維吉尼亞級核子動力攻擊潛艦(1)
航行中的維吉尼亞號核能攻擊潛艦首艦維吉尼亞號(USS Virginia SSN-774)。
維吉尼亞號艦首特寫。
維吉尼亞級二號艦德州號(USS Texas SSN-775)裝載於浮動乾塢準備下水,噴泵推進器被罩起來。
德州號艦體前部與帆罩正面特寫。
維吉尼亞級新墨西哥號(USS New Mexico SSN-779)在紐波特紐斯船廠下水前夕,
注意艦首下方的Chin高頻主動聲納與其後的魚雷管。
維吉尼亞級的加利福尼亞號(USS California SSN-781)正在裝填MK-48魚雷,此照片攝於西班牙的羅塔美國海軍基地
(Naval Station Rota)。以往美國核能潛艦的魚雷裝填艙口在帆罩前方,維吉尼亞級由於將帆罩前移,
再裝填艙口改設在帆罩後方。
從後方看一艘即將下水的維吉尼亞級,泵噴推進器被帆布遮起。注意艦尾除了十字控制面之外
,還有兩個朝斜下方的安定面。
──by captain Picard
艦名/使用國 | 維吉尼亞級核子動力攻擊潛艦/美國 (Virginia class) | |||||
承造國/承造廠 |
美國/
SSN-774、776、778、780、782、784──Electric Boat Division, General Dynamics Corporation, Groton, Connecticut SSN-775、777、779、781、783、785──Newport News Shipbuilding,Northrop Grumman(後來改為HII) |
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尺寸(m) | 長114.8(Block 1~4)/140(Block 5) 直徑10.4 浮航吃水9.76 | |||||
排水量(ton) |
Block 1~4:潛航7900(8700短噸) Block 5:潛航10400噸級 |
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動力系統/軸馬力 |
S9G反應爐*1/40000 蒸汽渦輪*1 水噴射推進器*1 備用動力:Caterpillar 3512B柴油機、電動推進器 |
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航速(節) |
官方數字:潛航25以上 實際數字:潛航30以上 |
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最大安全潛深(m) |
官方數字:244左右 實際數字:488左右 |
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水面偵測/電子戰系統 |
AN/BPS-16 I頻平面搜索雷達*1 Kollmorgen AN/BVS-1光電搜索/攻擊潛望鏡組(整合有LLTV低光度電視攝影機、紅外線熱影像儀、雷射標定器) AN/BLQ-10電子支援系統 |
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水下偵測/反制系統 |
AN/BQQ-10整合式聲納系統*1(包含艦首大型球形主/被動陣列聲納、
帆罩上/艦首下方高頻主動聲納、帆罩兩側LCCA低成本適形高頻主動聲納、LWWAA側面寬孔徑低頻被動陣列聲納、TB-16/29A拖曳陣列聲納各*1等。Chin包含兩具主動聲納,分別安裝於艦首與帆罩上。左右舷各有三個WAA聽音陣列)
(SSN-774~783) LAB大孔徑艦首主/被動陣列聲納*1(SSN-784~) Boeing LMRS水雷偵測雷系統(包含兩具水下無人遙控載具(UUV)與一具水下操作機器人) AN/WLY-1水下警告/反制系統 AN/BLQ-10電子截收系統 其餘不明 |
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射控/作戰系統 |
指揮管制模組(CCSM) AN/BGY-1潛艦作戰系統 |
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人員 | 134(實際上增加到150),可搭載海豹特戰部隊 | |||||
艦載武裝 |
艦側魚雷管*4
線導魚雷或飛彈22枚(彈艙籌載量)+管內4枚(可使用MK-48ADCAP線導魚雷、魚叉反艦飛彈、戰斧巡航飛彈、MK-60膠囊水雷、MK-67機動水雷、MK-57繫留水雷、先進自動機雷(AMM)、LMRS長期水雷偵測系統等) MK-45戰斧飛彈垂直發射系統(12管)(SSN-774~783) 六聯裝MAC發射系統X2(SSN-784~,裝填12管戰斧巡航飛彈) 七聯裝VPM發射系統X4(SSN-802~821,裝填28管戰斧巡航飛彈,加上原有兩組六聯裝MAC模組共40管戰斧飛彈) MK-2 3吋誘餌發射器*2 可搭載ASDS先進部署系統或Dry Deck Shelter |
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姊妹艦 |
最初預計建造三十艘。 |
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第一批:共四艘 |
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艦名 | 建造廠商 | 簽約時間 | 安放龍骨 | 下水時間 | 服役時間 | |
SSN-774 Virginia |
General Dynamics Electric Boat, Groton | 1998/9/30 | 1999/9/2 | 2003/8/16 | 2004/10/23 | |
SSN-775 Texas |
Huntington Ingalls Industries, Newport News | 1998/9/30 | 2002/7/12 | 2005/4/9 | 2006/9/9 | |
SSN-776 Hawaii |
General Dynamics Electric Boat, Groton | 1998/9/30 | 2004/8/27 | 2006/6/17 | 2007/5/5 | |
SSN-777 North Carolina |
