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苏/俄海军钛合金耐压壳体潜艇总体性能如何?

这张表格里倒数第二个橙色箭头指的,俄罗斯生产的ΠΤ-3B钛合金牌号,就是前苏联钛合金潜艇耐压壳体所使用的钛合金材料 ,它其实不神秘,我国和美国都有相应对的钛合金牌号,里面的合金成分除了钛(TI)还有铝(AI)、钼(MO)、锆(ZR)、硅(SI) 根本不是外界想象的那样复杂,从工业角度来说,成分越复杂的合金材料在后续的加工过程中会越困难,因为大部分的合金板、管、带、丝、型材都需要热处理或者焊接,这两项热加工工艺会出现合金成分热烧损的问题,如果某一个合金成分被烧损低于成份值,那么整个材料轻则焊接位置达不到技术要求,重则整块材料报废!所以,需要大量后续加工的金属材料的合金成分都不太复杂。

沉没在北极北海海底的世界上潜深最深的苏联“共青团员号”核潜艇,属于958型 北约代号M级(麦克)。它是1980年代世界上最大的攻击型核潜艇,水下排水量超过8000吨,潜艇的耐压壳体就是采用ΠΤ-3B钛合金制造的,最大潜深1250米,为世界之最!苏联历史上一共建造了3型 10多艘钛合金耐压壳体的核潜艇

“共青团员”号核潜艇属“麦克级”(M级)在1980年代它可是世界上排水量最大,理论性能最先进的核潜艇

从材料学角度来说,钛要比钢铁或者铝更适合制造工业品(核潜艇也是工业品),因为它:任性、抗拉强度、重量轻(钢的四分之一)、耐腐蚀、超低磁型(对于潜艇来说意义非常大,可以躲过磁力探测器材的搜索)都大大超过那两种金属,并且钛资源的地质储量是非常丰富的!

既然是这样,为何我们身边很少有钛的制品?一提到钛合金就是“高大上”?这是因为钛虽然地质储量丰富但是把它冶炼出来(海绵钛)→合金化→后续的加工…是比较困难的事情,原因是钛是极易被氧化的金属,而大自然当中氧是无处不在的!这就给钛的一系列生产带来了极大的麻烦!生产环节当中稍有不慎就会形成氧化钛,成了无用的东西,还需要重新脱氧还原。

苏联第一艘钛合金潜艇,著名的“P级”实验艇(北约起名叫:帕帕)这艇属于飞航导弹核潜艇,就建造了一艘,它是世界上水下航速最快的潜艇最高航速44节,由于造价昂贵被称为“金鱼”,苏联所有的钛合金都可以称之为“金鱼”。

所以,钛虽然储量丰富但是生产它是非常费事的,从冶炼开始就需要在真空、脱氧状态下进行,直至生产出来潜艇所需要的板材和型材,到了焊接环节又出现了遇热氧化的问题(遇热后分子之间的间隙扩大,氧分子迅速侵入而形成氧化)所以需要采用“惰性气体保护焊”才行。

总之,钛理论上是比钢好出很多的材料,储量也很丰富,但矛盾的加工困难耗时费力,并且价格相对于潜艇用钢来说比较昂贵!所以,其它有制造核潜艇的国家都采用HY-80或者HY-100高性能钢制造潜艇的耐压壳体,并且钢冶炼暨后续加工要比钛合金工艺简单了很多,价格更是便宜很多。

当年“水下跑车”苏联“阿尔法级”核潜艇(北约代号:A级)艇体采用流体力学原理设计,外观非常圆滑,线条也很优美...A级仍然采用钛合金建造耐压壳体,采用液态金属冷却反应堆,最高水下航速42节...由于艇身很小再加上潜深和高航速,北约国家反潜兵力对它有些头疼!

那么,前苏联为何要独辟蹊径使用钛合金制造潜艇?这个原因就是苏联在核潜艇制造方面总体上落后美国一个等级,甚至要落后于英法!特别是机械价格方面和反应堆制造方面的不精致,造成了潜艇噪音很大!对于潜艇来说静音始终要放在首位,所发出的噪音太大也就失去了海水屏障的意义,但解决噪音大的问题不是一朝一夕…所以,苏联打算利用钛合金抗冲击性能、抗拉伸强度…都比钢好的特性让潜艇潜得更深一些!如果达到水下1000米,那么美军的反潜装备的效能会变得极低,而且反潜鱼雷也潜不到那么深,也就没法打击潜艇了。

美军MK48型反舰/反潜两用鱼雷,最初型号只能打击600米水下深度的潜艇,由于苏联钛合金潜艇可以潜深至800~1200米,这对于美国来说是一个不好的信号,如果苏联潜艇在水下1000米“摸到”美国近海,出其不意的上浮到发射导弹的深度再发射核导弹,美国是完全防御不及的,连5分钟的预警时间都没有!这种形势也迫使美军改进MK48,使其可以在水下1000米打击钛合金潜艇。

俄罗斯海军“亚森级”多用途战役核潜艇和“拉达级”常规潜艇。“亚森级”是目前世界上最大的攻击型核潜艇,水下排水量接近万吨,携带武器众多有“水下巡洋舰”之称,而“拉达级”由于没有AIP标配已经成了鸡肋!

冷战结束了,疯狂的军备竞赛也停止了,俄罗斯虽然受国力下滑的影响,军事力量已经大幅度的降低,但是核潜艇是国之重器,是大国的象征…俄罗斯咬牙也要坚持研制新型的核潜艇,并且随着科技的进步,俄罗斯现有的机械加工能力和反应堆制造技术也有了不小的提高…也不在需要刻意的使用钛合金强化下潜深度了,目前世界上除了俄罗斯还有几艘“塞拉Ⅱ”钛艇外,其它国家依旧是采用高性能钢来制造核潜艇的耐压壳体!

最后“金鱼”塞拉级,外表“消声瓦”大面积脱落,也不进行维修说明保养很差,它目前在“亚森级”数量不多的情况下,与“阿库拉级”核潜艇支撑俄罗斯水下力量的中坚。

核潜艇是大型综合武器装备平台,它的建造要求各方面性能都要平衡,这样才能使核潜艇的战斗力水平提升,如果单纯的提高某一性能最终的后果就是潜艇造价非常昂贵,性能提高也不是很大,也就成了得不偿失事情,历史上的这些苏联钛合金潜艇,纸面总体作战性能尚佳,但是数量太少而且技术不稳定,都是通过一个型号建造后积累了经验后再建造下一个型号的潜艇,新生事物总是有一个再提高的过程,可问题是这要花费巨额资金去投入,苏联在国力不及美国的条件下做到这些已经很不错了!

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