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核潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇。由于这种潜艇的生产与操作成本，加上相关设备的体积与重量，只有军用潜艇采用这种动力来源。核潜艇水下续航能力能达到20万海里，自持力达60～90天。
核潜艇在军事战争中，因为其强大的续航性备受关注。在一些国家的军事思想中，核潜艇是应对核动力航空母舰的最有力武器。
作为战略打击力量，核潜艇可以装备带核弹头的弹道导弹或巡航导弹。核潜艇是一国潜艇中的战略力量，弹道导弹核潜艇（也称战略核潜艇）为当前军事理念中军事核能“三位一体”中海基核力量的主要实现形式。
核动力潜艇一般分为两种：攻击型核潜艇与导弹核潜艇。
按武器装备可以分为鱼雷核潜艇和导弹核潜艇。
按照不同潜艇作战任务的不同，分为战略导弹核潜艇/弾道导弹核潜艇、攻击型核潜艇、巡航导弹核潜艇。
潜艇在第二次世界大战时期的使用经验暴露出一个很大的问题，那就是潜艇可以在水面下持续航行的时间。潜艇在水面下操作的时间受到电池蓄电量的严重限制，即使以最低的速率航行，也必须在一段时间之后浮出水面进行充电。在充电的过程当中潜艇非常容易受到攻击。
另外一个限制是潜艇上的电池能够发挥的最大航速以及持续的时间，尤其是水面下的最大航行速率远低于水面上的速率，若是要追随高速航行的船舰时，潜艇必须浮出海面以柴油引擎输出动力，才能够勉强追上航行速率较慢的快速船舰，可是这样一来，潜艇就失去海水对他的保护以及作战上的优势。
因此，为了扩大潜艇的战术价值，大幅提高海面下持续操作时间，研发替代动力来源一直是潜艇研究的一个重要目标。
世界上第一艘核潜艇是美国的“鹦鹉螺”号，是由美国科学家海曼·里科弗积极倡议并研制和建造的，他被称为“核潜艇之父”。
1946年，以里科弗为首的一批科学家开始研究舰艇用原子能反应堆也就是后来潜艇上广为使用的“舰载压水反应堆”。第二年，里科弗向美国海军和政府建议制造核动力潜艇。1951年，美国国会终于通过了制造第一艘核潜艇的决议。
鹦鹉螺号核潜艇于1952年6月开工制造，是在1954年1月24日开始首次试航。首次试航即显示了核潜艇的优越性，人们听不到常规潜艇那种轰隆隆的噪声，艇上操作人员甚至觉察不出与在水面上航行有何差别，“鹦鹉螺”号84小时潜航了1300千米，这个航程超过了以前任何一艘常规潜艇的最大航程10倍左右。
1955年7～8月，“鹦鹉螺”号和几艘常规潜艇一起参加反潜舰队演习，反潜舰队由航空母舰和驱逐舰组成。在演习中，常规潜艇常常被发现，而核潜艇则很难被发现，即使被发现，核潜艇的高速度也可以使之摆脱追击。
由于核潜艇的续航力大，用不着浮出水面，因而能避免空中袭击。到1957年4月止，“鹦鹉螺”号在没有补充燃料的情况下持续航行了11万余公里，其中大部分时间是在水下航行。
1958年8月，“鹦鹉螺”号从冰层下穿越北冰洋冰冠，从太平洋驶进大西洋，完成了常规动力潜艇所无法想象的壮举。之后，美国宣布以后将不再制造常规动力潜艇。
早期的核潜艇均以鱼雷作为武器。以后由于导弹的发展，出现携带导弹的核潜艇。核潜艇安上导弹之后，便出现了两种类型：一类是近程导弹和鱼雷为主要武器的攻击型核潜艇；另一类是以中远程弹道导弹为主要武器的弹道导弹核潜艇（又称战略核潜艇）。
攻击型核潜艇主要用于攻击敌水面舰艇和潜艇，同时还可担负护航及各种侦察任务。弹道导弹核潜艇则是战略核力量的一次重要的转移。在各种侦察手段十分先进的今天，陆基洲际导弹发射井很容易被敌方发现，弹道导弹核潜艇则以高度的隐蔽性和机动性，成为一个难以捉摸的水下导弹发射场。