Huntington Ingalls Industries, Newport News | 1998/9/30 | 2004/5/22 | 2007/5/5 | 2008/5/3 | |
第二批:共六艘 |
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艦名 | 建造廠商 | 簽約時間 | 安放龍骨 | 下水時間 | 服役時間 | |
SSN-778 New Hampshire | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2003/8/14 | 2007/4/30 | 2008/2/21 | 2008/10/25 | |
SSN-779 New Mexico | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2003/8/14 | 2008/4/12 | 2009/1/18 | 2010/3/27 | |
SSN-780 Missouri | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2003/8/14 | 2008/9/27 | 2009/11/20 | 2010/7/31 | |
SSN-781 California | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2003/8/14 | 2009/5/1 | 2010/11/14 | 2011/10/29 | |
SSN-782 Mississippi | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2003/8/14 | 2010/6/9 | 2011/12/3 | 2012/6/2 | |
SSN-783 Minnesota | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2003/8/14 | 2011/5/20 | 2012/10/27 | 2013/9/7 | |
第三批:共八艘 |
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艦名 | 建造廠商 | 簽約時間 | 安放龍骨 | 下水時間 | 服役時間 | |
SSN-784 North Dakota | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2008/12/22 | 2012/5/11 | 2013/9/15 | 2014/10/25 | |
SSN-785 John Warner | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2008/12/22 | 2013/3/16 | 2014/9/10 | 2015/8/1 | |
SSN-786 Illinois | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2008/12/22 | 2014/6/2 | 2015/10/10 | 2016/10/29 | |
SSN-787 Washington | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2008/12/22 | 2014/11/22 | 2016/3/5 |
2017/5/26交付 2017/10/7服役 |
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SSN-788 Colorado | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2008/12/22 | 2015/3/11 | 2016/12/29 | 2018/3/17 | |
SSN-789 Indiana | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2008/12/22 | 2015/5/16 | 2017/6/9 | 2018/9/29 | |
SSN-790 South Dakota | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2008/12/22 | 2016/4/4 | 2017/10/14 | 2019/2/2 | |
SSN-791 Delaware | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2008/12/22 | 2016/4/30 |
2018/10/20洗禮 2018/12/17下水 |
2020/4/4 | |
第四批:共10艘 |
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艦名 | 建造廠商 | 簽約時間 | 安放龍骨 | 下水時間 | 服役時間 | |
SSN-792 Vermont | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2014/4/28 | 2014/5 |
2018/10/20洗禮 2019/3/29下水 |
2020/4/18 | |
SSN-793 Oregon | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2014/4/28 | 2017/7/8 |
2019/10/5洗禮 2020/6/25下水 |
2022/5/28 | |
SSN-794 Motana | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2014/4/28 | 2018/5/16 |
2020/9/12洗禮 2021/3/3下水 |
2022/6/25 | |
SSN-795 Hyman G. Rickover | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2014/4/28 | 2018/5/11 |
2021/7/31洗禮 2021/8/26下水 |
2023/10/14 | |
