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日本“苍龙”级竞标澳大利亚潜艇大单败在技术上?

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对日本“苍龙”级潜艇作战性能的客观分析

2015年2月,澳大利亚政府宣布日本、德国、法国入围澳大利亚下一代潜艇联合开发意向国。德国的蒂森克虏伯集团(TKMS)提供了212/214潜艇的放大版216型4000吨潜艇,法国国有舰艇建造局(DCNS)方案是建造以“梭鱼”级核潜艇为基础的5000吨改装型常规潜艇,日本则由政府为主体组织三菱重工和川崎重工参加,提供其被日本神化吹嘘为世界最先进常规潜艇“苍龙”级4000吨改型竞标。

4月26日澳大利亚宣布,法国国有船舶制造集团(法国舰艇建造局,简称DCNS)击败日本和德国厂商,赢得澳海军12艘潜艇采购大单,合同总额高达500亿澳元(约385.5亿美元)。

潜艇竞标结果表明,日本宣扬“苍龙”级为世界上最先进潜艇的自吹说法不攻自破。客观评价,“苍龙”级并不是世界第一,只是一型较为先进常规潜艇,可以列入常规潜艇的第一方阵而已。

苍龙级

一、“苍龙”级潜艇的基本情况

苍龙级潜艇是日本海上自卫队现役最先进的潜艇,其主要任务反潜、反舰、布雷和情报收集、水文和海底地形测绘等,它体积大、噪声小、潜航时间长、稳定性好,是一种既能执行近海巡逻警戒任务,也适合远洋作战的大型多用途常规潜艇,是目前世界上最先进的常规AIP潜艇之一。

苍龙级计划建造9艘,首艇“苍龙”号2009年3月服役,2009年以来,以每年入役一艘的速度,分别由川崎重工和三菱重工各建造4艘,预计2018年可以全部服役。“苍龙”水面排水量2950吨,水下排水量约为4200吨,主尺度为84.0米X×9.1米× 8.5米。乘员65人,水面航速最大航速13节,水下最大航速20节。安装4台斯特林发动机,通气管状态下续航能力能达到10000公里/8节,5节水下航速可以连续航行15天,4节水下航速可以持续航行3周,续航能力约3800公里。据日本报道,其水下航行时,噪音只有105分贝,低于海洋自然噪声。“苍龙”下潜能力十分惊人,其使用核潜艇的NS110型合金钢,屈服强度高达1000MPa,极限潜深可达604米,实用潜深500米,远超过基洛级的300米。

该级潜艇采取了以下许多技术措施,使潜艇综合声学隐身性能得到进一步提高。采用“雪茄形”线型,指挥台围壳是帆罩外型,为减低流体阻力,帆罩前端设置一个弯角造型,顶端设有弧状造型。艇体和指挥台围壳的侧面都敷设了消音瓦,能够降低接收的主动声纳回波强度并阻绝舰内噪音振动向外辐射,消音瓦为橡胶材料,以黏合剂与艇体接合并用螺钉固定,避免出海值勤期间因黏着剂失效导致隔音瓦脱落,且隔音瓦与舰体之间的缝隙还会渗入海水,形成一个额外的吸音层,据计算其消音系数可达90%以上,理论上能使敌方主动声呐探测距离降低50%-75%。苍龙级所有机械设备均安装在浮筏基座上,基座与艇体柔性连接,主机及其他设备的大部分辐射噪音不易传导至艇外,计算表明,此技术措施可使“苍龙”级潜艇的噪声降低15-20分贝。“苍龙”级还改用X形尾舵,其机动性和浅水适应性都优于使用十字舵的“亲潮”级,因为X形尾舵有效舵面积很大可以提高舵效,潜艇潜坐海底与靠泊时尾舵也不太容易发生碰撞损坏,比十字舵更适合在浅海环境使用。

“苍龙”号的动力和推进系统包括2台柴油机(输出功率共3900马)、4台V4—275R MkⅢ型斯特林发动机和1台主推进电动机、铅酸蓄电池、一具水下航行用的电动机等,单轴七叶片高曲度螺旋桨。整套AIP系统重约200吨,斯特林发动机是日本购买瑞典生产许可证制造的,相关辅助性设备如液态氧舱、废气处理与排出装置是日本自行研制的产品,包括自带液氧和燃料;该发动机的额定转速2000转/分,额定连续输出功率65kW(折合88马力)。斯特林发动机在“苍龙”号上是作为辅助动力系统使用的,确保潜艇在水下4~5节低速航行时摆脱对空气的依赖,增加潜艇水下连续潜航时间和水下续航力。苍龙级潜艇却可以在水下连续航行至少15天,这个指标在世界AIP潜艇领域是比较高的。但苍龙级因为安装AIP系统增加了200吨载重,同时还必须将潜艇潜航与起浮的排水量控制在3000吨以内,否则潜艇需要重新设计,因此不得不压缩艇员操作和生活空间,不仅生活舱室狭小,连指挥控制室的空间容积也减少为原亲潮级的3/4,工作生活环境不佳。可见日本潜艇整体设计水平一般,没有改装的余地,这也是澳大利亚不愿意选择苍龙级另一原因,以澳大利亚男性的硕大身躯,没有办法长期在苍龙级狭小舱室里工作生活。

日本原计划从第五艘苍龙级开始,以更先进的锂电池(Li-ion)取代铅酸蓄电池,进一步提高持续潜航时间与速度,预计能将苍龙级的水下作战时间增加45% ;由于预算删减,目前还继续使用铅酸蓄电池。与目前常规潜艇搭载的铅蓄电池相比,锂离子电池重量更小,能量密度大,充电速度更快,可以大幅提升潜艇水下巡航速度,锂离子电池是现有技术条件下代替潜艇用铅酸蓄电池的最佳方案,全球主要常规潜艇生产国都在进行这方面的研究,例如德国的216型、俄罗斯的“拉达”级,因此日本以其技术优势换装锂离子电池组只是时间问题。此外燃料电池效率高、噪声低,是未来潜艇AIP系统最理想的首选,日本在燃料电池研发方面实力雄厚,丰田公司的燃料电池汽车技术一直处于全球领先。按计划,日本将在下一代潜艇中使用燃料电池替换斯特林发动机,其动力组合将变成AIP(燃料电池)+锂离子电池组+柴油机,水下低速和高速航行时间都会有大幅度的提升,噪音水平会一步降低。

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