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中国潜艇AIP系统和瑞典类似 发展前途最好
　　AIP(Air Independent Propulsion)是一种不依赖空气的推进装置的英文简称，是指潜艇水下航行时利用自身携带的氧(通常为液态氧)，为热机或电化学发电装置提供燃烧条件，完
　　AIP(Air Independent Propulsion)是一种不依赖空气的推进装置的英文简称，是指潜艇水下航行时利用自身携带的氧(通常为液态氧)，为热机或电化学发电装置提供燃烧条件，完成能量转换，为潜艇提供推进动力和电能，常规潜艇安装AIP系统后，水下续航力成倍增加，噪声指标明显降低，潜艇的作战效能得到显著的提高。AIP技术是目前世界各潜艇强国研究的主要方向之一，因其所具有的优良性能，各国海军常规潜艇上安装AIP系统已经成为趋势。来 自 西 陆 军 事 http://www.xilu.com
资料图：各国AIP潜艇的对比　　目前世界上主要的AIP系统主要有四类，即SE/AIP热气机系统、FC/AIP燃料电池系统、MESMA/AIP闭式循环汽轮机系统、CCD/AIP闭式循环柴油机系统。随着AIP技术的不断完善，AIP系统已经成为世界各国常规潜艇的标准配置。各国根据自己的实际情况和技术成熟程度选择了适合本国特点的AIP技术，新研制的潜艇基本都安装了AIP系统。有的国家还对原有潜艇进行改装，安装AIP系统。其中较为典型的AIP潜艇有安装FC/AIP燃料电池系统的德国212A型、214型潜艇和俄罗斯的&阿穆尔&级潜艇；安装MESMA/AIP闭式循环汽轮机的法国&阿哥斯塔90B&型潜艇；安装SE/AIP热气机系统的瑞典&哥特兰&级、日本&亲潮&级潜艇和中国的039系列潜艇。
　　对比四种AIP系统的主要性能指标，FC/AIP的功率最大，达到300千瓦，MESMA/AIP最低，为200千瓦。效率值上，FC/AIP最高为55%，MESMA/AIP为25%。而上述两项指标在CCD/AIP和SE/AIP上基本接近，为250左右和30%左右；从振动噪声上比较，FC/AIP和SE/AIP较低，而CCD/AIP和MESMA/AIP则较高；从经济性上比较，FC/AIP最差，CCD/AIP最高，另外两种则较为适中；从安全性上比较，FC/AIP最差，其他的三种水平大致相当。全面综合分析对比，SE/AIP和FC/AIP技术综合性能最好，最具发展前途，也是较多国家的选择。
资料图：德国214型潜艇　　FC/AIP燃料电池系统是直接将反应物质化学能用电化学方式转换为电能的能量供应系统，效率最高，实际效率可达到70%。燃料电池系统由于直接进行能量转换，本身并无机械运动部件，因此工作过程中非常安静，可以使得潜艇在航行时获得较为优秀的隐蔽性。由于能量转换过程中能量损耗较少，所以相应的散热也少，这就有效的降低了潜艇的热辐射，环境特性较好。但目前的燃料电池只能用纯氢作燃料，安全性要求极高，一旦泄漏极易发生爆炸，危险性很大。此外，FC/AIP燃料电池系统的系统比功率较小，要达到柴油机相同功率，燃料电池所需重量要大于柴油机。同时其价格也比柴油发电机组高了近六倍，造价较为昂贵。选择FC/AIP技术的国家有德国、希腊、意大利、俄罗斯、韩国等。
　　E/AIP热气机系统技术在四类AIP中最成熟、安全性最好，这些都己得到了充分的验证。从使用的情况上分析，目前世界上共有超过30艘的SE/AIP潜艇在服役，其中最长的服役期已达到20年，对SE/AIP潜艇在安全性、可靠性和适用性方面的验证是相当充分的。常规潜艇加装SE/AIP系统后可以大幅提高水下续航力，具有优异的隐蔽性和适应能力，能显著增强潜艇的作战效能。相对其它AIP技术来说，SE/AIP潜艇建造和使用成本低，保障性好，潜艇日常消耗品的补给可以在民用码头甚至海上进行，勤务性非常好。SE/AIP系统具有振动噪声特性好、建造和使用成本低、功率密度高、有利于总体布置等优点。热气机还具有转速扭矩特性好、超负荷能力强、适合多种燃料或加热热源的特点，例如蓄热器蓄热、金属燃烧化学能源等热源模式，十分适合各种中小型潜艇和AUV、UUV等对动力系统能量密度要求高的水下航行器。SE/AIP潜艇是世界上装备数量最多的潜艇，选择SE/AIP技术的国家主要有瑞典、丹麦、日本、新加坡等。