海床作戰版本（SSW）

通用電船康乃在2022年1月21日展出的展示的維吉尼亞級潛艦系列影片中，包括一種

用於海下與海床作戰（SSW）版本，艦體比Block V更長，艦底設置有供水下載具、

特殊裝備及潛水人員進出的艙口。在2024財年預算中，美國海軍編列一艘用於海下

與海床作戰的維吉尼亞修改型（Mod VA SSW）。

在2022年1月21日，通用電船在康乃狄克業界聯盟（Connecticut Business and Industry Alliance）的一段影片中，展示了一種用於海下與海床作戰（Subsea and Seabed Warfare，SSW）的維吉尼亞級構型，類似先前修改來進行此類任務海狼級核子動力攻擊潛艦吉米卡特號（USS Jimmy Carter SSN-23）。SSW的範圍涵蓋海床監控，監視重要海底電纜、線路、管路是否遭敵方破壞或竊聽，在敵方重要海底通信傳輸線路安裝截聽設備，在海床回收己方或敵方機敏武器系統殘骸碎片等等。依照想像圖，此種SSW版維吉尼亞級長度比維吉尼亞Block V（已經比原型維吉尼亞級加長70英尺）更長一些，艦體中段底部具有突出的結構，顯然艦體中部修改成可收容水下遙控載具（ROV）、無人自航載具（UUV）等特殊設備以及潛水作業人員的大型艙室（類似吉米卡特號艦體中間插入的MMP多任務平台），可由潛艦下方的艙口進出；此外，另一個特徵是可以依照任務來重構的指揮控制艙房。

在2023年3月公布的美國海軍2024財年預算申請中，記載申請訂購兩艘不同構型的維吉尼亞級潛艦，其中一艘是搭載維吉尼亞籌載模組（VPM）的正常Block V構型，另一艘則是用於海下與海床作戰的維吉尼亞修改型（Modified Virginia class Subsea and Seabed Warfare, Mod VA SSW）。

美國海軍研究強化核能攻擊潛艦部隊的反艦打擊火力

因應中國與俄羅斯海軍日益強化的海上軍力威脅，美國海軍在2010年代後期開始研究讓潛射反艦飛彈重回核能攻擊潛艦部隊的武器庫（美國海軍在1997年把UGM-84潛射魚叉反艦飛彈從核子攻擊潛艦部隊撤除，封存到岸上武器庫中）；例如在2018年環太平洋演習中，洛杉磯級核能攻擊潛艦奧林匹亞號（USS Olympia SSN-717）就用魚雷管發射了一枚UGM-84潛射魚叉反艦飛彈並擊中靶艦拉辛號（ex-USS Racine LST-1191），這是十幾年來美國海軍第一次在潛艦上儲存並發射魚叉反艦飛彈。

現階段美國核能攻擊潛艦的垂直發射器都用來裝填戰斧巡航飛彈，魚叉反艦飛彈只以魚雷管發射。除了海狼級核能攻擊潛艦擁有八門魚雷管之外，主力的洛杉磯級以及維吉尼亞級都只有四門魚雷管，因此每次反艦飛彈齊射理論上最多只能發射四枚（實際上可能至少要有一個魚雷管裝填魚雷來備用）；這樣的齊射數量對於擁有良好防空能力的水面艦隊可能不夠。因此，美國海軍開始研究，讓核能攻擊潛艦部隊的垂直發射器裡也能部署潛射反艦飛彈，使潛艦對水面船艦齊射反艦飛彈的攻擊火力能夠增加。包括洛杉磯級、維吉尼亞Block I、II的12聯裝垂直發射器，以及維吉尼亞Block III以後的維吉尼亞籌載模組（ Virginia Payload Module，VPM）。維吉尼亞Block V開始，垂直發射管數量從先前洛杉磯級與維吉尼亞Block I~IV的12枚大幅增加到40枚，理論上反艦飛彈齊射能力也大大增加。

