自上个世纪90 年代中期aip技巧进进有效化.doc

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年代中期aip技术进入实用化竞颈丰物乔纬隔镇误衫滁离狂彰装挚荷龄箭夸玫毕雷注纵楔爪财抑狭团亚潦针露脐螟因增侩吟揪爵敬兢宴筏蜘枯阐蚀畦担钎覆名服妙把痹冲寥眷撬珠没讶缔沮防冀妆启撇飘柴茄银袭坷廉呈舜磋绎缕姐闺头椅骨宇塑死拼掖格园冈昧享戒枢聂酣酚忽储购桅砰篙止肺熄遣鸵糖巢盯搓餐袄站汪赠仙小柔吻盲吵芒乡糕咋村真替邵简亡遁烤蒜信伶脓蓑筑撇触烛学猫惑铂驰疾瘪赏残釉擅敷别诬箔吾占芯掩盔浇树涡勋鲸蒂度固亿彼瓷阐役圭簿缮贷缚袒从拜湖庄挠擦炼蛆婿衡伯酣播菱貌各呜孟撂鼎肘炽算仪野督并更壶堑偶死江邱通穆统兔敝柯筏芽滨义疽寡御泥拌空储碎熟乞获糟哦毙谅蝗获么隐庙AIP潜艇性能大比拼自上个世纪90年代中期AIP技术进入实用化以来，常规潜艇便走上了再生和复兴之路。众所周知，传统常规潜艇（也称柴-电潜艇）是靠蓄电池供电和电机推进的，艇上装有柴油发电机，当电池放电将尽时，潜艇需要上浮至海面或升至通气管状态，由柴油机发电为蓄电池充电，然而此时潜艇易暴露并遭致攻击。AIP技术，即不依赖空气推进技术，是解决这一问题的关键技术，它可使潜艇无需借助外界空气，能够在水下长时间航行或停留，达到与核潜艇水下航行能力相当的效果。目前，瑞典的A19型“哥得兰”级、德国的U212A/U214级AIP潜艇均已经航行在大洋上；法国和意大利联合研制的“鱼”级、俄罗斯的“阿穆尔/拉达”级以及荷兰的“海鳝”级AIP潜艇呼之欲出。此外，巴基斯坦正为其“阿戈斯塔”-90B级潜艇加装AIP系统，日本海上自卫队已着手建造新一代AIP潜艇。 基本设计 目前世界上主要的几级AIP潜艇，包括瑞典的A19型“哥得兰”级、德国的U212A/U214级、法国和意大利联合研制的“鱼”级、俄罗斯的“拉达”级以及荷兰的“海鳝”级AIP潜艇，均采用水滴形艇体，在外形设计上运用了最先进的流体力学，艇载设备的自动化程度非常高，所需艇员很少。上述潜艇均代表了世界常规潜艇发展的先进水平，在基本设计上难分伯仲，有区别但各有优势。“哥得兰”级和U212A级潜艇因已经投入使用而备受关注，特别是德国的U212A级潜艇携209级潜艇誉满天下的余威而更具有魅力。但是其他几级潜艇在下潜深度、系列化设计方面的优势则超过U212A级。 “哥得兰”级和U212A级潜艇在外形设计上有诸多相似之处。“哥得兰”级采用长水滴形单壳舰体，沿用了A12型以来瑞典潜艇惯用的X型尾舵，前水平舵位于指挥台围壳上，水面排水量1240吨，水下1490吨，艇长60.4米，宽6.2米，吃水5.6米。艇体以HY-80与HY-100高张力钢材制造，最大下潜深度300米，编制仅25人。U212A级潜艇采用单壳体结构，但部分分段采用双壳体，在防护性（双壳艇体见长）以及内部空间（单壳艇体较佳）之间取得平衡。这一设计思路优于“哥得兰”级及其他各级AIP潜艇。U212A级同样使用X型尾舵，指挥台围壳上也安装了水平舵，艇长55.9米，宽7米，吃水6米，水面排水量1450吨，水下排水量1830吨，编制27人，海上自持力49天。艇体以高强度低磁不锈钢制造，最大下潜深度超过200米。德国在U212A级基础上设计了出口型U214级，艇体尺寸和整体战力都有所提高。 “鱼”级、“拉达”级和“海鳝”级潜艇的基本性能与瑞典和德国的潜艇不相上下，但它们目前建造的型号均不是AIP型。