USSVirginia（SSN-774）'级是美国海军最新和唯一正在建造的导弹攻击潜艇。该潜艇由通用动力公司的电动船部门和亨廷顿英格尔斯运营，由一家工业公司设计，该公司包括最新的静音、情报收集和武器系统技术。弗吉尼亚级潜艇专为同时执行深海和沿海任务而设计，包括反潜战和情报收集。它们将取代老化的美国海军“洛杉矶”级攻击目前“弗吉尼亚”级潜艇的建造计划已排到2043年，预计2060年以后服役，部分潜艇可能会保留到1970年代。项目简介
“弗吉尼亚”级潜艇于1991年2月作为“百夫长潜艇”项目首次下水，后来更名为“新型核动力攻击潜艇（NewSSN，NSSN）”。它是美国历史上第一艘借助计算机辅助设计（ComputerAidDesign，CAD）和视觉“计算机辅助三维交互应用（ComputerAidThree-dimensionInteractionApplication，CATIA）”技术设计的海军舰艇。图1 弗吉尼亚级核攻击潜艇是美国海军唯一仍在建造的核攻击潜艇。这张图是该级的主力舰Virginia（SSN-774），俯视时仍使用舰艏球形声纳和舰艏12个战斧）导弹发射筒
大家都知道，冷战后期，美国为了在海上对抗苏联，专门建造了一艘技术极为先进的“海狼”型攻击核潜艇。潜艇的性能指标虽然优秀，但建造成本太高，单艘造价已达28亿美元。随着苏联的解体和冷战的结束，美国觉得是时候省钱了！这导致只建造了三个海狼级的仓促停止。但为了替代日益老化的“洛杉矶”级潜艇，美国希望制造出更便宜的“海狼”级替代产品，从而催生了“弗吉尼亚”级潜艇。为了降低成本，弗吉尼亚级潜艇使用许多“商业现货”（COTS）组件，尤其是舰艇的信息系统。这使其单船预算成本降至 18 亿美元。事实上，由于造船技术的进步，它们的成本不到 18 亿美元（按 2009 财年美元计算）。图2 “海狼”级是美国海军最好的攻击核潜艇
图3“弗吉尼亚”级使用了大量的民用设备海狼级核潜艇有多厉害，尤其是在信息系统方面。 “弗吉尼亚”级的生产方式是专门为让美国维持两家能够建造核潜艇的造船厂——通用动力电动艇事业部和纽波特纽斯造船厂而设计的。按照目前的安排，纽波特纽斯工厂将建造船尾、起居舱、机械舱、鱼雷室、指挥围栏和船首，而电动船将建造发动机舱和指挥室。然后，两家工厂轮流完成反应堆的安装和潜艇的总装、测试、舾装和交付。使用两个造船厂建造比让一个造船厂完成所有建筑工作更昂贵。但这对于维持美国的核潜艇建造工业能力和建立备份至关重要。当一个造船厂由于某种原因无法建造潜艇时，另一个造船厂可以继续。从第一代到第五代 目前，“弗吉尼亚”级核潜艇共有五个亚级：从“BlockI”到“BlockV”。其中前四艘已经在潜艇上服役，BlockV 已经订购了十艘。第一代（Block I）包括弗吉尼亚级领导舰弗吉尼亚号（SSN-774））的前四艘潜艇。它们是美国海军第一艘采用模块化建造技术的核潜艇。之前为潜艇施工时，先将耐压船体组装好，再将设备安装到船体内，这就需要在耐压船体内部狭小的空间内进行大量的施工活动，既费时又危险。更高效的是，“弗吉尼亚”级核潜艇实现了模块化建造，在建造过程中，首先在船体外部建造大型设备，然后将这些设备通过橡胶浮筏连接到相应的船体部件上，形成一个模块。模块相互连接，构成弗吉尼亚级潜艇，第一代弗吉尼亚级潜艇由10个模块组成，每艘潜艇占用约t 7 年（84 个月）建造。
图4 第一代（Block I）“弗吉尼亚”级的首舰也是整个“弗吉尼亚”级“弗吉尼亚”的首舰（SSN-774）