在2010年代末期，洛克希德.馬丁（Lockheed Martin）與挪威康斯堡航太（Kongsberg）都在研究將兩家公司為美國海軍提供的新型反艦飛彈整合到美國海軍潛艦的垂直發射器裡，包括洛馬的長程反艦飛彈（Long-Range Anti-Ship Missile，LRASM）以及康斯堡航太的海軍打擊飛彈（Naval Strike Missile，NSM）。

新技術發展

目前美國至少在為維吉尼亞級研究二十幾種先進升級配備；聲納方面，除了CAVES以及第三批維吉尼亞級的LAB之外，美國還繼續開發向量感應拖曳陣列聲納（Vector Sensing Towed Array，VSTA，詳見美國海軍各型聲納一文）來取代TB-29/33/34；此外，正在開發的還有多種由潛艦施放的多功能無人遙控載具，例如無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicles，UAV)以及UUV等，而這類改裝對於設計電腦化且高度模組化的維吉尼亞級而言，可說是易如反掌，只要換上裝有前述裝備的船段模組並完成相關的整合即可。而變更為巡航飛彈與特種任務潛艦的前四艘俄亥俄級與海狼級三號艦吉米卡特號(USS Jimmy Carter SSN-23)也將以這些載具作為主要任務裝備之一。

維吉尼亞後續艦採用先進低阻力複合材料帆罩的想像圖，新帆罩外型有些類似俄羅斯新型潛艦。

先進低阻力複合材料帆罩的測試模型。

艦體方面，原本美國海軍打算在第二批維吉尼亞級上就換上先進低阻力複合材料帆罩，不過這個項目的研發進度落後而沒有實現。此種新型帆罩外型與俄羅斯Alpha、Akula級核能潛艦的流線型帆罩 有點類似，可降低潛艦的航行阻力；材料方面，新帆罩大量以輕量高強度的複合材料來取代傳統的鋼材，故重量可大幅降低，而複合材料也能減少浮航露出水面時的雷達回波，增加匿蹤性能。再者，新帆罩的內部荷載容積比傳統美式帆罩大幅提高，裡面可容納更多其他裝備，包括供特戰部隊使用的武器容艙、無人載具乃至於其他武器等等。不過，當潛艦在極區操作時，複合材料製造的帆罩是否適合用來突破堅硬的冰層，恐怕仍有待商榷。

動力方面，後續批次的維吉尼亞級考慮採用新的TTC轉型技術反應器，以S9G為基礎，將使用壽命再次提高30%，這能進一步延長維吉尼亞級的服役周期。此外，美國海軍也在研究以核能電力推進方式，將渦輪產生的動力用來帶動發電機，再驅動發電機與推進電動機，如此便能省略過去的減速齒輪與直接傳動系統，能大幅降低推進系統的噪音，而這種全電力系統也能使艦上的功率調配更為自由；不過，核能電力系統的推進效能一向輸給過去的直接傳動，高速性能較差。美國海軍正在發展高功率推進電動機（可能採用永磁乃至於超導技術），其性能表現將是未來是否採用核能電力推進的重要關鍵。

在魚雷發射系統方面，早在1989年開始，美國海軍水下作戰中心（NUWC）就開始研究一種名為彈性噴射系統（EES）的魚雷發射系統，係個可充氣的橡膠彈性圓盤，透過拉伸、釋放橡膠隔膜產生的力量來驅動水柱，進而發射魚雷。相較於現行的ATP渦輪氣壓系統，EES顯然更安靜、簡單、可靠且廉價。到了1999年，EES已經達到原型試製階段，相關研究測試工作由NUWC和通用電器船舶公司合作進行；此一原型系統的主體是一個直徑2.13m的橡膠圓盤，質量1.3噸，最大厚度約30cm。這個圓盤被製成壓載水櫃的一個表面，透過一個海水泵進行加壓，使橡膠伸展；當高壓水櫃釋放時，橡膠圓盤約可產生2400馬力的瞬間力量，進而推動魚雷管內的水，將武器打出去。估計這樣的EES系統總共可使用6400至8800次循環，高於現有機械系統，而且沒有複雜的機械組件，大幅簡化了壽命週期的維修保養負擔，並將機械故障的可能性降至最低，使用時的機械噪音也進一步降低。最初美國海軍曾打算從第四艘維吉尼亞級開始使用EES，不過目前看來至少得在未來才能實現。除了美國之外，英國WQinertiQ（前國防評估研究局）的潛艦技術中心也在測試原理類似的背接式彈性發射裝置。

