不依賴空氣推進技術

不依賴空氣推進（英文：Air-Independent Propulsion；AIP、亦稱：不倚賴空氣推進），是指無需獲取外間空氣中氧氣的情況下能夠長時間地驅動潛艇的技術。使用該技術的潛艇的自持力比一般柴電潛艇的大一倍以上，也即連續的潛航時間及潛航距離較長，但仍比核潛艇短很多。其造價介乎一般柴電潛艇與核潛艇之間。

基本介紹

• 中文名：不依賴空氣推進技術
• 外文名：Air-Independent Propulsion

簡介

不依賴空氣推進（英文：Air-IndependentPropulsion；AIP、亦稱：不倚賴空氣推進），是指無需獲取外間空氣中氧氣的情況下能夠長時間地驅動潛艇的技術。使用該技術的潛艇的自持力比一般柴電潛艇的大一倍以上，也即連續的潛航時間及潛航距離較長，但仍比核潛艇短很多。其造價介乎一般柴電潛艇與核潛艇之間。

目前明確擁有該項技術的只有俄羅斯、德國、瑞典、法國、西班牙、中國。

日本本身並無聲明擁有此項技術，而是從瑞典引進了斯特林發動機並由川崎重工生產。日本本身擅長燃料電池技術，但因為現行的質子交換膜燃料電池技術無法滿足日本的大型潛艦需求故不採用，日本預計於蒼龍型的下代潛艦採用儲氫金屬技術的燃料電池來滿足需求。此外據說針對日本的相關動作，韓國也正在向瑞典申請要求引進同類型斯特林發動機。美國因為負擔得起昂貴的核潛艇及對淺水區作戰能力的需求不迫切，所以並無發展AIP推進系統。

中國官方證實也擁有該技術，並承認中方也從瑞典引進了斯特林發動機技術並加以仿製及改良，並在中國海軍的039A、039B型潛艇得到實用化，也就代表相關技術早已成熟。

從另一方面來說，核動力潛艇也屬AIP，但一般將核潛艇獨立分類，不算入普通柴電級AIP潛艇中。因此中國，美國，俄羅斯，英國，法國這些擁有核潛艇的國家對發展AIP技術均無很迫切需求，多用於經費緊缺時期或出口型號。

由於德國與日本曾在二戰中戰敗，同盟國針對戰敗國實施禁止生產、引入與擁有任何形式的核兵器（包含核動力潛艇）的禁令，如日本戰後的國策《戰後憲法》與“非核三原則”。相對於英法美俄中擁有可遠洋進攻作戰的核動力潛艇，德國與日本不滿足於僅供近海防衛作戰的柴電動力潛艇，故德日兩國基於傳統柴電動力潛艇動力技術，進一步發展出不依賴空氣推進引擎並成為德日海軍的主要水下戰力。

動力

閉式循環柴油機（CCD）AIP、斯特林發動機（SE）AIP以及燃料電池（FC）AIP。這三種AIP方案都已被各海軍強國分別採用；如英國、荷蘭等已採用CCDAIP方案，瑞典等已採用SEAIP方案，德國已採用FCAIP方案。

內部氧氣供給

歷史

1935年，蘇聯第18中央設計局的設計師S.A.Bazilevskiy提出了在潛艇中使用不依賴空氣系統並在M-92號潛艇上實驗，並取得了大量的實驗數據。不過那時該項技術並未成熟，該設計師將不依賴空氣技術也僅僅作為一種實驗課題提出。

第二次世界大戰中，德國沃爾特公司嘗試在潛艇中使用壓縮過氧化氫作為柴油機水下的氧氣來源。原理是在水下運作的時候通過燃機的熱能加熱以高錳酸鉀作為催化劑的過氧化氫從而製造出氧氣供給柴油機使用。後來德國建造了少數這種不依賴空氣推進潛艇，其中一艘U-1407艇在戰爭末期被遺棄，戰後又被英國人重新服役改名為隕星號（HMS Meteorite），之後英國根據隕星號又建造了兩艘相同的潛艇探索者號（HMS Explorer）和神劍號（HMS Excalibur）。

