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美国未来的哥伦比亚级核潜艇为什么不采用最新式的热离子反应堆？

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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

美国未来的哥伦比亚级核潜艇为什么不采用最新式的热离子反应堆？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

战略核潜艇作为海基战略核武器最重要的战略发射平台，发展性能先进的战略核潜艇不光是保卫海域疆土国防安全的重要筹码，更是有核国家最核心的战略反击平台。所以我们看到俄罗斯在过去十年间虽然受国内经济发展形式不是很好，外加被美国为首的西方国家经济制裁下国家经济发展形式更加不好的严重劣势下，俄罗斯并没有放弃或者推迟其新一代的战略核潜艇更新发展之路，反而是在有限的军费预算下依然坚持装备了数量更多的北风之神级战略核潜艇，来维护本国最为核心的战略核打击平台建设核心。

另外一边的美国虽然装备有搭载潜射洲际导弹数量最多、性能最先进的“俄亥俄”级战略核潜艇，但是美国也没有因此而骄傲纵放，依然坚持开发了新一代的“哥伦比亚”级战略核潜艇，而且全新一代的哥伦比亚级战略核潜艇虽然搭载的洲际核导弹数量相比上一代的俄亥俄级少了很多，但是整体上依然采用了很多新技术在内，比如更加先进的模块化、通用化设计理念在内，比如其艇电控制指挥系统直接脱胎自美国正处于批量建造中的弗吉尼亚级攻击核潜艇，并且采用了弗吉尼亚身上很多成熟设备来降低研发制造成本，但是在对于战略核潜艇并不是很重要的核反应堆上并没有套用弗吉尼亚上的S9G核反应堆，也没有采用整体技术更加先进的“热离子核反应堆”，而是全新自研了整体性能更先进、但是依然属于整艘哥伦比亚级上技术突破最大的S1B核反应堆技术。

首先来解释一下全新一代的哥伦比亚级为什么没有采用弗吉尼亚上那套成熟的S9G核反应堆呢？S9G作为当前技术最先进、也是推进功率最大的艇载核反应堆系统，最大的亮点就是做到了“同艇同堆全寿命”，也就是说弗吉尼亚级装备的S9G虽然可以连续航行33年不用更换核燃料，既提升了弗吉尼亚级攻击核潜艇的全寿命综合作战实力，又极大的降低了其中期维护成本。但是对于战略核潜艇而言，攻击型核潜艇装备的核反应堆虽然输出功率强大，但是相比战略核潜艇强调的主动攻击性而言，战略核潜艇更为强调自身的战略生存能力，对于动力系统的要求其性能不必很先进，但是整体性能要绝对可靠稳定。再加之战略核潜艇装备服役的时间要比攻击核潜艇更为长久，所以弗吉尼亚级使用的S9G核反应堆虽然性能先进，但是并不适合全新一代的哥伦比亚级战略核潜艇使用。

至于热离子核反应堆虽然从理论角度来说，其要比现有的自然循环机制下的压水堆整体性能更先进，比如输出功率更高、体积、重量更小更轻等。而且从其原理来说，它是将热离子二极管的发射极（阴极）紧靠着反应堆中的燃料元件，当核裂变产生的热量将发射极加热到1500～2000℃的高温时，发射极中的自由电子就得到足够的能量而飞出，这时二极管的收集极（阳极）就将电子收集起来，最终在阳极和阴极之间形成通路产生了电流。相比传统的压水堆而言，热离子反应堆最大的优势就是将其核热能在反应堆内直接转换为电能，其电能可以直接作为动力，所以更适合潜艇这类堆低噪音有严格要求的潜艇使用。

但是现阶段热离子核反应堆只有美俄曾经在国际空间站的自家舱段上使用过，主要是为空间站上的电子设备辅助供电，整体技术虽然很是先进，但是现阶段依然存在输出功率过低的缺点，想要将其用于推动水下排水量达到上万吨的哥伦比亚级战略核潜艇还有很长的路要走。就像离子推进器比冲比现有的化学火箭高百倍，非常适合星际旅行来缩短飞行时间，但是现阶段的离子推进器只能推动一张A4纸根本不足以推动一艘几十吨、甚至上百吨的航天器一个道理。

所以哥伦比亚级装备的S1B核反应堆虽然是美军最新研制的新一代核反应堆装置，但是依然采用了传统的自然循环机制的压水堆设计，其最大的亮点就是寿命更长和采用了综合电力推进系统。比如S1B核反应堆寿命高达42年，比当前的俄亥俄级采用的S8G核反应堆寿命增长了12年，不光大大降低了哥伦比亚级战略核潜艇全寿命状态下的服役使用成本，同时寿命更长的核反应堆也增强了美军的战略核反击正常战备值班率。

而其采用的综合电力推进系统最大的亮点不仅是顺应新一代舰船发展潮流，更重要的是综合电力推进系统最大的亮点就是有利于降低噪音核提升战略核潜艇动力舱段的使用率。比如其采用综合电力推进系统后，取消了之前俄亥俄级上面传统机械推进所必须的减速箱、蒸汽轮机等一大批高噪音机械设备，极大的降低了潜艇自身的噪音。同时其采用了推进效率更高、静音性更好的泵喷推进、敷设消声隐身能力的涂层、内部更加高效的减震浮阀、吸声涂层等技术后，使得天生对于隐藏自身行踪、只为末日战争来临前发射洲际导弹的战略核潜艇自身噪音更低，更有利于隐藏自身来达到战略核反击实力。

外加上全新一代哥伦比亚级战略核潜艇也采用了推进控制效率更高的X型尾舵设计，其相比传统的十字星尾舵最大的优势就是其水平和垂直方向控制效率能够提升至少30%--45%左右，而且每个舵片受力更加均匀，使得战略核潜艇的机动性更强。同时X型尾舵产生的尾流也更加顺畅、不光降低了水下航行的水流阻力，继而降低了空泡效率降低了自身噪音，而且X型尾舵也使得哥伦比亚级在战时或者紧急时刻水下隐蔽性得到了大幅提升。

回答于 2019-09-11 08:43:50

别开玩笑了，热离子反应堆那一点点功率给小型潜艇用还差不多！