中国常规动力潜艇发展详解（十三）

中国常规动力潜艇发展详解（十三） 本文搜集自网络。发表本文非商业目的。欲了解更多详情，请登录军事网站。 五、AIP动力系统的使用 中、日、韩新型潜艇的AIP动力形式差异 韩国孙元一号  日本苍龙号 中国039A“元”级 AIP是不依赖空气推进系统的英文缩写。AIP动力形式的出现，解决了困扰常规潜艇多年的水下续航力短，通气管状态暴露率高的难题。并以较低的成本，让常规潜艇具备了水下连续航行几周的能力。有效的提升了常规潜艇的隐蔽性，大大提高了常规潜艇的战斗力。目前来看，世界常规潜艇向AIP混和动力方向发展已成为总体趋势。在AIP动力形式中，已经实用化的，有德国的闭式循环柴油机和质子交换膜燃料电池，法国的闭式循环汽轮机与瑞典的闭式循环热气机等。    近几年，中日韩最新一代AIP混合动力潜艇都已开始服役，韩国的孙元一引进德国214型技术，采用了西门子与HDW合作研制的质子交换膜燃料电池系统。日本则通过引进瑞典考库姆的斯特林热气机技术，以许可证生产方式实现了国产化，并已装备苍龙级潜艇使用。我国的“元”级潜艇采用的AIP动力与苍龙级相同，也为斯特林热气机技术。其性能与考库姆的V4-275R系列接近，由711所研制，目前已经实现国产化，并装艇实用。三个国家两种AIP动力形式，日本与我国不约而同的选择了热气机，韩国则选择了德国的燃料电池。到底是什么因素，让中日两国不经意间就形成了默契，而韩国却独树一帜的选择了另一种AIP形式？其深层次的原因是颇耐人寻味的。要解答这个问题，必须要先了解燃料电池与热气机在工作原理上的差异，搞清楚两种AIP形式在基本性能与使用维护上的不同特点，才能进一步分析出中日韩三国在发展AIP潜艇上的不同思路。 斯特林热气机原理图 斯特林热气机工作图 斯特林发动机是一种外燃的、闭式循环往复活塞式热气发动机。基本原理如上图所示，其内部有两个相邻的汽缸，每个气缸内各有一活塞，活塞上端为热腔，下端为冷腔。通过加热器向工作介质供热，工作介质在相邻封闭的气缸内循环。在定温压缩过程、定容回热过程、定温膨胀过程、定容储热过程四个过程中，工作介质推动活塞运动，活塞做功后最终通过曲轴向外输出动能。       瑞典装备与哥特兰级的V4-275R MKII式热气机   瑞典于1968年开始研制斯特林热气机，经过20年的研发在1988年实现装艇实用化，在A17型西约特兰级上装备了两台由考库姆生产的V4-275R MK1型热气机，在进行了6000小时的动力运行试验后定型批量生产。V4-275R斯特林发动机，采用柴油做燃料，氧做助燃剂。两者混合后在燃烧室内燃烧，产生的热能在热交换器中将工作介质氦气加热，氦气膨胀后推动活塞运动产生热能，通过连杆曲轴带动发电机发电，为艇上蓄电池充电，或者直接提供给推进电机推动螺旋桨运转。1996年安装了两台V4-275R MKII型的哥特兰级A19型潜艇建造完毕后开始海试，也成为了世界上第一型装备实用化AIP动力后的AIP潜艇，开创了常规潜艇的新纪元。哥特兰级在装备两台热气机后，除了能满足艇上生活与电子设备用电外，还能保证其以4-6节的航速在水下连续航行2周时间，大大提高了哥特兰级的水下连续作战能力。 最新的V4-275R MKIII型热气机 国产热气机原理样机图 瑞典的斯特林热气机以柴油与液氧作为燃料，柴油可以由潜艇的燃油系统提供，液氧则储存在低温（零下180摄氏度）的液氧罐内，每千瓦功率消耗大约为250克柴油与950克氧气。潜艇可以通过基地或者海上补给船直接向艇上补充液氧和柴油，斯特林AIP系统的燃料后勤供应就较为简单。而在全世界大约有80%的商业港口能够提供液氧，斯特林AIP潜艇在海外补给燃料较为方便，远洋作战受到燃料补给的影响小，海外作战能力较强。                                       装备在哥特兰级上的斯特林热气机AIP模块    在噪音方面，因为热气机运转时燃料燃烧是连续的，不象柴油机那样是周期爆炸性的，其燃烧做功时噪音较小。但斯特林发动机仍然需要通过活塞、连杆、曲轴等来输出动能，所以在运行时仍然有较明显的机械噪音。不过在设置隔声罩、安装减震基座，减震浮阀后，可以有效降低其运转时的机械噪音，而获得较为良好的降噪效果。                                           国产热气机AIP模块     热气机燃烧后废气需要向舷外排放，排放废气会受到潜艇潜深的影响，斯特林热气机运行压力为20大气压，相当于200米水深处的压力。因此装备了斯特林热气机的潜艇，有效工作深度在200米左右，超过这个深度即需要加装一套废气压缩装置才能在更大的深度上排放废气。但废气增压排放装置能够提供的废气排放压力也是有限的，所以装备了斯特林AIP的潜艇，工作潜深会受到热气机废气排放深度的影响。另外，废气排放装置也增加了艇上设备得复杂度，其工作时增加的电能损耗，也会影响到AIP动力形式下的水下续航力，这是斯特林AIP形式较为突出的弊端。   711所国产热气机研制成功的公开报道    斯特林发动机排放的废气为二氧化碳、水蒸气和少量氧。经过冷却装置冷却后，废气能控制到25度左右，在排放装置中经过与海水的混合，二氧化碳可以溶解于水，所以其不容易产生尾迹流。但是在较浅深度上，潜艇周围水温较低情况下，还是容易探测到排放废气流形成的红外迹象特征，这对潜艇较浅深度航行的隐蔽性不利。    