从“玩具模型”到“深海幽灵”，核潜艇一万年也要搞出来

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导语：核潜艇作为深海幽灵，以核反应堆作为动力装置，水下持续航行时间可以达到60到90天，是大国战略威慑力量的重要标志。我国核潜艇研制起步晚，建造难度极高，当年毛泽东被赫鲁晓夫态度傲慢激怒，发下豪语“一万年也要搞出来”，恐怕不知要到何时才能拥有这项具有战略威慑力量的“国之重器”。

一、走出科幻：从“人力”到“核动力”的潜行进阶史

自1620年荷兰物理学家科尼利斯·德雷尔制造出历史上第一艘潜艇，潜艇经历了近400年的漫长发展与应用。然而直到今天，常规动力潜艇依托的电池组受电量限制，续航力受到限制。

17世纪德雷尔建造第一艘潜艇

1942年，随着世界上第一台核反应堆开始链式反应，人们就希望能将这种工作时近乎不需氧气、仅需少量“燃料”的动力源装在潜艇上，由此在1955年催生了世界上第一艘核潜艇——“鹦鹉螺”号。

作为拥有近乎无限动力的核潜艇,鹦鹉螺号彻底改变了潜艇

随着美苏等世界军事大国陆续下水核潜艇，刚刚通过“一五”计划迈入工业化道路、海军发展尚处于萌芽状态的中国，也希望发展出自己的核潜艇。

1958年我国首座原子试验反应炉投入运行、第一艘仿制常规潜艇也已建成，以此为基础，聂荣臻元帅呈送了《关于开展研制导弹原子潜艇的报告》并得到了批准；最初代号“07”工程，后因不慎泄漏该工程性质，再改为“09”工程，这也是后来核潜艇型号都以“09”开头的起因。同年3月，我国核潜艇工程“上马”，确立“先研制鱼雷攻击核潜艇，再搞战略（弹道）导弹核潜艇”的分两步走的方案，由此拉开了我国核潜艇的序幕。

二、从零开始：我国核潜艇源于“玩具模型”？

1958年我国海军和有关工业部门着手研究设计机构的组建工作，研究核潜艇小组当时被调侃为“”三无工程”：无图纸资料、无专家权威、无外来援助。此时国内仅完成“二四协定”中常规潜艇的仿制工作，唯一的设计经验是在1959年完成的032-1型潜艇这种仅有30吨排水量小型试验艇。而体现潜艇最高技术水平的核潜艇设计方面，不仅要考虑常规设备、武器性能，还需考虑核反应堆这样特殊的存在，结构设计和系统配置的难度更上一个档次。

032-1型潜艇所开创的水滴型艇体、流线型围壳、大型围壳舵等设计

1959年10月，苏共总书记赫鲁晓夫访华，毛泽东在会见时向他提出协助研制核潜艇的要求。赫鲁晓夫傲慢地说：“核潜艇技术复杂，价格昂贵，你们搞不了！苏联海军拥有这种战略武器，同样可以保卫你们的国土。”他在访问期间又宣布将援华的苏联专家全数撤回。据称毛泽东一气之下，把周恩来、聂荣臻、罗瑞卿等人找来，斩钉截铁地说：“核潜艇，一万年也要搞出来！”

毛泽东亲自向赫鲁晓夫提出协助中国研制核潜艇的要求

恰在方案论证时，我国一对外交官夫妇在回国的机场购物时偶然发现一个核潜艇模型——就买回国给孩子；有关方面听说了有这么个玩具，就把它要来送到719所。包括黄旭华在内的科研人员将其反复拆装，测量、记录、绘图，结果验证了他们此前设计思路的正确。

美国Renwal模型公司以华盛顿级战略导弹核潜艇设计的模型

为进一步验证确认，项目组为此专门建造了一个1:1木质结构模型，解决核潜艇上所有设备、仪表、系统管路、电缆的合理布置和精确定位问题。并依托032型潜艇的设计经验，最终定下水滴型、双壳艇体以及内部构造。与常规水面线型、鲸型艇体相比，在20节速度下可减少20%的航行阻力，流体噪音和水下操控性与稳定性改善效果也很明显。

三、挺进深海：如何锻造核潜艇的“生命边界”？

耐压壳是潜艇的核心结构部件，其重量占潜艇总重的1/4-1/2,是潜艇浮力的主要提供者和深水压力的主要承受者。为提高潜艇的各项战术性能，尽可能增加潜艇的下潜深度，提高钢的屈服强度是根本的办法。

正在厂房组装的潜艇耐压壳体

中国从20世纪50年代开始试制超高强度钢， 60 年代根据当时国情和需要曾先后研制了3 种590MPa 级不同成分系的耐压壳体用钢。而综合性能好的镍铬系921钢即被选用为091型核潜艇耐压壳钢材。