中国根据自身的特点、技术水平及国外主流发展方向，选择研究发展的也是SE/AIP热气机AIP系统。中国进行AIP系统研究始于上个世纪九十年代，由中船重工集团七一一研究所负责全面研制工作，中国在热气机AIP领域的技术水平已经处于国际先进行列，是继瑞典之后能独立掌握SE/AIP技术的国家。中国自行研发的AIP技术已经全面广泛地使用在中国海军常规潜艇上，如中国海军装备的039B型潜艇，该艇采用单轴、单桨、对称尖尾长水滴型双壳体艇型，艇长77米，水上正常排水量近2600吨，是中国海军现役较新型号的潜艇，中国海军在该型潜艇的V舱设置了SE/AIP系统。目前，中国正在进行下一代AIP技术的研究工作。
资料图：德国214潜艇采用燃料电池　　SE/AIP热气机AIP系统是一种闭式循环往复式外燃机，由十九世纪苏格兰牧师罗伯特-斯特林发明，故也称为斯特林发动机。热气机是一种活塞式往复发动机，可用空气、氮气、氦气或氢气等作为工质，按斯特林循环工作。工质始终被封闭在一个闭式循环回路中，在较低的温度和压力下压缩，在较高的温度和压力下膨胀，实现对外作功。由外部燃烧对闭式回路中的工质进行加热，受热后的工质在活塞腔中膨胀作功，所以又称外燃机。热气机的燃烧在气缸外的燃烧室进行，整个燃烧过程是连续的并且非常充分，故此不会产生内燃机的爆燃现象，具有噪声低、运行平稳、污染小、适用多种能源等优点。斯特林循环的效率等于最高循环效率的卡诺效率，所以热气机是一种高效率的能量转换装置。
资料图：俄罗斯拉达级潜艇剖面图　　SE/AIP系统由热气机发电机组模块、供氧系统、辅助装置和监控装置四部分组成。潜艇水下主航工况由蓄电池供电，水下经航工况由AIP系统供电，热气机发电机组的输出端与蓄电池组并联，向推进电机、全艇辅机和其他设备供电，蓄电池处于浮充电状态。热气机与内燃机相比有很多优点，可利用多种燃料或热源进行外部连续燃烧；与同功率的柴油机相比，噪音低25分贝以上；效率高，热气机的理论效率等于卡诺循环的效率；功率和效率与排气背压无关，非常适合艇用环境。
　　艇用热气机常采用双作用热气机型式，其采用环形回热器/冷却器原理，四缸共用一个燃烧室，呈方形布置，形成环型串联机构，每个气缸有一套活塞连杆组，每个活塞上下各有一个热腔和一个冷腔，相邻两个气缸的冷热腔连成一个循环回路。潜艇热气机一般采用的燃料是燃油加上液态氧，燃油和氧气在燃烧室内混合形成可燃混合气，由点火器点燃燃烧，燃油的化学能以热的形式传给热气机加热器，加热加热器管内的工质，工质随着不断的加热和冷却，往复式地在冷腔和热腔之间循环，气体温度的改变同时引起了气缸内压力也随之变化，通过气体在高压下膨胀、低压下压缩的原理推动活塞连杆组做往复运动，由曲轴实现对外输出功率，实现了化学能一热量一机械能的转换。实现斯特林循环的核心部件是热交换器，包括加热器、冷却器和回热器。加热器的功能是在高温下从燃烧室吸热，然后把热量传给加热器管内的工质；回热器的功能是当气体从热腔流向冷腔时，在循环放热过程中存储工质释放的热量，当气体从冷腔流向热腔时，在循环吸热的过程中将存储的热量传给工质，即相当一个蓄能器；冷却器的功能是吸收工质的热量，并由冷却水将热量带走。
资料图：俄罗斯拉达级潜艇　　瑞典是最早开始AIP潜艇研究的国家之一，其热气机技术领域处于世界领先水平。1988年，瑞典开始实艇研究，将一艘A14型NaKen级潜艇切成两段，接入装备有2台热气机的AlP舱段开展试验，试验取得圆满成功。1990年，瑞典开始研制A19型Gotland级潜艇，该艇装备2台功率为120千瓦的V4-275R型热气机，于1995年下水、1996年服役。2007年，瑞典决定单独推行被搁置的&北欧海盗计划&(VikingProject)，并重命名为&下一代潜艇&(NGS)计划，总价值超过10亿美元，于2008年启动。目前瑞典正在研制新一代的A26型潜艇，设计工作从2006年开始，计划2015年服役。A26将形成一个潜艇平台基础结构，能完成多种作战任务，具备多种能力，如水下部署和回收UUV/ROV，布放和回收特种部队的能力。A26将装备最新的热气机AIP系统，水下续航力将达到1900千米，续航时间超过3周。
