鉅大LARGE | 點擊量：912次 | 2021年10月28日
日本蒼龍級換鋰離子電池將如何影響我軍
三月十八日坐落于日本神戶市的川崎重工業(yè)公司神戶廠舉辦儀式，正式向日本海上自衛(wèi)隊交付SS-510翔龍?zhí)柍Ｒ?guī)。該艇是蒼龍級常規(guī)的第10艘，于2017年十一月在川崎重工業(yè)公司神戶廠下水。蒼龍級常規(guī)是日本海自最新型且正在批量建造中的一款AIP型常規(guī)，目前已經(jīng)服役10艘。目前我國海軍最新型AIP常規(guī)039C也正在量產(chǎn)交付中。那么日本擴建水下力量會如何改變東北亞海上競爭形勢，蒼龍級未來的改進又會如何影響我國常規(guī)的發(fā)展？本期《出鞘》就來談來自日本蒼龍級的水下威脅。
除了這次交付的翔龍?zhí)栔?，日本海自還有一艘蒼龍級正在舾裝和試驗，這就是去年十月下水的第11艘蒼龍級凰龍?zhí)??；她執(zhí)柺侨毡臼姿遥瑫r也是世界上首艘鋰離子電池常規(guī)。裝備鋰離子電池無疑將進一步提升蒼龍級的性能：一是鋰離子電池的體積與重量更小，同體積出現(xiàn)的電能至少是鉛酸蓄電池的3倍，有助于節(jié)省空間；二是鋰離子電池充電速度快、效率高，能減少上浮充電時間，從而增強隱蔽性與生存力；三是鋰離子電池還沒有記憶效應，不要為延長壽命遵循過多電池充放電要求，可根據(jù)任務要和戰(zhàn)場環(huán)境隨時充放電，有效提高了的靈活性。
蒼龍級算得上是當今世界最著名的AIP之一了?，F(xiàn)有的10艘蒼龍級使用2臺柴油機、4臺“斯特林”發(fā)動機、鉛酸蓄電池和1臺主推進電動機作為推進系統(tǒng)，潛航性能比較優(yōu)異。有報道曾指出，第11艘凰龍?zhí)枙诰S持規(guī)格和航速不變的情況下，使用鋰離子電池替換掉了整個“斯特林”發(fā)動機的AIP動力系統(tǒng)和鉛酸蓄電池。此外根據(jù)日本《產(chǎn)經(jīng)新聞》的報道，凰龍?zhí)柌捎玫氖桥c電動汽車相同的“鋰離子聚合物”電池，這可能與日本最近幾年在汽車用“鋰離子聚合物”電池技術(shù)方面取得進展有關(guān)。
不過盡管日本在鋰離子電池方面的技術(shù)再先進，凰龍?zhí)柸咳∠鸄IP系統(tǒng)的可能也不大，因為現(xiàn)有鋰離子電池技術(shù)還達不到抵消AIP系統(tǒng)低速續(xù)航力優(yōu)勢的程度。目前世界上成熟的AIP技術(shù)有四種：斯特林發(fā)動機、燃料動力鋰電池、閉式循環(huán)汽輪機和閉式循環(huán)柴油機。代表型號分別為日本的蒼龍級、德國的212A型、法國的阿戈斯塔90B型和荷蘭的海鱔級（我國的AIP也為斯特林發(fā)動機）。這四種類型的總功率都較小，對高速潛航用處不大，但對低速水下續(xù)航力的貢獻相當明顯?，F(xiàn)有最先進的量產(chǎn)型聚合物鋰離子電池比能為190瓦時-公斤，約為鉛酸蓄電池的5倍左右。假如要替換現(xiàn)有蒼龍級所采用的斯特林發(fā)動機，鋰離子電池的比能無疑還得至少翻一番，這個目標有關(guān)日本來說也是不小的挑戰(zhàn)。
電池是常規(guī)的重要電源，也是核的備用電源和應急電源，所以電池性能的優(yōu)劣直接決定性能和能力。假如電池性能不佳，供應電力不足，就跑不遠跑不快，機動能力大大受限，浮出水面充電時間更長，被暴露的風險也大大新增。因此，用電池的研制與應用一直受到世界制造國的高度重視?，F(xiàn)在對用電池性能一般要求要成本低、容量大、壽命長、充電時間短和安全性好。而鉛酸蓄電池是少有的幾種接近重要性能要求的電池，因此自第一次世界大戰(zhàn)以來，用電池大都是鉛酸蓄電池。