弹道导弹潜艇是用艇载核导弹对敌方陆上重要目标进行战备核袭击的潜艇。它大多是核动力的，主要武器是潜对地导弹，并装备有自卫用鱼雷。
弹道导弹潜艇与陆基弹道导弹，战略轰炸机共同构成目前核军事在国核威慑与核打击力量的三大支柱，并且是其中隐蔽性最强、打击突然性最大的一种。
潜对地导弹分弹道式和巡航式两类。美国从1947年开始研制“天狮星-I”型潜对地巡航导弹，1951年在潜艇上发射成功，1955年正式装备潜艇部队，第一批战略导弹潜艇由此诞生。
苏联于1955年9月首次用潜艇在水面发射一枚由陆基战术导弹改装的弹道导弹。1960年7月，美国乔治·华盛顿号核潜艇首次水下发射“北极星”A1潜地弹道导弹，这是世界上第一艘弹道导弹核潜艇。
094型核潜艇是中国海军新开发的弹道导弹核潜艇，这是中国有史以来建造的最大的潜艇。预计将比092型弹道导弹核潜艇（北约代号夏级潜艇）有明显改进，安静性和传感器系统性能有所提高，推进系统也要可靠得多。
094型在葫芦岛的渤海造船厂建造。首艘已于2004年7月下水。094型核潜艇将装载新型“巨浪-2”洲际弹道核导弹，射程超过4000海里（最大射程约8000千米），在数目和性能上超过夏级核潜艇上装载的导弹。因此，中国弹道导弹核潜艇能够从中国近海的活动“阵地”瞄准美国的目标区。
中国093核潜艇是中国人民解放军海军建造的第二代核动力攻击型潜艇。093型是“一级多用途的攻击型核潜艇，其安静性、武器和传感器系统将比目前在役的091型核潜艇（北约代号汉级潜艇）有所改进。
在评估武器装备的性能时，除鱼雷和可能装备的反潜导弹外，还将装备潜射反舰巡航导弹，可能为自行研制的C801的后续型。
093型核潜艇首艇将在渤海造船厂下水。配置6门533mm鱼雷发射管。093级的噪声水平与阿库拉级潜艇（鲨鱼级）或洛杉矶级潜艇相当。其隐身性能较汉级潜艇大为改观。
092型核潜艇是中国研制的第一种核动力弹道导弹潜艇，北约代号“夏”级，1978年动工，1981年4月下水，1983年8月交付海军使用。1985年第一次水下发射导弹试验失败，1988年第二次发射才成功。
装备“巨浪一型”弹道导弹（发射重量14700kg、最大射程约2150km），12座弹道导弹发射管，数量3艘，舷号为406。
091型核潜艇（北约代号“汉”级）是中国第一代攻击型核潜艇，也是目前中国仅有的一级攻击型核潜艇，共五艘，舷号：401、402、403、404、405。
首艇1968年在葫芦岛船厂动工，1971年4月开始系泊试验，7月开始用核能发电，主机试车考核，8月15日开始海试。1974年8月7日交付海军使用。后几艘下水时间依次为1977、1983、1987和1990年4月8日。5艘汉级核潜艇都部署在北海舰队。
1952年6月14日，世界上第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号在美国格罗顿举行铺设龙骨的仪式。1953年3月30日美国当地时间11时17分，陆上模拟堆热中子反应堆达到了临界状态，也就是说，反应堆内部的链式反应开始了。
6月25日，核动力装置达到了满功率，并完成了持续4天4夜的满功率运转试验，标志着这艘核潜艇已经具备了以不间断的全速横渡大西洋的能力。
1954年1月21日，人类第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号下水。经过努力，“鹦鹉螺”号在这年底全部竣工。它艇长90米，排水量2800吨，最大航速25节，最大潜深150米。从理论上讲，它可以以最大航速在水下连续航行50天、航程3万海里而无需添加任何燃料。艇上还装备了自导鱼雷。
在“鹦鹉螺”和“海狼”等试验型核潜艇之后，美国攻击核潜艇共发展了六代。“鳐鱼”级为第一代，首艇1955年开工，1959年服役，共建造4艘，是美国海军首次批量生产的核潜艇。