资料图：西班牙潜艇　　目前世界上采用热气机AIP潜艇技术的国家除中国为自行研制以外，其技术基本都是源自瑞典。2002年，瑞典对NaKen级潜艇再次改装后卖给了丹麦，更名为Krcmborg。2005年，新加坡与瑞典签署了购买2艘二手瓦斯哥特兰级潜艇的合同，考库姆公司对这2艘潜艇进行现代化改装，改装项目包括加装AIP系统和为适应热带海域环境加装的气候控制系统等。日本也从瑞典引进热气机技术发展了AIP潜艇，2003年，装备了4台热气机的&春潮&级训练潜艇&朝潮&号试验成功，在使用两年后经过系统综合评估，日本于2005年正式与瑞典签署引进热气机合同，用于装备&亲潮&级改进型潜艇，单艇造价超过5亿美元，瑞典负责提供发动机部件，川崎重工负责组装，首艇&苍龙&号已于日在日本三菱重工神户造船厂下水。
资料图：日本亲潮级AIP潜艇　　SE/AIP系统AIP技术的发展主要有以下几个方面：一个是将此技术运用到老旧潜艇上，通过对旧艇改造，加装AIP系统的技术研究，使老旧潜艇获得性能上较大的提升。瑞典先后对A14、A17型潜艇进行了改造，加装了AIP系统，并出口到丹麦和新加坡。此外还针对庞大的德国209型潜艇用户群，制定了加装AIP舱段的改造方案。中国也在进行较早期型号潜艇加装AIP系统的研究；研制大功率热气机，如瑞典开发的MK3型热气机为70千瓦，虽然较MK2提高了5千瓦，但功率仍然偏小，瑞典目前正在研制600千瓦大功率热气机，如果研制成功，则可以彻底取代柴油机作为潜艇的单一动力；对潜艇的整个动力系统进行优化匹配研究，包括对配备发电模块的数量、单机功率、液氧携带量、蓄电池储量等进行综合优化匹配，以期提高整个动力系统的综合效能；进行热气机性能优化研究，包括燃烧系统优化、循环优化、控制程序优化、氢气工质可行性研究，以提高效率和输出功率，降低氧耗，如瑞典在MK3型热气机上，通过改进氧引射器结构，改变喷油器安装方式，采用氧气冷却喷油器油器的形式，同时优化控制程序，将过量氧气系数从1。10降到1。05，减少了5%左右的氧气消耗。使热气机功率从65千瓦提高到70千瓦；开展艇用热气机氢气工质的可行性研究，在确保安全性的前提下，采用氢气工质热气机的综合效率将提高约10%；排气系统的排气压力直接影响潜艇的最大下潜深度，为提高排气压力，进行提高热气机燃烧室压力、单缸燃烧室技术、排气增压、闭式排气系统等方案的研究。其中单缸燃烧室技术为每一个气缸配备一个燃烧室，这样燃烧室容积很小，在保证燃烧室耐压壳厚度不变的情况下，可以显著提高承受压力，改善燃烧均匀性。排气增压方案是通过在排气管路上增加压缩机提高排气压力；对热气机发电机组箱装体模块的内部设备的布置、外形尺寸等进行优化，改善维修性，提高可靠性。如将排气处理系统设备、水泵等设备直接布置到箱装体模块内部，改善舱室布置难度的同时还有利于减振降噪。采月电机和热气机刚性联接的方式可以减小模块尺寸。对模块外部接口优化布置，提高维修性。如瑞典的MK3型热气机模块，经过优化后长度从2500毫米减小到了1850毫米，而且热气机大部分维修可以在模块内部完成。（作者署名：鼎盛POP3）
资料图：中国039B型常规潜艇
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现在常规动力潜艇用的AIP系统，哪一种比较有前途
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现在的AIP一共有5种形式，即燃料电池，斯特林发动机，闭式循环汽轮机，闭式循环柴油机，核电混合推进系统。
闭式循环柴油机的噪音大，消耗的液氧多；闭式循环汽轮机结构复杂，消耗的液氧比柴油机还多；小型核反应堆因为要用核燃料，这个涉及到国际政治，不太容易推广。现阶段恐怕还是斯特林发动机和燃料电池比较实用，最近同时看了《兵器知识》相关文章和小马哥的潜艇博客，发现这篇文章的观点大相径庭，《兵器知识》的文章认为燃料电池最好，小马哥的文章认为斯特林发动机更实用，因为燃料电池要用到液氢，液氢的储存非常麻烦，补给困难而且燃料电池寿命太短，成本太高。
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谁说燃料电池一定要液氢？甲醇，乙醇也可以呀
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坐等高人解毒
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本帖最后由 gly001 于
10:17 编辑
燃料电池前景好，有发展突破的潜力，但也有可能一二十年没动静，看人品吧。