SSN-796 New Jersey | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2014/4/28 | 2019/3/25 |
2021/11/13洗禮 2022/4/28下水 |
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SSN-797 Iowa | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2014/4/28 | 2019/8/24 | 2023/6/17洗禮 | ||
SSN-798 Massachusetts | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2014/4/28 | 2020/12/11 |
2023/5/6洗禮 2024/2/24下水 |
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SSN-799 Idaho | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2014/4/28 | 2020/8/24 | 2024/3/16洗禮 | ||
SSN-800 Arkansas | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2014/4/28 | 2020/11/19 | |||
SSN-801 Utah | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2014/4/28 | 2021/9/1 | |||
第五批:共10艘 |
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艦名 | 建造廠商 | 簽約時間 | 安放龍骨 | 下水時間 | 服役時間 | |
SSN-802 Oklahoma | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2019/12/2 | 2023/8/2 | |||
SSN-803 Arizona | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2019/12/2 | 2022/12/7 | |||
SSN-804 Barb | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2019/12/2 | ||||
SSN-805 Tang | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2019/12/2 | 2023/8/17 | |||
SSN-806 Wahoo | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2019/12/2 | ||||
SSN-807 Silversides S | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2019/12/2 | ||||
SN-808 John H. Dalton | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2019/12/2 | ||||
SN-809 Long Island | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2019/12/2 | ||||
SN-810 San Francisco | General Dynamics Electric Boat, Groton | 2019/12/2 | ||||
SN-811 Miami | Huntington Ingalls Industries, Newport News | 2023/3 | ||||
第六批:共10艘 |
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艦名 | 建造廠商 | 簽約時間 | 安放龍骨 | 下水時間 | 服役時間 | |
SSN-812 Baltimore | ||||||
SSN-813 | ||||||
參考資料:全球防衛雜誌447、448──面向後冷戰時代 新世代攻擊潛艦 維吉尼亞級的起源(張明德註)
起源:後冷戰時代的美國海軍核能潛艦計畫(百夫長/NSSN) 美國海軍在冷戰結束前進行的最後一個核能攻擊潛艦計畫──海狼級(Sea Wolf class)核能攻擊潛艦,由於冷戰結束後全球局勢緩和,加上昂貴的造價 (1980年代末已經超過每艘10億美元),導致量產計畫在1992年遭到國防部長迪克.錢尼(Dick Cheney)取消;最終,海狼級僅有三艘付諸建造。
在1991年1月,海軍作戰部長法蘭克.凱爾索二世(Frank Kelso
II)下令,啟動新一型核能攻擊潛艦的概念研究,著眼點就是經濟上可負擔性。稍後,凱爾索二世在1991年2月21日在國會聽證會上,公開了接替海狼級的低成本新核能攻擊潛艦項目,稱為百夫長(Centurion)。百夫長潛艦的初期設計目標包括:成本遠低於海狼級,但性能仍足以對俄羅斯潛艦維持優勢(雖然蘇聯解體,但是俄羅斯海軍的核能潛艦仍在活動,尤其是冷戰末期出現、靜音性能大幅改善的幾種新潛艦如鯊魚級)。另外,相較於先前海狼級,百夫長潛艦更強調在近海作業的能力(包含與敵方海軍交戰、情報蒐集、支持特種部隊作業等)。在這個階段,凱爾索二世就明確拒絕繼續建造改良型洛杉磯級,表示這種設計的發展餘裕已經耗盡,既沒有辦法利用海狼級發展的新技術來提高性能,也不足以對蘇聯解體前出現的最新型核子攻擊潛艦(如鯊魚級)保持技術優勢。基於冷戰結束後西方國家普遍存在的「和平紅利」期待,為了能夠在國會審查時存活,最初百夫長計畫將許多指標大幅降低,例如最大潛航深度降為240m,最高航速降為28節;實質上,這樣的性能縮水,根本不可能被美國海軍接受。 這份百夫長潛艦的任務需求文件總共列出7項核心任務,分別是反潛作戰、反水面作戰、隱蔽的遠程對地打擊(使用戰斧巡航飛彈)、支援航母打擊群、隱蔽情報蒐集、隱蔽佈雷、特種作戰;相較於先前海狼級專注於深入敵方海域反潛獵殺,百夫長級回到了類似洛杉磯級的多功能角色,涵蓋潛艦傳統角色(反潛、情報蒐集)、支援航母編隊作戰等,此外又更著重在沿海作業(含特種作戰)。