该级艇长81.5米，宽7.6米，水下排水量2861吨，采用S3W/S4W核反应堆和2座蒸汽涡轮机，双轴，功率6600马力，水下最大航速19节，最大潜深200米，人员编制83至97人，艏6艉2共8具鱼雷发射管。
“鲣鱼”级属于第二代，在1956至1961年间共建造了5艘。该级艇是世界上首级采用水滴形壳体的核潜艇，大大提高了水下航速。
该级艇长76.7米，宽9.6米，水下排水量3513吨，最大潜深200米，采用1座S5W核反应堆和2台蒸汽轮机，单轴，最大功率1.5万马力，水下最高航速30节，该级艇为以后的高航速核潜艇提供了实践经验。此外，该级艇第一次加装了围壳舵，并采用单、双壳体结合的结构。武器为6具鱼雷发射管，发射MK48鱼雷。
“长尾鲨”级属于第三代，1959年至1967年间共建造12艘，该级艇长84.9米，宽9.6米，水下排水量4300吨，动力装置与“鲣鱼”级相同，单轴，水下最高航速30节，人员编制127人。
该级艇首次采用了HY-80高强度钢，使其最大潜深增至300米。在推进系统方面，它首次采用了主、辅和应急三套装置。其鱼雷发射管减至4具，并由艏部移到中部，以使艏部拥有更多的空间容纳水声设备。
“鲟鱼”级是第四代，于1963年至1975年共建造37艘。该级艇长92.1米，宽9.7米，水下排水量4960吨，动力装置与“长尾鲨”级相同，水下最大航速30节，极限潜深可达500米，人员编制107人。
该级艇围壳结构进行了加强，围壳舵可转动90度，可以在北冰洋冰层下活动。艇上装有4具鱼雷发射管，可发射“战斧”巡航导弹、“捕鲸叉”反舰导弹、“萨布洛克”反潜导弹和MK48鱼雷，电子/水声装备有AN/BQQ2多用途综合声呐、AN/BQS8水下导航声呐、MK117鱼雷射击指挥系统、惯性导航设备和“奥米加”导航设备等。
1970年，美国海军在核潜艇的“安静”和“高速”两个方面进行了深入的研究，并由此形成了“科普斯科姆”级和著名的“洛杉矶”级两个级别。
前者只建造了一艘，是美国核潜艇“安静化”的试验艇。该艇长113.3米，宽9.7米，水下排水量6480吨，水下最大航速25节，最大潜深480米。为了大幅度降低噪音，艇上只装有一座S5WA压水堆，并且用涡轮电力推进代替了蒸汽涡轮机，这使其航速较低，但安静性达到了前所未有的水平。
“洛杉矶”级是美国第五代攻击型核潜艇，也是美国攻击核潜艇的中坚力量。在保持高航速的同时广泛应用了各种降噪措施。例如，该级艇放弃了核动力装置最大的噪声源——主循环泵，而采用了具有自然循环冷却能力的S6G反应堆，对减速齿轮箱和辅机也运用了减震/隔震技术。
该级首艇“洛杉矶”号1972年2月开工，1976年11月建成服役；直到1996年3月，该级最后一艘“夏延”号才服役，建造时间长达20余年，共建造62艘，是世界上建造数量最大的一级核潜艇。
“洛杉矶”级长109.7米，宽10.1米，吃水9.9米，水上排水量6080吨，水下排水量6930吨，水下航速35节以上，最大潜深450米，人员编制133人，从SSN751起结构与前面的艇有所不同，加装了消声瓦，同时以首水平舵代替了围壳舵。
该级艇装备了七、八十年代以来发展的大量新型装备，其AN/BQQ5综合声呐集成了多种声呐，作用距离高达100海里。它还装备有完善的电子/水声对抗设备、卫星/惯性导航系统、甚高频/甚低频接收机和拖曳通信天线。
它的武器系统也很齐全，舰体中部有4具533mm鱼雷发射管，可发射“战斧”巡航导弹、“捕鲸叉”反舰导弹和MK48重型鱼雷。从第32艘“普罗维登斯”号开始，该级艇在首部压载舱装备了12具导弹垂直发射装置。
可以说，“洛杉矶”级具有全面的反潜、反舰和对陆作战能力，攻击俄罗斯核潜艇、为美国航母编队护航和打击陆上目标是它的主要使命。
