俄軍新一代潛艇明年下水 號稱AIP系統性能遠超中國 |
送交者: 力挽狂瀾 2017年06月24日05:11:18 於 [軍事天地] 發送悄悄話 |
圖:俄羅斯黑龍江級潛艇,中國曾經與俄方就該艇的技術進行過大量的合作洽談,但是該艇本身並不成熟,目前僅保留一艘作為試驗艇 根據俄羅斯媒體的最新報道,677型“拉達”級“喀琅施塔得”號潛艇將會成為俄羅斯海軍的第一艘帶有AIP動力的常規潛艇,並將在2018年下水。該級潛艇的外銷稱號為阿穆爾,俄語含義是黑龍江。 拉達級潛艇是俄羅斯研製的用於替代基洛級潛艇的新一代常規潛艇。其中最為主要的幾個方面改進,除了改善俄式武器一貫來電子電氣落後、自動化程度低下的缺陷,最重要的一點就是,實現AIP系統的實用化。 AIP系統能為常規潛艇提供很大的水下航行能力改善,它通過自行攜帶液氧,在水下持續與燃料進行氧化反應提供電力,能大大延長常規潛艇在水下的活動時間。比如瑞典的哥特蘭A19潛艇採用的斯特林AIP系統,能在5節的航行速度下提供14天的不上浮活動能力。因此有沒有AIP系統,對於常規潛艇的活動隱蔽性和暴露幾率,將會出現一個代差性的區別。 蘇聯在二戰後繼承了相當部分的德國潛艇技術,其中包括早期AIP系統——包括閉式循環柴油機,以及雙氧水蒸汽輪機。但兩種路線目前很早就夭折了: 前者通過吸收二氧化碳、加入氧氣對廢氣進行處理,然後再次送進發動機燃燒,技術可行而且難度較低,但是柴油機振動噪聲大,因此從潛艇總體性能看,沒有什麼發展價值。後者理論性能出色,但是高濃度雙氧水的安全性非常差,炸了幾次以後就被放棄——庫爾斯克號潛艇就是被自己的過氧化氫魚雷事故炸沉的。 蘇聯後來主力發展的AIP系統,是從航天系統移植過來的液氫液氧燃料電池路線,和二戰德國潛艇技術已經沒有傳承關係了。燃料電池工作不存在噪聲和振動,是非常理想的隱蔽動力源;但是這種路線對於技術要求非常高——特別是氫氣的高效儲存,而且設備的造價昂貴。 因此在蘇聯時代,雖然俄羅斯造出了試驗艇,證明了AIP系統的可行性,但是這種潛艇的造價已經幾乎比得上核潛艇了,但性能又不夠好——蘇聯儲氫技術不佳,儲氫系統占了AIP系統的70%重量,但氫氣占儲氫系統的重量比例還不到5%。因此對作為核大國的蘇聯來說,這實在是沒有意義。這也是基洛級潛艇普遍不具備AIP系統的原因。 氫氣難以儲存——無論是數量還是安全性,而且補給困難,這是目前困擾氫氧燃料電池AIP潛艇最大的問題。液氧、柴油,隨便一個碼頭都會有,但是提供高純度液氫的碼頭,除了專門的軍用基地,全世界都寥寥無幾。 而根據此次俄媒體的報道,拉達級潛艇將不再儲氫,而是直接通過柴油製取氫氣,然後將氫氣送入燃料電池進行發電。從原理上講,這條路子是完全走得通的,而且它不僅適用於潛艇,同樣適用於地面車輛、特別是重型工程車輛;是一種軍民通用程度高、經濟和社會價值巨大的技術,前景非常廣闊。 因為直接燒柴油的話,目前最先進的內燃機熱效率極限也只能到40%多;而燃料電池的效率目前能做到60%以上,而且還有較大的理論提升餘地。同時電動機的低轉速扭力大、結構簡單輕巧、易於維護,各方面性能優勢累積起來非常明顯。因此將柴油製取氫氣發電,再帶動電機運轉,效率和性能極限可以提高很多;特別是對於潛艇來說,兩者在安靜方面的性能是天差地別的。 目前主要的問題是,柴油重整制氫這個技術,本身還存在很大的難點——包括制氫效率低、積碳嚴重、催化劑中毒嚴重等等。這也是全球很多科技發達國家,雖然已經長期將這個技術作為重點發展方向,但是仍然沒有拿出實用化的產品的原因。特別是在現在追求高環保的政策趨勢下,誰先突破這個產品,贏得的市場利潤將是一片金山銀海。 僅從路線上說,拉達級選擇的方向不僅技術上是可行的,而且在整個社會的科研和工業發展牽引上,也擺脫了蘇聯時代軍事工業和民用工業脫節、互不支援的老毛病,避免了大量資金和人力沉沒在軍事發展中,而不能對國家經濟和長遠能力積累助益的缺陷。 但是這條路的難度也不是一般的大,無論是傳統上蘇俄對於精密化工的不擅長,還是現在俄羅斯萎靡衰退的經濟,都使得俄羅斯將在相關技術的研發上舉步維艱。 因此雖然理論上柴油制氫技術成熟以後,其總體上的性能優勢理論上比瑞典的斯特林式熱機AIP要好得多,乃至於比直接儲氫的德國214潛艇的AIP系統表現都要強很多,但至少在可見的未來內,這些理論優勢都不能轉變成現實。 |
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