由於將戰斧飛彈納入核心能力,顯示當時百夫長級已經考慮繼續沿用類似後期型洛杉磯級的垂直發射器,專門用來裝填戰斧飛彈(專為大洋反潛作戰優化的海狼級取消垂直發射器,而魚雷發射管數量則增加一倍達到八門)。 在1992年2月,凱爾索公布一份備忘錄,進一步指定百夫長潛艦的設計重點,並分配了各項性能要點的優先順序。依照此份備忘錄內容,百夫長潛艦除了靜音性能(潛艦的最根本性能)要求維持與海狼級同級之外,其他各項重要指標如航速、最大潛航深度、武器攜行量與發射速率都比海狼級全面妥協,盡量壓低成本來滿足經濟上的可負擔性;此外,由於電子、計算機以及自動化技術的進步,百夫長級對於戰鬥系統以及編制人力也有新要求,盡可能降低服役壽期的整體成本: 1.最大作戰航速(Flank Speed):百夫長級只需要能跟其他水面船艦(如航母編隊)一同行動、能快速對應區域危機即可。原本海狼級被要求最大航速超過35節來對敵方核能攻擊潛艦取得優勢,估計百夫長級只要能達到美國海軍航空母艦(標準的最大航速要求約32.5節)的水平即可,因此反應器功率需求可以降低。 2.潛航深度:只需要應付當前威脅即可,不像海狼級被要求能勝過敵方的核能攻擊潛艦以及武器。因此,百夫長潛艦的測試深度(Test Depth)要求比海狼級降低。降低潛航深度可簡化結構設計以及降低材料、施工要求,減少成本。 3.武器籌載:先前海狼級為了持續獵殺大量水下目標,不僅魚雷管數量比洛杉磯級增加一倍達到八門、武器艙容量增加一倍(總共容納50件武器),且為了增加裝填速率,引進一套相當複雜的半自動魚雷裝填系統,而這些都讓海狼級成本大幅增加。因此,百夫長級對魚雷管數量、武器艙容量的要求都降低,並簡化再裝填機構設計;此外,也考慮結構簡單、不需要再裝填的戰斧巡航飛彈專用垂直發射器,跟洛杉磯級一樣。在研究作業中,也允許再次評估以往曾經考慮過的魚雷發射系統構想,例如轉輪式(Revolver)魚雷發射系統等。 4.作戰系統:放棄海狼級那套複雜而昂貴的AN/BSY-2系統,在開放式系統架構(Open Architecture,OA)之下重新設計一種,使用已經驗證的現有計算機技術,且要求「基本功能涵蓋全部功能需求」(Basic capabilities are all that are required);亦即這套開放架構的戰鬥系統可以提供所有的基本功能,而特定任務的裝備也能輕易整合到戰鬥系統中,使得戰鬥系統設計簡化、服役期間升級擴充也更為容易。在1990年代以來的趨勢下,美國海軍決定不繼續發展專門的軍規計算機系統,艦載主要計算機系統都改用商規市場現成組件(Commercial Off-The-Shelf或Commercially available Off-The-Shelf,COTS)再加固,以降低購置成本以及簡化升級程序;先前美國軍規計算機系統的研究發展與測試認證週期漫長(軍規計算機系統對於惡劣環境下的耐受度、冗餘度有嚴苛要求,商規系統即便加固都無法完全達到相同水平)、用戶僅限於軍方單位而使單位成本高昂,且在1990年代民間計算機技術突飛猛進的情況下,專屬軍規計算機設備經常在剛服役時,性能就以經大幅落後民間市場同時期主流產品。
5.人員編制:透過引進自動化技術,盡可能降低人力需求,節省壽期生涯的人事成本。 早期美國海軍在設計新一級潛艦時,跟前一級相較,原則上希望盡量避免引進超過一項重大新技術,以避免產生過大的技術風險,使得潛艦服役期程延誤、形成戰力空窗。例如,第一艘核能攻擊潛艦鸚鵡螺號(USS Nautilus SSN─571)除了推進系統以外,包括船體構型、觀測射控跟武器系統都跟先前二戰潛艦差不多;而第一種結合潛航深度、靜音性能以及優化水聲探測設備的長尾鯊級(USS Thresher class)引進了嶄新的AN/BQQ-2球型聲納系統以及先前剛在白魚級柴電潛艦驗證的淚滴型船型,但反應器以及推進系統完全和前一級的飛魚級(Skipijack class)相同。 1990年代初期百夫長級項目正在醞釀之際,海狼級潛艦的執行遇到嚴重的超支與落後;這跟海狼級一次性引進較多新技術、跨越幅度較大,有明顯的關係,而類似的情況也曾發生在俄亥俄級(Ohio class)核能彈道飛彈潛艦的設計與建造階段。
記取這些教訓,美國海軍發展百夫長級時,將可能應用的主要技術,依照技術成熟度等級(Levels of
Maturity)區分為四個類型:
為了管控風險,美國海軍要求百夫長潛艦的各項技術,都比照當時美國發展戰鬥機「先飛再買」(fly
before
buy)的策略,先通過陸地或海上的原型測試驗證程序,才會確定被潛艦採用。配合百夫長級而發展驗證的新技術包括:輕量化寬孔徑被動陣列聲納(Light
Weight, Wide-Aperture Array,LWWAA)、非穿透性桅杆、逆滲透(Reverse
Osmosis)淨水裝置、開放架構分散式作戰系統、泵噴(Pump-jet)推進器等等,這些新技術多半以洛杉磯級潛艦為測試平台進行原型驗證。另外,當時美國海軍引進新的衝擊損害(Shock
Damage)評估作業,未來設計新潛艦時必需考慮水下爆炸產生的氣泡脈衝(Bubble Pulse)的衝擊影響,這些都納入百夫長潛艦的設計之中。 這項設計研究顯示,如果要滿足美國海軍各項基本設計標準(如承受的震動、消防、關鍵設備冗餘、耐水壓能力),若想達到要求的靜音性能,潛艦排水量至少需要5800噸,這個設計基線是洛杉磯級之前的後期型鱘魚級核能攻擊潛艦為基礎,加長殼體並使用新的減震降噪技術,則排水量達到5768噸,比原本鱘魚級增加了足足1000噸(約20%);即便如此,這樣的5800噸級潛艦的航速以及武器發射速率等,仍然無法滿足美國海軍需求。 這個階段還曾研究一種排水量僅5007噸的潛艦,結果除了靜音能力符合要求之外,其他方面都嚴重不足,航速太慢,沒有空間容納垂直發射器,而且無法滿足美國海軍的震動、消防損管、設備冗餘、抗壓能力等基本需求。 海狼級使用雙層隔音制震基座(Double sound mount)以及泵噴推進器來取得出色的靜音能力;而百夫長級的初步設計顯示,如果潛艦排水量低於6000噸級,就很難有足夠空間容納雙層隔音基座。如果放棄雙層基座,改用以往的單層隔音基座(Single Sound isolation),輪機減震降噪就會到退回洛杉磯級潛艦的水平;而如果為了減低重量跟成本,捨棄泵噴推進器改回傳統的大側傾七葉片螺旋槳,則在更低的航速就會產生空蝕,被探測到的距離會是海狼級的兩倍。因此,維持跟海狼級同級的竟音性能,雙層基座以及泵噴推進器都不可少。於是,美國海軍的結論是,任何可接受的潛艦設計方案,排水量不會低於6000噸。