V4-275R系列的热气机的体积较小，以MKIII型为例机器尺寸为只有0.8*0.8*1.4米，只有大约一台家用冰箱大小，重量也只有750千克。即使装载四台，其动力系统所占的艇内面积也不大，对潜艇的储备浮力影响也很小。所以斯特林AIP系统适装性好，大小吨位潜艇都能装备，也可以用嵌入形式装配到老型号的潜艇上，增加老装备的作战能力。    说完了热气机在再来说说质子交换膜燃料电池系统，PEMFC的基本工作原理如上图，具体反映过程为：   1、氢气通过管道或导气板到达阳极；   2、在阳极催化剂的作用下，1个氢分子分解为2个氢质子，并释放出2个电子，阳极反应为：H2→2H++2e。   3、在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂的作用下，氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水，阴极反应为：1/2O2+2H++2e→H2O 总的化学反应为：H2+1/2O2＝H2O    最终，电子在外电路形成直流电。只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能。 214装备的BMZ34燃料电池模块 212A装备的BMZ120燃料电池模块 德国西门子公司在1993年研制成功质子交换膜燃料电池模块，此后与HDW公司合作完成了整个燃料电池AIP动力系统，并在212A型与214型上装艇实用。整个AIP动力系统由BMZ系列燃料电池模块、液氧储存罐、HDW公司生产的金属氢化物圆筒、控制系统与辅助系统等组成。通过金属氢化物圆筒中储存的氢和液氧储存罐中的氧，分别在质子交换膜的两极上产生化学反应，即可生产电流与副产品水。电流通过电池模块输出可以满足潜艇动力与生活用电所需，水则可以储存起来作为系统备用水。 西门子SIII型燃料电池单元，单元面积400*400毫米，有气路、液路供冷却、排热、排水等系统，可工作在70-80摄氏度条件下。     从燃料电池的工作原理可以看出，燃料电池是通过质子交换膜，将燃料（氢）与氧化剂的化学能直接转化为电能的电化学装置。所以燃料电池系统工作时没有机械运动，而只有化学能与电能之间的转换。与其他AIP系统相比，燃料电池工作时没有机械噪音，所以其静音效果是所有AIP系统中最优秀的。因为是化学能与电能的直接转换，其能量转换效率也最理想。而且燃料电池系统不像斯特林热气机那样需要排放废气，其工作深度也不受潜艇潜深影响。 装备西门子质子交换膜燃料电池AIP动力的212A型潜艇 综合来看燃料电池系统在静音性能、能量转换效率、工作潜深上都要比斯特林热气机优秀 。但是德国的燃料电池系统也有非常突出的缺陷，其后勤维护能力在目前就非常差。德国的燃料电池系统的氢来源于金属氢化物圆筒，212与214级因为空间所限，将金属氢化物圆筒布置到了艇体双壳体段（212、214采用了单双混合结构）的舷间空间上。在金属氢化物圆筒中储存的氢耗完，212、214型潜艇必须要回到船厂，座墩与干船坞中，将整个艇体抬出水面，才能取出存放于双壳体段舷间的金属氢化物圆筒进行更换。这显然增加了燃料电池系统后勤维护的复杂性，特别是战时一旦制空权不保，潜艇想要在船厂或者维修基地，舒舒服服的通过坞修来进行金属氢化物圆筒的更换或维修，是很不现实的，会严重影响214、212型潜艇的作战能力。 布置在214型艇舷间空间的大量金属氢化物圆筒，上层建筑一角露出的灰白色灌状物即为储存液氧的低温储存罐。 另外金属氢化物圆筒的生产技术目前只有HDW掌握，全世界能够为214、212型潜艇提供补充用的金属氢化物圆筒只此一家。所以214、212型潜艇在远离本土基地的持续作战能力和作战范围，就受到了很大的限制。一旦需要离开本土进行远洋作战，在消耗完艇上的金属氢化物圆筒后，214与212在第三方中立国或者盟国基地是无法更换金属氢化物圆筒的。唯一的选择是返回本土基地进行燃料补给，为了不在战斗中消耗完所有的金属氢化物圆筒，214、212也必须定出合理的作战半径，因此其远海作战能力实际上也很受限制。  拆卸了外壳体板的212A型艇，可以看到舷间空间用于安装金属氢化物圆筒的固定架上还是空的。艇体上部的上层建筑空间内，可以看到灰白色的体积硕大的液氧储存罐。   在技术引进上，因为西门子与HDW在质子交换膜技术上的专利权，通过全套引进生产技术并最终实现国产化的代价比较高昂。而且西门子的质子交换膜在多项专利生产技术上，技术难度都很大，要完全实现国产化，比较困难。而HDW生产的金属氢化物圆筒，在与设计上也有很多难点，这两者相加，引进国想要通过全盘技术引进，并实现在国内完全国产化就非常困难，工程风险也很大，即使实现其成本也较高昂。这对于重视通过技术引进，实现国产自给，注重武器装备独立研发的国家来说也是非常头疼的。    叙述完两种AIP系统的工作原理和性能差异后，就可以对两种AIP动力形式的优缺点来进行一番了，通过下面的这张分析表，可以直观的看到两型AIP动力系统在废气排放特征、国产化难度、静音水平、后勤维护、工作潜深、远洋作战能力上所体现出来的较大区别了。 AIP种类   排放特征  国产化难度  静音  后勤维护  潜深  远洋作战能力 燃料电池    无         高        优      差      优   差（补给困难） 热气机     中        中        中     优      中        优      从上表中我们可以看出，斯特林热气机的综合性能属于中上水平，跟质子交换膜燃料电池系统相比，或许属于中庸类产品。