AIP潛艇，也就是使用不依賴空氣推進(jìn)裝置（Air Independent Propulsion）作為動力的潛艇。在21世紀(jì)的當(dāng)下似乎有這么一種趨勢，如果一型潛艇上沒有安裝AIP動力裝置，那么它就很難被評價為是一款優(yōu)秀的潛艇。實際上，如今被炒得神乎其神的AIP潛艇并不是什么新鮮事物。作為潛艇大國的蘇聯(lián)早在上世紀(jì)30年代就開始研究不依賴空氣推進(jìn)動力裝置，并從50年代開始批量生產(chǎn)、試驗了多種AIP潛艇及其動力裝置。

閉式循環(huán)柴油機型AIP

早期研究與試驗型號 隨著潛艇柴油機技術(shù)逐漸成熟，自20世紀(jì)20年代開始，潛艇上就很少使用汽油機作為動力。但是，由于柴油機無法在沒有氧氣供給的水下工作，早期潛艇水下速度慢、續(xù)航力短的問題非常突出。因此，蘇聯(lián)從30年代開始發(fā)展以單一閉式循環(huán)柴油機為動力的潛艇，以期大幅提高潛艇的水下航速和續(xù)航力。

所謂單一發(fā)動機，就是將艇上的柴油機作為水面航行時的動力，也作為水下航行時的動力，而不使用推進(jìn)電機。柴油機工作時離不開空氣，確切地說是離不開空氣中的氧氣，它排出的廢氣主要是二氧化碳和氮氣。要使柴油機在水下也能夠工作，就必須解決向柴油機供給空氣和排出廢氣的問題。當(dāng)時解決的辦法是，先將氧氣液化后貯存起來，在水下航行時在將其氣化。柴油機的廢氣則經(jīng)過壓縮，先貯存在一個專門的容器內(nèi)，然后再排放到舷外，部分廢氣和氧氣混合后再供給柴油機使用，這就是早期的單一發(fā)動機的原理。

為了進(jìn)行這種單一發(fā)動機的研究試驗，從屬于蘇聯(lián)造船工業(yè)部的第18中央設(shè)計局，也就是后來的“紅寶石”中央設(shè)計局于1938年對1艘Ⅻ型M級小型潛艇進(jìn)行了改裝，工程師巴濟列夫斯基成為了這種單一發(fā)動機動力裝置的第一位設(shè)計師。但隨著德國入侵蘇聯(lián)，相關(guān)的試驗被迫中止。戰(zhàn)后雖然又進(jìn)行了后續(xù)試驗，但結(jié)果表明，這種單一發(fā)動機的思路并不可取。

后來，蘇聯(lián)又研制了一種單一發(fā)動機動力裝置。1941年，1艘第ⅩⅤ批M級小型潛艇M-401號被改裝為95型試驗潛艇，用于新型動力裝置的測試。該艇于1941年7月1日下水，隨后轉(zhuǎn)移到相對平靜的里海區(qū)艦隊進(jìn)行測試，實際達(dá)到了12.5節(jié)的水下航速，這在當(dāng)時已經(jīng)是非常高了。這種單一發(fā)動機的廢氣并不是直接排到舷外，而是用一種石灰吸附劑吸收掉廢氣中的二氧化碳，與氧氣混合后再供給柴油機。

試驗型閉式循環(huán)柴油機潛艇615型 95型M-401號在1946年正式編入海軍，同年7月，蘇聯(lián)部長會議決定在此基礎(chǔ)上研制新型小型潛艇。于是，第18中央設(shè)計局隨即受命開始了615型試驗潛艇的設(shè)計工作，總設(shè)計師為卡薩齊耶爾，海軍總監(jiān)督師為莫洛佐夫和舍甫琴科。1948年，研制這一新型動力裝置的專家們還獲得了斯大林獎金。1950年3月17日，615型小型潛艇在列寧格勒的第196造船廠開工，當(dāng)年8月31日下水，艇號為M-254，在完成舾裝和系泊試驗后，于1953年5月31日交付海軍。

M-254號在試航中表現(xiàn)出了極好的性能，其水下航速比XV型（96型）小型潛艇提高了近1倍，而最高航速下的續(xù)航力也提高了近5倍。其水面排水量為392噸，儲備浮力為25.8%，水面最高航速17.2節(jié)，水下最高航速15.44節(jié)。另外，根據(jù)國家驗收委員會的報告，試航期間M-254號的閉式循環(huán)發(fā)動機未發(fā)生任何故障，運行良好。

