高科技助潛艇隱身

中國科學(xué)院 周 穎

高科技助潛艇隱身

中國科學(xué)院 周 穎

AIP潛艇因具有續(xù)航時(shí)間長，隱蔽性好，靜音性優(yōu)，打擊威力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為世界潛艇發(fā)展史上一大技術(shù)突破。1995年，瑞典“哥特蘭”級潛艇下水，AIP首次進(jìn)入人們的視野。AIP是“不依賴空氣推進(jìn)裝置”的英文縮寫，即“無需從空氣中獲取氧氣的潛艇常規(guī)動力裝置”，如今它已日漸風(fēng)靡各國海軍并大有引領(lǐng)常規(guī)潛艇發(fā)展之勢。

水下續(xù)航時(shí)間和隱蔽性是潛艇一決勝負(fù)的關(guān)鍵。常規(guī)動力潛艇在水下航行時(shí)用蓄電池提供動力，一旦蓄電用盡就要浮出水面或采用通氣管狀態(tài)為發(fā)電機(jī)充電，這就導(dǎo)致常規(guī)動力潛艇潛航時(shí)間短和隱蔽性差。通常而言，現(xiàn)役常規(guī)潛艇水下只能持續(xù)航行10小時(shí)～100個(gè)小時(shí)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，雷達(dá)等探測器材性能日益增強(qiáng)，縱然常規(guī)潛艇為了增加隱蔽性，通常選擇夜間上浮充電，仍難逃脫對方反潛飛機(jī)和艦艇搜尋探測；加之其上浮充電時(shí)噪音很大，導(dǎo)致隱蔽性較差。裝備AIP后，常規(guī)動力潛艇充電時(shí)無需從空氣中獲取氧氣，在水下就可以充電，這就意味著潛艇潛航時(shí)間更長。綜觀目前多國海軍各種AIP潛艇的研制和使用統(tǒng)計(jì)，裝設(shè)AIP系統(tǒng)的絕大多數(shù)潛艇在水下潛航時(shí)間一般都在15天～20天以上，比非AIP常規(guī)動力潛艇潛航時(shí)間增加了幾倍甚至十幾倍。因?yàn)闊o需浮出水面或使用通氣管，降低了潛艇的暴露率，充電噪音也大大降低，隱蔽性也有了質(zhì)的提高。資料顯示，AIP使常規(guī)潛艇的作戰(zhàn)效能成倍提高，已經(jīng)接近于“準(zhǔn)”核潛艇。在役潛艇可以通過加裝AIP模塊，從而“搖身一變”成為AIP潛艇。

目前世界范圍內(nèi)廣泛使用的AIP系統(tǒng)有多種，其中最主要有兩種，一種是燃料電池，另一種是斯特林發(fā)動機(jī)。

燃料電池AIP技術(shù)只要有足夠的氫氣和氧氣供應(yīng)，就可以長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，具有效率高，振動噪音小，輸出功率大，工作溫度低，安裝和維護(hù)簡單等特點(diǎn)。典型代表是德國和韓國。

斯特林發(fā)動機(jī)AIP的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊，技術(shù)簡單，運(yùn)行可靠性高，靈活性較好，造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用相對較低。但它受限于其自身工作原理，存在單機(jī)功率較低，設(shè)計(jì)制造和使用要求較高的缺點(diǎn)。另外，其瞬間提速或減速能力較弱，不利于潛艇的機(jī)動性。在潛深較大時(shí)，需要用壓縮機(jī)將廢氣加壓后才能排出艙外，提高了振動噪音等級和能耗。該技術(shù)最先達(dá)到實(shí)用化水平，典型代表是瑞典海軍的“哥特蘭”級潛艇與日本海上自衛(wèi)隊(duì)的“蒼龍”級潛艇。

兩種技術(shù)“各有千秋”，主要取決于對技術(shù)的掌握情況和操控維護(hù)水平。燃料電池AIP潛艇水下續(xù)航時(shí)間相對比較長，可達(dá)15天～20多天，但是管理和控制相對比較難，爆炸等危險(xiǎn)性大些；而斯特林發(fā)動機(jī)AIP續(xù)航時(shí)間稍微短些，例如日本“蒼龍”級發(fā)動機(jī)續(xù)航時(shí)間一般為15天，但是操控起來相對簡單。從目前來看，差別并不是特別大，只要技術(shù)掌握得好，安全性和運(yùn)作效果都不錯(cuò)。

值得一提的是，中國的AIP技術(shù)走得是完全自主研發(fā)的路徑。經(jīng)過十多年發(fā)展，中國版的斯特林發(fā)動機(jī)已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。