（92493部隊88分隊，遼寧 葫 蘆島 1 25000）

不依賴空氣的動力裝置—AIP系統(tǒng)，將這種技術(shù)應(yīng)用于常規(guī)潛艇，將對潛艇的未來帶來深遠影響，甚至是革命性的變化。不依賴空氣動力裝置的出現(xiàn)，可使常規(guī)潛艇的通氣管航行方式得以減少，極大地降低了潛艇的暴漏率，同時也延長了潛艇的水下續(xù)航力，增加了潛艇的隱蔽性，提高了常規(guī)潛艇的生命力和戰(zhàn)斗力。AIP系統(tǒng)在潛艇上的安裝，使常規(guī)潛艇首次部分具備了如同核潛艇那樣的長時間潛航能力，而且其造價也比較低廉。根據(jù)當(dāng)今國際形勢，唯有裝備了AIP艇的海軍力量，才能在各國相互軍事競爭中占得先機。

本文針對典型AIP技術(shù)原理及國外海軍AIP發(fā)展及裝備情況進行分析闡述，并對典型AIP技術(shù)特點進行評價對比，以期借鑒國外海軍AIP發(fā)展經(jīng)驗的同時進一步探索總結(jié)，得出適合我國海軍AIP裝置發(fā)展的方向。

1 AIP典型技術(shù)及工作原理

1.1 燃料電池

燃料電池是把燃料和氧化物的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能和電化學(xué)裝置，其直接輸出直流電，無需發(fā)電機和變壓器，無電能和機械能損耗，燃燒后的副產(chǎn)品是水，無須排污設(shè)備。燃料電池的工作原理是靠氫氣反應(yīng)直接產(chǎn)生電能而工作的，與電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣的過程相反。

目前，存在的問題主要是氫的攜帶問題。除低溫儲存法外，還研究了金屬氰化物儲存的方法，但還有一些技術(shù)問題待進一步解決。比如在經(jīng)過幾次取氫和注氫（稱為析出作用和吸附作用）循環(huán)后，金屬氰化物就分裂成為約5 μm大小的粉末。不能讓粉末進入減刑燃料電池，所以，要求裝置中的濾器的篩眼尺寸為1 μm。此外，氫的儲存模塊多，需要配置很多遙控閥件，傳感器類模塊間連接的管道也多，相應(yīng)的焊縫也長，這就增加了泄漏的風(fēng)險，也難以確定泄漏點的位置。

1.2 閉式循環(huán)柴油發(fā)動機

該系統(tǒng)以閉式循環(huán)柴油機為發(fā)電機原理。為使柴油機在沒有空氣供氣的狀況下工作，必須提供擬空氣成分的進氣氣體，使柴油機發(fā)火燃燒工作。因此，將柴油機派出的廢氣經(jīng)吸收器吸收部分CO2氣體，廢氣中未被吸收的部分氣體再加入適量氧氣和氬氣，即組成人造大氣，使氣體能夠被燃燒室重復(fù)使用。這樣柴油機既可在閉式循環(huán)狀態(tài)下正常工作，也可在開式空氣供應(yīng)時正常工作，實現(xiàn)開、閉合用。柴油、氧氣和氬氣都被儲放在潛艇上，后兩者以液體形態(tài)存放在真空隔離的雙層容器內(nèi)。除了柴油機本身，該系統(tǒng)的其他關(guān)鍵技術(shù)有吸收器和水管理系統(tǒng)。但與其他兩種技術(shù)相比，必是循環(huán)柴油機的技術(shù)要相對成熟。

1.3 斯特林發(fā)動機

斯特林發(fā)動機是一種外然式發(fā)動機，其采用液氧加柴油作燃料，一般以氦氣作循環(huán)工質(zhì)。通過外部燃燒的高溫氣體經(jīng)加熱管加熱，內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)受熱推動活塞作功，將熱能轉(zhuǎn)化為機械能帶動發(fā)動機發(fā)電，目前，還有部分關(guān)鍵技術(shù)問題尚待進一步解決。

2 國外海軍AIP發(fā)展概況

2.1 美國“重起爐灶”

從2000年開始，美國恢復(fù)了非核動力潛艇的建造，進行2 500 kw艦船日用燃料電池發(fā)電模塊的項目開發(fā)。其主要包括：基于MCFC（熔融碳酸鹽燃料電池）的艦船日用FC發(fā)電模塊研究、基于SOFC（可重復(fù)使用固態(tài)氧化物燃料電池）的潛艇動力電源研究、基于SP1000型空間技術(shù)熱離子反應(yīng)堆AIP研究等。