615型試驗潛艇為半硬殼結(jié)構(gòu)，耐壓艇體和非耐壓艇體由SKHL-4型鋼焊接而成，指揮臺圍殼的外板和框架則由硬鋁鉚接而成。耐壓艇體內(nèi)分為7個艙室，第Ⅲ艙（中央艙）用耐壓能力為10千克力/平方厘米，但在實際測試中承受了19.6千克力/平方厘米的負(fù)荷，作為水下供氧用的8.6噸液氧儲存在第Ⅵ艙的2個專門圓筒容器中，容器由黃銅制成。艇體共有6個主壓載水艙，其中有4個裝有通海閥。

615型潛艇采用3軸推進(jìn)，中間軸為6葉槳，兩根側(cè)邊軸則為4葉槳，3根主軸分別由1臺功率相同的柴油機驅(qū)動。艇上第Ⅴ艙裝有2臺功率為900馬力的M-50型柴油機（轉(zhuǎn)速1600轉(zhuǎn)/分），第Ⅵ艙內(nèi)中間則裝有1臺功率為900馬力的32D型柴油機，所有主機都安裝在隔聲減振器上。32D型柴油機在水下航行時以閉式循環(huán)工作，持續(xù)工作時間可達(dá)100小時，對于小型潛艇來說，這一水下持續(xù)航行時間已經(jīng)很可觀了。其工作原理為：發(fā)動機廢氣首先進(jìn)入氣體冷卻器，冷凝掉水蒸氣和部分雜質(zhì)后進(jìn)入含石灰吸附劑的吸附器中；隨后再次冷凝后通入隔離的無人柴油機艙，與氣化后的液態(tài)氧混合。經(jīng)過艇上的LTI-50型電化氧氣分析儀檢測后，進(jìn)入柴油機艙的氣體成分就基本與大氣中的空氣接近，最后從機艙經(jīng)吸氣總管吸入柴油機供其使用。艇上還安裝了柴油機通氣管工作裝置，可使中間發(fā)動機在潛望鏡深度下工作的同時向蓄電池組充電，并保持3～5節(jié)的航速。

作為615型潛艇主機的2臺M-50型柴油機原本是航空用的高速柴油機，最初只有300小時的使用壽命，后來通過將輸出功率由1000馬力降至900馬力，才將壽命勉強提高到500小時。而32D型柴油機的壽命則較長，能夠保證水面和水下的長期航行。此外，在第Ⅶ艙還布置有1臺78馬力的PG-106型電機（轉(zhuǎn)速290轉(zhuǎn)/分），該電機既能用于發(fā)電，也可作推進(jìn)電機在水下作低速航行，1組60塊23MU型蓄電池則布置在第Ⅱ艙。M-254號從1951年8月16日至1955年10月在水面航行超過15000海里，在水下航行總里程則為1481海里，航行期間32D型柴油機的工作時間為2950小時，M-50型柴油機則為380小時。

批量生產(chǎn)型閉式循環(huán)柴油機潛艇A615型 1953年7月，蘇聯(lián)政府又批準(zhǔn)建造了615型試驗潛艇的量產(chǎn)型號A615型，并安排在列寧格勒的第196和第194造船廠生產(chǎn)，一共建造了30艘，其中有1艘在建造時改為637型潛艇。和615型一樣，A615型裝備4具魚雷發(fā)射管和4枚魚雷（沒有備用魚雷），此外，圍殼建筑前還有1門2M-8型雙聯(lián)裝25毫米炮，火炮武器在1956年后全部拆除。

根據(jù)M-254號潛艇的國家驗收委員會提出的建議，A615型潛艇上的主要改進(jìn)包括：將2個液氧容器改為1個，在容器外包裹礦渣棉隔熱層，以減少液氧的揮發(fā)，并將其安放在耐壓圍壁中；將燃料貯存量從615型上的19.5噸增加到23.3噸；在兩舷軸系上安裝減速器，使兩舷的螺旋槳能夠各自旋轉(zhuǎn)；艇上石灰吸附劑也由14.4噸增加為14.9噸。除此之外，A615型還將M-50型柴油機更換為M-50P型，壽命增加到600小時，同時功率降低為700馬力，PG-106型電機也通過增加轉(zhuǎn)速的方式將功率提高到100馬力（305轉(zhuǎn)/分）。A615型水面水下最高航速相比615型略微降低，但水面水下航程均有所提高。