而燃料电池系统则在主要性能上占据较大优势，在静音性能、作战潜深、废弃物排放特征上优势明显。实际上燃料电池系统在目前实用化的四种AIP系统中，这几个主要性能指标也是最优秀的。但是燃料电池系统目前的弊端和它的优点一样突出，在后勤维护上因为其特殊的燃料储存方式，造成了后勤维护困难，战时难以进行补给，远洋作战无海外补给点等缺陷。而这些将直接影响到214.212以及韩国的孙元一型艇，在实战背景下的战斗力、出勤率、和作战范围。 212A型潜艇因为其金属氢化物圆筒布置在双壳体段的舷间，要进行更换必须返回具备相当修理能力的船厂，并座墩于干船坞上，才能进行外壳体板的拆卸和金属氢化物圆筒的更换。其后勤维护程序复杂，耗费时间长，战时补给维护能力差。    对于重视实战需要和远洋作战的日本来说，这些都是无法接受。对于中国来说以上的弊端也是无法忽视的，我国在战时面临潜在敌对国家强大的空中力量，要保证制空权非常困难。在这种情况下要满足孙元一那样即慢且麻烦的燃料更换，是不太可能的。所以中国与日本都默契的选择了综合性能中庸的热气机，而放弃了性能诱人的燃料电池系统。                                               2900型苍龙级装备了斯特林热气机系统    同时日本和我国作为经济与实际影响力的大国，在武器研发上也非常重视 自行研发，自供自给。如果自行研发不了，则尽量通过引进全套生产技术，来实现充分的国产化。这可以避免在战争中受到武器供给国的限制，而导致引进装备无法正常作战的情况。对于中日来说都为地区性乃至全球影响力大国，为了不受制于人，必须要完全实现主战装备的国产化。从这个角度出发，西门子与HDW联合研制的质子交换膜燃料电池系统，无论是研发难度、工程风险还是成本控制上，都不够理想，要实现完全的国产化难度较高。而瑞典的热气机则在生产难度与技术配套引进上，要容易的多，所以中日两国又不约而同的放弃了光鲜亮丽的燃料电池，而选择了中庸却更现实的热气机系统。       韩国引进214技术组装生产的孙元一AIP潜艇     对于韩国来说，作为美国的小伙伴，国防安全很大程度上还是要倚重美国，其国防策略也是在与美国的安保合作机制下建立的。有些武备自己无法研制的可以通过引进，或者配套组装生产，有些完全可以直接购买，这在最大程度上可以降低因为自行开发、全套国产化带来的军备费用增加的问题。因此，韩国通过引进214技术并组装生产孙元一型AIP潜艇，是符合其国防战略背景的，毕竟韩国不需要像日本与中国那样，去从一个地区性乃至全球影响力大国的层面考虑问题。对于韩国来说获得综合性能最优秀的AIP系统才是最重要的，斯特林热气机因为在潜深、废气排放特征、机械振动噪音等性能上与燃料电池系统差距明显，韩国自然不会选择中庸的热气机了。                       214的作战指挥舱    而这些缺点，对于中、日这两个有相当潜艇研发经验的国家来说，是完全可以通过其他手段弥补的。比如废气排放特征上，可以增设废气收集仪或者提高废气排放系统的降温能力，将热气机并不明显的废气排放特征降低到最低程度。斯特林热气机的工作噪音其实并不大，中日两国在潜艇研发中对于双层减震基座、整体式减震浮筏、以及设立消声尖劈室、隔声罩等模式进行机械降噪的经验也很丰富，经过这些先进的降噪措施，斯特林那点本身就不突出的机械振动噪音，是很难对潜艇总体噪音水平造成什么负面影响，甚至基本可以忽略不计。             日本2900型苍龙号AIP潜艇       至于斯特林热气机的200米的工作潜深，对日本来说确实是不利的。因为日本没有核动力潜艇，它的常规潜艇从涡、夕、春、亲到苍龙，吨位越来越大，最大下潜深度越来越深。日本基本是通过发展先进的常规潜艇，来弥补其没有核动力潜艇的缺憾。从这点讲，日本对其研发的潜艇最大潜深是有很大要求的。不过日本还是选择了斯特林热气机，而放弃了对工作潜深大有帮助的燃料电池。这显示了日本宁肯牺牲部分AIP动力模式下的工作深度，也要保证其武备研制完全国产化的巨大决心，让我们看到了一个具有深厚影响力的老牌海军军事强国的背影。 我国“元”级潜艇   对于中国来说，核动力潜艇的发展才是重中之重，将来发展一支数量和质量都有相当规模的核动力潜艇队伍是迟早的事情，所以作为补充力量的常规潜艇，AIP动力模式下，潜深达到200米已经符合作战需要了。万一出现特殊情况，关闭热气机，使用蓄电池备电进行大潜深作战，也是很方便的事情。所以斯特林热气机的200米工作潜深，对于我国来说，影响很小。   综上所述，热气机以目前的技术状态来看，在主要性能指标上与质子交换膜燃料电池系统有差距。但是热气机的部分缺陷对于中日两国来说，用部分技术手段是能进行弥补的，其总体性能也较为均衡。而热气机在引进专利技术、实现国产化方面又有着较强的优势。对于重视武备研发独立的中、日两国来说，这点有着至关重要的影响。加上燃料电池系统目前暴露出来的后勤维护困难、战时补给维修能力差、远洋作战难以补给等突出弊端。中、日两国也不得不舍弃在各项性能指标上都十分突出的燃料电池系统，而去选择各方面都很中庸的热气机了。韩国受限与国内国防工业能力和国防投入水平，要像中、日两国那样在武备研发上完全独立，完全国产化比较困难。