瑞典這個名不見經(jīng)傳的國家在軍工領(lǐng)域卻有頗有一番成就,在國際軍工領(lǐng)域也有不少的馳名產(chǎn)品。從填補中低空火力空白的博福斯高射炮,到創(chuàng)新研發(fā)思路的S型主戰(zhàn)坦克,再到結(jié)合本國實際國情設(shè)計的鷹獅戰(zhàn)斗機,瑞典軍工產(chǎn)業(yè)在輕型化、職能化和信息化等方面不斷更新升級,成就了一段具有瑞典特色的軍工傳奇。除了上述的一些知名產(chǎn)品之外,瑞典在常規(guī)潛艇領(lǐng)域也有不俗的造詣,其憑借哥特蘭級和索德蒙蘭級兩型潛艇在AIP潛艇市場上占據(jù)了一席之地。本文就先來講講這個潛艇AIP技術(shù)的祖師爺,瑞典常規(guī)潛艇發(fā)展?fàn)顩r。 ![]() 基于斯特林發(fā)動機瑞典走出一條特色之路 簡介潛艇AIP技術(shù)經(jīng)過幾個世紀(jì)孜孜不倦的探索,潛艇成為世界各軍事強國奮力發(fā)展的尖端性武器之一。二戰(zhàn)后,隨著反潛技術(shù)的發(fā)展以及潛艇應(yīng)對局部戰(zhàn)爭以及部署的需求,世界各國開始研究如何讓潛艇在水下潛伏的時間更久,這就是AIP技術(shù)發(fā)展的源頭,潛艇開始真正成為水下潛伏者。 ![]() 212型潛艇被認(rèn)為是世界上第一種采用AIP技術(shù)的常規(guī)潛艇 19世紀(jì)末,隨著工業(yè)革命帶來的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代潛艇正式登上歷史舞臺。德國人率先研發(fā)出U型柴電潛艇投入戰(zhàn)爭經(jīng)歷戰(zhàn)火洗禮,在戰(zhàn)場上使用的過程中也暴露出了一個潛艇發(fā)展的致命問題,那就是無法長時間在水下潛行,需要定時上浮通氣;這就給對手打擊潛艇這個水下幽靈提供了機會。為了解決這一問題,世界各國在戰(zhàn)時就著手對潛艇的動力裝置以及存儲裝置進行研究改進。二戰(zhàn)后經(jīng)過研究逐步發(fā)展出兩條路線,即核動力潛艇和AIP常規(guī)動力潛艇。 AIP是'不依賴空氣推進裝置'(Air-Indipendent Propuision)的英文縮寫,是常規(guī)潛艇技術(shù)發(fā)展的一次動力革命。AIP與其說是一種電池,其更像是一種獨特的發(fā)動機,容器中裝有一種特殊的材料——質(zhì)子交換膜,兩側(cè)分別是正極和負(fù)極,如果給正極輸入氧氣、負(fù)極輸入氫氣,氫就會釋放電子變成氫離子,氫離子穿過質(zhì)子交換膜與正極的氧化合變成水,電子則通過外面的電路流向正極,形成電流,從而推動潛艇前進。 ![]() AIP技術(shù)大致有斯特林發(fā)動機系統(tǒng)、閉循環(huán)汽輪機系統(tǒng)和燃料電池三大類 AIP系統(tǒng)就如同一個化學(xué)容器能夠讓氧和氫直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流,因此沒有什么機械部件,自然也就不會產(chǎn)生噪音;最關(guān)鍵的是其在工作過程中不會產(chǎn)生二氧化碳等廢氣,化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的水也容易于被排放,一定程度上延長了潛艇上浮換氣的時間周期。 由于AIP系統(tǒng)本身就可以攜帶氧氣,因而在低速航行狀態(tài)下就多采用AIP系統(tǒng),同步潛艇航行中又可以為潛艇搭載的另一套動力子系統(tǒng)蓄電池進行充電;當(dāng)潛艇需要進入高速航行狀態(tài)時,動力系統(tǒng)切換為蓄電池即可,因而潛艇就不需要經(jīng)常浮出水面進行通氣作業(yè),降低被反潛兵力發(fā)現(xiàn)的概率。 ![]() 瑞典采用是斯特林發(fā)動機系統(tǒng) 目前國際上潛艇AIP系統(tǒng)主要有斯特林發(fā)動機系統(tǒng)、閉式循環(huán)汽輪機系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)這么大類。比如我們今天的主角瑞典就是斯特林發(fā)動機系統(tǒng)的老主顧,其哥特蘭級和索德蒙蘭級兩型明星潛艇都采用的是斯特林發(fā)動機系統(tǒng);使用閉式循環(huán)汽輪機系統(tǒng)的有我們熟知的巴基斯坦從法國引進的'阿格斯塔'90B型潛艇;使用燃料電池的有德國的212型、214型潛艇以及日本的蒼龍級潛艇等。 多次突破美國航母戰(zhàn)斗群的哥特蘭級瑞典常規(guī)潛艇的被外界所熟知還是得益于美國人,美國人早在上世紀(jì)90年代最后一型'長頜須魚'級常規(guī)動力退出現(xiàn)役,美國海軍自此進入到全核時代。在2000年11月的北約演習(xí)中,瑞典一艘哥特蘭級潛艇擊敗美國'火箭號'核潛艇之后,美國海軍對哥特蘭級潛艇產(chǎn)生了濃厚的興趣,考慮到潛在對手國常規(guī)動力潛艇的數(shù)量和性能與時俱進,美國人打算租借瑞典的哥特蘭級潛艇模擬對手國的潛艇。2004年10月美國與瑞典簽署了租借潛艇的備忘錄,租期為2005年3月-2006年3月,強調(diào)用于反潛作戰(zhàn)演習(xí)和訓(xùn)練。2006年美國又提出將租期延長一年,直至2007年7月回歸瑞典海軍。 ![]() 美國租借瑞典哥特蘭級潛艇模擬對手國常規(guī)潛艇 有關(guān)哥特蘭級潛艇多次突破美國'里根'號航母戰(zhàn)斗群的案例就發(fā)生在2005年3月至2007年7月之間的租期之內(nèi)。美國尋求租借哥特蘭級潛艇的本意就是為了模擬演練對抗常規(guī)潛艇,因此在哥特蘭級連人帶艇租借到美國后,美國海軍組織了多次模擬演練。在演練中,瑞典的哥特蘭級潛艇成功突破美國'里根'號航母戰(zhàn)斗群由攻擊型核潛艇、航空反潛體系以及護航艦隊艦艇三層反潛攔截網(wǎng),潛入到'里根'號航母附近,升起潛望鏡對'里根'號航母進行拍照和攝相,完成模擬對航母的攻擊。 正是由于哥特蘭級潛艇在演習(xí)中的突出表現(xiàn),美國在2006年將租期延長了一年。哥特蘭級潛艇到底是如何突破里根號航母三層反潛攔截網(wǎng)的呢?到底有什么絕技呢?根據(jù)披露的信息以及外界的分析,哥特蘭級潛艇之所以能有此成就歸根于其優(yōu)異的靜音性能和水下持續(xù)潛航性能。 ![]() 瑞典哥特蘭級潛艇指揮艙信息化程度很高 哥特蘭級柴電潛艇是世界上第一批裝備AIP系統(tǒng)的常規(guī)潛艇,研制于上世紀(jì)80年代末期,首艇于1992年開建,1996年交付海軍服役,水上排水量1240噸,水下排水量1494噸,最大航速20節(jié),水上航速10節(jié),能夠連續(xù)15天在水下持續(xù)潛伏,在不使用通氣管裝置的情況下,持續(xù)水下航行范圍可達1500-2400海里。 該型潛艇動力系統(tǒng)由兩臺德國制造的800千瓦渦輪增壓柴油機、一臺V型四缸的斯特林發(fā)動機和兩組蓄電池構(gòu)成,蓄電池由帶整流器的交流發(fā)電機充電,然后向單電樞水冷直流主推進電機、交流發(fā)電機、逆變器及輔助電機提供直流電。常規(guī)動力由柴油機和蓄電池組成,多用于高速航行狀態(tài),最高航速可達20節(jié)。斯特林發(fā)動機主要用于低速巡航,其簡單的工作原理就是一種外部加熱的連續(xù)燃燒發(fā)動機,它通過外部燃燒的高溫氣體,經(jīng)加熱管加熱內(nèi)部循環(huán)的氣體,內(nèi)部循環(huán)氣體受熱膨脹推動活塞運動,使發(fā)動機輸出軸動功率。