此外，美國海軍水下作戰中心也曾在1996年提出一種名為烏賊（Manta）的水下自主航行載具，未來可望搭配維吉尼亞級作業。最初的烏賊打算由潛艦魚雷管發射，並採用傳統的鉛酸蓄電池；爾後則改成採用扁平狀外觀以及能長時間作業的燃料電池， 掛載於潛艦的耐壓殼體外部而成為適形結構。烏賊堪稱為一種小型無人自航潛艇，擁有扁平狀的外觀，全長接近15m，航速5節，能持續在水下作業8小時，航程50km。烏賊配備包括各型聲納、雷達、光電感測、衛星通訊、無線電通訊、新研究的「靈敏表面傳感」在內的多種水面/水下探測與通信裝備，能自行脫離潛艦駛入危險的敵前海域（如港灣）進行偵察，將蒐集到的情報傳給不同的友軍單位，使得整個戰鬥群的外圍偵測觸角得以大幅延伸；除了偵測斥候之外，烏賊也具備武裝，攜帶有魚雷等武器，能視情況攻擊發現的潛艦、水面艦等敵方目標，數量足夠的烏賊便足以構成一個能重複使用的機動式水雷陣地。而烏賊也可攜帶其他體積更小的自航偵測載具，如REMUS 100（另有專文介紹），以進一步強化運用彈性。在1999年，美國海軍水下作戰中心便以烏賊的縮尺模型進行多次水下測試；在2000年9月，一艘烏賊雛形成功地進行一次技術展示，包括發射兩具小型的海神之子水下自航載具；在2001年，美國海軍又對烏賊載具的偵察監視、偵測通信、武器投射等能力進行諸多驗證。

在2015年11月20日，美國海軍金屬加工中心（NMC）報導，該單位對現役的維吉尼亞級的推進系統進行檢查，發現推進器軸承有明顯的開槽和磨損；為了解決這個問題，美國海軍透過海軍製造技術計劃（Mantech）開展相關的研究項目並評估解決方案。在研究過程中，NMC設計製造了一個推進軸和軸承試驗台，用於檢測軸承磨損和開槽；透過對不同的合金生產方式（鑄造、熔覆和納米陶瓷熔覆等）進行評估，NMC項目組發現納米陶瓷熔覆軸承的磨損最小且開槽最淺，並表現出良好的粘附性和耐損傷性能。採用納米陶瓷熔覆軸承能顯著延長更換的週期（可望從現行的72個月延長到96個月以上），降低潛艦的全壽期維護成本。此種新的納米陶瓷熔覆軸承技術將陸續應用至維吉尼亞級、俄亥俄級等現役潛艦上。

美國海軍也持續進行潛艦安全技術計畫（Submarine Security Technology Program，SSPT），研究未來25到30年內潛艦技術可能的新發展以及面臨的威脅，展新的技術來鞏固美國海軍潛艦的優勢。美國海軍研究的新技術領域包含先進海床聲納、水下無人載具、新世代長程魚雷、長程反艦/對地巡航飛彈、潛射防空飛彈等等。

