單殼體、單軸推進、降低儲備浮力——這個結論相當出人意料！

蘇聯(lián) 661 工程核潛艇：通往“金魚”的艱難之路

每當談到蘇聯(lián)核潛艇，尤其是第一代核潛艇時，通常必然會提到 661 工程。有人是因為它極其獨特的綽號（“金魚”），有人則是由于它獨一無二的技術性能。這確實是蘇聯(lián)工程師創(chuàng)造的一艘絕無僅有的潛艇，最有趣的是，它原本可能完全是另一種樣子，與其“戰(zhàn)友”們的差異甚至會更大。這份來自第 45 中央科學研究所（ЦНИИ-45）的資料，講述了該艦設計過程中走過的艱辛道路。

[一艘蘇聯(lián) 661 工程核潛艇在海上航行（國外拍攝照片）]

到 60 年代初，蘇聯(lián)海軍已經(jīng)接收了核潛艇以及裝備巡航導彈的常規(guī)動力潛艇。但正是于 50 年代末至 60 年代初研發(fā)的 661 工程，成為了蘇聯(lián)第一種裝備水下發(fā)射反艦巡航導彈（PKR）的核潛艇項目。該潛艇的設計過程是國產潛艇建造史上最引人入勝的篇章之一，也是最具爭議的篇章之一！

設計工作被交給第 16 中央設計局（后更名為“波浪”中央設計局，現(xiàn)為“孔雀石”海洋工程聯(lián)合設計局）。即便是按當時的標準衡量，該項目的各項設計及保障性研發(fā)工作的強度也極高。請注意：蘇共中央和蘇聯(lián)部長會議關于研制該項目的決議于 1958 年 8 月通過（部分出版物錯誤地記載為 1959 年 12 月），而初步草案設計在 1959 年 7 月就已完成，草案設計完成于 1960 年 5 月，技術設計則在 1960 年 12 月交付。

也就是說，在短短不到兩層半的時間里，一艘全新級別的潛艇設計方案就已準備就緒。根據(jù)決議，該艦的建造和測試本應在 1963 年全部完成（盡管后來并未實現(xiàn)，這點稍后詳述）。

蘇聯(lián) 661 工程核潛艇：開啟新一代核潛艇的先驅

根據(jù)政府決議、海軍作戰(zhàn)技術要求及其他一系列指令性文件，661 工程（文獻中亦稱“安查爾”，北約代號“帕帕/Papa”）的研制旨在實現(xiàn)向新一代核潛艇（APL）的過渡，且長遠規(guī)劃是進行大規(guī)模系列化建造。

文件中規(guī)定的各項指標——顯著高于當時在建及已服役潛艇的航速、更大的下潛深度、原則上全新的武器裝備，以及對排水量的嚴苛限制——都賦予了該艦非凡的使命。它被視為潛艇建造史上的一次重大飛躍，在很大程度上決定了隨后數(shù)年潛艇技術的發(fā)展方向。

雖然該項目的主要研發(fā)單位是 第 16 中央設計局（ЦКБ-16），但國家造船委員會第 45 中央科學研究所（后更名為克雷洛夫中央科學研究院，現(xiàn)為“克雷洛夫國家科學中心”）也依據(jù)其專業(yè)分工積極深度參與。該所負責解決靜態(tài)與動態(tài)強度、流體力學、動力能源、磁防護及聲學防護等關鍵技術問題。

有趣的是，盡管上述研究領域在專家圈內廣為人知，但該研究所的另一項活動卻鮮為人知：它還負責解決涉及原則性的重大問題，包括確定該艦在海軍編制中的地位、明確其具體用途和武器構成、論證技術方案、評估實戰(zhàn)效能，以及對設計局提交的方案進行專家評審并出具最終鑒定意見。本文將重點關注這一鮮為人知的領域。

從中央科研機構的資料可以看出，研究所領導層充分認識到，解決該型艦艇一系列原則性問題具有重要意義。因此，研究所組織開展了專項研究工作，以為項目評審和編寫專家結論做準備。研究所首次系統(tǒng)展開工作，對打擊武器類型、導彈與魚雷的彈藥配備、目標探測性能、全速航速等因素對艦艇作戰(zhàn)效能的影響進行評估。此后，這類研究成為所有潛艇（ПЛ）設計項目的常規(guī)工作，不僅評估作戰(zhàn)效能，還評估軍事經(jīng)濟效益。

關于661工程（項目）的結論，研究所分三個階段完成：預方案階段（1959年9月）、草圖設計階段（1960年6月）以及技術設計階段（1961年1月）。在審查預方案設計時（該設計由中央設計局提出，共包括14個主要方案和6個補充方案），研究所特別提出了一些需要重點關注的關鍵問題，包括：主要武器的類型及其數(shù)量構成；艦艇的總體結構類型（推進軸數(shù)量、主動力裝置組成、儲備浮力以及與之相關的結構布局方案）；船體材料；動力裝置類型以及蓄電池類型。