随着俄罗斯核潜艇技术的不断提高，尤其是其噪音的大幅下降和潜深的持续增加，美国越来越有危机感。从80年代开始，美国着手进行第六代攻击核潜艇“海狼”级的开发工作。
该级首艇“海狼”号于1989年10月25日开工，1997年7月19日服役。由于造价过于昂贵，加之苏联解体，美国海军战略改变，所以“海狼”级仅建造了3艘；综合性能大大领先于任何一级攻击核潜艇，所以被誉为“21世纪的核潜艇”。
该级艇长99.37米，宽12.9米，水面航行时吃水10.94米，水上排水量7460吨，水下排水量9150吨，水下最大航速35节，最大潜深600米，全艇编制133人，其中12名军官。
其动力装置为一座通用电气公司S6W压水反应堆，两台蒸汽轮机，功率38.8MW，约52000马力，单轴，泵喷推进器。
它选择了小长宽比水滴外形、首次采用了X型艇艉和泵喷推进方式，因而机动性高、安静性好。其艇壳采用高强度的HY100钢，可以在冰层下安全活动。
艇上武器强大，艇艏有8具660MM大口径发射管，可发射“战斧”巡航导弹、“捕鲸叉”反舰导弹和MK48-ADCAP型鱼雷。“海狼”级电子、水声设备功能强大。
作战指挥为AN/BSY-2系统，它采用分布式计算机系统、声学系统、控制系统和电子/水声对抗系统，将探测、识别、跟踪、分析、传递、决策、执行等多项功能融为一体，通过数据总线相连，核心为UYK-44计算机。
声呐主要为AN/BQQ5D主/被动综合声呐，TB-16被动拖曳声呐、TB-23细线基阵拖曳声呐、被动保角阵声呐、探雷声呐等。可以说，“海狼”级的作战能力使任何一级核潜艇只能是望其项背。
在“海狼”级停建之后，美国海军开始发展更适合其冷战后战略需求，也更便宜的新一代核潜艇“弗吉尼亚”级，又称为“百人队长”级。
美国和苏联是两个超级核大国，奉行的是“三位一体”全面发展的核战略，由战略核潜艇发射的弹道导弹是其中的重要一环。为了抢速度，美国甚至等不到专门设计一级战略核潜艇。
它将正在船台上建造的“蝎子”号攻击核潜艇从指挥台围壳后面中间插入了一段39.6米长的分段，并在其中安排了16枚“北极星”战略导弹及其指控系统。1959年，这艘被改名为“乔治·华盛顿”号的战略核潜艇终于如期服役了，这也是世界上第一艘战略核潜艇。
作为美国第一级战略核潜艇，“华盛顿”级共建造了5艘，它长116.3米，宽10.1米，水下排水量6700吨，在艇艏部有6具533MM鱼雷发射管。艇上可携带16枚“北极星A1”弹道导弹，射程为1200海里。
1961年，美国又建造出第二代战略核潜艇“伊桑·艾伦”级，该级共建5艘，比“华盛顿”级，在艇形、动力、设备、导弹性能等方面都有很大提高。该级艇长125米，水下最高航速30节，艏部有6具533mm鱼雷发射管，携带16枚“北极星A2”弹道导弹，射程1500海里。
1963年，第三代战略核潜艇“拉斐特”级开始服役，总共建造31艘。该级艇长129.5米，宽10.1米，水下排水量8250吨，装1座S5W反应堆，功率1.5万马力，水下航速30节，最大潜深300米。
该级最初装备“北极星”型弹道导弹；从1967年开始改装“海神”弹道导弹，该弹装有10～14个分导弹头，射程4600海里，圆偏差概率为540米。
1974年，美国开工建造第四代，也是最先进的一代战略核潜艇——“俄亥俄”级，首艇“俄亥俄”号于1981年11月正式服役，到1997年9月，该级艇完成了全部18艘的建造计划。
“俄亥俄”级长170.7米，宽12.8米，水下排水量18750吨，最大潜深300米，最大航速25节，装一座S8G压水反应堆，两台蒸汽轮机，功率约60000马力。
