漫談潛艇動(dòng)力

楊鐵勇教授是浙江省紹興諸暨人，那里山明水秀，人杰地靈，是元代大畫家王冕的故鄉(xiāng)。讓記者頗感意外的是楊教授卻有著北方大漢所特有豪爽痛快、無遮無掩的性格……

我是從潛艇兵當(dāng)起直到現(xiàn)在的位置，是“土生土長”的潛艇老兵。1976年我當(dāng)上海軍，在潛院學(xué)習(xí)輪機(jī)專業(yè)，畢業(yè)留校從事潛艇動(dòng)力教學(xué)，現(xiàn)在仍從事潛艇動(dòng)力科研教學(xué)工作。至今已38年了，是“元老”級(jí)的了。

記者（以下稱記）：楊教授您是否可以用一句簡要的話來描述一下潛艇動(dòng)力的發(fā)展？

楊鐵勇（以下稱楊）好，我認(rèn)為潛艇動(dòng)力的發(fā)展等同于潛艇的發(fā)展，沒有動(dòng)力的發(fā)展就沒有潛艇的今天。

我們知道現(xiàn)代潛艇是誕生于美國獨(dú)立戰(zhàn)爭時(shí)的“海龜”，它是一個(gè)由兩米多高的橡木桶做成的，可以潛入水下，由一個(gè)人搖動(dòng)螺旋槳驅(qū)動(dòng)。后來發(fā)展到用壓縮空氣、汽油機(jī)、蒸汽機(jī)，直到一戰(zhàn)時(shí)基本完善的柴——電動(dòng)力，以及核動(dòng)力和近年來方興未艾的AIP技術(shù)。

下面我想以我們國家的潛艇動(dòng)力的發(fā)展來談一下，有關(guān)這方面的概況。

我國最早的潛艇是S艇，也叫斯大林艇，是蘇軍從我們旅順撤退后留給我們的兩條小潛艇。后來又從蘇聯(lián)買進(jìn)了一批03艇，再后來由江南造船廠仿制成了33型潛艇。這型艇我們生產(chǎn)了不少，一度上海、武漢等地的船廠都在制造，成為一段時(shí)間我軍潛艇部隊(duì)的主戰(zhàn)裝備。在此基礎(chǔ)上我們加以改進(jìn)，試制成功某型潛艇，后來又有了某型潛艇研制成功并裝備部隊(duì)。這些潛艇和同期出現(xiàn)的外國同類型潛艇都屬柴電動(dòng)力的常規(guī)潛艇。1954年美國率先把核動(dòng)力用于潛艇，其它先進(jìn)國家也緊跟，于是潛艇動(dòng)力有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。所以說動(dòng)力的發(fā)展也帶動(dòng)了潛艇的發(fā)展。

近年來我們國家的常規(guī)動(dòng)力潛艇在自力更生的基礎(chǔ)上，也適當(dāng)引進(jìn)了一批俄制潛艇，如大家所熟知的“基洛”級(jí)潛艇，它的噪音比較小，所以被稱為“大洋中的黑洞”。

世界各國常規(guī)潛艇的主要?jiǎng)恿褪遣裼蜋C(jī)和電動(dòng)機(jī)。這種情況從兩次世界大戰(zhàn)以來，并沒有太大的改變。率先做到比較大改變的是上世紀(jì)六十年代的德國，它改變了柴電潛艇的動(dòng)力傳遞方式。過去我們用的03型艇是柴油機(jī)帶動(dòng)螺旋槳驅(qū)動(dòng)前進(jìn)（水上），通氣管狀態(tài)也是柴油機(jī)帶動(dòng)螺旋槳。水下則是主電機(jī)帶動(dòng)螺旋槳，這就是所謂的直接傳動(dòng)。而德國人的改進(jìn)則是間接傳動(dòng)，也叫電力傳動(dòng)。這樣的最大特點(diǎn)是將柴油機(jī)和螺旋槳（柴油機(jī)不再直接帶動(dòng)螺旋槳）脫開了，柴油機(jī)只帶發(fā)電機(jī)，這種動(dòng)力傳動(dòng)方式的改變，直接導(dǎo)致潛艇外形的改變，例如現(xiàn)在的水滴形。