但隨著615型和A615型大量服役，該型潛艇的問題就大量暴露出來了。1954年秋天，615型M-254號發(fā)生了爆炸和火災(zāi)事故，但無人員傷亡；1957年9月26日，A615型M-256號由于機艙爆炸而沉沒在塔林灣，經(jīng)搶救后僅救起7名艇員。因此，從1958年1月開始，蘇聯(lián)海軍明令禁止615型和A615型潛艇在水下使用閉式循環(huán)發(fā)動機航行。為了查明機艙發(fā)生火災(zāi)和爆炸的原因，蘇聯(lián)海軍在M-257號潛艇上進(jìn)行了專門的試驗。試驗表明，柴油機在低濃度氧氣（低于15%）環(huán)境下按閉式循環(huán)工作時，機艙極易發(fā)生爆炸。于是，在安裝了氧氣和二氧化碳成分自動控制儀表、泡沫滅火系統(tǒng)和其他技術(shù)裝備后，1959年7月該型潛艇又被重新允許使用閉式循環(huán)航行。

615/A615型潛艇的另一重大缺陷是液氧揮發(fā)損失太大。在進(jìn)行M-254號試驗潛艇的國家試驗期間，液氧工廠向位于利耶帕亞的海軍基地倉庫運送了533噸液態(tài)氧，而利耶帕亞倉庫實際只收到276噸。當(dāng)從倉庫調(diào)運到潛艇上時，液氧僅剩下133噸，即只占全部調(diào)運液態(tài)氧的22.7%，而其中又只有20噸直接用于柴油機的運轉(zhuǎn)。液氧的揮發(fā)性太大，使615/A615型潛艇在海軍基地的保養(yǎng)工作變得十分復(fù)雜。最大的問題是這種單一發(fā)動機潛艇的水下航行距離直接取決于艇上液態(tài)氧的保存時間，導(dǎo)致潛艇的自持力僅為10天。

后續(xù)改進(jìn)型號 1954年，總設(shè)計師卡薩其耶爾提出，可以采用當(dāng)時的一種名為B-2的工業(yè)用過氧化鈉顆粒來替代液氧，并完成了改用過氧化鈉顆粒作為二氧化碳吸附劑和產(chǎn)氧劑的637型潛艇的技術(shù)設(shè)計，該項目重點改善了第Ⅳ艙內(nèi)的閉式循環(huán)柴油機的工作環(huán)境和安全性。637型上的動力裝置改進(jìn)設(shè)計是由設(shè)計師特羅菲莫夫完成的，雖然提高了可靠性，但航速和續(xù)航力方面都有所降低。

從1958年開始，列寧格勒第194造船廠將建造編號為817的A615型M-361號潛艇改建為裝有這種過氧化鈉供氧裝置的637型試驗潛艇，該艇于1959年7月30日下水，開始進(jìn)行試航工作。參與M-361號潛艇建造工作的有建造師奧斯特洛夫斯基、工程師夏羅波以及海軍駐廠代表庫里諾夫等人。

而到了1960年5月，造船工業(yè)部突然叫停了637型試驗潛艇的后續(xù)測試工作。很顯然，此時海軍已經(jīng)將全部的目光轉(zhuǎn)向當(dāng)時已經(jīng)開工的蘇聯(lián)第一艘核動力潛艇627型上。不久后，M-361號潛艇的艇員被解散，該艇隨后被運往列寧格勒海軍工程學(xué)院用于教學(xué)目的。而615/A615型潛艇則大多在70年代初期黯然退役，默默結(jié)束了它們在蘇聯(lián)海軍中短暫的服役生涯。

瓦爾特蒸汽燃?xì)廨啓C型AIP

從仿制到自研 蘇聯(lián)研制的第二種不依賴空氣推進(jìn)系統(tǒng)是蒸汽燃?xì)廨啓C裝置，這種動力裝置是二戰(zhàn)時期由納粹德國最先提出的，其原型就是著名的“瓦爾特”（Walter）渦輪機。其工作原理是在催化劑環(huán)境下，由燃機供熱分解過氧化氫作為柴油機水下工作時的氧氣來源。德國在二戰(zhàn)末期曾研制了裝有這種“瓦爾特”推進(jìn)系統(tǒng)的U-ⅩⅩⅥ型潛艇，據(jù)信其水下航速能夠超過23節(jié)。但U-ⅩⅩⅥ型潛艇在二戰(zhàn)結(jié)束前并未完成研制，更談不上投入批量生產(chǎn)了。