因為鉛酸電池的這些問題，各國技術(shù)人員這么多年來一直在進行不斷地設(shè)計改進，包括不斷嘗試各種新式的電池技術(shù)。除了日本這次試用的鋰離子電池之外，技術(shù)人員還曾嘗試過銀鋅電池。上世紀50年代，美國用“大青花魚”號常規(guī)動力高速試驗試驗過銀鋅電池。這個1500噸排水量的使用了220噸電池，可以讓1500噸的以33節(jié)的速度活動1.5小時，這是首次常規(guī)達到核的運動能力。不過銀鋅電池價格過于昂貴，制造這些電池的銀錠據(jù)說還是從美國國庫中借出來的。
直到后來隨著AIP技術(shù)的出現(xiàn)，通過攜帶液氧和廢氣循環(huán)的方式使柴油機實現(xiàn)了不依賴空氣運行，這才使得對高性能電池的依賴有了一定的降低，鉛酸電池的缺點因此也就不太扎眼了，但這卻并不意味著就此不要好電池了。畢竟，相較于傳統(tǒng)的柴電，AIP的系統(tǒng)要更為復雜。而從這個程度上來看，更換為鋰離子電池的蒼龍級反而更像柴電了。
但無論如何，凰龍?zhí)枔Q電池也算是一次創(chuàng)新之舉。不過受限于目前的技術(shù)和工藝水平，鋰離子電池仍存在諸多難以克服的問題。一方面是安全性，通常鋰離子電池在使用或充放電時會散發(fā)出較多熱量，而內(nèi)部是一個完全封閉的空間，假如解決不好散熱問題，就會新增的紅外輻射量，進而增大可探測風險，甚至引發(fā)火災等安全事故；另一方面是鋰離子電池的成本仍較高昂，一般情況下，鋰離子電池成本要比傳統(tǒng)的鉛酸電池高幾倍，而一艘上要的鋰離子電池數(shù)量很多，假如再加上配備輔助系統(tǒng)，無疑會加大費用。
目前日本的技術(shù)雖然已經(jīng)比不上我國，甚至可能還比韓國差一點，但仍能算是亞洲一流水平。日本的強項是自主化程度很高，以蒼龍級常規(guī)為例，它的艇上人員編制總共才有65人。因為日本從50年代開始自行設(shè)計建造常規(guī)后，由于造船技術(shù)一直比較發(fā)達，在特種鋼材、動力系統(tǒng)，流體動力學、技術(shù)，聲吶技術(shù)、電子和火控技術(shù)都一直走在了世界前列，再加上還能獲得美國技術(shù)的支持，日本建造的好幾代常規(guī)，都是世界領(lǐng)先的，其中比較著名的就有渦潮級、汐潮級、春潮級和親潮級。
如今經(jīng)過幾十年的建設(shè)，日本海上自衛(wèi)隊已經(jīng)擁有一支不可小覷的水下力量。根據(jù)最新的資料，日本海上自衛(wèi)隊目前已經(jīng)擁有10艘“蒼龍”級AIP型。根據(jù)“蒼龍”級建造計劃，從今年起還會至少再有4艘該級加入現(xiàn)役。而隨著近年來日本規(guī)模的擴大，其介入地區(qū)局勢的趨勢也在顯現(xiàn)。比如去年九月，日本就首次派遣赴我南海舉辦相關(guān)演習，在演習結(jié)束后還抵達越南金蘭灣進行訪問。而從日本防衛(wèi)省公開的消息來看，當時前往南海的是親潮級黑潮號，而非最新型的蒼龍級。
親潮級進入南海，當然有為蒼龍級探路的意味在內(nèi)，未來一旦日本海自決定將蒼龍級派往南海，無疑會對我南海艦隊造成極大威脅。從其方面來看，蒼龍級配備了先進的綜合聲吶系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)和艇載，整體戰(zhàn)力不可忽視。該型配備了6個533毫米發(fā)射管，不僅可以發(fā)射日本研制的89式重型，也可以發(fā)射美國研制的“魚叉”潛射反艦，總共可以攜帶20枚或。不過我國海軍克制蒼龍級的辦法也并非沒有，畢竟日本在AIP上的技術(shù)實際上仍比不上我國，這也是日本在蒼龍級的電池方面想招的原因之一。
日本防衛(wèi)省秘密向南海派遣海上自衛(wèi)隊遭媒體曝光，牽制我國的意圖十分明顯。南海一直是我國海軍的重要活動地，不過由于東海和黃海水域?qū)儆诟湫偷臏\水近海區(qū)域，且面對周邊世界一流水平的反潛壓力，我軍一直將主力的AIP常規(guī)039A/B型配置在北海艦隊和東海艦隊，而南海艦隊則以未裝備AIP系統(tǒng)的常規(guī)和不適應于近海的核為主。日本蒼龍級一旦開始在南海附近活動，我軍可能會調(diào)整現(xiàn)有的配置方法，改將最先進的039C型常規(guī)優(yōu)先配屬于南海艦隊。