在实际投产中，由于当时采用平炉冶炼，钢中非金属夹杂物及硫、磷等杂质含量高，使得091型核潜艇首艇耐压壳的实际屈服强度仅有420MPa，但其性能仍远高于国内正在仿制的033型常规潜艇所有的特种钢，可以保证潜艇作战深度达220米，极限深度250米。

进入80年代后，随着国内冶金工业条件的改善，921钢开始用电炉冶炼并以电炉加炉外精炼，然后开坯轧制及热处理，其配套的铸、锻钢也相应进行了工艺改进从而演进出921A钢，使钢材的实际屈服强度稳定在590MPa；通过了全面鉴定后用于091型潜艇404号实艇建造，其作战深度与极限深度分别提升到250米/305米。

上世纪80年代，我国潜艇钢冶炼的关键设备：钢包炉外精炼炉

四、潜行万里：驱动潜艇的澎湃“核”心研制有何难点？

潜艇核反应堆与陆上核电站运行原理有一定相似；另一方面由于潜艇的内部空间受耐压壳尺寸限制,需要有紧凑的体积与较大的功率密度，堪称“螺蛳壳内做道场”。因此我国确定了以安全稳定的压水堆驱动汽轮机动力构型。

核潜艇压水堆推进系统示意图

我国虽在1957年前即对船艇用核动力装置展开了研究，但到60年代中期仍只有石墨气冷堆与重水堆的设计制造经验。凭借外刊上一些船用核反应堆的零星报道，在缺少必要实验设备和现代化计算工具的情况下开始了设计工作。受限于当年国内工业水平仅能制造不到7米级直径潜艇耐压壳，选定核动力研究所提出将核动力装置分散在堆舱、副机舱、主机舱等3个舱内的布置方案。

第一代核潜艇陆上模式堆厂房

1965年7月核潜艇陆上模式堆技术设计方案敲定，同年9月在西南大山深处成立了909潜艇核动力研究设计基地，为了减少上艇风险，并借鉴遵循了国外从陆地试验堆到试验艇的船用核动力发展路线，科研人员在909基地建立了一个与海上环境条件一模一样的陆上模式堆，进行模拟试验，并在1969年完成了陆上模拟堆的施工设计。

1970年我国第一座压水堆——核潜艇陆上模拟堆建成并投入运行，船体在辽宁葫芦岛造船厂完工，同年12月26日，即毛泽东主席77岁大寿这一天中国首艘鱼雷攻击核潜艇在渤海湾下水，艇上四万六千多个零部件，没有用一颗外国螺丝钉，至此，中国成为全球第五个拥有核潜艇的国家。

从1971年开始，到1974年交艇，核潜艇分三个阶段出海26次：进行各种试验近200项，反应堆运行数千小时，主机运行数百小时，累计航程6000多海里，在各项试验中获取千万个技术数据，完成了中国第一艘核潜艇的试验试航任务。

1974年8月1日上午10时我国自主研制的首艘核潜艇“长征一号”正式交付，舷号为401，正式编入海军战斗序列。

094型战略核潜艇亮相前的我海军核潜艇，其中093和094并未公开亮相

中国的核潜艇一直以来都十分神秘，数据很少对外公开。长征1号服役后被定为091型核潜舰，在091型之后，20世纪90年代国内一方面对091型核潜艇进行现代化改造，建造了092弹道导弹核潜艇，使其在安静性、探测能力、攻击力、自动化水平基本达到甚至国际第二代核潜艇后期型水平；随后又有新型的093攻击核潜舰与094、094A型弹道导弹核潜艇，目前在役的核潜艇总数有15艘，另外至少有2艘在建造中，其核潜艇总数已仅次于美俄居全球第3。

结语：
中国建造核潜艇的时间比较晚，技术水平没有美国和俄罗斯的好，在噪音和隐身水平上要比美俄逊色不少，我国核潜艇技术的追赶之路道阻且长。

近两年来超高屈服度钢材、超大型油压机和8000吨级21米宽幅超大型数控船用卷板机、新一代一体化自然循环核反应堆、无轴电推等技术的披露，制约我国核潜艇性能水平的关键技术领域也将逐步攻克。在不久的未来终将看到我国核潜艇迎头赶上，在万里海疆外为国家安全破浪前行。

参考文献：

1. 虞莉婷 董建丽，阮可强回忆核潜艇研制工作，中国核工业，2016年2期

2. 袁和平，澎湃之心—核动力潜艇陆上模拟堆在三线建造实录，中国军转民，2015年3期

3. 胡航伯 魏书修，舰艇用钢的研制和发展，舰船科学技术，2001年2期