长缨在手缚苍龙：日本苍龙级换锂电池将如何影响我军潜艇
1/18 3月18日坐落于日本神户市的川崎重工业公司神户工厂举行仪式，正式向日本海上自卫队交付SS-510翔龙号常规潜艇。该艇是苍龙级常规潜艇的第10艘，于2017年11月在川崎重工业公司神户工厂下水。苍龙级常规潜艇是日本海自最新型且正在批量建造中的一款AIP型常规潜艇，目前已经服役10艘。目前中国海军最新型AIP常规潜艇039C也正在量产交付中。那么日本扩建水下力量会如何改变东北亚海上竞争形势，苍龙级潜艇未来的改进又会如何影响中国常规潜艇的发展？本期《出鞘》就来谈来自日本苍龙级潜艇的水下威胁。
2/18 除了这次交付的翔龙号之外，日本海自还有一艘苍龙级潜艇正在舾装和试验，这就是去年10月下水的第11艘苍龙级潜艇凰龙号。凰龙号是日本首艘，同时也是世界上首艘锂电池常规潜艇。装备锂电池无疑将进一步提升苍龙级潜艇的作战性能：一是锂电池的体积与重量更小，同体积产生的电能至少是铅酸蓄电池的3倍，有助于节省潜艇空间；二是锂电池充电速度快、效率高，能减少潜艇上浮充电时间，从而增强潜艇隐蔽性与生存力；三是锂电池还没有记忆效应，不需要为延长寿命遵循过多电池充放电要求，潜艇可根据任务需要和战场环境随时充放电，有效提高了潜艇的作战灵活性。
3/18 苍龙级潜艇算得上是当今世界最著名的AIP潜艇之一了。现有的10艘苍龙级潜艇使用2台柴油机、4台“斯特林”发动机、铅酸蓄电池和1台主推进电动机作为推进系统，潜航性能比较优异。有报道曾指出，第11艘凰龙号潜艇会在维持规格和航速不变的情况下，使用锂离子电池替换掉了整个“斯特林”发动机的AIP动力系统和铅酸蓄电池。此外根据日本《产经新闻》的报道，凰龙号潜艇采用的是与电动汽车相同的“锂离子聚合物”电池，这可能与日本最近几年在汽车用“锂离子聚合物”电池技术方面取得进展有关。
4/18 不过尽管日本在锂电池方面的技术再先进，凰龙号全部取消AIP系统的可能也不大，因为现有锂电池技术还达不到抵消AIP系统低速续航力优势的程度。目前世界上成熟的AIP技术有四种：斯特林发动机、燃料电池、闭式循环汽轮机和闭式循环柴油机。代表型号分别为日本的苍龙级、德国的212A型、法国的阿戈斯塔90B型和荷兰的海鳝级（中国的AIP潜艇也为斯特林发动机）。这四种类型的总功率都较小，对高速潜航用处不大，但对低速水下续航力的贡献相当明显。现有最先进的量产型聚合物锂电池比能为190瓦时-公斤，约为铅酸蓄电池的5倍左右。如果要替换现有苍龙级潜艇所采用的斯特林发动机，锂电池的比能无疑还得至少翻一番，这个目标对于日本来说也是不小的挑战。
5/18 电池是常规潜艇的主要电源，也是核潜艇的备用电源和应急电源，所以电池性能的优劣直接决定潜艇性能和作战能力。如果电池性能不佳，提供电力不足，潜艇就跑不远跑不快，机动能力大大受限，浮出水面充电时间更长，被暴露的风险也大大增加。因此，潜艇用电池的研制与应用一直受到世界潜艇制造国的高度重视。现在对潜艇用电池性能一般要求要成本低、容量大、寿命长、充电时间短和安全性好。而铅酸蓄电池是少有的几种接近主要性能要求的电池，因此自第一次世界大战以来，潜艇用电池大都是铅酸蓄电池。
6/18 因为铅酸电池的这些问题，各国潜艇技术人员这么多年来一直在进行不断地设计改进，包括不断尝试各种新式的电池技术。除了日本这次试用的锂电池之外，技术人员还曾尝试过银锌电池。上世纪50年代，美国用“大青花鱼”号常规动力高速试验潜艇试验过银锌电池。这个1500吨排水量的潜艇使用了220吨电池，可以让1500吨的潜艇以33节的速度活动1.5小时，这是首次常规潜艇达到核潜艇的运动能力。不过银锌电池价格过于昂贵，制造这些电池的银锭据说还是从美国国库中借出来的。
