纯电动！通用拿下美国海军95亿美元大单：建造两艘哥伦比亚级核潜艇

图片来源：美国海军

11月5日，美国海军(USN)授予康涅狄格格罗顿通用动力电动船造船厂一项95亿美元修订合同，包括成本加奖励费用，以便建造和测试第一艘和第二艘哥伦比亚级别核潜艇——“哥伦比亚号”(SSBN 826)和“威斯康星号” (SSBN 827)。

USN指出，合同修订还包括相关的设计和工程支持，并支持在2021财政年度开始建造第一艘“哥伦比亚号”，以及在2024财政年度“威斯康星”号后续船体的提前采购、提前建造、协调材料购买和全面建造。

其中5.452亿美元来自国家海基威慑基金(NSBDF)，1990万美元来自2020财年NSBDF基金。

“哥伦比亚号是海军的头号采购优先计划。”海军研究发展和采购助理部长James Geurts在一份声明中说。“按时授予合同对保持项目正常运行至关重要。”

在10月7日关于“哥伦比亚计划”的一份报告中,美国国会研究服务(CRS)指出,“海军官员认为，自2013年9月以来， 哥伦比亚级别项目一直是海军的首要任务计划，这意味着,在其他方面,从海军的角度来看, 哥伦比亚级别计划将获得资金，即使是以牺牲其它海军项目的资金。”

哥伦比亚级别核潜艇

根据公开资料，哥伦比亚级潜艇，前称为俄亥俄替代潜艇（Ohio Replacement Submarine）和SSBN-X未来后续潜艇（SSBN-X Future Follow-on Submarine），是一种即将出现的核潜艇，旨在取代美国海军的俄亥俄级弹道导弹潜艇。第一艘潜艇在2020年10月1日正式开始建造，预计在2031年进入服役

目前，美国海军有三种潜艇——核动力攻击潜艇(SSNs)、核动力巡航导弹潜艇(SSGNs)和核动力弹道导弹潜艇(SSBNs)。SSNs和SSGNs是多任务舰，执行各种和平时期和战时任务。它们不携带核武器。

如今，美国海军操作14艘俄亥俄 (SSBN-726)级SSBN。这些船通常被称为“三叉戟SSBN”或简单称为“三叉戟”，因为它们携带三叉戟D-5潜射弹道导弹。它们在1977- 1991财政年度采购并在1984-1997年进入服役。最初设计的使用寿命为30年，但后来被认证为42年的使用寿命，包括两个大约19年的运行周期，中间间隔大约4年进行核加油大修。

美国国会的一份报告于2020年6月24日宣布，哥伦比亚级潜艇是美国海军的一项首要任务。该项目的研发工作已经进行了好几年，第一艘船的提前采购(AP)资金早在2017财年就开始了。

根据美国海军提交的2021财年预算，第一搜哥伦比亚级潜艇的采购成本估计143.934亿美元（按当年美元计算），其中包括60.078亿美元的计划成本，这意味着(本质上) 哥伦比亚级潜艇的细节设计/非重复工程(DD/NRE)成本。。美国海军希望在2024财年采购第二艘哥伦比亚级潜艇。

哥伦比亚级潜艇的设计包括16个潜射弹道导弹管，而不是俄亥俄级SSBN上的24个潜射弹道导弹管(其中20个现在用于潜射弹道导弹)。虽然哥伦比亚级潜艇设计比俄亥俄级潜艇设计有更少的潜射弹道导弹管，但它在水下排水量方面比之更大。和之前的俄亥俄级设计一样，哥伦比亚级潜艇将是美国有史以来建造的最大潜艇。

英国海军也计划购买哥伦比亚级潜艇，命名为无畏级SSBN。这艘潜艇将装备8艘D-5潜射弹道导弹，或哥伦比亚级所携带数量的一半。CMC(通用导弹舱)的模块化设计将适应这种差异。英国为该CMC的设计提供了部分资金，其中包括一大部分初始资金。

此外，哥伦比亚级潜艇将由一个电力驱动推进系统提供动力，其中包括一个驱动船只螺旋桨的电动马达。它将使用一个核反应堆来产生必要的电能来供应电力推进发动机。电力驱动系统可以降低潜艇的寿命周期成本，同时降低声学信号。潜艇将能够以20公里(38公里/小时)的速度航行，并在250米的深度操作。

在20世纪上半叶，涡轮电力驱动已经被用于美国的主力舰(战列舰和航空母舰)。后来，两艘核动力潜艇，图利比号(USS Tullibee)和格伦纳德·P·利普斯科姆号(USS Glenard P. Lipscomb)，都配备了涡轮电力驱动装置，但在使用寿命期间表现不怎么可靠，动力不足，维护工作量大。截至2013年，只有法国海军在其凯旋级核动力潜艇上使用了涡轮电力驱动.

从概念上讲，电力驱动只是推进系统的一部分(它不会取代核反应堆或蒸汽涡轮机)。相反，它取代了在早期核动力潜艇上使用的减速传动装置(机械传动)。在1998年，美国国防科学委员会设想了一种核动力潜艇，它将使用直接的能量转换，消除对减压机和蒸汽涡轮机的需要。

2014年，诺斯罗普·格鲁曼公司被选为涡轮发电机组的主要设计者和制造商。涡轮把蒸汽中的热能转化为机械能，而发电机把机械能转化为电能。然后，电能被用来为舰载系统提供动力，以及通过电动机进行推进。

各种各样的电动机已经并且正在被开发用于军事和非军事船只。永磁发动机(PMM)(由通用动力公司和新港新造船公司开发)和高温超导(HTS)同步电机(由美国超导体公司和通用原子公司开发) 也考虑应用在未来美国海军潜艇上。

最近的数据显示，美国海军似乎正专注于永磁、径向间隙电力推进发动机(尽管朱姆沃尔特级驱逐舰的设计从PMM转换为先进的感应发动机)。永磁发动机正在大型运载工具II上进行测试，可能应用于后期生产的弗吉尼亚级潜艇以及未来的潜艇。由西门子公司(Siemens AG)开发的永磁发动机用于德国和意大利海军服役的212型潜艇。

编译/前瞻高端装备研究组

参考资料：

https://www.janes.com/defence-news/news-detail/us-navy-awards-contract-to-build-and-test-first-two-columbia-class-submarines

https://www.navyrecognition.com/index.php/focus-analysis/naval-technology/8848-analysis-new-columbia-class-nuclear-powered-ballistic-missile-submarine-is-a-top-priority-for-us-navy.html