納粹德國戰(zhàn)敗后的1945年7月，根據(jù)蘇聯(lián)海軍人民委員會的決定，蘇聯(lián)人在柏林組建了一家由蘇聯(lián)海軍科學(xué)技術(shù)委員會副主任科爾舒洛夫領(lǐng)導(dǎo)的海軍專門設(shè)計局，吸收蘇占區(qū)的原德國海軍潛艇設(shè)計人員和船廠專家參加，并以他們的知識和經(jīng)驗為蘇聯(lián)海軍的潛艇設(shè)計與建造提供意見與幫助。1946年，蘇聯(lián)第18中央設(shè)計局對在德國收集到的U-ⅩⅩⅥ型潛艇資料進(jìn)行分析后，認(rèn)為該型艇的水下航速只有19.6節(jié)，比德國人自己所說的要低4.4節(jié)，而且10%的儲備浮力不能保證耐壓艇體內(nèi)一艙破損后艇的不沉性。不過，蘇聯(lián)人對德國在二戰(zhàn)期間設(shè)計建造的潛艇總體評價還是頗高的，在蘇聯(lián)建造的戰(zhàn)后第一代潛艇身上，我們依然能看到二戰(zhàn)時期德國建造的U-ⅩⅪ型潛艇的影子，并在U-ⅩⅩⅥ型潛艇的基礎(chǔ)上開發(fā)他們自己的蒸汽燃?xì)廨啓C裝置潛艇。

1947年，蘇聯(lián)政府決定在德國布蘭肯堡成立一家由第18中央設(shè)計局局長安季平領(lǐng)導(dǎo)的設(shè)計室，來重現(xiàn)德國人設(shè)計的瓦爾特蒸汽燃?xì)廨啓C動力裝置。與此同時，位于列寧格勒的第18中央設(shè)計局開始在葉戈羅夫總設(shè)計師的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行616型蒸汽燃?xì)廨啓C潛艇，實際上就是U-ⅩⅩⅥ型潛艇的直接仿制品，不過沒有繼續(xù)研制下去。

到了1948年3月，根據(jù)蘇聯(lián)部長會議的指示，在列寧格勒新組建一家第143特種設(shè)計局，總設(shè)計師就是從第18中央設(shè)計局調(diào)來的安季平，其他設(shè)計人員來自原在德國的安季平設(shè)計室、第18中央設(shè)計局和第45中央科學(xué)研究院（現(xiàn)在的克雷洛夫中央造船研究所），安季平也帶著他的蒸汽燃?xì)廨啓C潛艇項目到第143特種設(shè)計局進(jìn)行新的617型蒸汽燃?xì)廨啓C動力試驗潛艇的設(shè)計工作，并任命后來蘇俄潛艇設(shè)計界的三朝元老科瓦廖夫擔(dān)任他的副手。

617型蒸汽燃?xì)鉁u輪AIP動力試驗潛艇在列寧格勒船舶機械廠建造，原計劃在建造一艘試驗艇后繼續(xù)建造100艘這種潛艇。617型首艇S-99號于1951年2月5日開工，一年后下水，通過漫長的試航和測試后在1956年3月20日交付海軍。

617型潛艇為雙殼體設(shè)計，艇體外形為水下高速航行進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，耐壓艇體分為6個艙室。其中第Ⅴ艙（輪機艙）中裝有一臺功率高達(dá)7250馬力的蒸汽燃?xì)廨啓C，可在第Ⅳ艙進(jìn)行控制。該動力裝置用于水下高速航行，在水面航行時使用1臺600馬力的8TCH 23/30型柴油機（1000轉(zhuǎn)/分）推進(jìn)并向艇上的1組蓄電池充電；潛望鏡深度時用柴油機在通氣管狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，水下低速航行時則由蓄電池組向1臺540馬力PG-100型推進(jìn)電機（7675轉(zhuǎn)/分）或1臺200馬力的PG-105型經(jīng)航電機（160轉(zhuǎn)/分）供電，蒸汽燃?xì)廨啓C與柴油機共同驅(qū)動一根軸系。617型的水面最高航速為11節(jié)，水面經(jīng)濟航速8.5節(jié)，在水下使用電動機推進(jìn)的最大航速為9.3節(jié)，水下經(jīng)濟航速2節(jié)。

