蘇/俄海軍鈦合金耐壓殼體潛艇總體性能如何?

2019-05-30     皇家橡樹1972

這張表格里倒數第二個橙色箭頭指的,俄羅斯生產的ΠΤ-3B鈦合金牌號,就是前蘇聯鈦合金潛艇耐壓殼體所使用的鈦合金材料 ,它其實不神秘,我國和美國都有相應對的鈦合金牌號,裡面的合金成分除了鈦(TI)還有鋁(AI)、鉬(MO)、鋯(ZR)、矽(SI) 根本不是外界想像的那樣複雜,從工業角度來說,成分越複雜的合金材料在後續的加工過程中會越困難,因為大部分的合金板、管、帶、絲、型材都需要熱處理或者焊接,這兩項熱加工工藝會出現合金成分熱燒損的問題,如果某一個合金成分被燒損低於成分值,那麼整個材料輕則焊接位置達不到技術要求,重則整塊材料報廢!所以,需要大量後續加工的金屬材料的合金成分都不太複雜。

沉沒在北極北海海底的世界上潛深最深的蘇聯「共青團員號」核潛艇,屬於958型 北約代號M級(麥克)。它是1980年代世界上最大的攻擊型核潛艇,水下排水量超過8000噸,潛艇的耐壓殼體就是採用ΠΤ-3B鈦合金製造的,最大潛深1250米,為世界之最!蘇聯歷史上一共建造了3型 10多艘鈦合金耐壓殼體的核潛艇。

「共青團員」號核潛艇屬「麥克級」(M級)在1980年代它可是世界上排水量最大,理論性能最先進的核潛艇。

從材料學角度來說,鈦要比鋼鐵或者鋁更適合製造工業品(核潛艇也是工業品),因為它:任性、抗拉強度、重量輕(鋼的四分之一)、耐腐蝕、超低磁型(對於潛艇來說意義非常大,可以躲過磁力探測器材的搜索)都大大超過那兩種金屬,並且鈦資源的地質儲量是非常豐富的!

既然是這樣,為何我們身邊很少有鈦的製品?一提到鈦合金就是「高大上」?這是因為鈦雖然地質儲量豐富但是把它冶煉出來(海綿鈦)合金化後續的加工…是比較困難的事情,原因是鈦是極易被氧化的金屬,而大自然當中氧是無處不在的!這就給鈦的一系列生產帶來了極大的麻煩!生產環節當中稍有不慎就會形成氧化鈦,成了無用的東西,還需要重新脫氧還原。

蘇聯第一艘鈦合金潛艇,著名的「P級」實驗艇(北約起名叫:帕帕)這艇屬於飛航飛彈核潛艇,就建造了一艘,它是世界上水下航速最快的潛艇最高航速44節,由於造價昂貴被稱為「金魚」,蘇聯所有的鈦合金都可以稱之為「金魚」。

所以,鈦雖然儲量豐富但是生產它是非常費事的,從冶煉開始就需要在真空、脫氧狀態下進行,直至生產出來潛艇所需要的板材和型材,到了焊接環節又出現了遇熱氧化的問題(遇熱後分子之間的間隙擴大,氧分子迅速侵入而形成氧化)所以需要採用「惰性氣體保護焊」才行。

總之,鈦理論上是比鋼好出很多的材料,儲量也很豐富,但矛盾的加工困難耗時費力,並且價格相對於潛艇用鋼來說比較昂貴!所以,其它有製造核潛艇的國家都採用HY-80或者HY-100高性能鋼製造潛艇的耐壓殼體,並且鋼冶煉暨後續加工要比鈦合金工藝簡單了很多,價格更是便宜很多。

當年「水下跑車」蘇聯「阿爾法級」核潛艇(北約代號:A級)艇體採用流體力學原理設計,外觀非常圓滑,線條也很優美...A級仍然採用鈦合金建造耐壓殼體,採用液態金屬冷卻反應堆,最高水下航速42節...由於艇身很小再加上潛深和高航速,北約國家反潛兵力對它有些頭疼!

那麼,前蘇聯為何要獨闢蹊徑使用鈦合金製造潛艇?這個原因就是蘇聯在核潛艇製造方面總體上落後美國一個等級,甚至要落後於英法!特別是機械價格方面和反應堆製造方面的不精緻,造成了潛艇噪音很大!對於潛艇來說靜音始終要放在首位,所發出的噪音太大也就失去了海水屏障的意義,但解決噪音大的問題不是一朝一夕…所以,蘇聯打算利用鈦合金抗衝擊性能、抗拉伸強度…都比鋼好的特性讓潛艇潛得更深一些!如果達到水下1000米,那麼美軍的反潛裝備的效能會變得極低,而且反潛魚雷也潛不到那麼深,也就沒法打擊潛艇了。

美軍MK48型反艦/反潛兩用魚雷,最初型號只能打擊600米水下深度的潛艇,由於蘇聯鈦合金潛艇可以潛深至800~1200米,這對於美國來說是一個不好的信號,如果蘇聯潛艇在水下1000米「摸到」美國近海,出其不意的上浮到發射飛彈的深度再發射核飛彈,美國是完全防禦不及的,連5分鐘的預警時間都沒有!這種形勢也迫使美軍改進MK48,使其可以在水下1000米打擊鈦合金潛艇。

俄羅斯海軍「亞森級」多用途戰役核潛艇和「拉達級」常規潛艇。「亞森級」是目前世界上最大的攻擊型核潛艇,水下排水量接近萬噸,攜帶武器眾多有「水下巡洋艦」之稱,而「拉達級」由於沒有AIP標配已經成了雞肋!

冷戰結束了,瘋狂的軍備競賽也停止了,俄羅斯雖然受國力下滑的影響,軍事力量已經大幅度的降低,但是核潛艇是國之重器,是大國的象徵…俄羅斯咬牙也要堅持研製新型的核潛艇,並且隨著科技的進步,俄羅斯現有的機械加工能力和反應堆製造技術也有了不小的提高…也不在需要刻意的使用鈦合金強化下潛深度了,目前世界上除了俄羅斯還有幾艘「塞拉Ⅱ」鈦艇外,其它國家依舊是採用高性能鋼來製造核潛艇的耐壓殼體!

最後「金魚」塞拉級,外表「消聲瓦」大面積脫落,也不進行維修說明保養很差,它目前在「亞森級」數量不多的情況下,與「阿庫拉級」核潛艇支撐俄羅斯水下力量的中堅。

核潛艇是大型綜合武器裝備平台,它的建造要求各方面性能都要平衡,這樣才能使核潛艇的戰鬥力水平提升,如果單純的提高某一性能最終的後果就是潛艇造價非常昂貴,性能提高也不是很大,也就成了得不償失事情,歷史上的這些蘇聯鈦合金潛艇,紙面總體作戰性能尚佳,但是數量太少而且技術不穩定,都是通過一個型號建造後積累了經驗後再建造下一個型號的潛艇,新生事物總是有一個再提高的過程,可問題是這要花費巨額資金去投入,蘇聯在國力不及美國的條件下做到這些已經很不錯了!

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