斯特林发动机最实用，用的也最多。
法国的闭式循环汽轮机由于可以用于发展核动力，印度比较喜欢，其醉翁之意不在酒。
AIP还是核动力是王道！！！其实核动力也是一种AIP！！！
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核电池（非堆）、燃料电池前景最好，斯特林发动机现在最实用。
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我们用的是哪种啊？
& && &以前看过舰载武器的一篇文章，说过AIP，本人觉得燃料电池和核电混合比较好。
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超大游击队员
大国的话小堆最好
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核电是未来的大势所趋，重型的基本上都应该用核电，向MD看齐
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核电池是卫星上用的，MD用的是标准的核大堆+电推进，不是核电池。近海的AIP，闭式循环结构简单，比较实用。如果钱不够，近海用闭式循环AIP，远海直接用大堆的核潜艇，足够了。如果钱够的话，就象美国和英国一样，水下全核化。只有搞不了核潜艇的国家才会挖空心思在AIP上想心思搞什么小堆。
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个人看好燃料电池
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白皮猪@带路狗 发表于
谁说燃料电池一定要液氢？甲醇，乙醇也可以呀
对头，不过，单位质量储能不如液氢高啊
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斯特林是目前的主流，但应该不是未来的主流！
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潜艇还是搞核动力的吧。这才是最最上佳的AIP方案。
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全核化才是王道啊
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对于ＴＧ来说，大力发展热离子堆才是正道．．．
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还是核的给力。
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燃料电池应该是最好的，斯特林发动机已经到了潜力极限
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为什么不能用核电池？
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近海没必要一定要核动力
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TG还是应该大力发展核动力啊
从小型到大型的
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云-且留住 发表于
对头，不过，单位质量储能不如液氢高啊
比油高就好- -
燃料电池的能量利用率摆在那里- -
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嗯，我国应该以核动力为目标吧~！AIP只是过渡吧！
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核动力小型化是个方向
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常规动力还是考虑到白兔周边特殊海洋地形...
其实我一直有个大胆的想法，是不是能搞个类似《大西洋底来的人》那样的海底潜艇基地...
然后开发的可燃冰如同加油站一样，直接补充燃料...
这样整个南海游弋就都不用起来了，基地换人不换机...
