近期台灣水兵透露表現，國造潛艦的高機能電池可以或許庖代盡氣推動體系（AIP），引發言論存眷，不外究竟 AIP 是什麼？兩者之間真的是替換關系嗎？
傳統動力潛艦根本上是由柴油引擎驅動，以是稱為柴電潛艦，其特征為必要常常浮上潛看鏡深度應用呼吸管停止換氣，能力替電池充電并停止水下匿蹤飛行。以是在初期潛艦根本上都照樣在水面運動，只要緊迫狀態才會下潛，以保持電池豐滿，若潛艦在作戰中耗盡電力會墮入特別很是的晦氣地步。
▲ 第一次天下年夜戰時，德國曾用無窮制潛艇戰來反抗英國的封鎖，不外其時還沒有 AIP ，U 艇年夜部門時候都照樣在水面飛行，固然機能特別很是差，但仍舊獲得相稱驚人的戰果。（Source：The Library of Congress, Public domain, via Wikimedia Commons）
根本上，傳統柴電潛艦動力的原始組成就是開放輪迴式柴油引擎、鉛酸蓄電池和推動電動馬達這 3 年夜部門。而普遍地來講，呼吸管實在就是最後的 AIP，由於船身不必要完整顯露海面，只是這類水平的潛行，跟著反潛技巧的進展，已沒有效處。
AIP 非指單一技巧
是的，狹義上，實在只需能讓潛艦延續在水下作戰，都算是 AIP 概念的涵蓋范圍，往常所稱的 AIP 根本上有多種計劃，包含核動力、關閉輪迴渦輪機（CCDE）、史特林引擎（Stirling Engine）和燃料電池體系等。當然若裝置核動力，根本上也不會再被稱為柴電潛艦，以是廣義來講，AIP 重要指的是后 3 種計劃，并成為柴電潛艦動力的第 4 部門。
AIP 詳細的計劃思緒，就是一種可以在紕謬外輪迴氧氣下就能運轉的動力體系，例如最早的關閉輪迴渦輪機實質上仍舊是柴油發電機，只不外進步氧氣熄滅服從，以潛艦自帶氧氣停止輪迴，構造年夜部門于傳統柴油引擎相同，且最早的計劃實在是為了進步水下推動力，而非為了增長潛航時候，廢氣排放等限定照樣不少。值得一提的是，當代法國的朗肯輪迴渦輪技巧（MESMA）則更為幻想，采納了核能引擎的計劃經歷，改成用酒精與液態氧在低溫高壓下夾雜熄滅，靠得住性相稱高。
而史特林引擎實在也一樣必要液態氧，但這是一種外燃機，熄滅室內不發生爆震，以是樂音更小，且處置廢氣也更簡略。不外制程請求高、造價昂貴、體積年夜且粗笨，其利用對空間狹窄的潛艦是一種挑釁，且最致命的是馬力絕對內燃機小，水下飛行速率并不快，這能 賺錢 的 線上 遊戲是最為軍方詬病的一點。
而燃料電池實在也有熄滅室，但這是由化學反響直接放電，不必要先轉換成機械能，以是被稱為“電池”。其機能也一樣浮滑恬靜，不必要處置廢氣輪迴等題目，能量轉換服從及密度都很高，對潛艦來講可說是相稱幻想。但單元電流輸入是個題目，且除了液態氧，平常還必要再攜帶大批液態氫，這些都必要高溫高壓的貯存情況的傷害燃料，相干資料價錢也很昂揚，技巧上并未較輕易，也常傳出毛病的音訊，還在延續進展傍邊539一車多少錢。
▲ 2019 年法國水兵團體公布了最新的燃料電池 AIP FC2G，可以直接從柴油中提取氫氣，不消再別的攜帶液態氫，機能及靠得住性加倍提拔。（Source：Naval Group）
“電池”技巧備受存眷
不外演進至今，已可以顯著看出，柴電潛艦水下動力的演進，根本上已開端從“引擎”向“電池”挨近，成為最能夠同時知足靜音及續航的處理計劃。但必需注重的是，最近幾年來廣為接頭的鋰電池技巧并非是為了庖代燃料電池，重要是為了減少服從太低的鉛酸蓄電池。曩昔，無論是何種 AIP 根本上都照樣與鉛酸電池搭配應用。
包含燃料電池 AIP 也是云云，固然燃料電池可以直接輸入電力，實際上好像不必要再與傳統電池貫穿連接，但實務上性子照樣有所分歧。燃料電池的能量密度夠高，但出力偏低。但是鋰電池的湧現更好的填補了這錯誤謬誤，固然能量密度低，但出力充足高。這也是鋰電池539雲端越受喜愛的緣故原由，能讓潛艦完成高速水下飛行。