而如果為了提高潛艦的作戰能力而放大排水量,一旦排水量增加到8500噸以上,跟海狼級的區別就會非常小,以至於效益上根本不值得重新設計一種潛艦。 5.利用現役俄亥俄級核能彈道飛彈潛艦進行改造,把彈道飛彈發射管改成其他用途如發射戰斧巡航飛彈、部署無人載具或用於收放特種部隊等。1992年美國與俄羅斯簽署第二階戰略核武限制條約(Strategic Arms Reduction Treaty II,START II),緊接著美國在1994年9月公布核子武力審查(Nuclear Posture Review,NPR),決定只保留18艘俄亥俄級潛艦中的14艘擔負戰略核威懾任務;因此,美國海軍隨後將最早建造的四艘俄亥俄級(SSBN-726~729)解除戰略核威懾任務,轉換成搭載大量巡航飛彈以及執行特種任務的巡航飛彈潛艦(SSGN)。 6.傳統動力潛艦,可能配備封閉循環式(closed-cycle)的絕氣推進系統(Air-Independent Propulsion,AIP)或者小型核子反應器來延長水下潛航時間。由於傳統動力潛艦的自持力和水下機動力遠低於正規的核子潛艦,更需要依托基地設施支援,因此這項研究包括部署傳統動力潛艦所需的海外基地建設。 COEA研究顯示,如果美國海軍以維持潛艦產業產能為目的,以兩年編列一艘的速率來建造幾艘海狼級,則後續新造海狼級(SSN-23起)的單位成本估計為23.5億美元。相形之下,百夫長級若以每年編列1.5至2艘的速率建造,單位成本可控制在14億美元以內,比海狼級低40%;不過,新研製的百夫長潛艦需要約35億美元左右的研發測試費用,因此COEA報告結論指出,新設計的潛艦必需批量生產,建造至少10艘以上,否則就不值得重新設計一種潛艦。 COEA作業在1993年8月2日完成,隨即在9月舉行的計畫決策會議上進行討論。在決策會議上,前述COEA的六種概念中,有三種獲得保留,分別是全新設計的潛艦、繼續建造海狼級或稍微簡化的降級版海狼級,以及升級版的洛杉磯級;其中,COEA分析結論排除了改進型洛杉磯級,只因為國會有部分議員仍支持這個方案,所以仍暫時保留。
關於改進型洛杉磯級,COEA報告認為,此種方案雖然能執行所需的任務,但是脆弱性(Vulnerability)比新潛艦或海狼級高(主要原因應該是靜音能力相對較低),對於美國海軍而言完全不可接受。改進型洛杉磯級不僅靜音性能無法讓美國海軍對俄羅斯核能潛艦保持優勢,而且冷戰結束後更多第三世界國家有機會取得北約的反潛技術(如聲納系統、反潛直昇機平台、新型潛艦等),從而大幅改進反潛探測能力;一旦對美國有敵意的第三世界國家(如伊朗)建立更有效的反潛能力,對於值勤的美國海軍核能攻擊潛艦就會造成更大的威脅;因此,美國海軍不願意在潛艦生存性(尤其是靜音能力)妥協。 NSSM的初步概念確定時,像洛杉磯級以及海狼級的綜合體,艦體尺寸規模接近洛杉磯級的水平(而不像海狼級般寬而短),沿用海狼級的部分新型設計,如帆罩前端設置填角來降低阻力、艦體兩側各設置三組WAA寬孔徑陣列聲納,以及可以大幅提高靜音戰術航速的噴泵推進器等。為了降低成本,NSSM的航速、潛航深度與武器攜帶量都比海狼級低。武器方面,NSSM的魚雷管數量以及武器籌載量設定跟後期型洛杉磯級相同,艦首配置四門533mm魚雷發射器,魚雷艙容量也與洛杉磯級相當(大約是海狼級的一半),並在艦首加裝12管垂直發射器來裝填戰斧巡航飛彈。 在1994財年預算中,美國海軍為NSSN的研發工作編列4.49億美元預算。在1993年後期,美國海軍進一步提出具體的NSSN時程,首艘預定1998財年編列,2003財年交付。到了1994年初,美國海軍完全捨棄了發展改進型洛杉磯級的可能性,因此只剩繼續建造海狼級或設計新潛艦這兩種路線。稍後研究結果顯示,即便縮減海狼級的性能與規格,降級簡化版的海狼級並不能有效節省成本,除非徹底修改基本設計降低規格,否則達不到削減成本的目標。 在當時,美國國會對於研發新潛艦究竟能比海狼級節省多少仍抱持疑慮(尤其考慮到研發新潛艦的經費,如果不能確定批量建造,則單位成本不會明顯低於海狼級),因此要求推遲百夫長級項目,直到證明能節約更多成本。當時,美國海軍一種考量是繼續建造海狼級,同時間繼續研發新一代潛艦,直到2000年以後再開始編列建造新型潛艦。 在1993年9月,比爾.柯林頓(Bill Collinton)總統上任後的首任國防部長阿斯平(Les Aspin)發佈了冷戰結束後美軍兵力結構的審查報告,稱為通盤檢討(Buttom-Up Review);在報告中,美國三軍的兵力大幅裁減,美國海軍船艦數量從喬治.布希(George H.W. Bush)卸任時的450到470艘,大幅減少到345艘,核能攻擊潛艦更從原本85至88艘,降到45至55艘,刪減幅度高達35~45%。因應核能攻擊潛艦需求大幅縮減,美國海軍決定提前除役部分早期型洛杉磯級,當這些潛艦服役到需要進行更換核燃料工程時就直接退役,不進行裝填燃料與翻修工程。然而即便如此,美國海軍能用來採購新核能攻擊潛艦的預算仍然不足,很可能只能維持每數年購買一艘的速率;如此,包含前期備料、船艦建造以及設備產製等所有活動,都因為每次合約批量不足且不連貫,無法形成經濟規模。這樣,估計NSSM的單位成本會大幅上漲到每艘26億美元,僅僅稍低於海狼級。
雖然國會有諸多疑慮,但美國參謀聯席會議仍在1994年同意了NSSN潛艦計畫的關鍵性能參數(Key
Performance
Parameters)。在1994年1月12日,美國國防採辦委員會指示,將NSSN的期程延後一年,這是因為當時美國正在推動編列建造第三艘海狼級(SSN-23),以避免核能潛艦業界的人力過度流失,因此避免讓NSSN衝擊SSN-23的建造工作。 在1995年6月,DAB通過NSSN的里程碑2(Milestone II)審查,隨後NSSN就可以展開具體的工程設計工作。 從1996年中開始,美國海軍陸續簽署關於NSSN的各項主要次系統的研發合約。在1996年4月,美國海軍與洛馬集團簽署NSSN的作戰系統研發合約。在1996年5月,美國海軍與通用電船簽署了關於首艘NSSN的兩份設計合約(固定價款加激勵合約),分別是蒸氣渦輪推進與電力機組的設計合約,以及艦體其餘部分的設計合約。
