2023年度全球海战领域十大事件-舰艇动力能源

  3月，美英澳三国联合发布了“奥库斯”核潜艇的发展路径，明确澳英两国将在英国下一代攻击型核潜艇SSN(R)基础上，共同完成“奥库斯”攻击型核潜艇设计，并建造各自首艇。同月，英国罗·罗公司与澳大利亚政府签订合同，将为澳核潜艇提供反应堆，选型或将为PWR3压水堆，是现役“机敏”级攻击型核潜艇PWR2反应堆的改进型。

  “奥库斯”核潜艇推进系统将由美国提供，采用与“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇相似的方案。6月，罗·罗公司扩建了其潜艇核反应堆装置生产装配基地，使工厂产能翻倍，用作组装英澳核反应堆的主要场所。按照计划，英国研制的首艇将于本世纪30年代末交付；澳大利亚研制的首艇将于本世纪40年代初交付。

  3月，美海军水面战中心费城分部完成DDG(X)驱逐舰陆基试验场（LBTS）建设，将用作该舰综合电力系统的陆上试验场地。美海军计划在陆基试验场中开展缩比及全尺寸试验，以降低DDG（X）综合电力系统研制中的潜在风险。下阶段，美海军将开展陆上工程点（LBES）建设工作，旨在验证综合电力系统的战术性能。根据美海军概念设计的具体方案，与DDG 1000“朱姆沃尔特”级相比，DDG（X）具有更充足的电力裕量和更灵活的配电能力，可满足大功率雷达、定向能武器等上舰需求；其燃油效率将提升25%，续航力增加50%，战位时间增加120%，从而增强运行机动性。

  4月，意大利莱昂纳多DRS公司宣布获得美海军超10亿美元合同，为“哥伦比亚”级核潜艇提供全电力推进系统部件。相关生产工作将在该公司位于马萨诸塞州菲齐堡、威斯康星州梅诺米尼福尔斯和康涅狄格州丹伯里的工厂进行。7月，美海军授予柯蒂斯·莱特公司一份价值2.5亿美元的合同，将为“哥伦比亚”级核潜艇等平台提供推进阀、控制管理系统、泵、先进仪表等推进系统部件，相关工作已在纽约和宾夕法尼亚的国防电子与海军电力工厂开展，预计将持续至2028年。“哥伦比亚”级将成为美海军首型采用全电力推进系统的潜艇，无需齿轮箱并缩短了传动轴，可大幅度降低机械辐射噪声，提高潜艇隐身性能。

  3月，美海军“圣巴巴拉”号（LCS 32）近海战斗舰服役，成为首艘配备模块化LM 2500燃气轮机的水面舰艇。7月，通用电气与土耳其TAIS OG-STM造船厂签署协议，将为土耳其海军“伊斯蒂夫”级护卫舰提供模块化LM 2500燃气轮机。

  这种模块化燃气轮机采用一体式复合碳纤维外壳结构，无需螺栓连接，腐蚀敏感性低，可增加大规模维修间隔，降低寿命周期成本。复合壳体较钢质壳体减重2500千克，辐射噪声降低了60%。碳纤维壳体还可减少机舱的辐射热量，明显降低壁温和冷却要求，改善机组人员的工作条件。其检修门减重60%，采用大型20厘米×20厘米的观察窗和大型外部增压检修面板，并增加检修面板和门的数量，可减少维护时间。此外，还安装了新型数字传感器和组件，如传感器、加热器、火焰和冰探测器等部件，具备细水雾灭火能力。

  5月，美国防高级研究计划局（DARPA）启动“水下磁流体推进器”（PUMP）项目。不同于常见的螺旋桨推进器，磁流体推进系统利用海水在磁场中受到的电磁力提供推力，无需各类旋转和传动部件，运行更为安静高效。

  该项目为期三年半，最重要的包含流体力学/电化学/电磁场等多物理场仿真工具开发、长寿命电极材料研发、推进器缩比原型验证。项目要求推进器缩比原型推力达100牛，电极常规使用的寿命5年。DARPA计划围绕高温超导磁体技术，组建涵盖流体力学、电化学和电磁学的综合开发团队，借鉴燃料电池相关领域先进电极涂层等技术，着重克服电极材料在电磁/电化学复合环境下的腐蚀问题。这种新型推进技术有望大幅度降低美军中大型无人潜航器等水下平台推进装置的机械噪声，提高其部署和任务执行的隐蔽性。

