创日本潜艇史多项第一!苍龙级潜艇真的那么厉害吗?

科技日报记者 张强

3月24日,日本海上自卫队采用锂离子电池的新潜艇“斗龙”号交付。这是12艘苍龙级柴电潜艇中的最后一艘,意味着日本苍龙级潜艇的生产时代已经结束。

这大概要算是当今世界最著名的一型AIP潜艇了。

苍龙级潜艇创造了日本潜艇史上的多个第一:第一种采用AIP动力的潜艇、世界上排水量最大的常规动力攻击潜艇……特别是苍龙级的第11艘“凰龙”号首次采用“锂离子电池推进”,更是举世关注。

那么,苍龙级究竟是一型什么样的潜艇?我们应该如何评价它?未来它将何去何从?

看过去:前十艘采用AIP系统

创下多个第一

苍龙级潜艇也被称为“平成16年度潜艇计划”(简称为16SS型),其浮航排水量2900吨,因此也被称为2900吨型,是一型既能执行近海巡逻警戒任务,也适合远洋作战的大型多用途常规潜艇。

总体看,苍龙级基本上是亲潮级“柴-电潜艇”的大幅改进型,引进了瑞典的“斯特林”发动机,并进行了较大的改良。2009年初,其首艇“苍龙”号正式服役。

军事科普作家陈光文曾对记者介绍,苍龙级潜艇据称有几个世界第一,水下排水量高达4200吨,是世界最大的作战型常规潜艇;潜深可达500米,是潜深最大的常规潜艇;同时还号称作战能力世界最强的常规潜艇。

“因此苍龙级潜艇被誉为日本的骄傲,是日本所谓的‘准核潜艇’。”他说。

资料显示,该级艇采用了先进的叶卷型艇型,可将敌方主动声呐探测距离降低50%的新型消音瓦,以及X型尾舵设计,这使其水下噪音水平达到了105分贝,优于著名的“大洋黑洞”——俄罗斯基洛级常规潜艇。由于采用了高度自动化的控制技术,该级艇将艇员人数控制在65人,从而提供了相对舒适宽裕的内部空间。

然而,陈光文指出,“苍龙级潜艇早前的10艘采用的是4台‘斯特林’发动机,可以使其在水下潜航时间达到两周,这比未装备AIP系统的常规潜艇高约5倍,具有很强的隐蔽性。但经过验证发现,其储备浮力不足,只有约600吨。按照一般的原则,排水量为4000吨级的潜艇,应该要大于1000吨才算合适。此外,4台‘斯特林’发动机总共400千瓦的推进功率,相对一艘拥有如此巨大排水量的潜艇来说,仍然存在不足。”

这样的缺憾,也给了苍龙级进一步改进的动力。

看现在:后两艘采用锂电推进

再度创下第一

2018年,日本的第11艘苍龙级潜艇“凰龙”号下水。日本《产经新闻》称,“该艇是世界上第一艘采用和电动汽车相同的‘锂离子聚合物’电池的作战潜艇”。

早在设计之初,苍龙级潜艇就以其“锂离子电池推进”为噱头,获得极大关注,但一直到第11艘才真正将其变为现实。

通俗来讲,“凰龙”号在维持规格和航速不变的情况下,使用锂离子电池替换掉整个“斯特林”发动机的AIP动力系统和铅酸蓄电池。这种设计使得AIP潜艇有了新的替代方式。

“日本‘凰龙’号之所以使用锂电,一个重要原因就是苍龙级潜艇浮力不足,只有大约600吨多一点,至少应增大到排水量的四分之一才算合适。为此,经过论证之后,日本可能认为用锂电替代‘斯特林’发动机和铅酸电池,是更好的选择。”国防科技大学教授、湖南交通工程学院兼职教授王群说。

王群科普道,“首先,锂离子电池体积小、重量轻、能量密度大、容量高。锂电的体积重量要小很多,它同体积产生的电能至少要高出3倍,有利于潜艇减轻重量,节省空间,提升续航能力和机动性。其次,充电速度快、效率高。锂电的充电过程很短,能大大减少潜艇上浮充电所花费的时间,增强潜艇的隐蔽性和生存能力。再就是,锂电基本无记忆能力,使用时限制少,有效容量下降小,不需为延寿而遵循特别的充放电方法,从而简化了潜艇的维护,使它能视任务需要和战场环境随时充放电,有效提高了潜艇作战的灵活性和战斗力。”

陈光文更进一步指出,“‘凰龙’号潜艇使用锂离子电池,可以省去4台‘斯特林’发动机和部分铅酸电池的重量,而这个省去的重量,恰好可以大幅提升该艇的储备浮力。而且,大规模锂离子电池所带来的爆发能量输出也相较4台‘斯特林’发动机更强,赋予了‘凰龙’号更好的瞬时机动能力,这对攻击型潜艇来说尤为重要。”

看未来:继任者“大鲸”能否续写辉煌

随着最后一艘苍龙级潜艇的交付,其继任者也浮出水面。

日本媒体报道称,苍龙级后续的新型潜艇“大鲸”号预计将于明年3月服役,届时日本列装22艘潜艇的目标将达成。

总体看,大鲸级潜艇的设计与苍龙级潜艇非常相似,艇长84米,宽9.1米,排水量3000吨,可容纳70名船员,与“凰龙”号一样配备锂离子电池以延长潜航时间。其外观虽与苍龙级潜艇没有太大区别,但内部却几乎完全不同,整体作战性能要大幅优于苍龙级潜艇。

军事科普作家方长安介绍,首先,声纳和战斗指挥系统的功能得到了改善,并且使用了新的吸声材料和浮动底板结构,更加安静。其次,配备了鱼雷反制措施,可以弹射诱饵来躲避敌方鱼雷,从而提高生存能力。再次,配备6枚533毫米长管发射器,具备发射鱼雷和巡航导弹的能力。该潜艇另外一个显著特点是操舵室尺寸比较小,部分整合到了船体之中,这样的好处是减少流体阻力,并因此减少电池电量的消耗。此外,该潜艇还提供“适合女性潜艇人员的环境”,为女性船员登上潜艇做好准备。

“可以说,‘大鲸’号代表了日本潜艇未来的发展方向。”他说。

不过,“凰龙”“斗龙”和“大鲸”所采用的锂离子电池真的是未来日本常规潜艇的发展方向吗?毕竟普遍认为,锂离子电池虽然优点多多,但同时也导致了潜在的安全问题。

王群曾指出,锂电对温度、压力比较敏感。锂电一致性也不是很好,特别是当几百上千块锂离子电池通过一定方式连在一起组成电池组时,问题更加突出。一块发生问题,比如过充电、过放电或损伤鼓包,就会影响整个电池组的正常工作,带来热失控和复杂的散热问题。重则导致自燃而引发火灾或爆炸等安全事故,轻则增加潜艇的红外辐射,恶化潜艇的可探测性,降低潜艇的可靠性和稳定性。”

不过,方长安也表示,“随着科技进步,这些缺点都不会成为重要问题,而日本对其安全防护技术有着相当程度的自信,包括改进保护电路和系统、采用专门的自动灭火装置等。因此,对后续潜艇继续采用锂电的技术路线,日本自卫队似乎更有信心。”

来源:科技日报 文中图片来自环球网

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