SSXN未來核能攻擊潛艦概念研究(1998年) 冷戰後期設計的海狼級是專門針對大洋反潛獵殺而設計,艦上擁有高達八門魚雷發射管並能攜帶50件武器,但主要都是反潛魚雷,預定攜帶的戰斧巡航飛彈只有12枚(如有任務需要)。而蘇聯解體後,美國海軍潛艦部隊的大洋制海/反潛獵殺等高強度正規作戰需求相對降低;隨著美國海軍將優先順序轉為支援對地投射軍力以及因應地區性衝突,對於在淺海作業的需求大幅增加,因此海狼之後的新潛艦設計就更重視多任務彈性,涵蓋沿岸情報蒐集、載運並投放特種部隊、水雷作戰、攜帶巡航飛彈來進行地區性武力投射...等等。 在1993年底,美國海軍以SSXN的項目名稱,進行未來核能攻擊潛艦的概念設計。這一輪概念設計引進模組化概念,以共通的艦首段(包含聲納、武器系統)以及艦體後段(包含核子推進系統),結合不同的中間分段,發展出不同任務的版本,包括: 1.SSFN:用於支持特種作戰,艦體中部設置載運海軍三棲特種部隊(SEAL)住艙,以及具備加減壓能力、供特戰潛水人員進出的潛水用鎖出艙(Swimmer Lock-out Trunk)。 2.SSCN:中間艙段主要功能是指揮管制以及電子作戰。 3.SSMN:艦體中部船段可收容無人水下載具,用於佈水雷/反水雷作戰 4.SSLN:艦體中部裝置大量垂直發射器(75至100管)來攜帶巡航飛彈 5.SSBN:攜帶戰略型洲際彈道飛彈 6.SSTN:攜帶戰區級別彈道飛彈 7.SSKN:用於制海以及海上監視。 而在1994年,美國海軍內部也探討一種「突擊型」(Commando )潛艦的構想,艦上主要的籌載就是特種部隊,魚雷室空間可依照任務快速重構,作為傳統的武器艙或者搭載特種部隊的舖位,最多能容納200名SEAL特種部隊,並配備更完善的加減壓艙設備來加快潛水人員的進出;艦上射控系統則相對簡化。此外,還有一種監視型(Surveillance)潛艦的構想,艦上設置匿蹤型整流罩,容納大型信號截收天線;或者由潛艦在作業海域部署漂浮式的信號截收天線,在此處海域持續作業,潛艦則定期返回進行監控。這類新潛艦概念,多半都有配合操作無人水下載具。 1980年代末期以來,美國國會數次委託外部智庫研究機構進行潛艦研究,都批評美國海軍發展潛艦的道路過於保守,侷限在既有框架裡,缺乏足夠的創新與突破。從1995到199年,眾議院國家安全委員會在關於潛艦議題的聽證會中,外部專家多次批評美國海軍潛艦發展的保守作風。同時期美國海軍也曾委託退役海軍中將巴喬科組成潛艦技術評估小組,研究結果也認為NSSN對於新技術方面的突破不足,沒有及時研究重要或革命性的技術選項,導致新一型潛艦的設計都被局現在上一代潛艦的延伸改良,進步幅度不足。 因應這些批評,美國海軍提出了技術插入(Technology Insertion,TI)的策略;每當有新技術發展成熟時,就加入下一批次生產的同型潛艦上,因此同一級潛艦就不斷地引進新能力,漸進式地持續升級,在創新、成本控制以及升級節奏上都予以兼顧。「技術插入」分成系統(system)與特徵(feature)兩大類型,前者是針對潛艦系統,後者是針對作戰功能。「技術插入」是往後包括NSSN潛艦在內,許多美國海軍武器系統服役生涯軟硬體升級的策略,而先決條件就是武器系統採用易於持續升級的開放式系統架構。 此外,在1998年年底,美國海軍也加入一項由國防部先進計畫研究局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)資助的未來潛艦概念研究項目;這個項目起源於知名航電專家約翰.斯坦彼特(John Stenbit)帶領的「未來潛艦」(Submarine of the Future)工作小組的成果;該小組在1998年7月公布了新一代潛艦報告,對下一代核能攻擊潛艦的描述是:必須是一種擁有快速反應能力的高性能作戰艦艇,武器籌載應該是彈性的通水籌載介面(Payload Interface),而不是傳統的魚雷管、垂直發射器等單一用途介面;新的彈性籌載介面能搭配不同的武器、輔助載具或其他籌載,且不應該對這些籌載的尺寸規格造成制約。約翰.斯坦彼特小組關切的議期,是美國海軍長年使用的21吋(533mm)魚雷發射器、垂直發射器或6吋誘餌發射器等固定規格的發射裝置,對於潛艦作戰能力的發展造成什麼樣的限制。在斯坦彼特小組報告的基礎上,DARPA與美國海軍在1998年12月啟動了新的未來潛艦概念研究計畫,打算以「全新的、技術上積極進取的角度」,構想未來潛艦的設計。 在1998年12月10日,DARPA、美國海軍以及美國潛艦承包商舉行一項研討會,會中提到未來潛艦的四項關鍵能力:通信聯繫能力(Connectivitive)、趕測器(sensors)、有效籌載(Payload)以及支援平台(Supporting Platforms)。對於未來新潛艦的能力,DARPA與美國海軍對承包商列出八項革命性的潛艦技術方向,包括透過潛艦拖曳或由潛艦支援的有人/無人潛航載具、全新的潛艦構造、彈艙(bomb-bay)式的彈性籌載艙來容納武器或潛航載具、擴展運用舷外(off-board)感測器...等。 針對斯坦彼特委員會提議的彈性潛艦籌載概念、提高籌載的通用性以及靈活度等,美國海軍在2000年以後選擇2家廠商團隊研究相關議題;此外,隨後也確定變更正在建造的第三艘海狼級(SSN-23)的設計,包含加入一段擁有通用水下載具操作介面的多任務平台(Multi-Mission Platform,MMP)船體分段,能支持水下特殊打撈/情報搜索工作以及部署操作各種水下載具,執行水雷探測、深海搜索、水下偵察等工作,驗證了一部份潛艦彈性籌載的概念。
值得一提的是,前述斯坦彼特委員會、DARPA、美國海軍對於未來新潛艦的創新概念,主要都集中在潛艦的武器、感測器以及任務籌載等;而對於潛艦的核能推進系統,這些單位的專家都認為美國海軍現有的核子推進系統已經非常優秀,不需要重大改變。 基本上,1990年代冷戰結束以來,因應國防預算刪減以及未來艦隊規模的縮減,美國海軍一直有意將延至核子潛艦的業務全部交給通用電船,而新港紐斯則專注於核子動力航空母艦。在海狼級後續生產計畫全面喊停時,美國海軍就將全部的訂單都集中給通用電船;而美國海軍當時也打算將日後NSSN全部生產工作都交由通用電船負責。然而,這種「單一廠商」的策略受到國會強烈反彈;除了維吉尼亞州的議員自然努力阻擋此事發生、維護新港紐斯船廠在核能潛艦的業務之外,國會普遍認為如果此後美國只剩一家廠商有能力研製核能潛艦,就會顯著減少美國國防產業因應波動與風險(如項目失誤、重大意外或破壞等事件)的能力,危害美國國家安全與戰略利益;此外,如果只剩一家廠商具備研製核能潛艦的能力,就會使美國海軍日後潛艦項目被單一廠商壟斷、缺乏競爭,對於促進產業進步或美國海軍談判議價都十分不利。 