水下杀手憋气功夫一流：我国AIP潜艇脱胎换骨

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近年以来039型潜艇多次出现在公众视野中，引发诸方对其展开讨论，而039A/B型的AIP技术则成为关注的焦点，那么这款“大洋黑洞”潜艇的AIP有哪些技术优势呢？
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( d2 f6 r' S& \5 E039型潜艇是我海军701所研制开发的一款常规动力潜艇，早在上世纪90年代中期就已经对外亮相，而其标志性的阶梯状指挥台围壳是039型潜艇最显著的特征。部分039型潜艇安装了AIP动力，但注意只是部分，这些具备AIP动力的潜艇型号为039A/B型，常规的039型和039G型都不具备该技术。

039A最早出现在2004年的武汉，当时一名网友拍下了疑似是039型后续新型号的潜艇并上传到互联网上，随后美国海军甚至为此“大动笔墨”，描述其为中国海军的041型潜艇，但直到2007年在我国防成果展上才证实这所谓的“041型”并不存在，仍然为“宋”级039型潜艇的改良款型。

在过去，常规潜艇在水下只有两个驱动方式，一是使用通气管柴油机动力，二是使用蓄电池电机动力。这两种动力方式有很大缺陷，通气管航行容易暴露目标，使用蓄电池电机作动力不能持久航行。柴油机的运行离不开空气，因此每次水下巡航时其蓄电池用尽后，就必须浮出水面，或者采用通气管运行柴油机为蓄电池充电。因而，普通的常规动力潜艇的水下续航时间有限，大约为10—100个小时。由于每隔一段时间就要上浮充电，导致其隐蔽性较差，水下憋气的功力不够。目前最先进的常规潜艇，已经开始采用水下长航时辅助动力装置（AIP动力），可以使用燃料电池或斯特林闭式循环发动机，不依赖外界空气进行水下长时间潜航。
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AIP是指“常规潜艇不依赖空气推进装置”的英文缩写。我们知道常规潜艇都采用柴油机+电动机推进，柴油机做功需要外部空气的补充，所以潜艇在水下启动柴油机的时候，需要将通气管伸出水面，这对于潜艇的隐蔽安全造成极大威胁。有了不依赖空气推进装置，通过燃料电池、闭式循环柴油机，热气机，高能锂电池等动力系统，可以在水下不依赖空气的慢速航行，具有非常大的战术优势。

目前世界范围内广泛使用的AIP系统主要有三种，第一种是斯特林发动机AIP系统，第二种是燃料电池AIP系统，还有一种是闭式循环柴油机AIP系统。其中斯特林发动机AIP系统结构紧凑，运行可靠性高，造价和运行费用相对较低，但存在单机功率较低、设计制造和使用要求较高、噪音难以避免等缺点。
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039型部分舰艇上安装的就是斯特林发动机AIP，又名热空气引擎，或者热气机，外燃机，是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，在1816年为苏格兰的R.斯特林所发明，故又称斯特林发动机。这是一种循环活塞式热机，所谓闭循环的意思是燃烧产生的空气一直会保存在气缸内，不需要向内燃机一样与外界环境进行气体交换，所以闭循环的驱动方式的斯特林发动机是一种“外燃机”。

9 h3 C* n" W$ i: x  r, L常规内燃机在完成一次燃烧后通过膨胀的灼热气体来推动活塞运动，然后打开阀门快速排除气体并准备下一次冲程，但斯特林发动机具备冷源，使用惰性气体来做缸内介质，通过受热膨胀、解除冷源收缩的循环来实现活塞的做功。
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% v% O; Q7 W' ~2 G* w. t这种AIP技术具备很大的优势，斯特林发动机引擎可以获得目前最高的热效率，最多接近80%，理论上这种AIP引擎可以通过目前已知的任何热源来推动，包括太阳能、化学能和核能，相比于其他AIP（如闭式循环柴油机AIP和燃料电池AIP），斯特林发动机AIP的维护成本更低、更高效、更安静，所以更加可靠。
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日本苍龙级的AIP动力系统也采用斯特林发动机，即两组3900马力柴油机作为主动力，四组瑞典研发授权日本生产的川崎-考库姆V4-275R斯特林闭循环推进系统，这4台单位功率75kW（100马力）的“斯特林”MK.2热气机，再配合传统铅酸蓄电池，分别在浮航或潜航状态下发电驱动一台推进用永磁电机。400马力的AIP动力在水下驱动4200吨的大型常规潜艇，很显然是不够的，日本生产的最新款的丰田陆巡越野车，低配置的3.5T发动机，都能有422匹马力的输出。但最大航速仅为3节。原因很简单，斯特林AIP的功率非常小，只相当于一台紧凑型家用轿车的发动机功率，如此小的功率去驱动4200吨的潜艇，可以想象，航速会有多么低。所以4台“斯特林”MK.2热气机只能让这艘潜艇在水下以3节的龟速航行。
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039A/B型潜艇的动力系统要比日本苍龙级先进得多，早期的039A/B使用的是引入仿制的75KW瑞典4-275发动机，与日本苍龙级相同。但在引进的瑞典AIP基础上，我军做出了升级，新款039A/B型潜艇的斯特林发动机效率比外国原品提高117%至120%，也就是说原本功率为75KW的发动机硬生生被我们魔改成了160KW至210KW，如果像039B一样使用4台斯特林发动机，那么最多可以获得868KW的动力输出。039A/B常规潜艇在使用斯特林闭式循环发动机做水下航行时，可潜航一个多月无需浮出水面，速度比日本潜艇提高50%以上。
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, V" K7 ]7 W) S- H8 K$ B' m强大而高效的斯特林发动机AIP，使得039A/B型潜艇已经补上了在水下静音的短板，加之舰身铺设的大单片面积消声瓦，国产的“大洋黑洞”已经可以追赶上“基洛夫”级。
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039A/B型常规潜艇，排水量3600吨，水面航速12节，通气管状态的水下最大航速高达20节。AIP续航能力可达3000公里（1650海里），算上全程潜航潜入阵地的续航时间，可在第一岛链进行30天左右的阵地作战。不出现通气管暴露状态下的连续潜航隐蔽作战，可极大增加对抗美日航空广域搜潜的能力。典型战法是通过AIP动力，以3节的低速静音巡航，选择在琉球群岛与台湾交界区域间的基隆海谷等崎岖有利海底地貌，利用各季节不同的温跃层、盐跃层等有利水文环境，隐蔽的突入第一岛链海域，或前赴南海和印度洋海域。