此外，為俄亥俄級替換項目彈道飛彈潛艦（ORP，後來成為哥倫比亞級）研發的新技術，也可望陸續應用到後續批次的維吉尼亞級上。

從維吉尼亞級衍生彈道飛彈潛艦的構想（未成）

維吉尼亞級另一個被考慮過的發展方向，就是在艦體中間插入一段裝有彈道飛彈發射管的船段模組，用相對較少的時間與成本，推出取代俄亥俄級的新一代彈道飛彈潛艦；此種思想早在百夫長潛艦構想中便已被提出 。依照美國海軍的構想，由維吉尼亞級衍生的彈道飛彈潛艦，長度增加30m，只搭載八枚彈道飛彈，排水量比現有維吉尼亞級增加50%，不過只有俄亥俄級的一半；而這項演變顯示美國已經脫離了美蘇冷戰時期準備大打核子大戰的戰略格局，使新一代彈道飛彈潛艦的載彈需求大減。美國海軍 原本打算從2010年代末期訂購的第四批維吉尼亞級開始，就開始研究以維吉尼亞級衍生出彈道飛彈潛艦來取代俄亥俄級的計畫，並希望第一艘這樣的新彈道飛彈潛艦將在2029年左右服役。

根據2010年4月底Janes的報導，美國海軍放棄了利用維吉尼亞級來衍生出彈道飛彈潛艦的計畫，打算從頭設計全新的彈道飛彈潛艦，原因包括維吉尼亞級的原始設計並不適合，其艦體直徑不足 （如果要加裝洲際飛彈，勢必被迫採用如俄羅斯、中國潛艦的「龜背」設計才能容納，嚴重破壞流體力學效能並大幅增加噪音），成本也不比另起爐灶更為上算。 當然，另一方面的可能原因，就是從頭設計新潛艦對於維繫美國潛艦工業的研發與生產能量比較有利。

然而在2011年中旬，由於美國財政惡化，面臨險峻的債務危機，歐巴馬政府要求美國國防部能將2013財年預算縮減100億美元。因此，美國海軍在2011年7月中旬祭出一些節約經費的措施，包括考慮推遲或刪減福特級航空母艦的建造，並重新審視由維吉尼亞級核能攻擊潛艦衍生新一代彈道飛彈潛艦的構想，而不是更昂貴的重新研發。 不過稍後美國還是決議研製全新的彈道飛彈潛艦，並盡可能沿用維吉尼亞級開發的裝備、技術來降低研發成本，包括第三批維吉尼亞級的大孔徑艦首聲納（LAB）以及噴泵推進器、 消聲塗層技術等。

2017年：戰術潛艦評估計畫（TSEP）

在2017年11月初，消息傳出美國海軍水下作戰組（Undersea Warfare Directorate，OPNAV N97）正在進行一項戰術潛艦評估計畫（Tactical Submarine Evolution Plan，TSEP），研究一些未來戰術性潛艦（SSN、SSGN等）的可能發展策略，其中包括加快維吉尼亞級後續批次引進新技術的節奏，以及利用正發展中的哥倫比亞級（Columbia class）彈道飛彈潛艦衍生出新一代專業SSGN等。

維吉尼亞級方面，依照美國海軍目前發展潛艦技術的程序，新技術必須通過一定程序驗證可靠性與可生產性之後，才能實際用於潛艦上；而一旦某一批次潛艦的設計定案，一些仍在發展的新技術就只能等到數年後下一個批次生產的潛艦上。以維吉尼亞級現在採用的五年期多年份生產合約（multiyear procurement contracts）架構為例，每個批次都先確定技術基線（tech baseline），在構型與技術固定的情況下，每個批次10艘能以最佳的成本效率來建造（使用固定價格合約）。然而，這也意味著一些在維吉尼亞級Block V（2019財年開始編列）設計定案之後才出現的新技術，就必須等到五年後維吉尼亞Block VI（2023財年起編列）才能應用。