7/18 直到后来随着AIP技术的出现，通过携带液氧和废气循环的方式使柴油机实现了不依赖空气运行，这才使得潜艇对高性能电池的依赖有了一定的降低，铅酸电池的缺点因此也就不太扎眼了，但这却并不意味着潜艇就此不需要好电池了。毕竟，相较于传统的柴电潜艇，AIP潜艇的系统要更为复杂。而从这个程度上来看，更换为锂电池的苍龙级潜艇反而更像柴电潜艇了。
8/18 但无论如何，凰龙号潜艇换电池也算是一次创新之举。不过受限于目前的技术和工艺水平，锂电池仍存在诸多难以克服的问题。一方面是安全性，通常锂电池在使用或充放电时会散发出较多热量，而潜艇内部是一个完全封闭的空间，如果解决不好散热问题，就会增加潜艇的红外辐射量，进而增大潜艇可探测风险，甚至引发火灾等安全事故；另一方面是锂电池的成本仍较高昂，一般情况下，锂电池成本要比传统的铅酸电池高几倍，而一艘潜艇上需要的锂电池数量很多，如果再加上配备辅助系统，无疑会加大潜艇费用。
9/18 目前日本的潜艇技术虽然已经比不上中国，甚至可能还比韩国差一点，但仍能算是亚洲一流水平。日本潜艇的强项是自主化程度很高，以苍龙级常规潜艇为例，它的艇上人员编制总共才有65人。因为日本从50年代开始自行设计建造常规潜艇后，由于造船技术一直比较发达，在特种钢材、动力系统，流体动力学、鱼雷技术，声呐技术、电子和火控技术都一直走在了世界前列，再加上还能获得美国技术的支持，日本建造的好几代常规潜艇，都是世界领先的，其中比较著名的就有涡潮级、汐潮级、春潮级和亲潮级。
10/18 如今经过几十年的建设，日本海上自卫队已经拥有一支不可小觑的水下力量。根据最新的资料，日本海上自卫队目前已经拥有10艘“苍龙”级AIP型潜艇。根据“苍龙”级潜艇建造计划，从今年起还会至少再有4艘该级潜艇加入现役。而随着近年来日本潜艇规模的扩大，其介入地区局势的趋势也在显现。比如去年9月，日本就首次派遣潜艇赴我南海举行相关军事演习，在演习结束后还抵达越南金兰湾进行访问。而从日本防卫省公开的消息来看，当时前往南海的潜艇是亲潮级黑潮号，而非最新型的苍龙级。
11/18 亲潮级潜艇进入南海，当然有为苍龙级潜艇探路的意味在内，未来一旦日本海自决定将苍龙级派往南海，无疑会对我南海舰队造成极大威胁。从其武器方面来看，苍龙级配备了先进的综合声呐系统、指挥控制系统和艇载武器，整体战力不可忽视。该型潜艇配备了6个533毫米鱼雷发射管，不仅可以发射日本研制的89式重型鱼雷，也可以发射美国研制的“鱼叉”潜射反舰导弹，总共可以携带20枚鱼雷或导弹。不过中国海军克制苍龙级潜艇的办法也并非没有，毕竟日本在AIP上的技术实际上仍比不上中国，这也是日本在苍龙级潜艇的电池方面想招的原因之一。
12/18 日本防卫省秘密向南海派遣海上自卫队潜艇遭媒体曝光，牵制中国的意图十分明显。南海一直是中国海军潜艇的重要活动地，不过由于东海和黄海水域属于更典型的浅水近海区域，且面临周边世界一流水平的反潜压力，我军一直将主力的AIP常规潜艇039A/B型配置在北海舰队和东海舰队，而南海舰队则以未装备AIP系统的常规潜艇和不适应于近海作战的核潜艇为主。日本苍龙级潜艇一旦开始在南海附近活动，我军可能会调整现有的潜艇配置方案，改将最先进的039C型常规潜艇优先配属于南海舰队。