  6月，美国通用原子电磁系统公司（GA-EMS）获得通用动力应用物理科学公司的合同，将为DARPA“先进推进器实验”（APEX）项目提供支撑，包括推进系统模块设计、建模、技术评估和分析等。该项目2022年启动，旨在研发和演示用于潜艇的新一代推进技术，着重关注推进效率、信号特征、机械设计、作战运用等因素。

  项目第一阶段为期24个月，通用动力应用物理科学公司为主承包商。通用原子电磁系统公司将在马萨诸塞州波士顿工厂进行系统模块设计和工程分析工作，在密西西比州图珀洛的卓越制造中心进行建造与测试工作。

  7月，圣彼得堡孔雀石海洋工程局宣布，正在开展新型水下核反应堆模块（SEM）研发。该模块包含两座反应堆，总发电容量约20兆瓦，旨在为北极海域的无人潜航器等水下装备供电。该平台可在水深约400米处长期部署，借助8根固定在潜水绞车上的锚线完成受控下潜和上浮，并通过自主运动避免冰山碰撞；可与载人潜器对接，实现人员和物资交接，约每3个月由6名专家来维护检查。目前，关于其反应堆型号和参数尚无明确信息。

  7月，英国45型驱逐舰5号舰“保卫者”号开始做电力系统升级，使用3台MTU16V4000柴油发电机（单台功率3兆瓦）替换原有的2台瓦锡兰12V200柴油发电机（单台功率2兆瓦）。其中2台新柴油机直接安装在原柴电机舱，另1台安装在前机舱中。部分舰员宿舍改造为高压配电室，以管理新增的5兆瓦电量。截至目前，2号舰“无畏”号和1号舰“勇敢”号已分别于2021年2月和2023年1月完成电力升级改造；4号舰“龙”号和5号舰“保卫者”号正在改造过程中。根据英国海军计划，所有45型驱逐舰的电力系统升级将于2028年完成。完成电力升级后，45型驱逐舰将仅依靠柴油机就能达到巡航速度（覆盖主要工况），同时满足日用电需求。WR-21燃气轮机将仅用于大功率推进，使用频率较低。由于WR-21燃气轮机改进远比新增柴油机耗时长，这种电力系统升级方案能使45型驱逐舰在完成WR-21燃气轮机改造前，就可满足部署需求。

  9月，西班牙纳凡蒂亚公司利用卡塔赫纳船厂专用陆上测试设施，模拟苛刻水下运行条件，成功完成S-80型潜艇燃料电池AIP系统的工厂测试。按照计划，西班牙海军S-80型三号艇将最先安装该AIP系统，成为西班牙海军首艘燃料电池AIP潜艇，一号和二号艇则将在首次大修期间陆续安装。纳凡蒂亚公司燃料电池AIP系统以生物乙醇作为氢源，经过重整室和多个一氧化碳优先氧化反应室（COPROX）转化为高纯氢气，最大发电功率可达300千瓦，可为潜艇提供3周的水下续航时间；尾气处理系统可将重整排放的二氧化碳和其他未燃气体与海水混合，处理至无法检测的水平后排出。与西班牙现役S-70型柴电潜艇相比，配备AIP系统的S-80型潜艇将具有更长的水下续航时间、更低的排放信号，以此来实现更强的作战隐蔽性。

  12月，美海军完成其大型无人舰30天720小时的连续供电演示，达成了2021年《国防授权法》对大型无人舰研发过程提出的里程碑测试目标。本次测试在弗吉尼亚州切萨皮克市举行，柏林格公司和卡特机械公司参与，海军无人与小型作战舰艇项目执行办公室和海上无人系统项目办公室联合监督。测试过程不允许人为干预，也不允许对相关设备做预防性或纠正性维护，严格验证了1550千瓦级卡特彼勒3512C型柴油发电机为大型无人舰连续供电30天的能力，是美海军大型无人舰研制的重要里程碑事件。在2020年美海军授出的大型无人舰6个设计合同中，伯林格公司团队是首个完成720小时发配电演示的团队，其余5个团队仍未完成测试。