其国际地位又和中、日两国的世界影响力大国有较大差距，在国防战略上倚重美国，在武备开发上搞拿来主义更符合韩国目前的经济与军费水平。所以韩国将燃料电池突出的技术性能看的如此之重，却对燃料电池系统后勤维护上的巨大缺陷视而不见也在情理之中。  常规潜艇AIP混合动力化是将来很长一段时间内，潜艇发展的总体趋势，选用何种AIP动力形式，能够体现一个国家在武器装备思路上，在国防战略思想上的独特之处。本文在解析了热气机与质子交换膜燃料电池的工作原理和性能特点后，从多个层面来分析造成中日韩三国选择不同AIP动力形式的原因，希望能给对潜艇和AIP动力形式有兴趣的朋友们一些微薄的帮助。 AIP技术使中国潜艇部队发生质的飞跃 原题：解析元级AIP潜艇服役后中国潜艇部队的战争潜力 作者：小马 AIP给我们带来了什么     039AB型元级AIP混合动力潜艇的批量装备，对于提高人民海军潜艇部队在东北亚，乃至整个亚太地区的战争潜力都有着重大的意义.     我国首型AIP混合动力潜艇039AB型元级，已经批量生产并装备部队使用。该型艇自首艇于2004年露面以来，在短短的5年时间内（截止到09年），已累计有5艘出现在我们面前。如此迅捷的生产与技术定型，如此快速的批量生产装备速度，在我国自主研发的潜艇项目中都是不多见的。这证明随着我国国防费用稳定持续的增长，国内潜艇工业体系在自主研发和建造能力上已经有了显著的进步。这样的进步当然是值得军事爱好者为之欣喜和鼓舞的，但更重要的是随着元级艇的批量装备，中国常规潜艇部队将进入AIP时代（按元级艇的批量生产速度测算，到2015年我国将建立起一支数量上相当可观的AIP艇队。），这对人民海军潜艇部队战斗力提升，提高在周边海域乃至整个亚太地区的战争潜力，都将起到重大而积极的正面影响。那么元级艇的批量装备，对于人民海军打赢我周边海域区域性冲突，打破第一岛链的封锁，扩大作战范围提高作战效能，都有哪些重要的影响？笔者将在本文中通过阐述元级AIP潜艇相比柴电动力潜艇在作战效能上的巨大优势，结合我国周边海域潜在冲突区域（台海、第一岛链、南海）的作战态势，来解析中国海军常规潜艇部队跨入AIP时代的重大意义。     人民海军常规潜艇部队中，依然存在较多的老旧型号潜艇，如图上的033型、035型、035改型等技术水平较老的潜艇。     在039AB型元级AIP混合动力潜艇出现以前，我国的潜艇部队由少量的核动力潜艇和数量较多的柴电动力潜艇组成。由于我国核潜艇工业发展的滞后，我国核潜艇的质量与数量都较为不如人意，所以海军潜艇部队仍然以柴电动力潜艇作为主战装备。在这些柴电动力潜艇中既有一些较早的型号如033、035及其改进型号035G、035B等，也有较新的第二代常规潜艇039型与进口的877-636基洛级潜艇。但无论是较早的第一代常规潜艇，还是有了明显进步的第二代常规潜艇和基洛级潜艇，其动力形式都是有了近百年历史的柴电动力。这些柴电动力潜艇，受到动力形式的制约都有着水下续航里程短（一般在200-400海里左右），作战中需要反复上浮充电，作战过程中暴露率过高，生存率过低的固有弊端，已不能适应现代反潜技术条件下的作战环境。而这一点在人民海军潜艇部队身上表现的尤其突出。     东海舰队所属潜艇部队的舟山基地，至冲绳海槽的最短直线距离大约在470千米左右，至北部冲绳海槽的直线距离在600千米以上。     以东海舰队所属的潜艇部队为例，从舟山基地东出后由于该基地周边海域深度较浅（舟山以东海域深度依次在20-30-60米内）。东舰的常规潜艇需要在海面航渡相当时间，才能到达具备潜艇安全深度的下潜海域。所以，面对日、台、美潜在冲突方，我国潜艇部队的出港暴露率是非常高的。而日、台、美凭借美国发达完善的天基情报支援体系，可以迅速获得我潜艇部队的运动态势和机动方向。在此基础上日、台、美可以用世界上最大最先进的P3C固定翼反潜机队（日本97-77架、美200余架、台将获得12架，台还有大量的改进S2T），在我常规潜艇潜航突破区域，设置东西覆盖冲绳海槽和第一岛链区域，纵深达到600-800公里，南北沿着第一岛链弧形区域部署的，高密度航空反潜巡逻区。这将在很大程度上遏制我东海舰队的常规潜艇部队，向东突破岛链、向东南进入台海区域、向东北进入日本沿海区域的作战能力。     由于我国的东、黄海位于面积广阔的大陆架上，所以我国的东部大部分海域水深都较浅，并不能满足潜艇部队的作战条件，只有向东突入水深2000米以上的冲绳海槽后，我潜艇部队才能获得较为广阔和充裕的机动作战空间。     从东舰潜艇部队的作战需求看，因为我国广阔的大陆架海域水深过浅，所以大部分海区并不满足潜艇潜航条件。再考虑到战争爆发后敌商业航线必将东移至第一岛链东侧，所以我国的潜艇必须要航渡东西纵深达400-600公里，均深60-100米的东海大陆架海域，突入水深2000米的冲绳海槽，向东跨越岛链将岛链东部的日商业航线区域划进作战范围方能达到作战目的。但我国的柴电动力潜艇如035、039和基洛等，满电状态下水下续航里程不过250-400海里，而部队一些备潜海区至冲绳海槽的最短直线距离在350-400公里以上。加上潜艇潜航又需要依照海底地形以及季节水文情况，充分利用有利海底地貌（如海沟、大陆架远古旧河道）和温跃层等进行隐蔽潜航，所以实际运动距离往往超出我柴电动力潜艇一次充电后的最大水下续航力。更为不利的是一般柴电动力潜艇为了提高充电速度（蓄电池余电量越大充电速度越快），和确保艇上生活、作战系统用电所需，一般在整艇余电60%即需要进行充电补充。