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日志

 
 

水下幽灵-浅析日本新一代潜艇   

2013-04-05 22:28:43|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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水下幽灵-浅析日本新一代潜艇 - 小飞猪 - 小飞猪的博客
日本瑞龙号潜艇服役
 

   4月初,日本苍龙级潜艇的第五艘“瑞龙”号下水服役,这标志着日本海上自卫队的水下作战能力又迈上了一个新的水平。

     根据日本海上自卫队的最新说法,它计划将潜艇的规模由现有的16艘增加到22艘,在中日钓鱼岛危机升温的今天,需要我们警惕和注意的。

     根据最新的资料,日本海上自卫队现役共有16艘潜艇,包括11艘亲潮级、5艘苍龙级,另外有3艘苍龙级在建,这样即使算上这3艘潜艇,那么日本海上自卫队的潜艇规模也只有19艘,达不到22艘的目标,所以笔者认为这个说法表明日本海上自卫队可能会在2015年以后开始建行新一代潜艇,也就是所谓的次世代潜艇,它将在2020年以后替代现役的亲潮级,届时海上自卫队将会拥有一支全AIP化的潜艇部队,其作战能力是任何对手都不能轻视的。

     我们知道,旧日本海军是日本法西斯侵略扩张的急先锋,二战中美国唯一一次受到的攻击就是旧日本海军对于珍珠港的突袭,所以日本战败投降后,旧日本海军也随着日本法西斯灰飞烟灭,取而代之是现在的海上自卫队,冷战后,美国出于遏制前苏联的目标,有限度的解除了对日本发展军事力量的限制,允许日本海上自卫队的作战能力有所扩展,但是绝对不允许日本发展大吨位直通甲板航空母舰、核动力潜艇,因此日本战后潜艇的发展局限在常规潜艇上面,相应的日本也就无法再次重涉太平洋攻击美国。

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日本现役主力亲潮级潜艇

 

     日本海上自卫队从上世纪50年代开始自行研制常规潜艇,目前已经发展了近十个型号,随着日本经济的恢复,日本海上自卫队潜艇的数量和质量都在稳步提高,特别是上世纪80年代以来,日本海上自卫队建行的都是大型远洋常规动力潜艇,战术技术指标性能较好,居本地区乃至世界常规潜艇的前矛,1976年,日本海上自卫队正式确立所谓的16艘潜艇体制,为了保持并促进本国潜艇工业的发展,日本海上自卫队潜艇建行的特点一艘潜艇多是后一艘潜艇的改进型,循序渐进,每一级潜艇与以前型号相比,既有技术上的先进性,又有继承性,这样有助于控制研制周期和建行成本,这对于日本海上自卫队来讲是非常重要的。

     还有就是日本同时保持两家潜艇船厂,就是三菱重工和川崎重工,每家船厂都有独立的生产线,负责对自己建行的潜艇进行详细设计,从而加快了建造的速度,为了保持潜艇工业,特别是宝贵的设计、建造队伍不流失,所以日本海上自卫队一般会在一级潜艇结束建造的时候,淘汰上一级潜艇,马开工下一级潜艇,以保证潜艇工业发展的延续性,按照这个惯例,日本目前一共采购8艘苍龙级,已经服役5艘,两艘正在建造,最后一艘可能在2015年开工,另外现役的亲潮级第一艘1994年开工,1998年服役,所以可以推测日本下一级潜艇也就是所谓的次世代潜艇会在2016年以后开工,2018-2020年投入使用,按照日本海上新确立的22艘潜艇体制,新的潜艇建造数量将在14艘左右。

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 苍龙级标志着日本海上自卫队进入了AIP时代 

 

根据日本潜艇发展的惯例,次世代潜艇几乎肯定是苍龙级的改进型,对于日本这样的岛国来说,海上交通线生死悠关,所以维持1000海里交通线通畅是海上自卫队的第一要务,远洋多功能潜艇是日本海上自卫队发展的重点,另外日本占领我国钓鱼岛外,还与俄罗斯和韩国都有岛屿纠纷,范围从日本列岛的最北部至到最南端,再于最东端,所以日本海上自卫队的舰艇需要在这个广大的范围内进行机动作战,相应的大型潜艇更适合海上自卫队的需要。