使用過氧化氫的蒸汽燃?xì)廨啓C動力裝置的工作原理為：先將過氧化氫送入分解室，借助于專用的催化劑在485℃下分解為氣態(tài)氧（37%）和水蒸氣（63%）。氧氣由分解室進(jìn)入燃燒室，同時，特種煤油輕烴燃料（TK-8A）也送入燃燒室，在不積炭的情況下進(jìn)行燃燒。燃燒產(chǎn)物由15%的二氧化碳?xì)怏w和85%水蒸汽組成，流過蓄熱器進(jìn)入溫度恒定為550℃的渦輪機中（全負(fù)荷時轉(zhuǎn)速為9500轉(zhuǎn)/分）。渦輪機排出的蒸汽燃?xì)膺M(jìn)入冷凝器，蒸汽凝結(jié)成水，分離出二氧化碳?xì)怏w后由螺桿壓縮機抽出，隨后排出舷外。

617型的耐壓艇體用水密隔艙分為6個艙：魚雷艙、蓄電池艙、中央指揮艙、柴油機艙、渦輪機艙和尾艙，艇體材料由SKHL-4型鋼制成。艇上共布置了8個主壓載水艙、燃料艙和非水密隔間，其中有103.4噸過氧化氫存在置于耐壓殼體之外的32個專門密封容器中，使用時需從該處由舷外水壓將其供入發(fā)動機系統(tǒng)。汽輪機使用的13.9噸燃料同樣儲存在耐壓艇體外的兩個罐體中。此外，艇上還裝載了應(yīng)急狀態(tài)下供柴油發(fā)電機使用的88.5噸柴油。

617型潛艇的工作潛深為170米，極限深度可達(dá)200米，但艇上的蒸汽燃?xì)廨啓C卻是有工作深度限制的。蒸汽燃?xì)廨啓C可以在30～120米持續(xù)工作（6～8小時），但到了160米深度處就只能短時間工作（約5分鐘）。而且，動力裝置的軸功率也和下潛深度有關(guān)，40米深度啟動蒸汽燃?xì)廨啓C全功率運轉(zhuǎn)可以跑到20節(jié)，80米深度為18節(jié)，120米就只有17節(jié)航速了。617型艇上的過氧化氫蒸汽燃?xì)廨啓C在啟動前需要進(jìn)行2小時10分鐘的時間準(zhǔn)備，而從靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入啟動狀態(tài)需要9分30秒。使用蒸汽燃?xì)廨啓C的目的不僅僅是為了獲得高航速，617型的水下續(xù)航力指標(biāo)是十分突出的。其8.4節(jié)時的水面航程8500海里，與排水量接近的613型中型魚雷潛艇較為接近；但617型的14.2節(jié)高速時的水下航程可達(dá)187海里，而20節(jié)水下極速時的航程為120海里，這對613型來說根本就是可望而不可及的。

617型上的武裝較為簡單，僅安裝了6具533毫米魚雷發(fā)射管，艇上攜帶12枚魚雷。水聲系統(tǒng)包括“塔米爾”-5LS型主/被動聲吶站和“火星”-24KIG型噪聲測向聲吶，圍殼中容納有“旗幟”型水面搜索雷達(dá)天線、潛望鏡、WAN-5型通信天線，圍殼后還設(shè)有折倒式通氣管裝置。

在建成后，617型首艇S-99號很快投入到了各種試驗和測試中。1956—1959年，S-99號共出航98次，水上航程超過6000海里，水下航程約800海里，其中有315海里是以蒸汽燃?xì)廨啓C動力裝置航行的。但不幸的是，1959年5月19日，當(dāng)S-99號按正常程序從40米、60米下潛至80米時，過氧化氫蒸汽燃?xì)廨啓C所在的第Ⅴ艙突然發(fā)生爆炸，造成了嚴(yán)重的事故。同年被打撈修復(fù)后，蘇聯(lián)海軍明顯減少了S-99號的出航頻率，不久后就告退役。