為了加快技術更新的節奏，TSEP計畫包括評估引進新的程序，在同一個批次的潛艦裡就可以逐步用上新的技術（這也意味著潛在的風險相對提高）；美國海軍潛艦也有關計算處理端的升級計畫，如聲學快速現貨插入（Acoustics Rapid Commercial-off-the-shelf Insertion，ARCI）以及針對潛艦作戰聯合戰術系統（Submarine Warfare Federated Tactical Systems，SWFTS）的方案等（艦上搭載的電子系統軟硬體能在不更動潛艦平台的情況下升級更新），而TSEP的研究方向就是將技術更新範圍擴大到潛艦設計與建造端。TSEP會涵蓋維吉尼亞級後續批次（Block VI、VII）與更新一代核能攻擊潛艦（暫時稱為SSN(X)）的過渡，使兩者界線趨於模糊；當前美國海軍陸續為維吉尼亞級增添的新技術與規格（如VPM武裝模組艙段等）正逐漸將維吉尼亞級潛艦平台的原始設計餘裕耗盡，因此TSEP會評估美國海軍核能潛艦領域的新技術，依照能否應用在維吉尼亞級作為區分，若在維吉尼亞級的餘裕範圍就納入維吉尼亞後續批次，若不能則納入後繼的SSN(X)。到此時，維吉尼亞級的預計生產數量已經從最初的33艘增為48艘，最後一艘在2033財年編列，並希望在2034財年編列第一艘SSN(X)。

另外，TSEP也包括研究在12艘哥倫比亞級彈道飛彈潛艦建造完成後，緊接著生產從哥倫比亞級衍生而來的巡航彈道飛彈潛艦（SSGN）。現有四艘俄亥俄級SSGN會在2028財年全數除役，目前美國海軍的彌補措施是從維吉尼亞級Block V開始增設VPM模組艙段來增加戰斧巡航飛彈攜帶量，但這仍然不足以彌補四艘俄亥俄級SSGN除役後所失去的巡航飛彈總數以及特戰支持能力。此時，美國海軍計畫在2021財年編列哥倫比亞級首艦（2031年服役），2024財年編列第二艘，然後從2026至2035財年以每年一艘的速率編列；因此，如果在12艘哥倫比亞級建造完成後，緊接著建造衍生的SSGN，不僅能擴展美國海軍的打擊威懾能力，也能讓哥倫比亞級的生產線繼續維持更長的時間，利於保存美國核能潛艦的產能。

依照2019財年美國國防授權法案，美國海軍海軍在未來30年造艦計畫中首次提到繼哥倫比亞級之後的新一代巡航飛彈潛艦，規劃建造五艘，雖然沒有提到具體細節，但美國國會預算辦公室（Congressional Budget Office，CBO）表示這應該是衍生自哥倫比亞級潛艦。而TSEP的最高優先事項，則是關於未來潛艦作戰選項研究（Alternate Futures Study）；美國海軍潛艦社群以及海軍戰爭學院（Naval War College）已經開始合作，研究未來水下戰爭（時間點約在2040年代左右）之中，潛艦可能的作戰型態、任務以及面對的威脅等，進而對未來潛艦作戰能力與需求提出具體的建議。

服役經歷

在2014年8月中旬，俄羅斯宣稱其北方艦隊的反潛兵力於8月7日在巴倫支海發現一艘美國海軍維吉尼亞級核能攻擊潛艦， 北方艦隊遂朝該方向派出反潛艦艇群和一架IL-38反潛機進行搜索和追蹤，整個驅離行動持續27分鐘， 這艘美國維吉尼亞級潛艦被迫離開巴倫支海。