2.2 法國“另辟蹊徑”

在AIP研究領(lǐng)域，法國另辟蹊徑進行閉式循環(huán)汽輪機系統(tǒng)開發(fā)，在DCN（法國艦艇建造局）組織下，伯廷公司研制被稱之為自主式能源艙（MESMA）的AIP系統(tǒng)在該領(lǐng)域一枝獨秀，是最早上艇使用的閉式循環(huán)汽輪機系統(tǒng)。除現(xiàn)有的200 kw的MESMA/AIP系統(tǒng)，伯廷公司還進行600 kw、1 300 kw的閉式循環(huán)汽輪機開發(fā)。

2.3 西班牙“暫露頭角”

西班牙最新一代潛艇S-80A已經(jīng)逐漸浮出水面，該潛艇將采用由美國聯(lián)合技術(shù)公司（UTC）開發(fā)的300 kw甲醇重整制氫及純氧為燃料的PEMFC/AIP裝置，西班牙參與了此項研究。

2.4 日本“八方取經(jīng)”

2007年10月起，日本防務(wù)省投入51億日元的預(yù)研經(jīng)費，正式啟動了緊跟歐美等國最新技術(shù)的新一代“高科技潛艇”計劃。整個項目中高新技術(shù)將占30%的比重。德國燃料電池AIP模塊技術(shù)、美國TANGOBRAVO潛艇計劃的核心無軸無槳技術(shù)和外部武器裝載技術(shù)都是該計劃的追蹤目標。

2.5 韓國“搶得先機”

韓國在90年代就提出了“遠洋海軍”KSS-2發(fā)展計劃。這項計劃在雄厚資金支持下進展神速，將巨資購買由德國HDW公司部分部件及技術(shù)，裝備214型AIP艇。而采用鈉硫高能電池的首艘AIP艇“孫元一”號于2006年已在現(xiàn)代重工尉山船廠下水。

3 AIP在我國的應(yīng)用前景

世界各國海軍應(yīng)用的AIP技術(shù)系統(tǒng)各不相同，說明都有各自的優(yōu)點和不足，如果要問我國AIP如何選擇，那必須考慮到管理需要、后勤保障、預(yù)算問題等。國內(nèi)相關(guān)專家經(jīng)計算分析認為：在500海里左右的近海作戰(zhàn)時，裝備斯特林發(fā)動機和閉式循環(huán)柴油機的小型潛艇費用比最佳；在1 500海里左右時，裝備燃料電池的中型潛艇費用比最佳。但從長遠發(fā)展開，燃料電池為清潔能源，它能夠滿足常規(guī)潛艇高指標的作戰(zhàn)要求，且噪聲、紅外等特征均很低，使?jié)撏Ц影察o、隱蔽，更適合未來發(fā)展趨勢，其中AIP技術(shù)性能指標評價如表1所示。

表1 三種典型AIP技術(shù)性能指標評價

綜合分析三種典型AIP技術(shù)性能指標，同時結(jié)合我國的實際情況，得出我國適合利用現(xiàn)有成熟的柴油機主機技術(shù)進行研制，這樣的研制方法周期短、經(jīng)費低，會使閉式循環(huán)柴油發(fā)動機可較快研制成功。而且輔助系統(tǒng)，如CO2吸收器、水處理系統(tǒng)等均可隨之試驗研制，這樣主機和輔機系統(tǒng)能同步發(fā)展。

4 結(jié)束語

根據(jù)國際及周邊環(huán)境，常規(guī)潛艇裝備AIP是必然趨勢，更是迫切要求，必須加速研究我國自主AIP系統(tǒng)，特別是閉式循環(huán)柴油發(fā)動機研究，使得中國常規(guī)潛艇能夠在全球競爭中獲得份額，讓我國潛艇“屏住呼吸”。

[1]王屈平，葉 烽，劉愛玉.當(dāng)代海軍AIP技術(shù)發(fā)展動態(tài)[J].船電技術(shù)，2010，（7）：17-22.

[2]齊耀久.伴隨時代發(fā)展的潛艇AIP技術(shù)[J].現(xiàn)代艦船，2005，(11)：22-25.

[3]王曉武.國外常規(guī)潛艇AIP技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2009，(1)：173-175.