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当然是燃料电池。
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<span style="color:#3aoe 发表于
核电池（非堆）、燃料电池前景最好，斯特林发动机现在最实用。
本人觉得还是非堆核电池最好，这种武器系统的重要部分，根本不用考虑别国，只考虑本国就好，我国使用非堆核电池只有技术困难，没有政治困难，而且非堆核电池才是真正的AIP，其他用常规燃料的方式都只是临时替代品，不为别的，主要还是续航时间太短了。。。。
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小堆才是正道。
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超大游击队员
看来看去还是核动力最有前途
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有钱就搞核潜艇，钱少就搞斯特林类型实用的，花大价钱搞个常规潜艇经济上不划算
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killman抛弃舰船 发表于
核电池是卫星上用的，MD用的是标准的核大堆+电推进，不是核电池。近海的AIP，闭式循环结构简单，比较实用。 ...
TG近海环境决定了不可能像MD那样全核水下舰队的
不过TG核潜艇也太不给力了，投入不足呀
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morning_007 发表于
TG近海环境决定了不可能像MD那样全核水下舰队的
不过TG核潜艇也太不给力了，投入不足呀
我说的是有钱的情况下……如果都有钱去搞小堆了，还不上全核？小堆艇造价相当于核潜艇的70%，如果花的起那个钱，还不如上全核，不差那点钱。如果没钱就的话，上闭式循环最经济，性价比最高。
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土鳖在第一岛链内还是常规为主吧，目前对河鱼还是只停留在有就行的阶段。
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killman抛弃舰船 发表于
我说的是有钱的情况下……如果都有钱去搞小堆了，还不上全核？小堆艇造价相当于核潜艇的70%，如果花的起那 ...
哦，TG没钱啊~
TG还是很需要3k吨以下的小型潜艇供近海使用的，AIP是很需要的，全部大型核潜艇不现实
目前看，常规动力里，燃料电池是最好的，只是当前还不够成熟，当前最实用的应该是斯特林发动机吧
TG目前的路还是对的，以斯特林发动机作为当前的应急方案，大力发展燃料电池技术，同时发展核潜艇，多条腿走路
另外，小型潜艇选择燃料电池技术还有个好处就是这技术民用前景更大，军用带动民用产业，前景（钱景）更好
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killman抛弃舰船 发表于
核电池是卫星上用的，MD用的是标准的核大堆+电推进，不是核电池。近海的AIP，闭式循环结构简单，比较实用。 ...
那倒不一定。
TG和MD不一样，MD是远洋作战，要求是航程远、下潜深，这些只有核动力才能满足；而TG是近海防御，发展常规的AIP还是很有必要的。
PS：燃料电池的静音性能比核动力还要好。
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CHENWEIHUA1980 发表于
那倒不一定。
TG和MD不一样，MD是远洋作战，要求是航程远、下潜深，这些只有核动力才能满足；而TG是近 ...
如果TG现在有12个尼米兹编队组成的水面舰队和近百艘688，弗吉尼亚，海狼组成的水下舰队，你觉得还有必要一定要加几艘AIP潜艇放在东海黄海渤海南海吗？
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killman抛弃舰船 发表于
如果TG现在有12个尼米兹编队组成的水面舰队和近百艘688，弗吉尼亚，海狼组成的水下舰队，你觉得还有必要一 ...
你自己也说了“如果”，也就是假设情况。还是等你的假设情况变成现实后再说吧。
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小堆比较好！
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核电混合推进系统，tg的首选，其他的让小国玩去
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TG近海海域地形复杂，适合燃料电池的常规潜艇悄悄出没。
不过战略级核潜艇还是当然核堆咯，在水下面潜伏个半年，等核大战打完了再冒出来进行核报复。存活率高。
不过以后HM越来越多的话，常规潜艇就没什么用了。不靠常规潜艇来近海防御了。自然跟MD一样一水的核动力。
不过我没听懂LZ的有一句话是什么意思，用核堆要考虑政治因素？没弄明白是什么意思。发展原子弹都没考虑政治因素，自废武功。发展核动力有什么政治因素阻拦？难道是因为我们国家不产核燃料，需要进口吗？那就不好整了。。
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陈虎：带有AIP系统的潜艇和没有的有何区别
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