它的艇体中部采用双层壳体，其余占全艇长60％的部分采用单壳体，装备了AN/BQQ5声呐等十余部水声、电子设备。尤其是凭借着极低频通讯系统，它在水下300米处也可接到岸台信号。
该级前8艘携带24枚“三叉戟Ⅰ”弹道导弹，从第9艘“田纳西”号开始装载24枚“三叉戟Ⅱ”弹道导弹。该弹射程12000公里，携带12枚分导弹头，一种为10万吨当量W76-MK4型，另一种为47.5万吨当量W76-MK5型，圆偏差概率为90米。
“俄亥俄”级之后，美国再没有发展战略核潜艇。
俄国核潜艇部队，比美国的核动力潜艇要晚，从50年代中期为了在冷战中对抗美国海军核动力潜艇。苏联才开始设计建造核动力潜艇已经发展到第四代。
属于苏联第一代攻击核潜艇是“N”级核潜艇。“N”级于1955年开工设计，1958年开始服役，是苏联海军首批核潜艇。共建造13艘。长109.7米、宽9.1米、吃水6.7米，水面排水量5000吨，水下排水量5750吨，动力装置采用一台核反应堆，及两台蒸气涡轮机，2轴，功率3万马力，水面最大航速30节，最大潜深300米，武器有10具鱼雷发射管。
从这些标准可以看出，它和美国第三代核潜艇水平相当。比美国第一代“鳐鱼”级和第二代“鲣鱼”级要先进得多。1970年4月，一艘“N”级核潜艇于英国海域进行演习时，失事沉没。
1965～1990年，苏联又建造了第二代核潜艇——“V”级，“V”级共三种型号。“V-Ⅰ”型共建成了17艘，该级长94米、宽10.5米、吃水7.3米，水面排水量4300吨，水下5300吨，最大潜深600米，动力装置为2座PW型核反应堆，两台蒸气涡轮机。单轴。功率3万马力，水面最大航速16节，水下32节。
武器有6具鱼雷发射管、可发射53型线导鱼雷。还可以发射SS-N-15反舰导弹。导弹可以在水下20～40米发射，而且该级核潜艇还可以推带核深水炸弹。
“V-Ⅱ”型于1972—1975建成，该级长98.5米、宽10米、吃水6.75米，水面排水量4600吨，水下5680吨，最大潜深600米，动力装置为一座核反应堆，功率3万马力，水面最大航速16节，水下31节。武器有8具533鱼雷发射管。
“V-Ⅲ”型共建成了24艘，1978—1990建成，该级长107米、宽10.6米、吃水7米，水面排水量5800吨，水下6000吨，最大潜深600米，动力装置为两座PW型反应堆。单轴。功率3万马力，水面最大航速18节，水下30节。
武器有除｀6具鱼雷发射管外、还可以发射SS-N-15、SS-N-16反舰导弹。SS-N-21对地导弹。它也是苏联第一种使用拖曳声呐天线的潜艇。
而第三代核潜艇“A”级（又称“阿尔法”级）于1970—1983年建造，共有37艘。长81.5米、宽9.5米、吃水7.5米，水面排水量2800吨，水下3700吨，动力装置采用两台170MW型压水堆。单轴，功率5万马力，水面最大航速20节，水下43～45节，最大潜深700米，人员为40人。
武器有6具533鱼雷发射管，可以发射SS-N-15及53型鱼雷。可以携带20枚鱼雷及40枚水雷。而且A级最有名的是它是世界上航速最快、下潜深度最深的潜艇。而且人员最少。小巧的外型使它可以在狭窄水域作战的能力。
继第三代核潜艇之后。苏联于1978年建成了第四代“O”级（奥斯卡）。“O-Ⅰ”型共有2艘。80年下水，1982年开始服役。
1985年-1993年“O-Ⅱ”级以每年一艘的速度生产。该级宽18.2米，动力装置采用2座200MW压水堆和2台汔轮机。双轴双桨，功率7。5万马力，最大航速30节（O-Ⅰ型）/28节（O-Ⅱ型），最大潜深500米，武器有40度倾斜布置的24具能发射”SS-N-19舰对舰导弹及533、650鱼雷发射管各4具。使用SS-N-15型核反潜导弹。