根據(jù)官方媒體的相關(guān)報道，我國海軍首型AIP是039A型，并首先裝備于東海艦隊。據(jù)不完全統(tǒng)計，從2006年到2012年的6年時間里，東海艦隊至少接收了10艘該型。其中339號艇還于2013年冬承擔了海軍首次實彈發(fā)射潛射型鷹擊-18型亞音速超音速結(jié)合“雙速制”新型反艦的任務，并獲得圓滿成功。在039A型批量裝備東海艦隊的同時，我國科研人員對AIP的改進工作也一直沒停。從039A型到039B型的各種漸進式改進，我國最終探索出了更先進的039C型，只不過這款依然采用的是蓄電池。
當然部分人會懷疑使用鋰離子電池可能造成安全的隱患。這并非是空穴來風，畢竟為蒼龍級供應鋰離子電池組的湯淺電池，還正為波音787飛機供應鋰離子電池，其鋰離子電池問題還曾導致波音787的停飛。但與不同的是，波音787飛機采用的是一前一后兩個液態(tài)鋰離子電池組，各含有8個4伏的電池芯，串列后達到32伏電壓，可供應75安培/小時的電力。但由于過度壓縮體積，波音787飛機所用鋰離子電池組存在過熱問題，阻燃措施也不充分，因此才發(fā)生了自燃現(xiàn)象。解決思路重要是新增電池組件的間隔，加強通風等常規(guī)方法。也就是說，這一設(shè)計已經(jīng)得到了優(yōu)化改進，并不會對安全造成威脅。
在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，鋰離子電池無疑是代替用鉛酸蓄電池的最佳方法，包括我國在內(nèi)的其他全球重要常規(guī)生產(chǎn)國目前也都在進行這方面的研究。我國對鋰離子電池研制始于上世紀80年代，90年代開始投入商業(yè)實用，至今已在鋰離子電池及控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)材料等取得了長足進步，不僅成為重要鋰離子電池生產(chǎn)與出口國，相關(guān)的技術(shù)也屬于一流，已經(jīng)形成中日韓三國鼎立局面。在這方面，海軍也很早就開始在微型水下運載器、操雷等小型水下潛水器上面采用了鋰離子動力鋰離子電池組，并且取得了成功。根據(jù)相關(guān)報道指出，目前我國已經(jīng)完成大規(guī)模鋰離子電池組模塊的研制工作，正在進行陸上試驗，只要保證絕對可靠之后，就能進入裝艇測試和海上試驗。
作為民用鋰離子電池和東北亞AIP型的三強之一，韓國目前也正在研究鋰離子電池上的問題。根據(jù)韓媒相關(guān)報道，韓國已經(jīng)計劃制造三艘KSS-3型鋰離子電池（原來裝備的是燃料動力鋰電池型AIP系統(tǒng)）。據(jù)韓國采購計劃管理局消息稱，這些鋰離子電池將由三星SDI公司生產(chǎn)（著名的三星Note7手機爆炸事件的電池供應商），并安裝在KSS-3型的第二批次上，目前裝備傳統(tǒng)鉛酸電池的KSS-3型首艇“安昌浩”已經(jīng)在去年九月下水，而鋰離子電池則將從第四艘開始應用在該型上。當然除了電池系統(tǒng)的升級之外，第二批裝備鋰離子電池的KSS-3型還將提高攻擊陸上戰(zhàn)略目標和反潛的能力。
總的來說，蒼龍級改進型換裝鋰離子電池的根本原因，可能還是因為日本引進瑞典的斯特林發(fā)動機功率過低（據(jù)相關(guān)報道其僅有70KW左右），有關(guān)4000多噸級的蒼龍級來說實在是不敷使用，改用鋰離子電池屬無奈之舉。盡管我國海軍039C常規(guī)的斯特林發(fā)動機要技高一籌，功率要比引進的國外產(chǎn)品提高117%，用起來綽綽有余，但在常規(guī)排水量會越來越大的趨勢之下，我軍未來改用鋰離子電池可能也會很快成為現(xiàn)實。但比日韓兩國紛紛改用鋰離子電池更值得我們注意的是，兩國也正圖謀進一步擴增水下力量，這無疑會對我海軍造成更大的挑戰(zhàn)。那么本期《出鞘》就到這里，我們下期再見。