这势必造成我柴电动力潜艇在突入冲绳海槽前，或者突入冲绳海槽后不久，就将面临蓄电池余电不足需要上浮补充充电的情况。     左边图箭头处为039AB元级艇的通气管，右边围壳上的筒状物为091核潜艇应急动力（柴油机）的通气管。     上图硕大的筒状物为转让给加拿大的英国支持者级常规动力潜艇的通气管，由于通气管的工作性质要求使得通气管的外型很难进行雷达反射截面积的优化工作，因为多边形或者减小通气管体积的工作都将严重影响通气管的进气效果，严重影响艇上柴油机的正常工作，硕大的通气管也就成了通气管航行中柴电动力潜艇暴露的直接原因。     但是，目前P3C装备的ANAPS-137B(v5)雷达，对雷达反射截面积极小的潜望镜，最大探测距离已达20-30公里，而难以进行RCS优化的通气管，P3C可以在最大50公里左右的距离上探测到。我国的柴电动力潜艇，不管是上浮露头充电还是以通气管状态充电，在长达6-10几小时的充电过程中，其暴露率和暴露时间都将急剧增大。这意味着第一岛链区域高密度部署的P3C，在重叠的反潜巡逻区内将能有效的探测到通气管状态下的我柴电动力潜艇。而随着我柴电动力潜艇的暴露，敌反潜巡逻机临头后即可展开反潜火力攻击，即使我柴电动力潜艇顺利下潜规避，也将面临P3C长时间的压制态势。在此期间我柴电动力潜艇不但要应付P3C的临头攻击，还要面对随P3C应招而来的大量敌水面舰艇编队、敌舰载反潜机乃至敌水下潜艇相结合的联合反潜力量的围剿。而此时我柴电动力潜艇很有可能还存在电量不足，或者充电未完成的不利情况，难以进行水下较长时间较高速度的隐蔽突破机动动作。可想而知在这样的作战态势下，我暴露的柴电动力潜艇的规避成功率和生存率将是非常低下的。     日、美以庞大数量的P3C固定翼航空反潜巡逻机，在第一岛链和台海区域设置的高密度航空反潜巡逻区，将对仍以柴电动力潜艇为主的人民海军潜艇部队形成战略性的压制。     由此可以判断，随着步出我国土航空兵有限的控制范围，我国的柴电动力潜艇就将面临严酷的作战环境。即使我国常规潜艇得以隐蔽突入冲绳海槽，也难以在日、美由P3C主导下建立的南北区域广阔，东西纵深超出柴电潜艇一次充电后水下最大续航力的反潜巡逻区内作战。更不消说再向东去突破第一岛链，去岛链东部的商业航线区域作战了。而日美凭借P3C的7700余公里的航程，以及第一岛链上从北至南遍布的岛屿航空基地（从日本本土到冲绳本岛再到南部的宫古、石垣、西表都有提供喷气支线客机起降的机场）建立起的沿第一岛链弧线分布的高密度航空反潜巡逻区，也将彻底遏制我常规潜艇在岛链区域的作战能力。在这种现实情况下，我东海舰队的常规潜艇无论是向东南进入台海东部作战，还是向东去冲绳列岛东部的日本商业航线作战，都是非常困难的。排除低下的突破成功率不说，在后续的巡逻作战中，因为柴电潜艇极高的露头率和通气管暴露率，都将导致我国常规潜艇在第一岛链区域内，出现难以承受的战损率。     北舰的旅顺和青岛潜艇基地，距离北部冲绳海槽直线距离分别在1000与800公里左右。     不利的态势同样也影响着我北海舰队的常规潜艇部队，因为从北舰旅顺和青岛基地出发的柴电动力潜艇，要航渡的东西向大陆架海域更广阔航渡时间更长。北舰的常规潜艇顺着海州湾与辽东半岛向济州岛南部发展的海沟航渡后，能到达位于济州岛南部传统的商业航线密集区域，进行作战巡逻已实属不易。因为在北部均深18-44米的黄海大陆架上，不仅存在着潜艇水下隐蔽航渡路线单一的问题，还要面对韩、日本岛上数量更多的反潜巡逻机。所以北舰得柴电动力潜艇即使能够进入济州岛南部，在失去我航空兵力量的掩护下，其作战的过程也将是较为艰巨的。至于向东突入北部冲绳海槽，甚至在突破岛链后进入日本沿岸进行理想设定的作战，在现有的柴电动力潜艇身上是难以实现的。     在南海形式同样不能乐观，南海舰队的常规潜艇部队从海南三亚榆林基地出发，虽然可以在靠近我国航空兵掩护区域向台湾南部进行较长时间的航渡。但在越过东沙岛屿后，随着我航空兵控制范围和控制力量的削弱，在台湾南部200公里的区域范围内，隐蔽潜航已经成为必须。如果仅仅限制在在台湾南部作战，我柴电动力潜艇尚能胜任，如果要求潜艇部队向东跨越巴林塘、巴布沿、巴士海峡，去台湾东部重要的商业航线作战，则同样面临着东舰常规潜艇部队一样的难题。即隐蔽潜航里程超出我柴电动力潜艇一次充电续航力，而在潜航过程中进行补充充电，就要面对台岛与琉球群岛（冲绳、先岛诸岛）上航空反潜力量的重大威胁。即使能够顺利东渡巴林塘、巴士海峡，在台东海域和先岛诸岛区域，已经位于台、日密集部署的P3C巡逻反潜区。这种情况下即使到达作战指定区域，所面对的局面会与东舰常规潜艇部队一样窘困。面对这种现实，作为我主力舰队的南海舰队常规潜艇，将很难支持东部沿海潜在冲突作战，这将大大削弱我海军潜艇部队的总体参战数量和整体作战能力。      P3C伴飞中的日本新一代P-X反潜巡逻机，其巡航速度更快，到达任务指定区域更为迅速，巡逻范围更大机载探测设备更为先进。对于传统的柴电动力潜艇而言，打击威力和反潜效率更高。     美国用来代替P3C的P8A反潜巡逻机，随着P-X和P8A新一代反潜巡逻机的服役，我人民海军柴电动力潜艇在岛链和台海区域的作战环境将处于进一步恶化的不利态势中。     综上论述，我们可以发现日、台、美依靠一支性能先进且数量庞大的固定翼航空反潜力量，建立了一个严密的反潜体系。