日本海上自卫队认为在2020年以后,区域内国家和地区的海军特别是水下作战能力将会有较大的发展,俄罗斯海军正在恢复之中,除了现役的鲨鱼级,最新的北德文斯克级攻击核潜艇也已经服役,韩国海军已经引进德国的U214型AIP潜艇,并且在此基础上建行KSS-3型潜艇,而我国海军方面,新一代元级AIP潜艇正在持续建造之中,095型攻击核潜艇将在2020以后服役,此外新型反潜飞机、配备拖曳线列声呐的水面舰艇也开始配备,在这种作战环境中,亲潮级已经力不从心,即使是苍龙级在静音能力、攻击能力、持续作战能力等方面也没有太大的优势,所以需要建造新一代潜艇以保持海上自卫队在水下作战能力方面的优势。

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 日本自行研制的燃料电池系统

 

根据日本防卫省相关机构的研究项目,可以大致勾勒出日本次世代潜艇的面目,首先它是一种AIP潜艇,不过与苍龙级不同的是,它用燃料电池AIP系统替代了苍龙级的斯特林发动机,斯特林发动机的优点就是结构简单、可靠性高、成本低,使用费用较低,技术发展比较成熟,所以被多个国家如瑞典、日本和我国所采用,但是它的缺点也比较明显,首先是功率比较小,这样潜艇的水下航速就比较低,另外潜艇机动能力等受到限制,还有就是深潜性能较差,在深度超过200米以后就需要增加压缩机,这样系统的振动和噪声水就增加了,破坏了潜艇静音性能,这个是潜艇最关键的指标,另外斯特林AIP发动机在水下续航能力、工作效率等方面都存在不足之处。

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氢储存技术是燃料电池的一个难点,图中的圆筒状物体就是212潜艇的金属贮氢系统 

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 212型潜艇的液氧筒

 

日本苍龙级的斯特林发动机是引进瑞典专利生产的,而次世代潜艇的燃料电池AIP系统是由日本自行研制的,众所周知,日本在燃料电池方面技术水平较高,丰田公司在燃料电池汽车技术方面居于全球领先地位,这些都为日本研制燃料电池AIP技术打下了坚实的基础,与斯特林发动机不同的是,燃料电池是利用化学反应产生电能,因此效率较高,是几种AIP发动机之中,燃料电池的效率是最高的,这样它的水下续航能力就较高,根据相关资料,采用燃料电池AIP的水下续航能力要比其他几种AIP系统高2倍以上,另外就是它的噪声水平较低,由于采用化学反应原理,需要机械器件较少,所以它的静音性能较好,这对于潜艇来说是非常重要的,但是燃料电池也有自己缺点,那么就是结构比较复杂,成本高,使用的燃料受到限制,对氢的纯度和储存要求较高,目前的燃料电池采用液氧,存在较大的不安全因素,氢则采用金属氢化物储存,体积较大较重,成本也比较高,另外燃料电池目前在比功率等性能仍旧较低,因此在系统功率、水下航速等指标上要低于闭式循环柴油机AIP,不过依然要高于斯特林发动机,所以综合各种因素,各国都把燃料电池视为比较理想的潜艇的AIP系统。这也是日本弃斯特林发动机转向燃料电池的根本原因。

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次世代潜艇与苍龙级潜艇对比图 

 

次世代潜艇另外一个技术的进步就是采用了艇艏保形声呐阵列,它是继俄罗斯拉达级之后,第二艘采用保形声呐阵列的常规潜艇,我们知道以前潜艇的声呐多采用艇艏圆柱形声呐基阵,它的优点就是:具备全向探测能力,还可以进行定向发射,使用比较灵活,圆柱形基阵在换能器背部可以布置声障板,可以“遮挡”来自换能器背部的环境噪声,还有就是圆柱形基阵对称性好,电子设备的软硬件模块容易实现通用性、互换性。不过它的缺点就是在一定的导流罩空间下,基阵的水平孔径受到限制,因而工作频率较高,探测静音性能较好潜艇的能力受到限制,受基阵自身的物理遮挡和换能器的指向性影响,基阵仅有整个表面积三分之一阵元参与波束形成,从而限制了接收增益的进一步提高,这样就降低它的探测能力。