供記錄：為預方案設計提出的戰(zhàn)術技術指標（ТТХ）要求如下：正常排水量為3000—4000立方米；航速為35—40節(jié)；武器裝備為6—8枚巡航導彈，以及4具魚雷發(fā)射管（配備4—8枚魚雷）。船體材料和動力裝置功率不作規(guī)定。

該型核動力潛艇外形示意圖

在項目最終審查過程中，幾乎每一個問題的討論都伴隨著激烈的爭論。所有參與者都清楚，所作出的決策不僅對該項目本身至關重要，而且在未來數(shù)十年內也將對本國后續(xù)多型核潛艇設計產生深遠影響。

關于主要武器，最初存在一個不明確的問題：新型潛艇究竟應裝備巡航導彈，還是僅裝備魚雷。原因在于，在該艦開始設計之初，除了具備水下發(fā)射能力的新型“紫水晶”（“Аметист”）巡航導彈外，新一代大威力魚雷也在同步研制之中。這兩類武器各自的優(yōu)勢并不明顯，這一點也從中央設計局在預方案設計中的結論得到印證——他們認為應同時推進導彈型和魚雷型潛艇方案的后續(xù)研究。

之所以會有這種猶豫，可能還因為“紫水晶”反艦導彈的射程僅約100公里，相比之下，P-6反艦導彈約400公里的射程顯得更具優(yōu)勢。

主要武器的選擇需要對潛艇的作戰(zhàn)效能進行對比評估。研究所聯(lián)合武器研制單位完成了相關評估，并得出了明確結論：在該艦所承擔的任務中，巡航導彈具有明顯優(yōu)勢。同時也支持了中央設計局關于導彈數(shù)量的建議，并在海軍原始任務書要求（6—8枚）的基礎上增加，最終潛艇裝備了10枚導彈。

需要指出的是，并非所有相關方面都認同這一觀點。有趣的是，數(shù)年之后，在另一型同類用途、但屬于下一代的核潛艇項目中，這一問題再次被部分專家提出，并在研究所參與下再次作出有利于導彈武器的結論。

在研究所對預方案設計的結論中，還相當大篇幅用于論證潛艇合理的總體結構類型。之所以必須研究這一問題，一方面是因為需要實現(xiàn)異常高的水下航速，另一方面則是對正常排水量的限制——這一指標在很大程度上決定了建造與運行成本，以及是否具備大批量建造的可能性。

為解決這一復雜問題，研究人員對多種技術措施進行了全面分析，例如采用全新的減阻方法、降低設備重量和體積等。尤其在水動力學方面進行了深入研究，并提出了一系列措施，包括：降低艇體細長比、使艇體呈回轉體外形、盡可能縮小指揮塔圍殼、采用單軸推進方案，以及降低螺旋槳轉速等。

然而，研究結果表明，即便同時采用上述所有措施，也無法在既定排水量限制下，同時實現(xiàn)所要求的高航速目標。

核動力巡航導彈潛艇K-162（661工程）在海上

在研究所代表的觀點中，實際上只有一條出路：放棄國內傳統(tǒng)潛艇設計中關于“不沉性”的要求，轉而采用一種新的結構類型——顯著減少儲備浮力，在艇體大部分長度上采用單殼體結構，并采用單軸推進。

除了正式結論之外，這種論證也體現(xiàn)在1959年根據(jù)造船工業(yè)部（МСП）領導指示專門編寫的一份報告中，題為《中央科研院第45研究所關于攜帶近程導彈武器潛艇（661工程）若干原則性設計問題的意見》。當時用于論證這些建議的部分理由如下：

1. 將艇體細長比（長度與寬度之比）從戰(zhàn)后建造潛艇的12—14降低至約8。在這種細長比下，在給定排水體積條件中，濕表面積可減少16%，從而相應降低推進所需功率。
2. 將艇體設計為回轉體形狀，這將減少濕表面積，并提高流入螺旋槳盤面的水流均勻性，這對推進效率以及降低噪聲都非常重要。
3. 減少儲備浮力及可滲透部分的體積，即在給定正常排水量的條件下減少整體水下體積（在傳統(tǒng)雙殼體潛艇中，可滲透艙室與壓載水艙體積約占正常排水量的60%—70%）。在設計中若盡量壓縮這些體積，則可將其降低至正常排水量的約30%。