并且利用这支巡逻区域大，反潜效率高的航空反潜力量，弥补了第一岛链上作战面积广阔的不利条件。再通过日、台、美之间信息交换能力强的传统优势，最终整合起一个集快速召唤的水面舰船、应召舰载直升机、和水下潜艇组成的一个多平台多层次高效率的强大联合反潜体系。而这个体系精准的抓住了我人民海军潜艇部队，目前以柴电动力潜艇为主，水下续航力短这一主要弱点。凭借数量庞大且性能优秀的固定翼航空反潜机群，设置超出我柴电动力潜艇一次充电水下最大续航里程的密集航空反潜巡逻区域，最终达到了有效遏制我人民海军潜艇部队，在第一岛链和台海区域进行作战的这一战略性目标。不得不说在人民海军潜艇部队主战潜艇的种类不发生结构性变化前，这一以航空反潜力量为先导的战略反潜体系是建设的相当成功的，而日、台、美一方的战略反潜目标是完全能够达到的。对于我人民海军来说，由于潜在作战对象这一有效得战略反潜体系，就意味着目前仍以柴电动力潜艇为主的我潜艇部队，处于被战略性遏制的极端不利态势中。     停泊在码头的039型柴电动力潜艇     停泊在码头的我海军基洛级常规潜艇，虽然039型的批量服役和877-636基洛级潜艇的大批引进，在很大程度上改善了我常规潜艇的总体技术水平，但由于这些常规潜艇仍然使用传统的柴电动力形式，因而在面对日、台、美以航空反潜巡逻机为先导的联合反潜体系时，总体仍处于战略态势上的劣势。     从某种程度上讲甚至将导致我人民海军潜艇部队，成为一支只能在近海依托国土航空兵掩护下，进行近海岸防御性作战的水下作战力量。这种情况显然是与我海军打赢周边海域潜在地区性冲突，捍卫我领土完整和专属经济区利益（台湾、东海）这一战略目标所相悖的。更严峻的是随着日，美P-X和P8A新一代固定翼反潜巡逻机的投入使用，这种不利态势将会日渐加剧。因为新一代的P-X和P8A巡航速度更快，到达作战目标区域时间更短，作战半径更大载荷能力更强，雷达、红外等探测传感器性能也更为优异，信息化和情报支援能力则更加完善。而且随着新一代反潜机大幅增加的作战半径，我南海大部分区域也已面临着日美反潜巡逻机的威胁。显然，对于以柴电动力潜艇为主的我海军常规潜艇部队，未来的不利作战环境在进一步恶化中。那么面对这样严峻的现实，我人民海军又该通过什么手段和装备建设来打破这一不利局面呢？     039AB型元级AIP混合动力潜艇，将帮助人民海军潜艇部队打破日、美、台战略反潜体系，改变在第一岛链以及台海区域作战的不利态势。      我想，人民海军的建设步伐已经给出了。以超常速度研发并批量生产装备部队的039AB型元级AIP混合动力潜艇，就是人民海军通过装备建设来打破敌战略反潜体系，转变我潜艇部队目前极端不利战场态势的最好回答。在前面的论述中我们知道，日、台、美的战略反潜体系的重要环节和基础，是建立在一支搜索效率高、巡逻范围大的先导性航空反潜力量上的。这一战略反潜体系的有效性，是依托固定翼航空反潜巡逻机特有的巡逻时间长、巡逻范围大、机动性好的优势，搭配先进的机载搜索雷达、红外传感器等有效搜索装备，抓住我柴电动力潜艇水下续航里程短，需要反复露头充电并导致通气管状态暴露率高、暴露时间长的这一固有弊端所达成的。这一战略反潜体系的有效性和针对性很强，但是也体现出任务适应性不足的特点。     P3C这类固定翼反潜巡逻机因为作战航程远、机动性强、载荷大，搭配上先进的搜索雷达等搜潜武器，对于时不时要冒头进行充电的柴电动力潜艇是天生的克星。     上图为P3C的前视红外搜索传感器，固定翼航空反潜巡逻机较为依赖于机载雷达和前视红外搜索传感器等水面搜索器材，来提高其搜潜效率和搜潜范围。一旦失去这个有利条件，固定翼航空巡逻反潜机的效能并不会很理想，比如应付不需要使用通气管充电的核动力和AIP混合动力潜艇，其搜潜和反潜效能将会急剧下降。     比如一旦针对的任务对象改变主战潜艇结构，放弃暴露率和暴露时间长的柴电动力潜艇，而改用通气管暴露率很小的AIP混合动力潜艇（核动力潜艇的通气管暴露率是0），将直接导致P3C等固定翼航空反潜巡逻机，失去最为有效的雷达搜索功能。那么这一战略反潜体系的基础和先导环节--固定翼航空反潜力量的有效性将急剧削弱，随之整个战略反潜体系的效率和有效性也将急剧降低。而从我人民海军的角度看，采用AIP潜艇后则可以选择在较为有利的一些区域上进行有效的突破。比如北方日本本岛与土噶喇诸岛间的稀疏岛链区域，又比如中部的奄美诸岛与南部的先岛诸岛之间的广阔空间。毕竟日本现有的水面舰船数量，是不可能在第一岛链这么广阔的空间上，遏制我AIP潜艇在稀疏的第一岛链区域进行突破的。这一点即使加上驻日本本土的第七舰队的主力作战舰艇，也同样是难以为继的。因为水面舰船机动能力低，不可能在南北狭长，面积广阔的第一岛链区域，达到几百架P3C反潜巡逻机的反潜效率。至于日（16艘按战时出动率计算大约在6-8艘）美（在关岛驻扎三艘核动力攻击潜艇）有限的潜艇在冲突爆发初期，在广阔的第一岛链空间商，更是难以起到有效反潜效果。所以，元级AIP混合动力潜艇服役后，将导致日、台、美战略反潜体系的有效性出现整体效率性危机。而我人民海军通过建设AIP艇队，改变主战潜艇结构,也抓住了日、台、美战略反潜体系，过分依赖于固定翼航空反潜巡逻机的这一重大弊端。并利用反潜巡逻机依靠机载搜索雷达，才能完成高效率和大范围巡逻反潜的这一重要技术缺陷，达成有效的战略反制。