該型斯特林發(fā)動機總功率為150千瓦,能夠保證潛艇在低速狀態(tài)下的水下持續(xù)航行性能,達到傳統(tǒng)常規(guī)潛艇的幾倍甚至十幾倍;另外相比柴油機斯特林發(fā)動機工作噪聲降低40分貝,空氣噪聲降低20分貝,對于提升隱蔽性有明顯助益。 ![]() 哥特蘭級潛艇動力艙 哥特蘭級潛艇還使用了大量的隱身設(shè)計,所有的設(shè)備都安裝有減震裝置,艇體隔艙室之間均通過橡膠隔振器連接,有效的降低艇內(nèi)的輻射噪聲傳遞;同時該型艇使用的是能夠有效減少紊流和空泡的七葉槳,結(jié)合三維自動控制消磁系統(tǒng),將潛艇的磁信號降至最低。通過上述的一系列舉措,使得該型潛艇的噪音水平將至90多分貝,幾乎接近海洋的背景噪聲分貝水平,這就使得該型艇擁有極為出色的隱蔽性,為日后突破美國里根號航母戰(zhàn)斗群埋下了伏筆。 ![]() 瑞典A-17'索德蒙蘭'級常規(guī)動力潛艇 在發(fā)展哥特蘭級潛艇同時瑞典還推出了索德蒙蘭級常規(guī)潛艇,該型潛艇在后期升級改造過程中也換裝了成熟的斯特林發(fā)動機系統(tǒng),將噪聲水平進一步降至90分貝以下,成為瑞典常規(guī)潛艇的一個技術(shù)特色。另外需要注意的是斯特林發(fā)動機系統(tǒng)具有極強的環(huán)境適應(yīng)能力,能夠在高海拔甚至深海環(huán)境下依舊保持平穩(wěn)運行,瑞典在設(shè)計時比較突出近海潛水作戰(zhàn)性能,進而適應(yīng)其自身地理環(huán)境。 新一代A-26型AIP動力潛艇在成功的開發(fā)出哥特蘭級和索德蒙蘭級AIP動力潛艇之后,瑞典在AIP潛艇領(lǐng)域發(fā)展并沒有止步,而是邁向一個全新的征程。瑞典在與鄰國丹麥、挪威等國聯(lián)合研制的'北歐海盜計劃'失敗后,2006年獨立啟動新一代A-26型AIP動力潛艇的研制計劃,在保留借鑒此前哥特蘭級和索德蒙蘭級潛艇的成功經(jīng)驗的同時,計劃搭載更先進的斯特林發(fā)動機系統(tǒng),同時優(yōu)化潛艇降噪設(shè)計,實現(xiàn)近乎'完美隱身'的性能指標(biāo)。 ![]() 波羅的海海事防務(wù)展上的A-26模型展示新型動力系統(tǒng) 根據(jù)薩伯公司披露的信息顯示,A-26型AIP動力潛艇首艇已于2015年開工建造,預(yù)計2022年前后交付海軍。據(jù)悉這是履行2014年6月瑞典國防部與薩伯公司簽署的采購兩艘A-26潛艇的計劃,整個合同總金額約為9億美元。該型潛艇除了進一步提升模塊化設(shè)計和建造,降低該型艇服役周期最低成本的同時,在技戰(zhàn)術(shù)設(shè)計上也別具特色,大致羅列起來主要體現(xiàn)在一下幾個方面: ![]() 瑞典新一代A-26型AIP動力潛艇設(shè)想圖 一、艇首魚雷發(fā)射管多功能化。一般的常規(guī)潛艇主要以搭載533mm口徑重型魚雷為主要作戰(zhàn)裝備,部分型號經(jīng)過發(fā)展也能兼容發(fā)射反艦導(dǎo)彈。瑞典的A-26型艇首魚雷發(fā)射艙在設(shè)計上獨具特色,同時兼容了MK-52這類重型魚雷、MK-46型輕型魚雷以及兩種不同的無人潛航器,分別是無人潛航器和可以搭載兩名特戰(zhàn)隊員的無人潛航器,使得該型艇具備執(zhí)行多樣化作戰(zhàn)任務(wù)的能力,無人潛航器也是未來潛艇發(fā)展的一個大趨勢。 二、數(shù)量超群的導(dǎo)彈垂直發(fā)射裝置。最好在潛艇上使用導(dǎo)彈垂直發(fā)射裝置是俄羅斯人在基洛級潛艇上實現(xiàn)的,后來被廣泛應(yīng)用到各類潛艇設(shè)計中。