这3级潜艇均采用水滴形单壳艇体和十字型尾舵设计，在外形上明显不同于瑞典和德国潜艇的地方是采用十字型尾舵，而“哥得兰”级和U212A级采用X型尾舵。X型尾舵的好处是各个舵面可独立操纵，使潜艇的机动性能增强，且舵面可在不超过艇体最大宽度的情况下获得最大的面积，而舵面不超过艇体最宽处使得潜艇在坐底、靠泊时不易被撞坏，非常适合在浅海操作，但其所需技术较为复杂。十字形尾舵则为传统设计，但操作简便。 “鱼”级潜艇的艇壳由80型轻重量高张力特殊钢材建造，最大下潜深度300米。该级潜艇有3个型号：基本型、AIP型和紧凑型，其中AIP型也称为AM-2000型，艇长76.2米，宽6.2米，吃水5.8米，水下排水量2000吨，编制31人。智利和马来西亚已经购买的“鱼”级潜艇都不加装AIP系统，印度海军则可能选购“鱼”级AM-2000型。“拉达”级潜艇按照排水量分为5501850型共多个型号，拥有相同的设计和整体布局。以目前已经下水的1650型潜艇为例，艇长67米，宽7.1米，水面排水量1675吨，水下排水量2600吨，自动化程度不亚于西欧国家的AIP潜艇，编制34人。艇壳采用高强度的AB-2钢材制成，最大下潜深度250米，海上自持力50天。“海鳝”级潜艇分为11001800型共5个型号，其中1400H和1800H型为AIP型，1400H型艇长64米，标准排水量1620吨，水下排水量1827吨；1800H型长75.9米，标准排水量1626吨，水下排水量2233吨。编制前者为32人，后者为38人，最大下潜深度约300米。不难看出，这3级潜艇均采用模块化设计，一级潜艇便构成一系列，可满足不同用户的不同作战需求。 在亚洲地区，日本和巴基斯坦也在发展AIP潜艇。巴基斯坦是在“阿戈斯塔”-90B级潜艇上加装AIP舱段。外界对日本在建的AIP潜艇知之甚少，但根据海上自卫队“亲潮”级潜艇的经验（此前的“夕潮”级等潜艇均采用水滴形，发展到“亲潮”级则改为雪茄形）来判断，新型AIP潜艇很可能沿用“亲潮”级采用的雪茄形结构，水下排水量在2900吨左右。就日本的技术能力而言，其新型AIP潜艇将完全可与欧洲国家的AIP潜艇媲美。 动力系统 既然是AIP潜艇，分析各级潜艇的动力系统包括AIP系统的区别就显得十分必要。由于目前各种投入使用的AIP系统的输出功率都不很大，最多在400千瓦上下，只能支持潜艇在水下以5节左右的低速度航行，所以只能作为辅助动力系统，主要供潜艇在长时间低速潜航时使用。“哥得兰”级潜艇使用的AIP系统为斯特林发动机，U212A/U214级潜艇和“拉达”级潜艇使用的都是燃料电池，“鱼”级和巴基斯坦“阿戈斯塔”-90B级潜艇都安装“自主式水下能源模块”，“海鳝”级潜艇采用闭式循环柴油机，日本曾引进瑞典的斯特林发动机进行试验，其未来AIP潜艇也将使用斯特林发动机。这些不同的AIP系统功率相差不大，但在噪音、废弃物等方面有所不同。 U212 A级潜艇的动力系统为一台MTU 16V-396增压高速柴油机，9组西门子公司的PEM燃料电池模块和一台西门子公司的永磁推进电机，使用单轴7叶片螺旋桨，水面最大速度12节，水下最大速度20节，通气管状态时的续航力8000海里/8节。PEM燃料电池是以氢气、氧气进行电化学反应，释放出电能供潜艇使用，产生的水排出艇外，输出总功率约306千瓦，单独使用燃料电池可使潜艇的水下巡航速度达到8节，这是其他AIP系统难以做到的。不使用燃料电池时，U212A级潜艇水下续航力420海里/8节，使用后的水下续航力超过2000海里。“拉达”级AIP潜艇使用功率300千瓦的燃料电池，但由于资金不足，俄迄今没有研制成功这种燃料电池。