美“哥伦比亚”级潜艇存在进度和成本风险
   ( 2019-04-15 )    来源:原创: 葛宋 蓝海星智库

  2019年4月,美国政府问责署发布报告《“哥伦比亚”级潜艇:过度乐观的成本估算可能导致预算增加》,指出由于关键技术成熟度不足、制造缺陷、成本估算不准等问题,美海军“哥伦比亚”级潜艇项目面临进度和成本风险。

  一、美海军“哥伦比亚”级核潜艇概述
  弹道导弹核潜艇凭借其机动性、隐蔽性及快速反应能力等方面的独特优势,始终是美国“三位一体”战略核威慑力量的核心组成部分。美国现役14艘“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇将于2027年起开始陆续退役。为维持海基核力量的连续性,美国海军启动了“俄亥俄”级替代艇项目,并在2016年7月正式命名为“哥伦比亚”级。作为海军的最高优先级采办项目,海军已确定采购12艘“哥伦比亚”级潜艇,并计划2027年实现首艇交付,在2031年实现首次巡逻。2019财年海军继续致力于该艇的设计工作,并开始部分舱段的先期建造。

  二、“哥伦比亚”级核潜艇的关键技术及设计建造策略
  (一)部分关键技术还未达到技术成熟度要求

  为了减少研制与建造成本,美海军新一代弹道导弹核潜艇“哥伦比亚”级将更多地采用“弗吉尼亚”级潜艇的成熟技术。同时,为确保潜艇在42.5年的服役期内保持先进作战能力,“哥伦比亚”级核潜艇在推进系统、导弹发射及生存能力等方面采用了一系列新技术(如下表所示),但部分关键技术还需较长时间才能达到成熟度7级。

 

图1 “哥伦比亚”级潜艇的新关键技术

表1 “哥伦比亚”级潜艇关键技术成熟度

  (二)“哥伦比亚”级核潜艇采用大型分段建造

  目前美国有两家船厂具备核潜艇的设计和建造能力––通用动力电船公司及亨廷顿·英格尔斯工业公司纽波特纽斯船厂。电船公司是“哥伦比亚”级核潜艇设计和建造的主承包商,纽波特纽斯船厂是分包商。与“弗吉尼亚”级核潜艇项目相似,两个船厂都将为潜艇建造分段,但由电船公司负责最后舾装并交付给海军。海军在2017年9月授予电船公司详细设计合同,合同内容包括完成潜艇的设计、部件和技术研发及原型机制造。详细设计过程开始于2016年海军设定潜艇的技术要求之后,主要包括三项工作:

  1、构建全艇钢结构和常规系统分布(例如电力或管道系统)的草图。这一阶段,船厂将生成这些区域的三维电脑辅助设计模型。

  2、完成潜艇细化到最低层次的所有设计工作,包括材料的信息。这些工作完成后,船厂可以进行长期物资定货。

  3、形成三维电子图纸,可指导船厂工人施工。

 

图2 “哥伦比亚”级潜艇的设计建造安排

  船厂将“哥伦比亚”级潜艇按六个大型分段来设计和建造,这些分段被称为“超级模块”,大部分“弗吉尼亚”级潜艇的建造也是采用这种策略。建造期间,这些超级模块将最大程度地完成系统和连接件的安装,再通过最后总装连接起来。根据船厂的经验,相较于在船体建造完成后再舾装,这种分段舾装的方法将更高效,因为有更多的空间来安装设备。

 

图3 “哥伦比亚”级潜艇的大型分段

  三、“哥伦比亚”级核潜艇当前存在的问题
  (一)海军对“哥伦比亚”级核潜艇项目进度安排较为激进,前期的设计和建造挑战将带来进度风险

  为缓解首艇的建造进度压力,海军面临一系列挑战。

  首先是需要提高潜艇建造开始前的设计完工度。海军的目标是在2020年10月“哥伦比亚”级潜艇开工前完成83%的设计。船厂需要努力改进设计工作,加快步伐以达到这一目标。但这是具有挑战性的,船厂需要完成大量复杂的图纸设计工作。

  同时,几项关键技术的研发进度和制造缺陷给进度带来严重挑战。近期出现的“哥伦比亚”级潜艇的综合电力系统和导弹发射管制造缺陷使关键部件的及时交付面临困难。2017年,美国政府问责署报道,用于“哥伦比亚”级潜艇的综合电力系统出现制造问题,综合电力系统中的驱动电机样机受制造缺陷影响,需要耗费9个月时间进行深度修复。2018年7月,船厂确认供应商提供的导弹发射管存在严重的焊接缺陷,导致已交付船厂并正处于不同舾装阶段的七个导弹发射管和正在制造阶段的五个导弹发射管都受到影响。海军项目官员表示,发生缺陷主要是由于承担这一复杂工作的焊接工人经验不足,而现场监管人员也未能发现缺陷。预计解决这一问题需要耗费15-23个月的时间。

  此外,为了在建造“弗吉尼亚”级潜艇的同时,保证“哥伦比亚”级潜艇的进度,船厂的工业能力受到挑战。船厂正在努力提升工业能力,包括增加新的设施、供应商,并招聘更多的劳动力等。

  (二)“哥伦比亚”级核潜艇的成本估算不准,未充分反映项目风险

  美国政府问责署认为海军估算的“哥伦比亚”级潜艇1150亿美元的采办费用不可靠,因为其未能准确反映项目的成本风险。一方面,海军采用了过于乐观的工时估计,导致预算不准确;另一方面,海军在成本风险分析中,并未为可能的超支设置经费裕量。

(蓝海星)

 

 


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