艇艏保形接收阵可充 分利用导流罩的纵向空间,增大接收基阵面积,从而降低工作频率。高密度发射换能器组成的发射阵体积小,可以放在共形接收阵的中问,通常采用无指向性发射。虽然发射的声源级通常较圆柱形 声基阵指向性发射声源级低,但无需分时指向性发 射,因而发射脉宽可以大大增加,使得综合发射能量与圆柱形声基阵指向性发射能量相当。因此保形阵声呐的最大优势是利用了舰艇导流罩的纵向空间,增大了约3倍的基阵孔径,在空间有限的情况下提高潜艇的远程探测能力,这对于体积较小的常规潜艇来说是非常宝贵的。

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 次世代潜艇的声呐配备示图,注意艇艏的保形声呐

 

 除了艇艏保形阵以外,次世纪潜艇也配备有拖曳线列声呐、舷侧阵声呐,并且它的舷侧声呐阵比苍龙级有所扩大,因此探测能力更强,显示日本海上自卫队非常重视与周边新一代安静性潜艇的对抗能力。考虑到新一代安静性潜艇的水声对抗、抗打击能力都有了较大的提高,所以日本次世纪代潜艇可能会配备正在研制的G-RX6潜艇鱼雷,该鱼雷是日本海自在89式鱼雷的基础 上,根据打击新一代潜艇的要求而研制了,重点改善近海复杂声学环境下探测和识别目标的能力,它最大的特点是配备了日本研制的声成像制导系统,具备灵敏度高、识别能力强的优点,具备对抗配备有自航式声诱铒潜艇的能力。另外次世纪潜艇还是第一艘具备网络中心战能力的日本潜艇,它获得的水下声学信息可以通过卫星传递给后方指挥所和其他作战单元产。这对于日本海上自卫队来说又一个飞跃。实际上我们可以把次世纪代潜艇作为日本海上自卫队新一代反潜体系的关键节点,日本新一代反潜体系除了次世纪代潜艇之外包括22DDH为首的新一代水面舰艇、P-1反潜飞机、水下声呐队及数据链等,具备整体地对潜探测和防御能力,综合作战能力较强。

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日本正在研制的G-RX6鱼雷

 

对于海上自卫队来说,次世纪代潜艇的性能提高有两点比较重要,首先是水下续航能力的增加和安静性能的提高,我们知道常规潜艇最致命的缺点就是需要频繁上浮充电,在反潜武器发达的今天,潜艇上浮往往意味着被发现和击沉,因此AIP的配备,大大提高了潜艇的水下作战能力,对于次世代潜艇的来说,它的水下续航能力比苍龙级又提高了近两倍,水下续航能力更强,这样就大大提高了对方防御的难度,也就是意味着对方需要投入更多的兵力来防御更大的范围,提高了防御的难度。

对于我国海军来说,次世纪代潜艇意味着日本海上自卫队潜艇的AIP化,侵占我国钓鱼岛的能力进一步增强,以海自上自卫队22艘潜艇的规模,35%的出动率来计算,海上自卫队平时最多可以保持7艘左右的潜艇保持作战状态,即使考虑到在其他方向留有一定的警戒兵力,海上自卫队在所谓的西南方向集中4-5艘的潜艇,并且可以把苍龙级用于其他方向,把次世纪代潜艇集中在钓鱼岛方向,从目前来看,我国海军早期的潜艇如039、基洛级无法与次世代潜艇对抗 ,即使最新的元级也稍逊一筹,更有基者,如果次世代潜艇和美国的弗吉尼亚级核潜艇进行联合作战,对于我国海军来说就是一个比非常大的威胁。

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日本正在大力建设新一代反潜体系

 

对于我国海军来说,首先要尽快研制新一代攻击核潜艇,保持西太平洋海域对于次世代潜艇的优势,另外研制采用燃料电池的第二代AIP潜艇,具备在第一岛链范围内对抗 次世纪潜艇的能力,同时加快航空母舰编队、新型反潜巡逻机的列装步伐,从整体上提高我国海军的反潜作战能力。

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 次世代潜艇与弗吉尼亚级联手,构成了我国水下安全的重大威胁 


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注:

参考资料:

1、世界海军武器装备手册

2、舰船技术与设计概论

3、日本防卫省-技术研究本部

4、本文配图来源于网上,权利归原作者所有

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