戰後蘇聯又重新開始了過氧化氫燃料的實驗，但由於過氧化氫在轉化氧氣時的極端不穩定而最後被放棄。蘇聯和英國在看到美國已經擁有潛艇可用的核反應堆之後都開始了自己的核動力研究而放棄了進一步的研究。但這項推進系統仍然在蘇聯和英國的魚雷之中使用，然而這種不穩定的燃料依然造成了英國皇家海軍西頓號和俄羅斯海軍庫爾斯克號核潛艇的慘劇。

閉式循環柴油機

閉式循環柴油機技術是讓潛艇柴油機可以像在水面運作一樣在潛行的時候運作，通常來說是使用制氧劑，或壓縮液態氧氣來提供柴油機所需的氧氣。由於金屬會在純氧環境中燃燒，所以通常來說閉式循環柴油機中運作所需氧氣都會加入雜質氣體，比如氬氣或者柴油機產生的廢氣。

蘇聯非常看重這種技術，在冷戰時期建造了30艘特殊動力的Q級潛艇——潛艇擁有三台燃機，兩台為正常燃機，一台為閉式循環燃機，通過壓縮液態氧氣提供燃機需氧。但這種技術的不穩定使得Q級潛艇的名聲非常差，其中M-256艇因火災引發液態氧氣爆炸使得潛艇沉沒，而因此Q級也被冠上了“打火機”的外號，全部Q級艇在20世紀70年代前期被全部解體。

德國海軍205型艇U1號也是建造用於進行閉式循環柴油機的艇，實驗中潛艇動力輸出可以達到3000馬力（2.2兆瓦）

斯特林式輪機系統

主條目：斯特林發動機

瑞典Kockums造船公司為瑞典海軍建造了三艘安裝了斯特林發動機系統的試驗性哥特蘭級潛艇。這種潛艇所裝的斯特林式輪機系統以液態氧搭配柴油機作為動力原理並加裝75千瓦的發電機作為推進電力並為電池充電。這種不依賴空氣推進系統可以讓1500噸的潛艇的潛航自持力達到9節14天。

Kockums公司也將這種斯特林式輪機系統出口給日本，日本新型潛艇將會裝備這種斯特林式輪機系統。其中的蒼龍號潛艇已於2007年12月5日下水，並將於2009年3月交付海上自衛隊。

據相關報導，部分中國潛艇如032型潛艇、039A型潛艇、039B型潛艇已採用斯特林發動機（SE）AIP技術，採用的熱氣機（Stirling Engine）是一種由外部供熱使氣體在不同溫度下作周期性壓縮和膨脹的閉式循環往復式發動機。

燃料電池

西門子公司設計出了一種輸出功率可以達到30至50千瓦的燃料電池。德國海軍的212A型艇中將9個這種電池作為一組電池組裝備於潛艇中。而後209型和214型也使用了這種技術，在這些潛艇上裝備的是輸出功率為120千瓦的電池組。

使用不依賴空氣推進系統的潛艇

裝備不依賴空氣推進系統的潛艇（潛艇級別）有：

• 法國與西班牙合作研製的鮋魚級潛艇（1700噸排水量）；
  
• 德國209-1400型潛艇（使用燃料電池），服役於德國海軍；
  
• 德國212型潛艇（使用燃料電池），服役於德國海軍；
  
• 德國214型潛艇（使用燃料電池），服役於德國海軍；
  
• 日本蒼龍級潛艇（使用斯特林式輪機系統），現服役於日本海上自衛隊。
  
• 瑞典哥特蘭級潛艇（使用斯特林式輪機系統）
  
• 瑞典A26型潛艇（使用改良型斯特林式輪機系統）
  
• 中國039A型潛艇（使用中國制斯特林式輪機系統），服役於中國海軍。
  
• 中國032型潛艇（使用斯特林式輪機系統），服役於中國海軍。
  
• 中國039B型潛艇（使用中國制斯特林式輪機系統），服役於中國海軍。
  
• 俄國拉達級潛艇，服役於俄國海軍，不過傳出國產不依賴空氣推進系統頻頻出包，俄國似乎有意向外國進口。
  
• 韓國孫元一級潛艇，服役於韓國海軍
  

另外瑞典銷往新加坡海軍的2艘瓦斯特哥特蘭級也將改裝斯特靈式輪機系統。

其他接受AIP改裝的船廠：

• 德國Nordseewerke公司（閉式循環柴油機）
  
• 瑞典薩博集團考庫姆公司（斯特林發動機系統）