图 5 弗吉尼亚级潜艇的模块化结构，但这张图显示了来自印第安纳号航空母舰（SSN-789） 来自新罕布什尔号航空母舰（SSN-778））的六艘潜艇开始是第二代（Block II）“弗吉尼亚”级潜艇。它们的模块化隔间已从 10 个减少到 4 个。这为每艘潜艇节省了大约 3 亿美元的建造成本。由于建造过程，新罕布什尔州比弗吉尼亚州便宜 5 亿美元，构建所需的工时减少了 370 万 (25%)，构建时间减少了 15 个月 (20%)。
图6 第二代（Block II）“弗吉尼亚”级“新罕布什尔”（SSN-77）的主力舰8）
图 7 Block II 潜艇的模块数量已从 Block I 的 10 个减少到 4 个。从 2009 年开始，八艘第三代（Block III）“弗吉尼亚”级核潜艇（SSN-784 到 SSN-791）@ >。Block III 潜艇的船艏已改装为安装大口径船艏（LAB ) 声纳阵列。同时，它还配备了两套“弗吉尼亚有效载荷管（VPT）”，每套可安装6枚导弹。马蹄形LAB声纳阵列取代了所有使用的球形主动声纳阵列美国海军从1960年开始攻击核潜艇。LAB声纳阵列被淹没，由一个被动声纳阵列和一个中频主动声学纳米阵列组成。与之前的弗吉尼亚级潜艇相比，大约40%的船首部分进行了重新设计。
图8 第三代Block III“弗吉尼亚”级潜艇的舰艏进行了重大设计变更，更换了新型VPT导弹垂直发射系统和LAB声纳另外，来自“南达科他”（SSN-790） 首先，潜艇配备了新的推进器系统，可能是美国国防高级研究计划局（DARPA）开发的混合多材料旋翼（HMMR）系统。HMMR项目旨在改进潜艇的设计和制造螺旋桨处理以降低其建造成本和重量，并提高整体安静性。
图9 领头舰北达科他号（SSN-784）Block IV）弗吉尼亚级潜艇最终将拥有10艘潜艇目前，首舰“佛蒙特”号（SSN-792）已经服役，第二艘“俄勒冈”号（SSN-793）已经下水，另外八艘潜艇正在建造中。第三代潜艇最大的改进就是整艘大修的次数多了。潜艇的生命周期从四个减少到三个，增加了潜艇的战备时间。
图 10 首舰佛蒙特号（SSN-792）第五代 (BlockV) 弗吉尼亚级潜艇）将建造 10 艘舰艇。第五代潜艇最大的特点将是安装弗吉尼亚有效载荷模块（VIrginia Payload Module，VPM）。该模块包含四个大直径垂直发射管，每个发射管可容纳七枚战斧巡航导弹。这将使弗吉尼亚级潜艇携带的武器总数从37艘增加到65艘，增幅约为76%，其中地面武器的数量从12艘增加到40艘，增幅为233%。这使得美国海军在“俄亥俄”级SSGN潜艇退役后，仍具备潜射常规对地攻击能力。 BlockV“弗吉尼亚”级潜艇的长度已从 114.91 m (337 ft) 增加到 140. 由于增加了 21 m (460 ft) 的 VPM 舱和水下排水量从 7,900 吨增加到 10,330 吨。
图11 发射巡航导弹的第五代“弗吉尼亚”级潜艇的技术参数就像之前所说的先行天外，而“弗吉尼亚”级潜艇比“海狼”级便宜，主要技术性能参数也有所下降。该级潜艇主要技术参数如下： 长度：114.91米（BlockV为140.2米）；海狼级是108米，吉米卡特是138米。宽度：10.36m（34ft）；海狼号为 12m。水下排水量：7900吨（BlockV为10330吨）；海狼为 9,138 吨（吉米卡特为 12,139 吨） 推进：通用电气的 30 兆瓦 S9G 核反应堆，预计堆芯寿命为 33 年；狼级使用西屋公司的 34 轴承 S6W 核反应堆。潜水深度：超过240米，海狼级测试深度一度达到490米。最大水下速度：超过 25 节（46 公里/小时），海狼级为 35 节（65 公里/小时）。船员：120 名士兵和 14 名军官，126 名士兵和 14 名军官为海狼级武器：12 个 VLS 发生器管和 4 个 533 毫米鱼雷管，能够发射 Mark 48 鱼雷、UGM-109”战术战斧、“鱼叉”反舰导弹和新型先进机动水雷。