作者:孙武
制作:光明网军事科技前沿
出品:科普中国
说起潜艇,绝大多数人都会想到隐匿于深海之中的这个静默杀手。但是杀手也有自己“烦恼”,在不太漫长的发展之路上,发动机无法长时间离开空气,一直是一个巨大难题,这一点上,像极了过段时间便要升出水面呼吸的鲸鱼。
而随着科技的发展,尽管产生了完全可以不依靠空气的核潜艇,但是由于其高昂的造价和超高的维护保养难度,一般国家根本无法支撑。到目前为止,世界上只有美、俄、中、英、法这五大国拥有作为战略威慑力量的核潜艇。在当今时代,由卫星支持、海空一体的现代反潜网络,对常规动力潜艇的生存构成了巨大的挑战。但潜艇已经成为任何一支大国海军都必须重视的战略武器。于是,一种可以摆平潜艇“空气依赖症”的AIP动力潜艇成为当今常规动力潜艇的主流。
造型独特的德国AIP动力潜艇
AIP:“不依赖空气”的推进技术
潜艇的“空气依赖”,主要是因为潜艇在水下的动力来源于电池。而电池是靠柴油机充电的,而众所周知的是,柴油机必须要用空气才能工作。这样就造成了一个急需突破的死循环——空气依赖、柴电动力、隐匿时间,三者的严重不和谐,直接产生了AIP动力的突破。
AIP技术的思路很简单,指的是使用不依赖空气推进发动机作为动力的潜艇。特点是可以更长时间的潜伏水下,隐蔽性较普通常规潜艇更优秀。潜艇在水面上仍然使用传统柴油机,潜伏深海时则使用自给自足的AIP发动机。潜艇自己携带压缩液态氧气,代替空气中的氧,提供给AIP发动机。这一点正好规避了常规潜艇的难题,避免了电池用完,潜艇就开不动;氧气耗尽,船员就没法呼吸。
AIP系统的研制最早可追溯至1935年,在第二次世界大战中,德国的潜艇部队采用“狼群”战术,在长时间的隐匿和跟踪中寻找战机的硬性要求,逼迫他们首次挑战这个技术难题。他们给出的解决方案是,尝试在潜艇中使用过氧化氢作为柴油机的水下氧气来源。正如化学公式2H2O2==2H2O+O2↑,产生的氧气可以供给柴油发动机工作,但是弊端确是保存过氧化氢的不稳定性和制造成本高昂。
冷战前后,全球各国对AIP动力潜艇进行了大量的研发工作,相继投入了大量的财力和人力,从而使AIP技术在20多年的时间里得到迅速发展。这一次走在世界前列的,依然是热衷潜艇的德国人。1992年,世界上第一种燃料电池AIP潜艇,212级潜艇诞生,标志着AIP潜艇进入了人类历史。该型潜艇在具备燃料电池的基础上,将柴油发电机在一个摆动甲板平台上的双重柔性座上安装,起到了隔噪音和隔振的作用。这使得它的生存和隐匿能力更加提升。
“苍龙”号是日本第一艘不依赖空气动力装置(AIP)潜艇
常规动力潜艇将迎来“全面AIP化”
在今年的4月份,一条消息引起了世界军事科技界的关注。本来选择购买日本AIP动力潜艇的澳大利亚,准备放弃订单,改选法国。不少网友惊讶于法国潜艇技术的同时,更多的是感叹当今AIP技术已逐步走入国际市场,成为各个国家发展常规潜艇的必须条件。
反观日本的军售失败,这是日本打破武器出口三原则后,第一次有机会出口成套大型武器系统的机会。此前虽计划出口印度的SP-2水上飞机实际上无法成为武器。日本此前做了长期和充分的公关,甚至拉上美国施加影响力。日本潜艇在日本制造的武器中也属于比较有亮点且“价格公道”的产品。然而人算不如天算,澳大利亚根据自己的经验做出了选择,依然没有给日本机会。但是,日本的“苍龙”级AIP动力潜艇还是在亚洲有一席之地。
作为二战战败国,日本被规定无法研制核动力潜艇。处心积虑的日本军方就将目光投向了AIP动力潜艇,在不被国际社会制裁的前提下,拥有媲美核潜艇的隐匿续航能力,正是他们梦寐以求的。“苍龙级”潜艇型采用了所谓的“雪茄形”线型,艇体上层建筑的外表面也敷设了声反射材料,装备了4台斯特林发动机,水下连续潜航至少2周而不必上浮水面,低于4节时持续潜航时间可进一步延长到3周左右。这样优异的性能,也是日本敢于军售的重要原因。
在全球各国中,美国、中国、俄罗斯、法国等国均拥有自己的一套完整的AIP动力潜艇研发体系,可谓各树一帜,各有不同。在全球军售领域不断拓展加深的今天,AIP动力潜艇将慢慢走向普遍化,各国将陆续拥有该型潜艇,换句话说,常规动力潜艇AIP化的日子,不再遥远。