617型僅建造一艘，也沒有按當(dāng)初的計劃繼續(xù)建造后繼型號。關(guān)于建造617型試驗潛艇的價值，俄羅斯海軍中將、科學(xué)博士布羅夫在他1996年出版的書中這樣寫道：“毫無疑問，617型蒸汽燃?xì)廨啓C動力潛艇在潛艇建造中起到了重要的作用。由于水下航速高，在該艇的設(shè)計和試驗中碰到了一系列復(fù)雜的航行性能、操縱性、航行穩(wěn)定性等問題，這些問題后來都得到圓滿的解決。該艇的艇體比較短，但在垂直方向又有某些拉長，升降口的圍井具有良好的的流線型圍壁（無指揮室）并合理地設(shè)計了水平和垂直舵，以保證該艇具有極高的速度和良好的操縱性。”

其他蒸汽燃?xì)廨啓C動力潛艇 617型是世界上第一艘水下航速達(dá)到20節(jié)以上的作戰(zhàn)潛艇，蘇聯(lián)曾打算繼續(xù)建造裝備蒸汽燃?xì)廨啓CAIP動力裝置的潛艇，并于1956—1958年由科瓦廖夫接連完成了617M型、647型、635型和643型等多個蒸汽燃?xì)廨啓C潛艇的技術(shù)設(shè)計。比如635型的排水量增加至1660噸，水下最高航速由20節(jié)增至22節(jié)；643型的尺寸更大，長68.8米，寬14米，排水量達(dá)到1865噸，續(xù)航能力也有所提高（22節(jié)水下動力極速航程130海里，2.5節(jié)水下經(jīng)濟航速2330海里）。643型還準(zhǔn)備采用AK-25型鋼，使之極限下潛深度可達(dá)300米。

643型的主機為2臺2000馬力的D42型柴油機（1400轉(zhuǎn)/分），采用雙軸推進(jìn)而不是617型上的單軸，增加了動力裝置的可靠性和生命力。艇上2臺蒸汽燃?xì)鉁u輪動力裝置的功率提升至每臺8650馬力（10500轉(zhuǎn)/分），推進(jìn)電機為2臺680馬力的PG-130型（990轉(zhuǎn)/分），此外還有2臺122馬力的PG-131型經(jīng)航電機（110轉(zhuǎn)/分），艇上的蓄電池組為2組各112塊的55STS型銀鋅蓄電池或28SM型酸鉛蓄電池。DB-67型柴油發(fā)電機組功率120馬力，轉(zhuǎn)速2200轉(zhuǎn)/分，采用的是按蘇聯(lián)科學(xué)院院士丘達(dá)科夫提出的循環(huán)方式工作，其在水下工作時吸入的不是大氣中的空氣，而是過氧化氫在分解室內(nèi)形成的氧氣。

643型潛艇增加了艇上的魚雷貯備量，計劃安裝更現(xiàn)代化的導(dǎo)航、通信和偵察警戒設(shè)備，在水下停留時間延長了2倍（達(dá)600小時），動力裝置的各個機組都采用了減振措施，以盡可能降低蒸汽燃?xì)廨啓C工作時發(fā)出的高噪聲。但是，和615/A615型的發(fā)展型637型一樣，643型潛艇的一切技術(shù)性能都在蘇聯(lián)第一代核動力潛艇無限的續(xù)航力和30節(jié)的水下最高航速面前都變得黯然無光，最終停止了發(fā)展。此后蘇聯(lián)除了繼續(xù)展開不依賴空氣推進(jìn)系統(tǒng)的研究和試驗外，并未實際列裝使用AIP動力裝置的潛艇。

核動力發(fā)電小堆型AIP

每當(dāng)提起AIP動力，大家往往直接將核動力排除在外——而嚴(yán)格意義上來說，核動力也應(yīng)算“不依賴空氣推進(jìn)”方式中的一種。除了前文中介紹過的閉式循環(huán)柴油機、過氧化氫蒸汽燃?xì)廨啓C外，蘇聯(lián)毫無疑問是世界最早開發(fā)核動力發(fā)電小堆型AIP動力潛艇的國家。