BlockV 的附加 VPM 模块包含四个大直径管，每个管可容纳七枚战斧巡航导弹；海狼级有八个 660 毫米鱼雷管，能够发射 Mark 48 鱼雷、UGM-109“战术战”“斧头”和“鱼叉”反舰导弹。有效载荷：37 件武器（65 Block V）、特种作战部队、UUV、先进海豹突击队运载系统（ASDS）；海狼号50件武器，吉米卡特号拥有“多任务平台”模块，可以部署和回收无人水下航行器和ASDS。可见“弗吉尼亚”级虽然在硬性方面不如“海狼”级指标上，在任务灵活性和对地攻击能力上都优于后者。这也反映了冷战后美国海军战略从与苏联争夺海洋到“从海到陆”的转变。
图12“弗吉尼亚”级潜艇鱼雷舱
图 13. 夏威夷号航空母舰（SSN-776） 的剖视图显示了海军海豹突击队的微穿透潜艇和 te'zhonbg'f'v Virginia' 级核潜艇。创新的增量开发由于由于弗吉尼亚的低生产率，美国海军与 DARPA 签订了一项计划，逐步引入新技术以降低攻击潜艇的总体成本和风险，从而可以建造更多潜艇来维持舰队规模。这些技术包括：受中心线轴的限制 推进系统 武器 舷外存储和发射 现有球形声纳阵列的保形替换 消除或大大简化现有潜艇船体、机械和电气系统的构造 组件自动化以减少标准任务的人员工作量 统一模块化桅杆设计 八个桅杆在弗吉尼亚级潜艇上，这是美国海军历史上第一次将它们的设计统一起来，以最大限度地共享f 组件和不同的桅杆设计。被称为由 L3 领导的统一模块化桅杆 (UMM) 项目。第一个 UMM 安装在洛杉矶级潜艇 USS Memphis 上。 UMM 是一个集成系统，用于容纳、竖立和支持潜艇天线和传感器安装在桅杆的形式。目前，弗吉尼亚级核潜艇上的 UMM 包括： 通气管桅杆 两个 AN/BVS-1 光电桅杆 两个 AN/BRA-34OE-538 通信桅杆 一个或两个 SubHDR 潜艇高度 数据速率卫星通信 (SATCOM) 天线：由雷神公司，这种天线能够在 UHF（用于下行链路）和 EHF（用于上行链路）频段进行通信。雷达桅杆（配备 AN/BPS-16 水面搜索和导航雷达） 电子战桅杆（AN/BLQ-10 电子支援对抗系统），用于检测、分析和识别来自船舶、飞机、潜艇和陆基的雷达和通信信号无线电发射器。
图14“弗吉尼亚”级潜艇指挥船体桅杆布置光子桅杆（PhotonicsMast） “弗吉尼亚”级潜艇是美国第一艘使用光电传感器代替传统潜望镜的潜艇。桅杆配备高分辨率相机、光增强和红外夜视传感器、红外激光测距仪和集成电子支持测量 (ESM) 阵列。传感器安装在两个 AN/BVS-1 光电桅杆上，它们在压力外壳外相互支撑。来自桅杆传感器的信号通过光纤数据线通过信号处理器传输到控制中心。桅杆获取的图像显示在指挥中心的液晶显示屏上。早期光学潜望镜的设计要求它们穿透耐压船体，降低了耐压船体的结构完整性，并增加了在战损情况下潜艇内部进水的风险，并且还要求潜艇的控制室位于直接在外壳下方的潜艇上。使用不穿透耐压船体的光电桅杆，可以将潜艇控制室重新安置在潜艇内部，而不必位于潜艇船体下方。第一个使用的光电桅杆与普通的潜望镜有不同的外观，因此当潜艇被发现时，可以明确地确定它是一艘“弗吉尼亚”级船只。因此，目前的光子桅杆将被更接近传统潜艇潜望镜的低剖面光子桅杆（LPPM）取代。未来，可能会安装一个非旋转的、经济实惠的模块化全景光桅杆，使潜艇能够同时获得 360 度的海面视野。
图15“弗吉尼亚”级光电桅杆
图16中光电桅杆拍摄的图像显示了指挥控制室监视器上的推进器
