日本海上自衛(wèi)隊近日接收了最新一艘蒼龍級常規(guī)潛艇“凰龍”號。據報道，“凰龍”號是世界上首艘將鋰電池作為動力的潛艇，這可以讓它在水下潛航時間大幅延長。
科技日報記者了解到，“凰龍”號常規(guī)動力潛艇在維持規(guī)格和航速不變的情況下，使用鋰離子電池替換掉整個斯特林發(fā)動機的AIP動力系統(tǒng)和鉛酸蓄電池。
“‘凰龍’號常規(guī)動力潛艇是世界上第一艘使用鋰離子電池作為動力的潛艇。受國際條約和法律法規(guī)限制，日本不能發(fā)展核潛艇，因此只能在常規(guī)潛艇技術上嘗試各種創(chuàng)新和突破。以前的蒼龍級潛艇采用了斯特林發(fā)動機的AIP動力系統(tǒng)，‘凰龍’號潛艇使用鋰電池可以說是一次全新的嘗試?！避娛卵芯繂T蘭順正就此表示。
常規(guī)潛艇最早采用柴電動力，用柴油機作為動力源，水面航行時使用柴油機，水下航行時使用蓄電池和電動機。由于柴油機工作需要大量的氧氣，因此只有在水面狀態(tài)、半潛狀態(tài)和通氣管狀態(tài)航行時才能給蓄電池充電。而以前所采用的鉛酸電池體積和重量太大，而儲電比能卻又很低，而且充滿電很費時間。這導致柴電潛艇水下航行的持續(xù)性和隱蔽性較差，很難滿足軍事需求。因此，AIP技術應運而生。AIP是“不依賴空氣推進裝置”的英文縮寫，當前主要有閉式循環(huán)柴油機AIP、斯特林發(fā)動機AIP、燃料電池AIP以及小型核動力AIP等四種方案。這項技術大大延長了常規(guī)潛艇的水下活動時間。
AIP系統(tǒng)增加了技術復雜性
蘭順正表示，雖然斯特林發(fā)動機噪音和震動比較小，但其缺點也很突出，即發(fā)動機功率低，小于其他推進系統(tǒng)，這導致其水下航速較低。如果要加大功率，就必須多配發(fā)動機，不僅對潛艇布局造成影響，而且占用更多潛艇空間。
斯特林發(fā)動機的這種缺點，是導致日本蒼龍級潛艇浮力不足的一個原因。而采用體積小、重量輕、能量密度大、容量高的鋰電池，有利于潛艇減輕重量，節(jié)省空間，提升續(xù)航能力和機動性。
“日本‘凰龍’號采用鋰電池可以說是回到了以前的技術路線，即柴電潛艇，用柴油機作為動力源，帶動發(fā)電機給鋰電池充電?！碧m順正表示。
可以說，隨著鋰電池的技術進步，鉛酸電池的缺點造成的柴電潛艇效率不高的問題也有望解決。日本“凰龍”號就做了這么一個嘗試。
既然是全新的，就意味著可能會遇到各種問題，甚至是風險。
雖然鋰電池在其他武器裝備上也有過使用，但由于潛艇的工作環(huán)境幾乎是所有軍用裝備中最惡劣的，對安全性的要求也是最高的。在地面和空中裝備上比較成熟的某些技術，不一定能用在潛艇上，特別是對壓力、溫度和通風散熱要求更高的鋰電池。
但蘭順正認為：“既然日本大膽在潛艇上采用鋰電池技術，就意味著日本已經在鋰電池相關技術上取得突破，比如降低發(fā)熱量、提升安全性等。而且此次‘凰龍’號潛艇服役，只是意味著日本已經開始了對其實際使用展開測試，并根據試驗不斷改進。只有‘凰龍’號通過日后的各種試驗，其后的蒼龍級潛艇才會大規(guī)模使用鋰電池技術。”
那么，隨著鋰電池技術的不斷成熟，是不是就可以完全摒棄AIP系統(tǒng)呢?
對此，蘭順正認為,現(xiàn)在談這個還為時過早，首先AIP系統(tǒng)有好幾種，各有優(yōu)缺點，目前燃料電池AIP潛艇發(fā)展前景非常好,鋰電池在常規(guī)潛艇上的運用只是其中一種成熟方案或者是技術路線，能否取代AIP系統(tǒng)還不好說。其次，“凰龍”號的服役才剛剛開啟實用測試，未來能否滿足所需，尚未可知。