法國水兵團體最近幾年來所專注進展的先輩柴電潛艦 SMX-Ocean 系列就是應用燃料電池 AIP 搭配鋰電池的組合，可以或許停止遠洋飛行，作戰本領不輸核動力潛艦，持續潛航時候長達 21 日，且靜音本領更勝，可持續作戰 90 日，足以橫渡年夜西洋 6 次，其計劃曾在 2016 年澳洲的標案中擊敗日本的蒼龍級。
不是庖代，而是舍棄 台灣 三星 彩AIP
而現在最積極在潛艦上應用鋰電池的就是日本，由于早前燃料電池在潛艦上的利用還在進展中，據信日本因其不穩固性，以是在初代 AIP 潛艦上采用史特林引擎，但自蒼龍級第 5 艘瑞龍號后，開端引進鋰電池，終極方針則是直接應用鋰電池，而不再必要廣義的 AIP，重回原始的柴電計劃，還能處理水下飛行太慢的題目。值得一提的是，日本也曾撥過預算研發燃料電池 AIP 但好像并不順利。
往常第 11 艘凰龍號，和客歲剛下水的闘龍號，已舍棄傳統 AIP 成為全鋰電潛艦。鋰電池固然有疾速充放電的機能，但絕對也不太穩固，若要在潛艦上年夜範圍應用，散熱等治理黑白常緊張的，乃至連合營的動力機組都要從新計劃。蒼龍級由于一開端并非為全鋰電計劃，以是還沒法完整施展鋰電池的氣力，充電及出力等都不是最好，只能算是實驗艦。而最新的次世代慣例潛艦年夜鯨級，已從計劃上讓鋰電池機能有更好的施展。
▲ 法國水兵團體 2020 年提出的將來概念潛艦 SMX 31 E，乃至舍棄了柴油發電機，只應用燃料電池及鋰電池的夾雜動力，能搭載無人機群及水兵陸戰隊，且在水下高速飛行近 40 天，還具有高度主動化的人工智能體系。（Source：Naval Group YouTube）
但曩昔為什麼不直接應用電池、而要進展 AIP 的重要緣故原由，照樣礙于電池續航力不敷。最近幾年來，固然鋰電池技巧屢有衝破，但照樣很難解脫能量密度低的錯誤謬誤，固然庖代鉛酸電池是沒有題目，但要把整套 AIP 給更換失落并不是件輕易的事。固然號稱有鉛酸電池兩倍的電力，但這數據能夠還不敷悅目。不少看法以為，潛艦所用應不是罕見的鋰鐵電池，而是能量密度特別很是高的鋰硫電池，就能夠揭示出相稱驚人的機能，但好像還沒有證據表現這方面技巧已成熟。
不外就算非鋰硫電池等極新技巧，若用在不必要遠洋或長時候靈活作戰的台灣自制防御潛艦（IDS）照樣有其可行性。IDS 與蒼龍級表面相似，且采用一樣的 X 型尾舵，輕易在海床長進行潛伏，操控及反響也更靈巧，若只是靜態待機，鋰電池體系應仍足以勝任潛航作戰，當然這也只是猜想。
▲ 台灣 IDS 與日本蒼龍級一樣采用較少見的 X 尾舵，不外因最後就沒規劃要搭載 AIP 而艦身較短。（Source：科技新報）
更早之前，據傳 IDS 采用的是工研院研發的燃料電池體系，台灣在這方面的技巧本領實在并不差，軍方也不停有研討，只是燃料電池造價昂貴，且若近期水兵談話并無口誤，台灣將不采用 AIP，當然也就不是燃料電池。現在來看，台灣第一艘 IDS 為鋰電試驗艦的機率很高，且噸位比蒼龍級小，若載有 700 噸鋰電池，水下的迸發力應照樣能包管。
實務上，同型潛艦要替換動力體系是很難的，就算表面不變，外部空間的設置及配重都必要從新盤算，且紛歧定能勝利，若一開端沒有考量到體系進級，不如另求新艦型。以是台灣水兵透露表現后續艦也不采用 AIP 是很正常的，但若云云，軍方能夠就是壓注在新一代電池技巧的進展，以持續提拔潛艦機能。
（首圖起源：日本海上自衛隊）
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2020-11-18 14:09:00