661工程K-162潛艇

1. 極限縮小指揮塔圍殼的尺寸。通過合理設計，與例如627工程潛艇的圍殼相比，其圍殼尺寸可以幾乎減半。
2. 選擇螺旋槳的最佳轉速。此前，螺旋槳轉速通常由現(xiàn)有的汽輪齒輪傳動裝置決定，而這些裝置為了減輕重量往往設計為高轉速，因此實際轉速偏高。研究所為確定在艇體為回轉體、細長比約為8的條件下螺旋槳的最佳轉速進行了研究，結果表明：當轉速降低至約300轉/分鐘時，推進效率可提高約10%。
3. 采用單軸動力裝置方案。研究結果表明，由于螺旋槳與艇體之間的相互作用條件更為有利，推進效率（推進系數(shù)）可提高約18%。此外，當螺旋槳位于艇體軸線上時，其盤面比和葉片數(shù)量也可以減少，這同樣會進一步提高推進效率。

當時關于降低儲備浮力并轉向單殼體結構的合理性，也有一些非常有意思的論證（這些內容出現(xiàn)在評審結論材料中）：

始終存在一種可能性，即損傷會波及內部艙壁……在這種情況下，即使?jié)撏Ь哂休^大的儲備浮力，仍然可能會沉沒。因此，不能說增加儲備浮力就能賦予潛艇某種“新的品質”。

由于并非所有損傷都會破壞艙壁結構，因此較大的結構安全裕度確實可以降低潛艇沉沒的概率。但這種作用，只在武器破壞能力較弱的情況下才具有意義。

K-162在試驗中

在戰(zhàn)斗環(huán)境中，潛艇在受損后上浮并以水面航行——在具有較大結構強度儲備的情況下（在和平時期這一點原則上是可能的）——通常會導致不可避免的毀滅性后果，因為這種情況往往發(fā)生在敵方艦艇幾乎必然存在的區(qū)域。因此，在現(xiàn)代武器打擊手段條件下，較大的儲備浮力不能被視為一種能夠避免潛艇在遭受嚴重戰(zhàn)斗損傷后被摧毀的因素。

關于在和平時期可能因所謂航行性損傷而影響水面航行安全、從而需要保證潛艇不沉性的觀點，需要指出的是：由于潛艇具有較大的潛深能力，其耐壓殼體本身具有較高強度。這一特性使人有理由認為，以往老式潛艇中導致艙室進水的原因，要么會造成耐壓殼體完整性破壞，要么會表現(xiàn)為可控滲漏，而后者通常可以通過艇上設備加以處理。

在關于單軸推進方案的反對意見中，主要涉及運行可靠性問題。研究所認為，潛艇汽輪齒輪裝置的使用經(jīng)驗表明，其可靠性不應引起質疑。同時，為降低失去動力推進的概率，動力系統(tǒng)中的其他關鍵部件（如反應堆、關鍵輔助設備、渦輪發(fā)電機等）均將采取冗余設計。

至于螺旋槳在擱淺時受損、軸系卡死、以及在淺水航行中螺旋槳遭受侵蝕破壞等問題，從單軸方案來看反而更具優(yōu)勢。同樣，這一點也適用于動力裝置的戰(zhàn)斗生存能力，因為在現(xiàn)代武器的威力條件下，很難想象爆炸會恰好只摧毀一條軸線而另一條仍然完好。

在某些方面，甚至認為單軸加艇艏備用螺旋推進器的方案更具生存性。

至于潛艇整體的戰(zhàn)斗穩(wěn)定性，由于單軸潛艇具有更高的靜音高速能力（在100米深度：25節(jié)，而雙軸潛艇約為15節(jié)），其被探測和被持續(xù)追蹤的概率也會更低。

在預方案設計階段，還對艇體材料進行了三種選擇的研究：鋼、鈦合金和鋁合金。鋁合金由于不適用性被設計方較為充分地論證排除，因此不再考慮。至于鈦合金，在國家造船系統(tǒng)的領導機構中仍有不少支持者。

該型核動力潛艇外形示意圖

根據(jù)預方案設計資料，該階段潛艇的排水量并不是通過重量分配來確定的，而是由設備布置所需的艙室體積來決定。因此，采用鈦合金并不會像鋼材那樣因為比強度更高而直接降低排水量。

與此同時，鈦合金的成本遠高于鋼材，并且其應用還需要建立相應的生產體系以及開發(fā)新的工藝流程，而這些都與該艦艇緊迫的研制周期不相適應。基于這些原因，中央設計局（ЦКБ）和研究所一致認為，采用已經(jīng)成熟的高強度鋼作為艇體材料更為合理。

不過，研究所在結論中也指出，如果未來能夠通過減小設備尺寸并相應降低艇體體積，那么采用鈦合金仍然有可能進一步減少排水量并提高航速。

總的來說，這些建議和結論本身是相當有意思的——也就是說，661工程潛艇理論上既可以采用單軸、單殼體結構，甚至也未必必須使用鈦合金材料。

那么最終實際結果如何呢？這一點將在后續(xù)內容中說明。

后續(xù)內容將另行介紹。

661工程的武器、“紫水晶”（“Аметист”）反艦導彈及其發(fā)射筒……