从1984年开始，苏联海军继“O”级之后建造了“鲨鱼”级攻击核潜艇，它是苏联第四代核潜艇。1985年服役。长110米、宽14米、吃水10.4米。水面排水量7500吨，水下9100吨，动力装置采用2座200MW型压水堆及2台汔轮机，单轴双桨，功率4.76万马力，水下最大航速32节，最大潜深400米。
武器有能发射533、650”鱼雷发射管各4具。它还可以发射SS-N-15、SS-N-16反潜导弹，及SS-N-21巡航导弹。
而苏联的第一代弹道导弹核潜艇“H”级开始建造于1958年，62年开始服役。武器为HI型携带16枚“萨克”SS-N-4型弹道导弹。
20世纪60至70年代为了提高“H”级的生存能力，对其进行了改进，使用SS-N-5型弹道导弹共3枚/每艘、SS-N-8弹道导弹。
第二代苏联弹道导弹核潜艇是“Y”级，长129.5米，宽11.6米、吃水8.8米。水面排水量7800吨，水下9450吨，动力装置采用2座PWR型核反应堆及2台涡轮机，双轴，功率4.5万马力，水面最大航速27节，最大潜深400米。武器有携带16枚“索弗莱”SS-N-6型弹道导弹。共建造34艘，大部分已经退役。
1971年，苏联海军开始设计建造第三代核潜艇“D”级，首艇于72月服役，长137米，宽12米、吃水8米，水面排水量8750吨，水下10200吨，动力装置采用与两座PW反应堆，两台涡轮机。双轴功率5万马力，水面最大航速18节，水下25节，最大潜深400米。
携带12具“增程索弗莱”SS-N-8型弹道导弹及533鱼雷发射管6具，于1975年停建，从1974——1981年苏联又对“D”级进行了改装，发展了“D-Ⅱ”和“D-Ⅲ”型，携带16具导弹发射器，并因此两种改进型都比“D”级要大一些，“D-Ⅲ”型携带SS-N-23型弹道导弹（二级液体火箭，1型为3个分弹头，2型为单弹头，3型7个分弹头，单弹头为45万吨TNT当量，多弹头20万吨TNT当量/每个）。
第四代弹道导弹“台风”级于1978年开始建造，1984年9月正式服役，共建2艘。长171.5米、宽24.6米、吃水15米，水面排水量18500吨，水下26500吨，动力装置采用两座PW330—360MW型核反应堆及两台蒸气涡轮机，双轴，功率8万马力，水面最大航速27节，最大潜深1000米，采用综合声呐，卫星GPS导航和无线电导航系统，静电陀螺惯导系统等。
武器有533、650鱼雷发射管各2具外，还携带20枚SS-N-20型潜地弹道导弹（固体火箭射程4500海里。偏差大约为650米，7至9枚分导式热核弹头，每枚20万吨级），是世界最大的潜艇。
苏联潜艇最大的问题在于，苏联核潜艇的安静性不如美国核潜艇，而安静性是潜艇生存的最重要的先决条件。除此之外，苏联还生产了几种专门装备巡航导弹的攻击型核潜艇，如可发射SS-N-12“沙道克”导弹的“E”级、发射SS-N-7导弹的“C”级、发射SS-N-9导弹的“P”级等等。苏联于1991年解体，俄罗斯成为苏联核潜艇的继承人。
印度第一艘自主研发的核潜艇“歼敌者号”正式下水。该核潜艇排水量约为6000吨，可配备最大射程为700多公里的K—15型弹道导弹。
这艘潜艇将进行为期两年的试航，计划于2011年正式服役。印度海军目前拥有1艘航母、8艘导弹驱逐舰、约40艘护卫舰、16艘潜艇以及大量辅助战舰。
2000年8月12日俄罗斯海军号称是“世界吨位最大、武备最强”的巡航导弹核潜艇，奥斯卡级“库尔斯克号”在参加一次军事演习时，鱼雷中的过氧化氢燃料发生爆炸导致该艇沉没，核潜艇上所载的118名海军官兵全部死亡，所幸的是该事件没有造成海洋核污染。
后来的研究发现艇内大多数人死于爆炸后数分钟内，他们死于过氧化钾引起的火灾。但一些人在船尾还幸存了三天左右。最后，一支英国与荷兰组成的营救队打捞了库尔斯克号。逝世118人中所有人的遗体被发现，其中三具无法辨认。