13/18 根据官方媒体的相关报道，中国海军首型AIP潜艇是039A型，并首先装备于东海舰队。据不完全统计，从2006年到2012年的6年时间里，东海舰队至少接收了10艘该型潜艇。其中339号艇还于2013年冬承担了海军首次实弹发射潜射型鹰击-18型亚音速超音速结合“双速制”新型反舰导弹的任务，并获得圆满成功。在039A型潜艇批量装备东海舰队的同时，我国科研人员对AIP潜艇的改进工作也一直没停。从039A型到039B型的各种渐进式改进，中国最终探索出了更先进的039C型潜艇，只不过这款依然采用的是铅蓄电池。
14/18 当然部分人会怀疑使用锂电池可能造成潜艇安全的隐患。这并非是空穴来风，毕竟为苍龙级提供锂电池组的汤浅电池，还正为波音787飞机供应锂电池，其锂电池问题还曾导致波音787的停飞。但与潜艇不同的是，波音787飞机采用的是一前一后两个液态锂电池组，各含有8个4伏的电池芯，串列后达到32伏电压，可提供75安培/小时的电力。但由于过度压缩体积，波音787飞机所用锂电池组存在过热问题，阻燃措施也不充分，因此才发生了自燃现象。解决思路主要是增加电池组件的间隔，加强通风等常规方法。也就是说，这一设计已经得到了优化改进，并不会对潜艇安全造成威胁。
15/18 在现有的技术条件下，锂电池无疑是代替潜艇用铅酸蓄电池的最佳方案，包括中国在内的其他全球主要常规潜艇生产国目前也都在进行这方面的研究。中国对锂电池研制始于上世纪80年代，90年代开始投入商业实用，至今已在锂电池及控制系统、基础材料等取得了长足进步，不仅成为主要锂电池生产与出口国，相关的技术也属于一流，已经形成中日韩三国鼎立局面。在军用这方面，海军也很早就开始在微型水下运载器、操雷等小型水下潜水器上面采用了锂离子动力电池组，并且取得了成功。根据相关报道指出，目前中国已经完成大规模锂电池组模块的研制工作，正在进行陆上试验，只要保证绝对可靠之后，就能进入装艇测试和海上试验。
16/18 作为民用锂电池和东北亚AIP型潜艇的三强之一，韩国目前也正在研究锂电池上潜艇的问题。根据韩媒相关报道，韩国已经计划制造三艘KSS-3型锂电池潜艇（原来装备的是燃料电池型AIP系统）。据韩国国防采购计划管理局消息称，这些锂离子电池将由三星SDI公司生产（著名的三星Note7手机爆炸事件的电池供应商），并安装在KSS-3型潜艇的第二批次上，目前装备传统铅酸电池的KSS-3型首艇“安昌浩”已经在去年9月下水，而锂电池则将从第四艘开始应用在该型潜艇上。当然除了电池系统的升级之外，第二批装备锂电池的KSS-3型潜艇还将提高攻击陆上战略目标和反潜的能力。
17/18 总的来说，苍龙级改进型换装锂电池的根本原因，可能还是因为日本引进瑞典的斯特林发动机功率过低（据相关报道其仅有70KW左右），对于4000多吨级的苍龙级潜艇来说实在是不敷使用，改用锂电池属无奈之举。尽管中国海军039C常规潜艇的斯特林发动机要技高一筹，功率要比引进的国外产品提高117%，用起来绰绰有余，但在常规潜艇排水量会越来越大的趋势之下，我军潜艇未来改用锂电池可能也会很快成为现实。但比日韩两国潜艇纷纷改用锂电池更值得我们注意的是，两国也正图谋进一步扩增水下力量，这无疑会对我海军造成更大的挑战。那么本期《出鞘》就到这里，我们下期再见。
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