日本最新潛艇「大鯨」號於2020年10月14日亮相,它是繼日本「蒼龍」級之後的「大鯨」級常規潛艇的第一艘。日本防衛相岸信夫、海上幕僚長山村浩等約150人出席了新潛艇下水儀式,岸信夫宣布了新潛艇被命名為「大鯨」號。「大鯨」號的亮相,標誌著日本新一代潛艇正在登上歷史舞臺,日本潛艇將進入「大鯨」級時代。究竟「大鯨」級有哪些新技術亮點使其能稱其為日本新一代潛艇?「大鯨」比「蒼龍」,到底強在哪兒?
日本SS-513「大鯨」號潛艇
泵噴式推進器取代螺旋槳是最突出技術創新泵噴式推進器取代螺旋槳,這是「大鯨」號潛艇相比「蒼龍」級的最突出的技術創新。「蒼龍」級及之前的兩級潛艇都是採用的傳統七葉大側斜螺旋槳,而「大鯨」號是日本首次採用泵噴推進器的1號潛艇。泵噴推進與大側斜螺旋槳推進的潛艇相比,最大的優點是可以大幅度降低潛艇推進器的輻射噪聲、提高潛艇的低噪聲航速,機動性也更強。比如:推進效率高。泵噴推進器的定子(無論前置或後置)可以減少推進器尾流中的旋轉能量損失,增加有效的推進能量:泵噴推進器的導管(無論是減速導管還是加速導管)可以減少轉子葉稍滑流損失、增加有效推力,從而提高泵噴推進潛艇的推進效率。泵噴推進器與艇體匹配良好的泵噴推進潛艇,其推進效率可達到0.8~0.85。輻射噪聲低。泵噴推進器的輻射噪聲低是由於:泵噴推進器的轉子在導管內部,導管可起到屏蔽和吸聲的作用,另外,位於前方的定子可以使轉子進流場更均勻,從而減少轉子的脈動力,降低推進器的線譜輻射噪聲,泵噴推進器旋轉葉輪(轉子)的直徑一般小於螺旋槳,在相同轉速下,泵噴推進器槳葉的旋轉線速度較低,可以降低推進器的旋轉噪聲。國內外研究和應用的結果表明:低航速下,泵噴推進器的低頻線譜噪聲比七葉大側斜螺旋槳小15分貝以上,寬帶譜聲級總噪聲下降10分貝以上:高航速下,泵噴推進器的降噪效果更為明顯。臨界航速高。潛艇的臨界航速是指潛艇在一定潛深下推進器不產生空泡的航速。泵噴推進器採用減速導管和前置定子,使轉子葉片處的進流場速度相對較低且更均勻,從而有效推遲了葉片梢渦空泡和槳葉空泡的產生,提高了潛艇的低噪聲航速。構造複雜、重量大。泵噴推進器是一種組合式推進器,構型和結構比螺旋槳要複雜得多:而且對於導管、定子和轉子以及艇體之間的相互配合要求很高,給泵噴推進器的設計、製造和安裝帶來一定困難。泵噴推進器的重量是普通螺旋槳的2~3倍,對艇體的配平、艇體尾部的結構強度和推進器軸系的振動等帶來較大影響。
SS-511「凰龍」號是首艘裝備鋰電池的潛艇,它是「蒼龍」級改進型中的一艘
目前,美國、英國、法國、俄羅斯等國新型核潛艇都採用了泵噴推進器以取代螺旋槳推進。法國為澳大利亞建造的「短鰭梭魚」級AIP潛艇也安裝了泵噴推進器,俄羅斯也準備在下一代常規潛艇上安裝泵噴推進器。泵噴推進技術目前已經成功應用到中小型水面艦艇上,說明其技術已經成熟,應用於大中型常規潛艇也會有技術優勢。
「鋰電池系統+柴油機」動力組合成最大亮點「大鯨」號潛艇相比「蒼龍」級最大的技術亮點,還有一個就是「鋰電池系統+柴油機」動力組合。其實,該動力組合早在「蒼龍」級潛艇的第11艘「凰龍」號就已經開始,繼11號艇「凰龍」和、12號艇「登龍」之後,「大鯨」號是第三艘安裝使用鋰電池的日本潛艇,也是「大鯨」級的1號潛艇。由此可見,日本使用兩艘「蒼龍」級潛艇為下一級潛艇的動力系統創新做試驗,也算日本對「大鯨」級潛艇新型動力系統創新下足了本錢,也積累了經驗和充滿了信心。採用鋰電池系統取代傳統的鉛酸蓄電池組並取消斯特林發動機AIP輔助動力系統,有些人認為這具有常規潛艇技術劃時代的革命意義,也有一些人心存疑慮,謹慎認為相關工藝是否過關?安全性究竟有無保證?目前下結論還尚早。