与传统的螺旋桨推进器相比，弗吉尼亚级潜艇使用由 BAE Systems 制造的泵喷推进器，最初是为皇家海军的 Swiftsure 级潜艇开发的。这种螺旋桨大大减少了水中气泡的产生，使操作更安静。图 17 与“海狼”级一样，“弗吉尼亚”级也是采用泵喷推进的改进型声纳系统“弗吉尼亚”级潜艇的声纳阵列具有“开放系统架构”海狼级核潜艇有多厉害，可轻松添加/更换使用新的硬件和软件。硬件升级（称为技术插入）通常每四年执行一次，而软件更新（称为高级处理器版本更新）每两年执行一次。弗吉尼亚级潜艇有几种类型的声纳阵列。 BQQ-10弓装主动/被动声纳阵列（下图为SphericalArray），从SSN-784开始的大口径弓形声纳阵列；一个广角轻型光纤声纳阵列（下图为SideMountedArrays），由安装在船体两侧下侧的三个阵列组成；两个高频有源声纳安装在潜艇船体和船首。船首下方（ChinArray，下图）和指挥舱（SailArray，下图）上的高频声纳与主要（球形/LAB）声纳阵列相辅相成，可在沿海水域更安全地操作，增强冰下导航，并改善反潜战表现。低成本保形阵列（LCCA）高频声纳安装在潜艇外壳的两侧。提供潜艇上方和后方的覆盖。弗吉尼亚级潜艇还配备低频拖曳声纳阵列和高频拖曳声纳阵列：TB-16 或 TB-34 Fat Line Tactical Towed Sonar Array TB-29 或 TB-33 Thin Line Long Range Search Towed Sonar Array
图 18“弗吉尼亚”级各种声纳的位置
图 19 轻型广角阵列声纳，每侧三件救援设备 潜艇逃生装置 MK11 套装可以从沉没的潜艇上漂浮（最大工作深度为 183 米） 氢氧化锂罐水以去除二氧化碳气体船下紧急无线电示位标（SEPIRB）弗吉尼亚有效载荷模块 第三代Block III“弗吉尼亚”潜艇有两个多用途“弗吉尼亚有效载荷管（VPT）”，取代了以前的12个单用途巡航导弹发射管。从 2019 年开始建造的 BlockV 潜艇将在船体中部增加一个“弗吉尼亚有效载荷模块 (VPM)”部分，从而增加潜艇的长度。 VPM 将在中心线上增加四个直径相同但深度更大的其他 VPT，每个 VPT 最多可携带七枚战斧导弹。这将部分弥补俄亥俄级战略导弹潜艇改装的SSGN潜艇退役后失去的对地攻击能力。最初计划增加 8 个 VPT，但最终决定在操作舱和推进系统之间增加一个 21 米长的模块，以安装 4 个 VPT。
VPM 旨在携带（非核）中程弹道导弹。最近的报告表明，为了降低成本，这些 VPM 将仅携带战斧巡航导弹和可能的无人水下航行器 (UUV)。图 20.第五代（BlockV）“弗吉尼亚”级潜艇的 VPM 将允许该船携带多达 28 枚额外的陆地攻击巡航导弹。其他改进 除上述重大创新外，“弗吉尼亚”号核潜艇还有一些其他改进改进措施。 “弗吉尼亚”级使用基于光纤传输的线对线技术代替传统的电动液压系统，以更精确地操作潜艇的控制面（方向舵）。洛克希德马丁公司制造的指挥和控制系统模块（CCSM）。 Auxiliary Power 用 Cat 3512BV-12 船用柴油发动机取代了 Fairbanks-Moors 柴油发动机。后者不能安装在“弗吉尼亚”级的辅助动力舱内。 AN/BYY-1 综合作战系统的现代化版本 - AN/BYG-1（以前称为 CCSMk2））由通用动力公司 AIS 部门制造。 AN/BYG-1集成了潜艇战术指挥系统和武器控制系统。第二代 Block II 的第四艘船，USS California（SSN-781）@> 是第一艘内置先进电磁信号衰减系统的弗吉尼亚级潜艇。该系统也被用于改造以前建造的潜艇。内置可容纳 9 人的特种部队进入舱
图21“弗吉尼亚”级潜艇驾驶控制台
图22“弗吉尼亚”级潜艇指挥控制室
图23“弗吉尼亚”级潜艇辅助动力柴油机