以搭載垂發(fā)數(shù)量最多的攻擊型潛艇美國海狼級攻擊型核潛艇為例,該型排水量七千多噸,也僅有12個導(dǎo)彈垂直發(fā)射單元;然而A-26型排水量2000來噸,在其指揮圍塔后部卻安裝了三套六聯(lián)裝導(dǎo)彈垂直發(fā)射單元,能夠一次搭載18枚戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈,既然可以搭載戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈,那么也就意味著可以搭載其他型號的潛射導(dǎo)彈,畢竟戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈的尺寸算是最大的了。 ![]() A-26型潛艇采用的是六聯(lián)裝VLS,單艇即可一次攜帶18枚戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈 三、強化特種作戰(zhàn)能力。瑞典在常規(guī)潛艇發(fā)展中歷來就有注重拓展執(zhí)行特種作戰(zhàn)任務(wù)能力的先例,在哥特蘭級上也有此類設(shè)計。A-26同樣延續(xù)了這一作戰(zhàn)功能,且進一步優(yōu)化了設(shè)計,在艇尾部發(fā)動機上方,該型艇安裝了一套大型無人潛航器,這個無人潛航器和艇首只能搭載兩名特戰(zhàn)隊員的潛航器所不同,這個大型潛航器可以搭載十?dāng)?shù)名特戰(zhàn)人員,在戰(zhàn)時可以將一個標(biāo)準(zhǔn)的特戰(zhàn)小隊秘密投送到敵占區(qū)。這設(shè)計上與美國的一些核潛艇攜帶潛航器大致上是一致的,旨在強化潛艇的特種作戰(zhàn)能力。 ![]() 除此之外,A-26型在部分細(xì)節(jié)上還有一些可圈可點之處,比如其除了原來的艇首聲吶陣列之外,首都在艇側(cè)面加裝了兩部側(cè)舷聲吶陣列板陣,強化了該型潛艇對于兩側(cè)方向的探測和信號接收能力。另外,該艇的自動化水平也很高,全艇載員只有26人,而國際上同等噸位的潛艇人員編制大多在60-70人,一經(jīng)對比優(yōu)勢一目了然。 總結(jié)補充雖然我們從時間軸上來看,有關(guān)潛艇AIP技術(shù)發(fā)展最先取得突破的是德國的212型潛艇,但瑞典在該領(lǐng)域發(fā)展也并不慢,其哥特蘭級潛艇也是世界第一批AIP潛艇之一;和德國AIP潛艇普遍采用燃料電池技術(shù)不同的是,瑞典比較青睞斯特林發(fā)動機系統(tǒng),從哥特蘭級開始到后續(xù)的型號改裝,乃至到最新一代的A-26型都沿用了斯特林發(fā)動機系統(tǒng)。很大程度上得益于斯特林發(fā)動機系統(tǒng)具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動小、安全可靠等特點,該動力系統(tǒng)整機無故障工作時間可超5000小時,同時還具有很不錯的環(huán)境適應(yīng)能力,比較適合瑞典獨特的地理作戰(zhàn)環(huán)境。 除了在AIP系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展日趨成熟同時,瑞典還在潛艇的噪聲處理上也有很深的造詣。其現(xiàn)役的哥特蘭級、索德蒙蘭級的噪聲水平達到90分貝甚至以下的水平,成為瑞典制造潛艇的一大特色性能指標(biāo)。在新一代A-26型上這一水準(zhǔn)很有可能還會進一步降低,總體這個水平已經(jīng)走在國際前列,大有與攻擊型核潛艇一爭雌雄之態(tài),甚至有人將AIP潛艇稱為準(zhǔn)核潛艇。 |
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