上世紀(jì)60年代，蘇聯(lián)曾提出過多種提高柴電潛艇水下持續(xù)作戰(zhàn)能力的方案，其中一種683型是在651型的基礎(chǔ)上研制的飛航導(dǎo)彈核潛艇，以小功率核動力裝置作為動力。當(dāng)時蘇聯(lián)海軍設(shè)想，這種價格低廉又容易控制排水量的飛航導(dǎo)彈潛艇可以在原本那些大量建造柴電潛艇的造船廠里生產(chǎn)（比如高爾基的紅色索爾莫沃造船廠和列寧格勒的船舶機械制造廠）。683型上裝有2座MPU-153型小型核動力裝置和2臺總功率14000馬力的汽輪機，此外還有2組28SM型鉛酸蓄電池（每組112塊），艇上主要武器和電子設(shè)備則與651型相似。

然而，隨著蘇聯(lián)海軍將目光轉(zhuǎn)向了可從水下發(fā)射反艦導(dǎo)彈的670型飛航導(dǎo)彈核潛艇，683型項目即告取消。不過，683型的研制為蘇聯(lián)研究小堆型AIP提供了新的思路，那就是在柴電潛艇上加裝輔助的核動力裝置。相比于功率龐大而體積同樣可觀的核潛艇反應(yīng)堆，這種輔助核動力裝置的體積很小，能夠大幅提高柴電潛艇水下低速航行時的續(xù)航力。只不過，在水下高速航行時，潛艇仍需依賴蓄電池。

于是，第18中央設(shè)計局又受命研制一型安裝緊湊型輔助核動力裝置的651E型，其工程代號為“紅大馬哈魚”。改裝設(shè)計是由651型飛航導(dǎo)彈潛艇的總設(shè)計師卡薩其耶爾完成的，WAU-6型輔助核動力裝置的設(shè)計則交給“青金石”設(shè)計局負(fù)責(zé)。

1976年9月25日，原651型飛航導(dǎo)彈潛艇K-68號駛?cè)敫郀柣械募t色索爾莫沃造船廠開始了改裝為651E型試驗潛艇的工作，該艇是16艘651型飛航導(dǎo)彈潛艇中的第3艘，1962年開工，1965年交付。當(dāng)時已被降級為B-68號大型潛艇的651E型試驗潛艇于1985年1月30日完成改裝工作，并于次年返回北方艦隊第9潛艇分艦隊第7潛艇總隊，對WAU-6型輔助核反應(yīng)堆進(jìn)行廣泛的性能測試。

WAU-6型反應(yīng)堆安裝于651E型潛艇艉部的一個耐壓容器中，位于水線以下。其功率為600千瓦，僅用于發(fā)電，而不像核潛艇上那樣由核動力裝置的蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動汽輪機。測試結(jié)果表明，該輔助核裝置能夠大大增加651E型潛艇的水下持續(xù)航行時間，其3節(jié)經(jīng)濟航速下的水下續(xù)航力達(dá)7000海里——幾乎是原來的10倍！

B-68號于1990年4月19日改名為BS-68號，并于1992年7月3日退役封存。2004年，該艇被運往“海豹”廠拆解，其上的乏核燃料由PM-128號技術(shù)基地船提取后進(jìn)行回收處理。不知道何原因，蘇聯(lián)還有后來的俄羅斯對這種發(fā)電小堆的研究戛然而止了，或許是更為廉價且有前途的燃料電池AIP技術(shù)吸引了他們，但潛艇用核動力發(fā)電小堆確實是世界潛艇史上頗有創(chuàng)新性的一項發(fā)明。

燃料電池型AIP

在613型中型魚雷潛艇眾多的改進(jìn)型號中，613E型動力試驗潛艇所扮演的角色并不比之前進(jìn)行過傷筋動骨大改裝的武器試驗潛艇和飛航導(dǎo)彈潛艇要遜色。613E型試驗潛艇上安裝的是當(dāng)時最為先進(jìn)的電化學(xué)發(fā)生器（EKHG），也就是我們現(xiàn)在所說的燃料電池AIP系統(tǒng)。

50年代以后，柴電潛艇雖然都裝上了通氣管，能夠在潛望鏡深度讓柴油機工作并為蓄電池充電，但它會很容易地被敵方反潛機的雷達(dá)捕捉到。蘇聯(lián)潛艇設(shè)計師渴望一種更加優(yōu)良的空氣獨立動力裝置（WNEU）的出現(xiàn)，來增加柴電潛艇的水下續(xù)航力，這就是蘇聯(lián)研究的第4種不依賴空氣推進(jìn)系統(tǒng)——氫氧燃料電池。