記：您是否可以講一下間接傳動(dòng)比直接傳動(dòng)的明顯優(yōu)勢在什么地方？

楊：從外形上看除了艇形不同之外，直接傳動(dòng)一般是雙軸的，而間接傳動(dòng)則是單軸的。

間接傳動(dòng)方式之所以取得飛速發(fā)展，被世界各國廣泛采用，是因?yàn)榕c直接傳動(dòng)方式相比，間接傳動(dòng)具有以下幾個(gè)特性：采用間接傳動(dòng)，柴油機(jī)與推進(jìn)電機(jī)不在同一軸系上，柴油機(jī)的噪聲不會(huì)通過螺旋槳傳到艇外，從而提高了潛艇的隱蔽性。便于采用單軸、高效率、低轉(zhuǎn)速、低噪音、大直徑螺旋槳推進(jìn)。電機(jī)組可以向高轉(zhuǎn)速發(fā)展，從而為柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)重量比能和體積比能水平的提高創(chuàng)造良好的條件。軸系短，中間離合器少，不易產(chǎn)生扭振，振動(dòng)噪音小。推進(jìn)電機(jī)不可逆運(yùn)行，可按一種運(yùn)行情況設(shè)計(jì)，從而使推進(jìn)電機(jī)的效率大大提高。按負(fù)荷要求可采用數(shù)臺(tái)中等功率的柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)供電，使電網(wǎng)使用更為靈活。同時(shí)，節(jié)約了能量，提高了系統(tǒng)的可靠性。間接傳動(dòng)方式雖然采用了單軸推進(jìn)，可獲得最佳水下航行特性，但水面航行特性稍差，特別是給離靠碼頭帶來不便。另外，推進(jìn)系統(tǒng)的生命力較差，如果推進(jìn)電機(jī)損壞，水面和水下航行均受影響。以上兩點(diǎn)，也正是直接傳動(dòng)方式?jīng)]有完全被淘汰的原因。為了彌補(bǔ)以上不足，在潛艇動(dòng)力系統(tǒng)中，增加了側(cè)推裝置或應(yīng)急推進(jìn)裝置。

記：如何能單憑外形怎么能判斷它是直接還是間接傳動(dòng)呢？

楊：一般的來講，從艇尾可以看出多槳的是直接傳動(dòng)，單槳的是間接傳動(dòng)。但現(xiàn)在有的間接傳動(dòng)潛艇為了應(yīng)對(duì)某些特殊任務(wù)，也會(huì)采用多槳驅(qū)動(dòng)。

記：柴電潛艇在水下用蓄電池的電能，用完后如何補(bǔ)充？

楊：柴電潛艇都要使?jié)撏细〉剿婊蛲夤軤顟B(tài)，用柴油機(jī)帶發(fā)電機(jī)向電池組充電。間接傳動(dòng)的潛艇本身就是柴油發(fā)電機(jī)組，充電和航行沒有問題。而直接傳動(dòng)的潛艇是柴油機(jī)帶主電機(jī)（作發(fā)電機(jī)用）向電池組充電，此時(shí)潛艇航行要用另外的動(dòng)力，如經(jīng)紀(jì)航行電機(jī)。

記：柴電潛艇要經(jīng)常充電，是不是AIP潛艇不用充電了？

楊：因?yàn)橹绷麟娛强梢杂眯铍姵刭A存的，所以不管什么樣的潛艇，都有蓄電池，所以都要向電池充電。

關(guān)于AIP潛艇我想作一個(gè)簡要的說明。早在20世紀(jì)30年代，世界各國的潛艇設(shè)計(jì)者們就開始探索無須潛艇浮出水面即可提供柴油機(jī)運(yùn)行所需氧氣的途徑，目前的AIP技術(shù)正是這—探索的產(chǎn)物，是潛艇動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的新發(fā)展。

AIP就是不依賴空氣推進(jìn)，但實(shí)際上把空氣中的氧氣提取出來，壓縮成液態(tài)氧，儲(chǔ)存起來，放到潛艇上的容器中，再把另一些可燃燒的東西混合在一起燃燒，產(chǎn)生熱能轉(zhuǎn)化為電能，柴油機(jī)是內(nèi)燃機(jī)，而熱氣機(jī)是外燃機(jī)。日本的潛艇就是用熱氣機(jī)，俄羅斯的阿穆爾使用燃料電池?？傊?，各國正在試驗(yàn)，使用的各種AIP技術(shù)很多，我就不一一細(xì)講了，近些年我軍潛艇在這方面也有了一些進(jìn)展。

有AIP技術(shù)，常規(guī)潛艇可以在水下待機(jī)時(shí)間更長，再加上常規(guī)潛艇本身的隱噪效果也比較好，這樣常規(guī)潛艇的作戰(zhàn)能力會(huì)有更大提高。

