国战会论坛》台湾能设计潜舰指挥塔？（谭传毅）

根据《中时》转载《动力》（The Drive）网报导，美国海军为了将潜舰的速度，隐形性能和机动性发挥到极致，已要求业者研制充气式指挥塔，若有需要就能充气升起使用，不用时则收起。

与此同时，前参谋总长黄曙光接受访问时指出，潜舰国造全部是由台湾设计生产。我们先来谈谈潜舰指挥塔（Commanding Tower）设计。

武器设计素养

在外形上，潜舰和鱼雷最大的不同，便是潜舰的中间有一个凸出来的塔状结构。这个结构我们一般称其为指挥塔、驾驶台或潜望塔，美国海军术语为Sail（帆罩）。

从潜舰诞生之初，这个结构就一直存在，外形经歷了无数次优化。最近，美国海军提出取消这个结构的想法，叫做「充气式可展开帆罩结构」（Inflatable Deployable Sail Structure，IDSS），可谓脑洞大开。

谈到武器设计，例如法国达梭公司老板评论飙风（Rafale）战机时说过：「长得漂亮的飞机，性能必定也很好。」飙风战机紧凑的机身里面塞满了各种多功能装备，没有一丝丝的空间浪费，使其能够适应任何军种、任何任务。

相对的，俄罗斯苏恺-27，机身冗余很多，粗大壮的外观少了点美感，工程技术应该是最大的问题。例如机头雷达重量高达1吨，与尾部发动机配重就变成这个粗大壮模样。日前莫斯科举办的航空展，俄罗斯展示新型隐身匿踪战机，想必雷达重量得到改善，整体气动外形显得平衡许多。工程技术不足，不免限制了武器设计师的能力。

先天上，设计具有跨学科的性质。所谓「形而下者谓之器，形而上者谓之道」，现代设计越来越多结合美学、文学、音乐和工程学等，如果想要在某个领域里做得出色，就必须在其他领域里吸取灵感和素材。

问题回到原点，帆罩不但降低速度、增加阻力，何不剷除？若非留着不可，应该怎么改善？这就需要打开海军潜舰设计师的脑洞了。

帆罩是必需的？

先来看看潜舰的外形设计。在二战时，梭形是当时各国比较普遍的形状，因为当时潜舰水下续航力不长，长时间是在水面上航行；更多考虑的是潜舰在水面上速度，而梭形在水面的阻力最小。所以，当时在外观上，潜舰长得类似水面舰船。

现代潜舰水下续航力大大加长，设计师又把潜舰的速度从水面转移到了水下，水滴形是潜舰水下航行最理想的形状。水滴形潜舰在水下航行的噪音最小、水下速度更快、耐压程度最佳。

实际上，现代潜舰已经没有指挥塔了，舰长可在潜舰内部的作战中心指挥作战，没有必要设置独立耐压的帆罩。

早期潜舰缺乏电子设备和有效的指挥手段，或因潜望镜长度有限，舰长在指挥作战时必须要有一个指挥台。此外，为了增加航行安全并降低潜航阻力，在指挥台外面又加装了流线型的整流罩，变成了现在的帆罩。

尷尬的情况又摆在了各国设计师面前，没有帆罩的潜舰在水下航行极具优势，可是潜舰毕竟还是要上浮换气、透风和补给，在「无害通过」时，潜舰必须上浮并悬挂国旗。在这种情况之下，无帆罩设计有一定的航安隐患例如海上避碰，或在上浮时，稍有风浪就会有海水打上甲板，影响人员安全，甚至于海水从舱门灌入。

出于安全理由，帆罩就一直留着。事实上许多国家的潜舰帆罩没有耐压措施，里面仅有在下潜时会被海水淹没的简易驾驶台和各类可伸缩的探测器。

帆罩的阻力问题

帆罩产生了相当大的阻力，水流在帆罩和艇身的交界处还会产生马蹄涡，带来大量的噪音，大大的影响隐蔽性。除此之外，在转弯时，帆罩还会产生侧向升力，使得舰体侧倾摇摆。直线航行时，航速越高，帆罩在中心轴线上的阻力越大，会对艇身产生俯仰力矩，严重影响航行安全。

从潜舰舰身布局来看，舰身有三个主要地方会产生阻力：舰艏、帆罩、舰艉。在舰艏方面，该处直接迎流，流体流速几乎为零。帆罩前端的局部压力较高，因为指挥台阻碍流体运动，流体流速较小。艉舵之前的局部压力较高，因为艉舵阻碍流体，以产生俯仰与平移运动，流体流速也不大。

附加在舰身的附体越多，阻力也越大，例如有的帆罩会加装舵面、或在舰身载入特种作战舱，也会加大潜舰阻力。按照摩擦阻力系数与黏着阻力系数对舰身影响，从大到小排序如下：艉舵、指挥台、艉方向舵、艉升降舵、帆罩舵。

总的来讲，主要就是舰艏、指挥塔、舰艉三大部分会产生阻力；而舰艏与舰艉的布局几乎无法改变，能变动的就是帆罩，如果删除帆罩，阻力就只存在于舰艏与舰艉，至少可以少掉三分之一的阻力。

IDSS不是异想天开

IDSS要求帆罩展开后，能为潜舰提供16英尺（4.87m）的乾舷高度。同时这个充气的帆罩还要有一个简易的驾驶台，驾驶台前后宽度可让两名水手肩并肩站立，还要配备必要的电源、挡风玻璃、储物柜、照明和与耐压舰体内部的通信线路等。

一方面没有帆罩的优点，但在另方面又顾及帆罩的安全。美国海军想到运用充气结构来解决问题，下潜时收起来，避免噪音和阻力，上浮时能打开充当临时航海驾驶台，的确不是异想天开。

取消指挥台的概念设计很早就有了，例如1960年代苏联所设计的Project 673试验核潜舰、再如2018年法国推出的「SMX-31未来潜舰」，都是无帆罩设计。现在有许多奈米新材料可应用在「充气式可展开帆罩」，美国海军并没有疯。

帆罩的优化

在无帆罩设计尚未推出之前，各国在现有帆罩的基础之上开始优化。例如俄国极大的缩小帆罩，使其能够降低流体噪音、减少阻力、提升水下航速。如下图885型亚森级帆罩。

除此之外，还可运用「填角弧形」（Fillet Arc）技术制造帆罩，就是尽量把前后上下的角度线圆弧化（包括帆罩舵），同样为了降低流体噪音与减少阻力，日本苍龙级潜舰和解放军039型潜舰也採用类似设计，如上图所示。

结论

这是我国海军第一次设计与建造潜舰（按黄曙光说法），既然是第一次，我们就不能苛求我们的潜舰设计师能有多大的能耐。

所谓先求有、再图发展，「有」大概就是复制或抄袭，抄谁的呢？法国的空间设计能力很强，他们能做出全世界最小的核动力攻击潜舰，就像飙风战机一样。日本也非常善于运用狭小空间，看起来，这两国可能是海军设计潜舰的入门师傅了。

（作者为台湾国际战略学会研究员、法国博士，本文为台湾国际战略学会专稿，授权中时新闻网与洞传媒同步刊登）

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