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空中独立推进:这项技术可以改变海战吗

这就是您需要了解的内容:AIP潜艇的引擎几乎是无声的。

传统上,核动力潜艇在耐用性,隐身性和速度方面比廉价的柴油潜艇具有决定性的优势。但是,新型空中独立推进(AIP)技术大大缩小了新一代潜艇的性能差距,而新一代潜艇的价格仅为核动力船价格的一小部分。

传统潜水艇的柴油发动机会产生电力,可用于驱动螺旋桨并为其系统提供动力。问题在于,这种内燃发动机固有地噪声很大,并且在空气中运行,而这是水下车辆供应不足的商品。因此,柴油动力潜艇必须经常浮出水面才能为其电池充电。

1950年代,第一批核动力潜艇投入使用。核反应堆更安静,不消耗空气,并产生更大的功率输出,使核潜艇在水下高速航行时可被淹没几个月而不是几天。

这些优势促使美国海军逐步淘汰了柴油船,转而采用全核动力的潜艇舰队。但是,大多数其他海军至少保留了一些柴油潜艇,因为它们的成本和复杂性低得多。

在1990年代,以空中独立推进(AIP)技术为动力的潜艇开始投入使用。尽管该概念可以追溯到19世纪,并且已经在几艘原型船上进行了测试,但它留给了瑞典,以部署第一艘由AIP投入运营的潜艇“哥特兰”级,该潜艇被证明是隐身的,并且经久耐用。60米长的哥特兰岛由斯特林循环发动机提供动力,斯特林循环发动机是消耗液态氧和柴油燃料的热力发动机。

自那时以来,AIP动力潜艇已在世界范围内使用三种不同类型的发动机进行了激增,目前在15个国家中有近60架已经投入使用。大约有五十多个正在订购或正在建造中。

日本方面有8艘Soryu级中型潜艇,也使用斯特林发动机,还有15艘计划中或正在建造中。瑞典方面已经开发出了四种不同类型的斯特林动力潜艇。

德国还建造了数十艘AIP动力潜艇,其中最著名的是212型和214型小型潜艇,并已将它们出口到全球。德国的所有船只都使用电催化燃料电池,这通常比斯特林技术更高效,更安静,但也更复杂,更昂贵。其他打算建造燃料电池动力潜艇的国家包括西班牙(S-80),印度(卡尔瓦里级)和俄罗斯(拉达级)。

最终,法国使用称为MESMA的闭式蒸汽轮机设计了多个潜艇。三个带有MESMA发动机的升级版Agosta-90b级潜艇在巴基斯坦海军服役。

核vs. AIP:谁赢了?:

从广义上讲,AIP船的性能如何与核潜艇进行比较?让我们从隐身性,耐力,速度和成本方面考虑成本和收益。

隐身:

核动力潜艇变得非常安静-至少比其发动机运转的柴油潜艇低一个数量级。实际上,核动力潜艇可能无法使用被动声纳互相检测,2009年英法核弹道导弹潜艇相撞便证明了这一点,而这两种潜艇都无视对方。

但是,有理由相信,如果设计正确,AIP潜艇可以更加安静地在水下游泳。核反应堆中的液压系统在泵送冷却液时会产生噪音,而AIP潜艇的发动机实际上是无声的。柴油动力潜艇在依靠电池供电时也可以达到这种安静水平,但是只能保持数小时,而AIP潜艇可以保持数天。

柴油和AIP动力潜艇在不止一次的情况下成功通过了反潜防御,并在战场上击沉了美国航空母舰。当然,这种壮举也曾由核潜艇完成。

耐力:

核潜艇一次可以在水下运行三四个月,并且可以轻松穿越海洋。尽管某些常规潜艇可以应付距离,但没有一个具有可比的水下耐久性。

但是,AIP潜艇缩小了差距。旧的柴油潜艇最多需要在数小时或几天内浮出水面才能为电池充电,而新型AIP动力船只需要每两到四周浮出水面,具体取决于类型。(一些消息来源未经证实,声称德国214型甚至可以持续2个月以上。)当然,水面潜艇甚至是使用浮潜的潜艇都比较容易被发现和攻击。

核潜艇在耐力上仍然比AIP船具有明显优势,尤其是在长距离巡逻方面。但是,对于像日本,德国这样的大多数国家/地区,它们大多在友好的海岸附近开展业务,因此,将极限耐力放在次要位置。

速度:

速度仍然是核动力潜艇无可争议的力量。美国攻击潜艇在淹没时可能能够维持每小时35英里以上的速度。相比之下,德国214型潜艇的最大水下速度为每小时23英里,这是AIP潜艇的典型特征。

显然,高的最大速度在战略机动性和战术敏捷性方面都具有优势。但是,应记住,由于产生的额外噪音,即使是核潜艇也很少以最大速度运行。

另一方面,与柴油或核潜艇相比,使用AIP进行可持续巡航时,AIP潜艇的移动速度可能特别慢。例如,如果哥特兰岛级潜艇希望以最大的耐力潜入水中,则每小时只能减少6英里,这对于长途运输或水面舰艇而言实在太慢了。当前的AIP技术无法为高速提供足够的动力,因此大多数AIP潜艇还配备了嘈杂的柴油发动机作为后备。

成本:

谁会想到核反应堆非常昂贵? 当代美国弗吉尼亚级攻击潜艇的成本为26亿美元,而通货膨胀调整后的美元之前为洛杉矶早期的潜艇,约为20亿美元。中年的核燃料加注成本增加了数百万美元。

相比之下,AIP动力潜艇的价格一般在200到6亿美元之间,这意味着一个国家可以轻松购买三到四艘中型AIP潜艇,而不是一艘核攻击潜艇。但是请记住,AIP潜水艇大多是小型或中型船只,船员分别约为30和60,而核潜艇通常较大,而船员人数为100或更多。与大多数AIP动力船相比,它们可能还具有较重的武器装备,例如垂直发射系统。

然而,一枚小型潜艇的鱼雷或导弹可能会击中一枚大型潜艇的导弹,而在给定的海洋中操​​作的潜艇数量是潜艇的三倍,可能会增加选择一个重要目标的可能性,并使更容易使反潜防御不堪重负。

尽管AIP船可能无法完成核潜艇所能做的一切,但拥有更大的潜艇舰队在寻找对立船只和潜艇以控制海洋方面将非常有用。部署更大的AIP动力潜艇也将是不可能的。已经部署了一艘,法国正在销售一种廉价的AIP动力的梭子鱼级核攻击潜艇。

毫不奇怪的是,主要在沿海水域活动的海军正在转向廉价的AIP潜艇,因为当友好港口临近时,它们的劣势就不那么重要了。对于在大西洋,太平洋和印度洋范围内作战的美国海军来说,在航程和续航能力之间进行权衡更成问题。这可以解释为什么美国海军对返回无核潜艇的倾向很小。但是,从前线基地运营的AIP潜艇将是扩大海军海域控制任务的一种非常经济高效且隐秘的手段。