在1995年中,美國國會通過1996財年國防授權法案,其中包括7.045億美元的NSSN首艦先期採辦(AP)經費,打算從1998年由通用電船正式展開建造工作;此外,授權法還預付1億美元先期採辦經費給新港紐斯廠(預定在1999財年授權),用於潛艦項目。此外,1996財年國防授權法還要求國防部長,要求提交一份詳細發展計畫,發展一種比「新攻擊潛艦」(New Attack Submarine)戰力更強且成本更低的潛艦計畫。針對國會這項要求,國防部長威廉.派里表示,會在1998到2001財年之間編列四艘潛艦(每個財年各編列一艘),在過程中發展新技術,讓這四艘潛艦「每一艘都比前一艘更強、更經濟」。美國國會同意威廉.派里的提議,隨後又附加一項要求,讓通用電船與新港紐斯兩家船廠輪流承包前四艘NSSN的建造工作,其中1998與2000財年各編列一艘由通用電船建造,1999與2001財年各編列一艘由新港紐斯建造;從第五艘起,再由競標方式決定由哪一家廠商建造。以上決議顯示國會透過1996財年授權法案對美國海軍施壓,要求同時讓通用電船以及新港紐斯兩家船廠都留在潛艦產業裡,而不是僅保留通用電船。 在國防部與國會為1996財年國防預算爭論期間,眾議院武裝部隊委員會針對未來潛艦項目舉行了大量聽證會,並對海軍提出新的指示,要求下一代核能攻擊潛艦需進行原型競爭,由通用電船與新港紐斯各自發展自己的設計,並且各建造兩艘原型艦,經美國海軍實際測試評估後選出獲勝的設計,用於後續大量生產。美國國會認為,由於冷戰結束以及蘇聯瓦解,美國海軍有充裕的時間進行原型競爭,確保新一代核能潛艦的性能與經濟性,不需要急於確定設計並開始建造。 在國會的強大壓力下,美國海軍只能同意讓新港紐斯參與NSSN的建造,但並不接受國會提議讓兩個船廠各自設計並各自建造兩艘原型艦的競爭策略,因為這個方式過於複雜費時、成本過高。美國海軍轉而提出折衷的採辦策略:每艘NSSN的建造工作都拆分給通用電船與新港紐斯,兩廠各建造部分分段,然後組合成完整潛艦。 在美國海軍的授意與鼓勵之下,通用電船以及新港紐斯在1996年12月同意組成聯合團隊,共同進行NSSN的建造工作;依照兩廠的協議,NSSN的設計工作全部由通用電船負責,建造工作也由通用電船作為主承包商;而新港紐斯則作為次承包商,並分得每一艘潛艦約50%的建造工作;且無論工作如何分配,兩家船廠在NSSN項目獲得的利潤都50/50平均分配。 依照雙方的合作協議,通用電船負責建造每一艘NSSN潛艦指揮中心(位於帆罩下方),以及後段包含反應器、推進系統的艦體;新港紐斯負責其餘部分,包含艦首(含聲納與武器系統)、艦尾以及部分後主機艙、帆罩以及帆罩下方的船段(上層指揮管制艙室由通用電船負責,下層的武器艙則是新港紐斯負責)、含居住艙與輔機艙分段(位於指揮艙以及反應器艙之間,上層是人員住艙,下層是輔機艙)。而每艘潛艦的總裝工作則由兩個廠輪流進行,奇數艦在通用電船組裝,偶數艦則在新港紐斯廠總裝。 以位於維吉尼亞州的新港紐斯(Newport News, Virginia)船廠為例,該廠建造的分段中,有些留在新港紐斯總裝,有些則通過水路運往康迺迪克州格羅頓(Groton, Connecticut)的通用電船。通用電船方面,該廠負責的船段在位於羅德島州北金斯頓(North Kingstown, Rhode Island)的昆賽特角(Quonset point)組裝中心建造,有些送往通用電船自身在格羅頓的主船塢進行總裝,有些則由水路送往新港紐斯進行總裝。 這種兩廠聯合建造的模式,無論在美國海軍或世界潛艦史上,都締造了先例;以往美國海軍雖然都會將同一型核子動力潛艦的建造工作分包給多家廠商,但每艘潛艦都是由同一家船廠負責建造。依照美國海軍的估算,與傳統的單艦在單一船廠完成的模式,前四艘潛艦如果採用兩廠聯合製造需花費104億美元,而兩家船廠若各造二艘則需花費136億美元,這是因為兩家船廠同時都要從頭建立潛艦產能並且通過學習曲線;然而第五艘起,如由通用電船單獨承包,估計單件成本為15.5億美元,而如果兩廠聯合生產就需要16.5億美元,增加6.4%,主要是兩廠之間運送船段以及協調的額外成本。 相較於由兩家船廠各自生產整艘潛艦,由兩廠聯合生產每艘潛艦,好處是每家船廠都各自專注於特定部,避免兩廠工作重疊而導致重複投資,理論上可以節約資源。然而,這樣的工作模式等於將兩家船廠綁定在單一的利益共同體,並沒有產生兩廠競爭每一批潛艦的建造工作般,形成良性競爭來提高工作效率以及成本控制。而且實際上,雖然兩家船廠平均分攤每艘潛艦的工作量,但只有通用電船負責細部設計工作,而不是讓兩家船廠都維持研發製造潛艦的完整能力。除此之外,每艘潛艦的建造工作拆分給兩家船廠,中間跨廠的分段運輸與協調,都增加了額外的成本並延長建造期程;一旦工程出現問題,也比較不容易釐清責任,造成法律問題。 經過許多爭論之後,美國政府在1997年9月正式同意通用電船、新港紐斯聯合建造每艘NSSN潛艦的安排,隨後美國國會也在1998財年國防授權法中同意了這種策略。配合雙船廠聯合生產體制,美國海軍在1997年10月修改了原有的NSSN的採辦計畫基線(Acquisition Program Baseline,APB)。在1998年9月,美國海軍根據兩廠聯合生產體制的協議,與通用電船修改先前在1996年簽署的NSSN設計合約。 在1998年9月10日,美國海軍部長約翰.道爾頓(John Dalton)宣布,NSSN首艦(SSN-774)命名為維吉尼亞號(USS Virginia),因此NSSN正式成為維吉尼亞級核能攻擊潛艦。在1998年9月30日,美國海軍與通用電船、新港紐斯聯合團隊簽署首批四艘維吉尼亞級(SSN-774~777)的建造合約,四艦分別在1998、1999、2001與2002財年編列。 依照原訂計畫,美國海軍預計分三批訂購30艘維吉尼亞級,第一批9艘,第二批10艘,第三批11艘。在1996年,美國海軍決定建造首批六艘維吉尼亞級, 在當時是美國海軍最大的一筆單批潛艦生產合約,把跨財年的建造工作一次簽訂並批次購買,通用電器船舶能一次購足同一批潛艦所需的所有船材料件,相較於傳統 分批採辦的方式,可節省10億美元的總經費。 不過實際上,美國海軍在1998年9月30日正式訂購首批維吉尼亞級時,數量只有四艘(SSN-774~777);在2003年8月,美國海軍編列第五艘維吉尼亞級(SSN-778)的預算,隨後在2004年1月訂購五艘維吉尼亞級(SSN-779~783),這六艘合稱第二批維吉尼亞級。美國海軍希望藉由使用最先進的科技,維吉尼亞級能以較少的總數來達到原有洛杉磯級潛艦群相同的任務能力。 每艘維吉尼亞級預定壽期33年,在整個壽命期間大約能進行14至15次作戰部署。 LSV-2大比例載具