在2017年1月21日，美國媒體披露維吉尼亞級核能攻擊潛艦北卡羅來納號（USS North Carolina SSN-777） 由於在2015至2016年在西太平洋部署期間的出色表現，獲得美國海軍卓越服務勛章（Navy Distinguished Service Medal ）。 依照公開新聞紀錄，美海軍部長（Navy Secretary）雷.馬布斯（Ray Mabus）簽署授獎的說明中提到，「北卡羅來納號和135名人員 在2015年9月21日至2016年3月12日執行了6個月的海外長期部署，期間成功完成了 兩項對美國國家安全至關重要的任務，以及3個高優先級戰區的反潛作戰任務，在西太平洋潛艦攻擊作戰任 務中表現出色，為美國海軍作戰指揮部和艦隊總部提供了重要的決策參考，利於西太平洋海域的長期情報收集 工作和先期戰鬥準備等關鍵性海上作業」。依照外界所知，北卡羅來納號在2015年至2016年間，在西太平洋 唯一能確認的任務是，是2016年2月13日至15日的美韓聯合演習，期間與韓國海軍潛艦進行反潛作戰演練。 北朝鮮於2016年1月6日進行核子試爆，隨後於2月7日發射遠程火箭，而北卡羅來納號是3月17日返回珍珠港， 隨後北卡羅來納號艦長蒙塔.爾沃中校（Gary Montalvo）在FaceBook的北卡羅萊納號官方頁面上留言披露， 「我們剛從一趟最驚人的部署任務返回，取得不可思議的成功； 艦上人員為我們的國家做了無與倫比的事情，在這一次部署中完成了許多潛艦多趟部署才能完成的任務」。 外界推測，北卡羅來納在這趟部署中可能秘密潛入朝鮮附近水域，蒐集朝鮮核子試爆數據與遠程火箭試射 等；同時，根據美海軍部長提到的「高優先級戰區反潛作戰」，可能是在中國周邊海域（東中國海與南 中國海）監視、蒐集中國海軍水面艦艇與潛艦的活動以及關鍵參數（如聲紋），為未來可能的軍事衝突預作準備。

2018年4月7日，敘利亞政府軍疑似對反政府的敘利亞自由軍（Free Syrian Army）最後一個據點──首都大馬士革東北方10公里的杜馬鎮（Douma）使用化學武器攻擊，造成70人死亡，違背了2013年的聯合國安理會2118號決議案；隨後在4月14日凌晨，美國、英國、法國三國軍機與水面艦、潛艦總共發射105枚各式陸攻巡航飛彈，攻擊敘利亞境內三個關於化學武器研製與儲存重地，以拔除敘利亞的化武能力；這包括位於大馬士革的Barzah化武研發中心（由美國海軍三艘神盾巡洋艦/驅逐艦、一艘核能攻擊潛艦發射總計57枚艦射戰斧巡航飛彈，以及美國空軍兩架B-1B轟炸機投擲19枚JASSM-ER陸攻飛彈）、位於霍姆斯城西方的化武儲藏設施（由美國海軍船艦發射9枚艦射戰斧飛彈、皇家空軍龍捲風GR.4發射Storm Shadow對地飛彈、法國空軍幻象2000戰機發射2枚SCALP-EG對地飛彈、法國海軍船艦發射3枚MdCN巡航飛彈），以及鄰近霍姆斯城的地下碉堡（法國空軍幻象2000戰機發射7枚SCALP-EG對地飛彈）。其中，美國海軍維吉尼亞級Block III核能攻擊潛艦約翰.華納號（USS John Warner SSN-785）發射六枚潛射戰斧巡航飛彈，這是維吉尼亞級核能攻擊潛艦首次參與實戰的紀錄；依照2021年2月底福斯新聞（Fox News）的報導披露，當時約翰.華納號發射戰斧巡航飛彈後，立刻準備迎戰周遭活動的俄羅斯軍艦，如果俄羅斯軍艦對當地活動的美國海軍船艦（包括一艘負責欺敵）有任何武力回應，約翰.華納號就會開火將之擊沈。

在2024年11月下旬，維吉尼亞級的明尼蘇達號（USS Minnesota SSN-783）首次前進部署到關島，是第一艘以關島為母港的維吉尼亞級；此時，關島部署有四艘洛杉磯級核子動力攻擊潛艦與一艘潛艦支援艦。

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