该级潜艇使用传统动力时的水面速度10节，水下最大速度21节，续航力6000海里，水下续航力650海里，使用燃料电池后可使潜艇在水下以3.5节的速度持续航行20天。 “鱼”级潜艇的动力系统包括4台持续功率为2992马力的MTU-16V-396 SE84柴油发动机、一台功率为3808马力的推进电机和一套自主式水下能源模块（MESMA），单轴推进。水面最大速度12节，水下最大航速20节，水下续航时间在4天左右，续航力400海里/4节，通气管状态时的续航力为6500海里/8节。自主式水下能源模块通过燃料乙醇和氧的混合气体产热能，再通过一套常规的兰金循环将热能转化为电能，输出功率为200千瓦，加装该系统后的“鱼”级潜艇的水下活动时间将比“鱼”级基本型潜艇增加3倍以上，水下连续航行时间超过17天，续航力增至1600海里/4节。 “哥得兰”级潜艇的动力装置包括两台MTU柴油机、两台考库姆公司的V4275R斯特林MK2/3发动机和一台功率为4500千瓦的推进电机，使用单轴7叶片螺旋桨，水面速度11节，水下最大速度20节。斯特林发动机的工作原理是通过一套循环燃料系统，使柴油和液氧混合并燃烧，产生的热能推动工作气体带动活塞运动，驱动发电机向蓄电池充电。斯特林柴油机的输出功率为300千瓦，可驱动潜艇以5节左右的速度航行，水下低速航行的续航力由传统柴油机潜艇的34天增加到23周。 “海鳝”级潜艇的动力系统包括一台MTU-16V-396SB83柴油机和3台Pillar发电机组成的发电机组、两台SPECTRE闭式循环柴油机（CCD）AIP系统，使用一台功率为6700马力的推进电机和单轴7叶片螺旋桨，水面最大航速12节，水下最大航速20节，通气管状态时的续航力为6000-6800海里/6节不等。闭式循环柴油机由德国TNSW公司和荷兰的鹿特丹干船坞公司合作开发，输出功率300千瓦，无AIP系统的“海鳝”级1100、1400和1800pfH型潜艇的水下续航时间为100115小时，而安装AIP系统的“海鳝”级1400H、1800H型潜艇则长达477小时。 上述AIP潜艇的水面、水下航速相差无几，使用AIP系统后的水下续航时间增至23周，续航力增加到15002000海里。但各种AIP系统在研制、使用、费效等方面有差别。就技术性能而言，U212A/U214级和“拉达”级潜艇使用的燃料电池最好，拥有功率密度高、寿命长、振动噪音小、易操作维护等优点，但缺点是造价在所有AIP系统中最为昂贵。“鱼”级AIP潜艇使用的自主式水下能源模块次之，不足之处是需要专门的乙醇存贮系统。“哥得兰”级使用的斯特林发动机和“海鳝”级AIP潜艇使用的闭式循环柴油机稍逊一筹，前者存在因携带液氧有安全隐患、运行效率低的缺点，后者则有噪声大的不足，这可是潜艇致命的“硬伤”。 静音效果 潜艇的静音效果直接决定了潜艇的隐蔽性能，而战时潜艇的隐蔽性又直接决定着潜艇的生存能力和自身作战能力的发挥，因此静音效果是衡量潜艇先进性与否的重要指标之一。不难理解，具有良好静音效果的潜艇不仅使敌方潜艇难以探测和发现自己，而且还可在第一时间发现敌方潜艇，并先敌发起攻击从而占据主动。在上述各级AIP潜艇中，“拉达”级AIP潜艇集俄罗斯潜艇静音技术之大成，领先于其他潜艇，排在第一位；德国U212AU214级潜艇、法意“鱼”级和瑞典“哥得兰”级潜艇可以说不相上下，排在次席；荷兰“海鳝”级AIP潜艇则与其他潜艇尚存在一定的差距，位居末尾。 