為了測試維吉尼亞級水下動力特性而建造的割喉鱒號(Cutthroat)大比例船舶模型(LSV-2)。 此照片是LSV-2在愛達荷州Bayview的NAVSEA聲學研究分部(ARD)設施進行下水的畫面。
在2000年7月22日,LSV-2長60英尺(18.288m)的前部結構從新港紐斯造船廠裝上拖板車出發(上圖) ,在7月31日運抵位於愛達荷州Bayview的海軍水面作戰中心卡迪洛克分部(NSWCCD)的 聲學研究分部(ARD)(下圖),並在此完成組裝以及設備安裝。
在龐多雷湖航行的LSV-2,攝於2003年。 為了充分驗證新一代核能攻擊潛艦的相關技術以及航行特性,美國海軍海上系統司令部(Naval Sea Systems Command,NAVSEA,SEA 92R)在1997年1月與新港紐斯造船廠(Newport News Shipbuilding,NSS)簽署合約,建造一艘先進大型比例載具(Advanced Large Scale Vehicle),即大型水面載具(Large Scale Vehicle)2號(LSV-2),而通用電船(General Electric Boat Corporation,GEBC)則以次承包商的身份參與。在LSV-2之前的LSV-1是紅鮭魚號(Kokanee,LSV-1),當時是為了驗證海狼級(Sea Wolf class)核能攻擊潛艦時設計建造的,比例是1/4。雖然LSV-2以測試NSSN(SSN-774型)核能攻擊潛艦為主,但其用途並不侷限於測試單一艦型;LSV-2使用許多新技術,包括載具本體結構、控制面以及搭載的裝備都可以彈性地變更。LSV-2能重現真實尺寸潛艦的各項技術與能力,作為潛艦新技術的展示驗證平台,並能迅速重構、更換不同的技術與裝備。LSV-2賦予美國海軍進行大比例尺水動力測試的能力,包括迴旋機動能力、復原力等等。LVS-2測試了許多美國海軍新發展的潛艦技術,對於SSN-774型核能攻擊潛艦至關重要。 在1999年2月12日,新港紐斯船廠獲得NEASVA的固定價款加激勵(cost-plus-incentive-fee)合約,完成LSV 2的設計建造工作,在2001年5月之前完成;而通用電船則是次承包商。其他LSV-2的次承包商包括:GNB Technologies 提供推進系統電池,海軍水面作戰中心(Naval Surface Warfare Center)負責提供載具上的資料傳感系統(Onboard Data Acquisition System),洛克西德.馬丁(Lockheed Martin)與載具控制技術(Vehicle Control Technologies )公司負責導引/航行/控制系統,Allied Signal 負責電機-液壓致動器(Electro-Mechanical Hydraulic Actuators),伊頓(Eaton)負責電子驅動控制系統 (Electric Drive Control System)。 LSV-2建造工作在1998年9月展開,載具結構由新港紐斯廠建造,運到愛達荷洲Bayview的海軍水面作戰中心卡迪洛克分部(Naval Surface Warfare Center's Carderock Division, NSWCCD)的NAVSEA聲學研究分部(Acoustic Research Detachment,ARD),在此完成組裝並安裝所有設備。在2000年11月15日,LSV-2在ARD舉行命名儀式,命名為名為割喉鱒號(Cutthroat),這是愛達荷州當地一種鱒於的名字;在1997年,美國海軍在當地阿爾瑟小學(Athol Elementary School)舉辦活動,徵求一種當地魚類的名字來為LSV 2命名,最後選出了割喉鱒;而許多參與活動的阿爾瑟小學學生參觀了1997年10月LSV 2安放龍骨儀式,並在2000年11月15日的命名儀式上在LSV 2船身上簽名。LSV-2在2001年2月正式服役。 LSV-2是SSN-774的1/3.4(約0.294)縮尺船模,具備自主航行能力,是當時全世界最大的水下無人潛航載具。割喉鱒長111英尺(33.83m),寬10英尺(3.05m),重205噸,配備一部通用電船研製的3000馬力永磁(permanent-magnet)徑向氣隙(radial-gap)電動馬達以及相關的控制器,推進系統必要時可擴充到6000馬力。NAVSEA ARD負責LSV 2測試項目,在位在愛達荷州北部Bayview的龐多雷湖(Lake Pend Oreille)、屬於海軍水面作戰中心卡迪洛克分部(NSWCCD)的實驗場域進行各項測試。LSV-2由NSWCCD的人員操作,新港紐斯船廠負責技術支援。 相較於用來驗證海狼級的LSV-1,LSV-2不僅比例更大,而且技術更先進;例如,LSV-2裝備更好的水聲資料採集系統(Oceanographic Data Acquisition System,ODAS),整個載具總共裝置512個傳感器通道,比LSV-1的ODAS(256個傳感器通道)增加一倍,且日後最多能擴充到1536個通道。LSV-2能將傳感器接收到的類比數據自動轉換成數位形式來儲存,各項紀錄設備由電腦控制,並以電子方式自動調整構型;而先前LSV-1則使用舊式的配線架(patch panel),需要人工調整改變硬體構型。LSV-2所有的附加結構包括帆罩、控制面等都裝備動力計(dynamometers),在操作時蒐集必要的資料數據。LSV-2的其他先進設計包括自動導航、航行控制與推進控制系統,包含轉矩感測器(torque sensors)在內的等各類感測器,能更有效地感測並建立載具的操作態勢。LSV-2操舵與潛航控制使用靈敏且安靜的電機-液壓制動器(electro-mechanical hydraulic actuators),壓載水櫃的正向水流出口迴路(positive flood port closures)設計,此外還有其他降低聲噪措施等。LSV-2設計上比LSV-1更模組化,因此各項變更(包括變更船體結構、更改控制系統以及搭載的設備等)都能更容易地完成,對載具上其他系統的衝擊較小。 |