說是具有劃時代革命意義,是指採用鋰電池系統後電池體積明顯縮小,重量減輕,把過去的蓄電池艙和AIP艙段都優化布置鋰電池組,可使潛艇的電池數量和電容量大為增加,而且鋰電池的電容量是鉛酸電池的2~3倍,能量密度會增加數倍,而充電時間又可大幅縮短。鋰電池的壽命相比鉛酸電池要長很多,並且它沒有記憶效應,也就是說它可以隨用隨充,不需要像以前的鉛酸電池那樣,用到低電量再進行充電。大大提高了潛艇水下活動半徑和潛航時間,降低了輻射噪聲,這本身就具有技術革命意義。有資料顯示:德國216級潛艇裝有鋰電池,只需充電2小時就能連續航行98小時,這就使得潛艇在海上因上浮充電而暴露的概率大大降低。同時,鋰電池無需液態電解液,鋰電池耐用性較強,消耗慢,壽命長,耐過充電性好,便於維護。日本對於鋰電池有著長期的研究,特別是通過技術的積累和優化,日本新一代鋰電池技術應用一直處於全球領先地位。根據日本公開的資料顯示,採用了鋰電池的「凰龍」號潛艇的水下續航能力比之前的10艘「蒼龍」級潛艇提高了3倍,這就意味著以日本「凰龍」號為代表的「蒼龍」級潛艇動力系統得到了新一代提升。日本「大鯨」號潛艇採用2臺大衝程的川崎12V25/31S柴油機,發電量比「蒼龍」級提高25%。進一步優化採用鋰電池取代鉛酸電池組+AIP,應該更加安全可靠和技術先進,可以速度更高、水下續航力更大、噪聲更小和更加安靜,這些技術優勢日本可能更有發言權。日本在燃料電池研究與應用方面技術也處於世界前列,為潛艇配備燃料電池AIP沒有太大技術障礙,日本也曾經建造過潛艇燃料電池AIP系統實驗裝置進行試驗,不過日本海上自衛隊最終還是決定29SS潛艇只採用鋰電池,放棄了燃料電池AIP系統,這也進一步證明日本對鋰電池技術應用充滿了信心和把握。鋰電池可能有長達10天的續航能力,但拋棄AIP的斯特林發動機系統也會增加潛艇的暴露率,雖然鋰電池安靜且續航力強,但終究還是要充電,因此,它也設計了使用柴油機通氣管充發電系統和吸排氣通風系統,以便支持鋰離子蓄電池進行快速充電,可使充電時間不長於「蒼龍」級上鋰離子電池100分鐘的充電時長,能大大提高安靜性和隱蔽性。
作戰系統更加先進,戰鬥力提升明顯先進的作戰系統和武器控制系統,是潛艇戰鬥提升和有效發揮的關鍵。「大鯨」號潛艇聲吶系統進行了升級,採用了艇艏光纖技術的新型聲吶系統綜合陣。此前常規潛艇艇艏綜合陣採用圓柱陣,由於常規潛艇艏部空間相對狹窄,還要布置魚雷發射管,留給聲吶基陣空間就更加有限,這樣就限制了聲吶探測能力。而「大鯨」級新型聲吶綜合陣則沿著潛艇表面布高基陣,最大限度擴展了基陣面積,提高了聲吶靈敏度和探測能力。「大鯨」號潛艇還採用了新型舷側陣聲吶,這種聲吶採用了光纖傳感器,工作頻率更低,探測能力更強。「大鯨」號還配備拖曳線列聲吶,構成水下全向探測和警戒系統。不同的聲吶可以將數據整合到作戰系統,進行整合分析後做出最佳作戰方案。「大鯨」號潛艇武器與「蒼龍」級一樣,採用艇艏6具533毫米魚雷發射管的火力配置。管內6枚雷彈、艙內備用架儲備24枚雷彈,一共攜彈量為30枚,既能發射89式重型魚雷,也能使用潛射型「魚叉」反艦飛彈,還配備了新一代G-RX6魚雷。它是89式重型魚雷的後繼型,制導系統換裝了新型聲自導系統,據說能夠進行聲學成像,提高了魚雷攻擊精度和抗幹擾能力。這種重型魚雷在水下探測和目標識別方面更為先進,,重點改善了淺海複雜聲學環境下作戰能力,主要為對付新一代安靜型潛艇而研製。G-RX6魚雷採用了電磁引信起爆,能根據目標類型確定戰鬥部引爆時間以達到最好的毀傷效果。最突出特點在於使用了氫氣+氧氣渦輪動力系統,89式魚雷則採用的是過氧化氫和酒精動力,航程達到了50千米,G-RX6性能將遠遠超過89式及世界上其他國家的魚雷。採用新一代動力系統,航速更快,航程更遠。
「大鯨」號潛艇艇艏聲吶和發射管
「大鯨」號指揮控制系統方面,其指揮控制室採用了與最新多用途護衛艦相同的技術,採用全向屏幕顯示系統,能夠顯示更大範圍戰場態勢,提高了艇長戰術決策能力。另外,它採用了新型數據鏈,能夠連接C4ISR系統,「大鯨」號據說也是日本海上自衛隊第1艘具備網絡中心戰能力的潛艇,可以通過衛星獲得水下必要的聲學信息還完成指揮。日本計劃將「大鯨」級潛艇變成為一款反潛體系下的重要武器,並且結合日本P-1反潛機,「出雲」號反潛航母組成聯合反潛、反艦打擊群。「大鯨」號還裝備了從「蒼龍」級8號艇「赤龍」號開始使用的魚雷防禦系統(TCM)。
結語日本非常重視新一代潛艇及水下反潛力量發展與建設。日本新一代潛艇「大鯨」號經過一系列技術改造升級,戰術技術指標比「蒼龍」級有明顯提高。日本海上自衛隊水下作戰能力又邁上了一個新臺階。日本這些潛艇新技術發展與應用,對我國常規潛艇發展升級也有著重要的借鑑和參考價值,非常值得關注和跟蹤。
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