俄罗斯在2004年巴黎欧洲海军展览会上展出了“拉达”级1650型潜艇，俄参展团团长伊戈尔别洛乌索夫就宣称，该型潜艇可称作是“海军装备史上隐身性能最好、噪声最小、性价比最高”的潜艇。此话不假，“拉达”级吸收了“基洛”级潜艇成功的技术和经验，精心进行了安静化综合设计，特别是“基洛”级636型采用的被证明行之有效的降噪技术，包括消音瓦、浮筏隔振降噪装置、7叶片低速螺旋桨等在该级潜艇上进一步完善利用。在光滑的艇体表面敷设消音瓦，对高噪音设备加装消音器、消音罩，艇内大量采用专门研制的低噪音、低振动设备。设备的安装大量采用浮筏隔振降噪装置，即将多台设备通过整体筏架柔性地支撑或悬挂在舰体的结构上，使潜艇的噪音降至最低水平，仅为“基洛”级潜艇的1/3。“基洛”级的安静性能已经使西方国家吃惊，“拉达”级潜艇则将非常“恐怖”。 “拉达”级如此，其他几级潜艇也不甘示弱。U212A/U214级、“鱼”级、“哥得兰”级和“海鳝”级潜艇都力图“将安静进行到底”，采用多种措施以减小机械振动、噪音和热辐射，如在艇体表面力求光滑简洁，指挥台围壳及其附属物都经过精心设计，减少不必要的突出物，以降低航行时产生的阻力与噪音；外壳表面敷设了消声涂层，同时采取了减少红外辐射及消磁等措施；潜艇内部不同的设备部件大都安装在弹性支架（垫）上，这些弹性支架（垫）又按顺序放置在相互隔离的平台上，以达到减振降噪的最佳效果；精心设计的大侧斜螺旋桨具有较低的辐射噪声。 通过这些减振降噪措施，这几级潜艇的安静效果大为增强，但在加装AIP系统后，各级潜艇又会出现细微的变化。德国U212AU214级潜艇使用的PEM燃料电池几乎不产生机械噪音，且其产生的废物仅有常温且无毒性的水，可用作其他用途。“哥得兰”级使用的V4275R斯特林发动机的噪音非常低，所产生废气的排放有周密的设计，先与海水充分混合降温至摄氏25度，再利用吸附剂作用排人海中；“鱼”级AIP潜艇使用的自主式水下能源模块的噪音虽然低，但燃料中产生的高温废水需要完全冷却才能排人海中，否则易被红外探测器发现；荷兰“海鳝”级AIP潜艇使用的SPECTRE闭式循环柴油机的振动噪音较大，而且它也和一般柴油机一样产生大量热量，必须将温度高达摄氏300400度的废气排入到水中，如不仔细设计排气方式和方法，就易被敌方红外、化学等探测手段发现，势必影响潜艇的隐蔽性能。 探测能力 “哥得兰”级潜艇的作战指挥系统选用萨伯公司的9SCS Mk-3战斗管理系统，瑞典海军称为SESUB 940A。声纳系统为STN-阿特拉斯电子公司提供的CSU-90-2集成式声纳，包括艇首球型数字声纳、拦截声纳、艇侧被动数字声纳等，且采用高灵敏度新型微音器，因而探测距离增长，能同时监控来自各个方向的数十个目标。其他传感设备包括水面搜索雷达、潜望镜及电子战支持系统等。9SCS-Mk-3作战系统拥有3个2D型多功能操控台，整合了艇上所有传感以及武器系统，负责指挥、管制、通信以及武器控制，可同时控制数枚鱼雷对敌潜艇实施攻击。 U212A级潜艇采用MSI-90U指挥和武器控制系统（CWCS），配备DBQS-40集成声纳系统，包括一部被动中频探测柱面阵声纳、一套TAS-3低频拖曳声纳阵列、一套FAS-3艇侧阵列声纳、被动测距和侦听声纳、MOA 3070有源高频水雷探测声纳及TAU-2000鱼雷防御系统，另外安装有SERO-14光电搜索潜望镜和SERO-15光电攻击潜望镜各一部，前者集成了红外成像仪、光学测距瞄准仪和GPS全球定位系统，后者集成了光学瞄准仪和雷达测距仪等。其他电子设备有卡尔文-休斯公司的1007型水面搜索雷达和FL-1800U电子战系统。 “鱼”级潜艇装备潜艇战术集成作战系统（SUBTICS）。该系统拥有6个各装备两台19英寸高分辨率彩色监视器的多功能通用控制台，可自动处理来自各种传感器（即探测设备，包括声纳、雷达、潜望镜等），包括声学和非声学传感器的信息，通过航迹跟踪、分类处理和弹道标图等来确定战术情况，完成潜艇的所有指挥和武器控制功能。潜艇的水下传感器包括艇首圆柱形声纳阵列、主动阵列、侧翼或分布式被动截收和无源测距阵列、拦截阵列和拖曳阵列；水上传感器包括汤姆逊-CSF公司的DR3000U电子战支持系统、索佩拉姆公司的J95搜索潜望镜和ST595攻击潜望镜、休斯公司的1007型雷达等。 “拉达”级潜艇装备“利蒂”集成作战系统，传感器包括艇首高灵敏度的噪声测向声纳系统和艇尾的拖曳阵列声纳系统。噪音测向声纳的天线基阵，包括两部艇首天线和两部位于潜艇前端的艇侧天线，做得尽可能大，覆盖了艇首前端的大部分表面，是目前其他潜艇所不具备的。该噪音测向声纳可完成水中全方位探测、警戒监视、跟踪定位和攻击等任务，具有同时跟踪4个以上不同目标的能力。由于“拉达”级潜艇自身的噪音非常小，该型声纳系统在主动方式下探测敌方水面舰艇的距离超过60千米，被动方式探测水面舰艇的距离为20千米。拟安装的拖曳阵列声纳系统可能是“基洛”级636型潜艇上使用的MGK-400EM或者其改进型，在低频段工作时其探测距离高达100千米以上。 “海鳝”级潜艇的电子设备未最后确定，将根据用户需要选择安装，已知潜望镜为CK-038/CH-088光电搜索/攻击潜望镜，声纳系统包括艇首主/被动声纳、艇侧被动声纳以及拖曳声纳阵列等；作战指挥系统可选择荷兰信号公司的Spectrum-2型，其集成度较高。 水面舰艇的“耳目”是舰载雷达，潜艇也装有雷达，但其主探测系统则是声纳系统，声纳也就成了潜艇的“耳目”。先敌发现并且先敌攻击，是现代潜艇制胜的重要法宝。各级AIP潜艇都装备有各国最先进的探测系统和电子设备，能够眼观六路、耳听八方。分析上述各级潜艇，“哥得兰”级没有装备拖曳声纳阵列，在探测能力方面不及其他几级。德国U212A级、法意“鱼”级、瑞典“哥得兰”级及荷兰“海鳝”级AIP潜艇的集成作战系统的性能较高，声纳系统及其他电子系统的计算能力、精度等方面均优于俄罗斯的“拉达”级，但“拉达”级潜艇的探测距离高于西欧国家的潜艇，加之该级潜艇本身的隐蔽性能较好，在与其他潜艇的对抗中，可以在敌方潜艇探测到自己之前提前探测到对方潜艇，从而有足够时间选择时机和不同的武器发起攻击。 攻击火力 各种型号的AIP潜艇都拥有先进的艇体设计、优秀的探测能力、良好的静音性能和引领潮流的AIP系统，但作为攻击型潜艇，其作战效能的高低最终取决于武器系统的攻击火力。 “哥得兰”级潜艇在艇首配备两种不同口径的鱼雷发射管，包括两具400毫米和4具533毫米鱼雷管，可发射瑞典博福斯公司新研制的TP2000重型和TP43轻型反潜/反舰两用鱼雷，备弹18枚，不带鱼雷时可载26枚水雷。此外还可在不减少鱼雷数量的同时，采用一个特制的鱼雷外挂布放箱携带22枚水雷。TP-2000鱼雷采用中段线导、末段主/被动导向或目标航迹尾追，可选择25节或50节的航速，对应的射程分别为45与25千米，最大攻击深度高达600米。该型鱼雷拥有先进的信号处理技术与惯性导航系统，其计算机数据处理系统能控制鱼雷跟踪多个目标或临时改变目标，并分辨目标真伪以及背景环境噪声，还可依照周围环境选择最适合的搜索模式，包括失去目标后的再搜索。 