这将彻底改变我国潜艇部队目前极端不利的作战环境，为我人民海军突破第一岛链进入岛链东侧和日本东部以及台海海域作战的战略规划创造有利条件。     左边为国内AIP动力舱段的布置图，右边为瑞典的V4-275R-MKIII。我国的斯特林发动机与瑞典的V4-275R系列性能接近。斯特林热气机的燃料是柴油氧化剂是液态氧，因而斯特林发动机的后勤补给相对较为简单。只要氧化剂能得到有效补充，斯特林AIP潜艇的水下续航力也将大大提高，从这个角度出发只要在途中提供一些简单的液氧补给，我国的元级AIP潜艇的水下连续潜航能力，还将获得很大的提高。     当然元级艇AIP混合动力下的最大续航力里程，也是一个至关重要的因素。因为这直接关系到我潜艇部队的连续潜航能力，和对敌航空巡逻反潜力量的有效削弱能力。根据目前公开的一些信息并考虑人民海军潜艇部队的实际作战需求，可以确定大规模批量生产的元级艇（039B型）AIP工况下的续航力将是世界一流的。由于元级艇尚有严密的保密措施要求，对于这个推断笔者尚难给出（也不允许给出）论证论据来源。那么为了比较有说服力的去评估元级艇的AIP作战效能，笔者决定采用装备了斯特林发动机的瑞典哥特兰级AIP潜艇的数据来代替（这当然会导致元级艇的AIP工况续航力推断过于保守，但是考虑到保密要求还是希望大家能够理解）。目前瑞典的哥特兰级在斯特林发动机额定工况下，能以4节速度连续潜航1650海里。这个指标也和采用了CCD、FC、MESMA等AIP型式的其他AIP潜艇的续航力标值相近，所以这个数据对于AIP混合动力潜艇是具有一定代表性的，把它作为元级艇的续航力保守估计值是较为恰当的。         台东与琉球群岛交界海域海底地形图     我们会发现当拥有1650海里连续潜航能力的元级艇，投入到我国三大舰队的常规潜艇部队后，会带来显著的战场态势扭转。以作战最为艰难的东海舰队常规潜艇部队为例，元级艇在到达下潜海区后（可以挑选最近的备潜海区以降低出港后遭到美、日卫星探测几率，降低出港暴露率），通过AIP动力以4节的低速静音巡航，选择在琉球群岛与台湾交界区域间的棉花谷、北棉花谷或者基隆海谷等有利海底地貌，利用各季节不同的温跃层、盐跃层等有利水文环境，隐蔽的突入台东北海域。这段从备潜海区到目标区域的航渡航程不过400余公里，即使加入实际航行补贴里程100公里也不过500公里，只占元级艇AIP续航能力3050公里（1650海里换算）的16%左右。扣去来回隐蔽航渡所需的1000公里，也将剩下2050公里的阵地逗留机动能力，这意味着元级艇可以在台东北商业航线密集区域，进行11.5天左右的阵地逗留时间。显然这一阵地作战时间是非常富裕，并且是不露头、不出现通气管暴露状态下的连续潜航隐蔽作战时间。         台湾与菲律宾之间的巴林塘、巴士海峡的海底地形图，该海峡因为风急浪高，受季风性气候影响大，四季水文环境多变，加上海底地貌复杂，反潜作战较为困难，而潜艇航行作战则较为有利，所以素有潜艇黄金水道之称，也是我南海舰队和南下东海舰队作战潜艇的战略要冲地带。     元级艇也可以利用这11.5天和2050公里的潜航续航力，向南继续航渡寻求战机。这样元级艇不但可以将整个台东商业航线密集的海域，轻松囊括进自己的作战区域，还具备了进一步向南去台湾和菲律宾之间的巴士、巴林塘这一重要黄金水道作战的能力。这将打通我南舰潜艇部队与东舰潜艇部队的联系，形成两大主力舰队互相配合，重叠打击的理想作战态势。实际上，元级艇甚至还能再向南，到达位于印尼东部和菲律宾南部苏拉威西海东口的马鲁古海峡和加罗林群岛之间的区域，去伏击战争爆发后企图绕过南海从爪哇海、望加锡海峡通过苏拉威西海走东部航线的日、台航运船只。因为在菲律宾海随着我元级艇冲出第一岛链日、台设置的密集航空巡逻区域后，可以采用水面航渡和通气管航渡相结合的航海策略，大大节约AIP工况下的续航力里程。只要战术合理航海规划到位，这一非常具有诱惑力的作战设定是完全有可能实现的。这意味着我东舰的元级潜艇，不但可以将台海区域整个包裹进作战打击范围，还能进一步威胁到南海菲律宾海域这一战时重要商业航线区域。这极大的扩大了我潜艇部队的打击范围，并将严重的威胁台、日特别是日本的商业航线安全。             东舰元级潜艇使用AIP混合动力，行动范围的推测图。     以上还只是人民海军东舰元级艇南下的作战范围推测，如果向北看同样也存在巨大的作战机遇。当东舰元级艇向东南突入台东海域后，也可以掉头向北，依靠剩余的2000公里潜航续航力，在琉球群岛岛链东侧这一商业航线区域寻机作战。其最远范围可以向北到达奄美诸岛，途中还包括了冲绳本岛上那霸这一重要的日、美远东军事基地，显然这样的作战航线是极具战略战役价值的。实际上东舰的元级艇的东北作战范围要广阔的多，因为从舟山基地向北依托我本土航空兵掩护下，元级可以在更北方位的备潜海区开始潜航航渡动作。这类海区突入冲绳海槽的距离在300余公里左右，突破琉球群岛北部的土噶喇诸岛横向宽度距离在400公里左右，扣除来回潜航1400公里左右的航程，元级还有1600余公里的潜航续航力。从距离上看向北最远已能到达横滨、东京这一日本最主要的政治、经济圈。从作战区域看，将把日本自九州、四国以及本岛最重要的商业航线区域划入元级艇的作战区域内。从阵地逗留能力（潜航巡逻作战时间）看，则有8-9天的战区巡逻时间。如果我人民海军潜艇部队，采取攻击性布雷（港口、航道等要地），商业航线阵地待机伏击等多种多样的战术，必将带来非常可观的战略战役成果。