作為蘇聯(lián)時期發(fā)展的最后一種AIP動力類型，氫氧燃料電池的反應(yīng)物為液氫和液氧。盡管此前在615/A615型潛艇上因液氧的保存和含量濃度問題出現(xiàn)過重大潛艇爆炸和沉沒事故，但經(jīng)過這些血的經(jīng)驗教訓(xùn)，蘇聯(lián)人已經(jīng)對如何控制氧含量、執(zhí)行有關(guān)的規(guī)章制度、條令和操作程序來避免爆炸和火災(zāi)的發(fā)生駕輕就熟。

早在70年代初期，蘇聯(lián)艦船工程特種設(shè)計局（后改名為“天青石”設(shè)計局）就與“量子”科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合體以及低溫機器制造生產(chǎn)聯(lián)合體合作開始研制燃料電池裝置。隨后，艦船工程中央設(shè)計局的總設(shè)計師克雷洛夫便以此為基礎(chǔ)提出了947型潛艇的設(shè)計方案。根據(jù)后來公開的設(shè)計，947型潛艇是一種大型雙殼體非核動力潛艇，舷間裝有4個用來貯存160噸液氧（儲存溫度-183℃）和20噸保存在儲氫合金材料中的氫氣的容器。因此潛艇的尺寸非常大，艇長105米，寬10.8米，吃水為6.6米，排水量達(dá)4380噸。

947型潛艇的主動力為1臺1040千瓦的氫氧燃料電池裝置和1臺500馬力的DGR-500型柴油發(fā)電機，雙軸雙槳推進(jìn)，電機為2臺2000千瓦的PG-102型主推進(jìn)電機和2臺145馬力的PG-116-2型經(jīng)航電機，艇上還裝有4組各112塊的426-P型鉛酸蓄電池。947型設(shè)計航速為水下18節(jié)，水面12節(jié)，其5節(jié)經(jīng)濟航速下的續(xù)航力高達(dá)5000海里，而其18節(jié)水下極速的續(xù)航力也有90海里，這兩項數(shù)據(jù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)時世界上所有現(xiàn)役的柴電動力潛艇。艇上的武裝為6具533毫米魚雷發(fā)射管，備有魚雷18枚，潛艇最大潛深為400米。不過，947型潛艇的設(shè)計最后半途而廢。該艇若是投入建造的話，將會是蘇聯(lián)噸位最大的非核潛艇。

1974年4月，蘇聯(lián)軍事工業(yè)委員會決定首先建立陸上和海上試驗平臺，用以研究燃料電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計，明確其在海洋環(huán)境中操作使用的要求，并研究動力裝置在潛艇上使用的可靠性和防火防爆安全性等。為了在潛艇上試驗燃料動力裝置的運行，“天青石”設(shè)計局對一艘613型潛艇S-273號進(jìn)行了改裝設(shè)計，新的試驗潛艇型號為613E型，其工程代號為“角鯊”（音譯為“卡特蘭”）。1980年10月27日，S-273號潛艇進(jìn)入高爾基的紅色索爾莫沃造船廠接受改裝，并改名為SS-273號，1986年7月22日完工出廠，并于次年開始進(jìn)行試驗測試工作。

EKHG-280型燃料電池布置在613E型動力試驗潛艇上的第Ⅳ艙，其功率為280千瓦。動力裝置的操縱部位也設(shè)在該艙，艙內(nèi)原本的蓄電池組則被拆除，用以容納廢水艙和蒸餾水艙。在第Ⅲ艙還設(shè)有燃料電池用的船舶系統(tǒng)和遙控系統(tǒng)，液氫和液氧則用4個大型低溫容器儲存，布置在耐壓艇體外的上層甲板上，其中共裝有32噸液氫（儲存溫度為-165℃）和4噸液氧（儲存溫度為-252℃）。

1988年，613E型氫氧燃料電池動力試驗潛艇順利通過國家驗收，燃料電池動力裝置在各種工況下都工作得很穩(wěn)定，試驗中既沒有出現(xiàn)任何不良狀況，也沒有發(fā)生會引起爆炸的情況。試驗表明，在使用燃料電池時，613E型潛艇2.5節(jié)航速下的續(xù)航力為1700海里，能夠持續(xù)航行4周。613E型動力試驗潛艇上的燃料電池技術(shù)也成為后來俄羅斯研制677E型“阿穆爾”系列潛艇上燃料電池AIP動力裝置的基礎(chǔ)。

（編輯/筆嘯）