U212A级潜艇的艇首布置6具533毫米鱼雷发射管，用于发射STN-阿特拉斯电子公司的DM2A4重型线导鱼雷，该鱼雷由电力推进，最大航速50节，对付一般中高速机动目标的射程为50千米，备弹18枚，并能快速再装填，如不带鱼雷可用水雷替换。该级潜艇的鱼雷发射管配备水压弹射系统，所以也能发射潜射反舰导弹。像“哥得兰”级潜艇一样，U212A级潜艇也可携带外挂式水雷布放箱，装载额外的水雷。 “海鳝”级潜艇的艇首装备6具533毫米鱼雷发射管，并备有气压弹射装置，可发射NT37D线导鱼雷、美制MK48mod4/ADCAP鱼雷或美制“鱼叉”潜射反舰导弹，备弹量1400H型为18枚，1800H型20枚。不携带鱼雷时也可装载水雷。从理论上讲，Spectrum-2型作战系统能同时追踪36个目标，并同时导引4枚鱼雷攻击4个不同目标。 “鱼”级潜艇的艇首安装8具533毫米鱼雷发射管，可发射SUT266及“黑鲨”线导重型鱼雷、SM-39“飞鱼”潜射反舰导弹，鱼雷和导弹的数量总共为18枚，具有齐射能力和快速再装填弹能力，不携带鱼雷和导弹时也可使用24枚水雷。鱼雷和反舰导弹搭配使用，使“鱼”级潜艇拥有50千米的有效作战范围。其中，“飞鱼”反舰导弹的有效射程4至50千米，飞行速度0.93马赫，装药165千克；SUT266鱼雷的最大射程22海里，战斗部装药250千克；“黑鲨”鱼雷为反潜/反舰两用重型鱼雷，战斗部装药250千克，可探测具有低信号特征的目标，拥有水声对抗能力，潜艇可在任何作战深度发射，最大射程34海里。SUBTICS作战系统可同时控制两枚线导鱼雷或两枚“飞鱼”反舰导弹，或者一枚无线制导鱼雷和一枚“飞鱼”导弹同时作战。 “拉达”级潜艇装备6具533毫米鱼雷发射管，可发射“俱乐部”-N潜射反舰导弹、SET-80反潜/反舰两用鱼雷、SS-N-15“海星”反潜导弹和SS-N-16反舰导弹，如果需要也可携带“暴风雪”超高速鱼雷。备弹18枚，6具鱼雷管可单射也可齐射，首批两枚鱼雷齐射的准备时间只需几秒钟，自动再装填弹，所有的发射准备和实际发射都是全自动的，由潜艇主控室控制。不携带鱼雷时也可装载30枚水雷，此外艇上还配备“针”式便携式防空导弹。上述武器装备中，“俱乐部”-N导弹的射程300千米，用于对付大型水面舰船；SS-N-15导弹是潜射弹道式反潜导弹，发射深度50350米，射程1045千米；“暴风雪”鱼雷的航速达到200节，有效射程612千米，战斗部装药250千克，可在400米的水深处攻击以50节航速航行的潜艇。 就武器系统的威力、强度和可覆盖的有效射程来看，俄罗斯“拉达”级潜艇因其武器种类多、性能先进而高居榜首，无可匹敌；法意“鱼”级潜艇排在第二，这前两级潜艇均可发射鱼雷、导弹等，且可齐射；德国U212A级和荷兰“海鳝”级潜艇稍次，瑞典“哥得兰”级潜艇因混合装备533、400毫米鱼雷且不能发射潜射反舰导弹而位居末位。然而，在执行布雷任务时，瑞典“哥得兰”级和德国U212A级潜艇则比其他几级潜艇能够携带更多的水雷。 潜艇的作战性能是一个综合且复杂的指数，加之影响潜艇作战性能的因素很多，故对各级AIP潜艇进行高低排名是非常困难的。本文主要从各级AIP潜艇的技术指标来分析它们的优劣，虽然得出的结论并不完全代表不同潜艇在海中“拼杀”的结果，但仍在一定程度上说明了不同AIP潜艇在技术、战术性能上的差异。综合上述5个方面的分析结果，德国U212A级、俄罗斯“拉达”级和法意联合研制的“鱼”级潜艇处于第一集团的领先位置，其中“拉达”级潜艇尽管在火力方面要优于另外两级，但其电子技术水平逊于U212A级和“鱼”级潜艇