而这样的作战能力是元级艇服役以前，三大舰队的柴电动力潜艇根本不能达到的战略战役效果，显然元级艇服役后就东舰潜艇部队的作战能力和作战范围，就有着非常显著的提升。                       北舰元级艇使用AIP混合动力，行动范围推测图。     同样对于北海舰队和南海舰队的潜艇部队，元级艇的服役也将带来根本性的变革。北舰以往的常规潜艇在抵达济州岛南部区域后，即进入暴露率较高的密集航空反潜巡逻区域，普通的柴电潜艇维持在这一压迫性航空反潜区域的作战已经相当吃力，不消说还要企图向东突入北部冲绳海槽后，再航渡土噶喇群岛去攻击日本东部重要的航线。这一理想战略设定在柴电动力潜艇身上属于天方夜谈式的设计，即使达成也将付出难以想象的损失，造成难以接受的极低交换比。然而元级艇服役后情况将大不相同，从青岛与旅大基地出发的元级艇，在备潜海域航渡至济州岛南部的里程在300公里左右，我们加上途中实际机动所需的补贴里程100公里，也就是400公里不到潜渡里程。那么元级艇如果逗留在济州南部海域，将获得2100公里和12天左右的阵地逗留能力。当然我们可以预测北舰的元级艇一定不会满足这一狭小的作战区域范围，一定会向东突入冲绳海槽东渡土噶喇诸岛或者更近的大隅海峡（明级艇堂而皇之的“无公害通过”可不是偶然）和东舰的元级艇，一起去日本东部的重要作战区域作战。如果扣除来回东渡海槽和海峡的1200公里航程，元级艇还将保留1000公里6天左右时间的阵地逗留能力。这意味着我两大主力舰队的潜艇都将有能力在隐蔽突破岛链后，获得攻击日本本土东部密集商业航线的机动作战能力。这样的战略态势对于人民海军潜艇部队的作战威慑力和作战效果来讲，意义是非常深远而重大的。                                南舰元级艇使用AIP混合动力，行动范围推测图。     而原本作战环境最为宽裕的南海舰队，在获得元级AIP潜艇后也将获得显著的战斗力提升。从海南榆林基地出发的元级艇在台湾南部的高雄、左营等我常规潜艇传统作战区域，将可以获得2000余公里12天以上的高隐蔽性机动作战能力。与039型等柴电动力潜艇相比，因为暴露率的降低，不仅生存力大大提高，在攻击成功率和一次出航攻击能力上也都会有显著的提高。更为重要的是，南舰的常规潜艇部队可以东渡巴士、巴林塘海峡去台东海域乃至向北与东舰的元级艇一起，在第一岛链东侧进行巡逻作战。当然，也可以向南和东舰的元级艇一样去苏拉威西海东侧区域加入猎捕商业航运的作战。这就造成了我南舰潜艇部队与东舰潜艇部队打通一片，进行强强联合作战的有利态势，对于加强我两大主力舰队潜艇部队的打击区域和打击威力都是十分有利的。     南舰榆林基地至马六甲海峡东口距离在2200公里左右，元级艇可以选择反潜力量薄弱，日、美反潜巡逻机较难抵达，巡逻密度低的南海中线西侧，进行水面和通气管状态航渡以节省AIP动力消耗。这样元级艇也具备了在马六甲海峡东口区域，使用AIP动力进行隐蔽作战的能力。     另外，南海毕竟距离日、台、美的航空反潜巡逻中心区域以外，虽然P-3C特别是将来的P-X以及P8A都具备到南海进行反潜巡逻的能力。但是要建立第一岛链和台海那样高密度航空巡逻区域则是不太可能的，从这一点出发我南舰的元级艇可以选择南海中间线西侧，甚至靠近越南一侧（越南缺乏航空反潜力量，其它平台反潜体系也较为薄弱）以水面或者通气管状态航渡，在尽量节省AIP动力消耗的航渡规划方式下，元级艇将具备在马六甲这一美国和日本重点保护的交通要道，用AIP混合动力隐蔽潜航作战的能力。这样的作战能力将把我南舰潜艇的打击能力提高到战略打击层面上，其蕴藏的重要意义是无需赘述的。至于在南海争端上，马来西亚、印尼、越南都有了常规潜艇，但都是柴电动力，元级艇的加入将显著提高我南舰潜艇部队在动力性能和整体作战效能上的优势，这对将来南海一旦爆发争端，南舰潜艇部队支持我主力水面舰艇，形成全面作战优势也将起到非常重要的作用。     水面航行状态中的我国第二代攻击核潜艇09-III型，我人民海军远景规划必然是通过建设一支数量质量都相当可观的核潜艇部队，来达成我人民海军潜艇部队乃至我人民海军战略战役目标。而元级艇的批量装备，也为我国核潜艇工业的发展，和我国核潜艇艇队的建设争取到了一段宝贵的战略缓冲时间。     当然以上关于元级艇服役后，对我人民海军潜艇部队作战能力的重大提升，只是理论依据上的推测。具体作战情况将受到战争过程中，多变的作战态势和诸多突发性因素的干扰。比如元级艇的实际作战效能，是否能达到这样的理论推测效果。又比如在东海和台海爆发战端后，美国这个具备强大攻击性战略反潜力量的国家，在插手东海台海事端上的投入力度。这些变量都将对元级艇的作战效能产生较大的影响。但是我们可以确认，随着元级AIP混合动力潜艇的投入服役，我国常规潜艇迈进AIP动力时代，将显著改变我人民海军潜艇部队，以往在战略态势上处于绝对劣势的不利境地，并在很大程度上提升我人民海军潜艇部队战略战役作战能力。同时元级艇的服役，也能满足现阶段我人民海军潜艇部队，对于优秀装备的迫切需求。这就为我国的核潜艇工业的发展，为我国核潜艇的小步快跑，争取到了一个宝贵的战略缓冲时间。对于将来我国建设一支数量质量都较为优秀的核潜艇部队，实现战略性提升我人民海军潜艇部队的打击能力和威慑效能，起到非常重要的作用。综上，元级AIP混合动力潜艇的批量装备，其背后深藏的重大意义确实是非常深远的，是人民海军自核动力潜艇研制成功后的又一程碑式事件。