AIP技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，像美國，盡管它沒有常規(guī)動(dòng)力潛艇，但它對(duì)AIP技術(shù)，也是很關(guān)注的。但是不管是AIP還是柴電動(dòng)力，它都是要帶動(dòng)螺旋槳驅(qū)動(dòng)潛艇前進(jìn)的。

記：如果一條潛艇只裝AIP，而不裝其它動(dòng)力，那它可以在水下多長時(shí)間呢？

楊：這要根據(jù)潛艇本身攜帶的液氧量來定，比如國外有5天，7天，15天，還有20天記錄。但是潛艇的作戰(zhàn)是要隱蔽出擊的，只在水下呆著不動(dòng)也是不行的。當(dāng)然衡量AIP在艇上的作用時(shí)間是要根據(jù)攜氧量、作戰(zhàn)任務(wù)而變化的，你用的多，它就消耗得快。

記：我們的讀者常來信問，AIP技術(shù)是否可以取代其它動(dòng)力獨(dú)擋一面呢？

楊：這就回到了我們剛才談?wù)摰膯栴}。目前的技術(shù)發(fā)展還做不到這一點(diǎn)。一條艇不可能裝無限多的液氧和其它AIP技術(shù)所需要的物質(zhì)，因?yàn)橐貉醯馁A存是很不安全的，一旦出了事就是不可挽回的滅頂之災(zāi)。所以現(xiàn)在的AIP技術(shù)只是輔助性的，不能獨(dú)挑大梁。

記：要在柴電潛艇上裝AIP技術(shù)很難嗎？

楊：這并不太困難，只要在潛艇加裝一個(gè)獨(dú)立的AIP艙段就行。當(dāng)然也會(huì)帶來艇型及艙內(nèi)外設(shè)備布局等方面的問題。

記：現(xiàn)在國際上講武器的效費(fèi)比，使用AIP是否比使用單純的柴電動(dòng)力省錢嗎？

楊：對(duì)于武器來講，它的作戰(zhàn)效能是第一位，經(jīng)濟(jì)性是次要的。加了AIP技術(shù)的潛艇是要費(fèi)錢的，因?yàn)锳IP技術(shù)不是通用技術(shù)，它的價(jià)值很貴，還要有專門技術(shù)人員養(yǎng)護(hù)，但它的作戰(zhàn)結(jié)果是不一樣。加了AIP就可以使?jié)撏в辛烁L的水下待機(jī)時(shí)間，會(huì)在作戰(zhàn)中發(fā)揮更好的作用，這一點(diǎn)不是用金錢可以衡量的。

記：您說了這么多潛艇動(dòng)力技術(shù)發(fā)展。關(guān)鍵一點(diǎn)還在發(fā)動(dòng)機(jī)上，現(xiàn)在幾乎全國都在關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)，從您從事專業(yè)的角度上是否可以談一下我國潛艇發(fā)動(dòng)機(jī)也就是柴油機(jī)的現(xiàn)狀呢？

楊：客觀地講，我國在潛艇用柴油機(jī)方面，曾經(jīng)引進(jìn)過國外的技術(shù)和設(shè)備，但目前國產(chǎn)化率已經(jīng)很高了，應(yīng)該有光明的前途。

記：螺旋槳是潛艇動(dòng)力裝置的組成之一，潛艇不用螺旋槳推進(jìn)可以嗎？

楊：可以的，但螺旋槳推進(jìn)最大的缺點(diǎn)就是會(huì)產(chǎn)生空泡噪聲，而這種噪聲是潛艇噪聲中最大的一種，噪聲是影響潛艇隱蔽的最大敵人。那能不能不用螺旋槳推進(jìn)的潛艇呢？那是采用噴水推進(jìn)技術(shù)，以前英國人制造過試驗(yàn)艇，它的原理和水母、烏賊這些水生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式很相象。這種推進(jìn)方式的不足在于目前功率較小。還需進(jìn)一步提高才能投入實(shí)用，另外一種就是所謂的磁流體推進(jìn)技術(shù)，目前這些推進(jìn)方式只在試驗(yàn)階段，工程應(yīng)用還有很長的路要走。但一旦成功對(duì)潛艇推進(jìn)技術(shù)帶來的革命化改變，因?yàn)樗鼘氐赘淖?，由熱能—?jiǎng)幽堋娔軒?dòng)螺旋槳的傳統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換方式。

潛艇動(dòng)力發(fā)展推進(jìn)著潛艇的發(fā)展，潛艇動(dòng)力的發(fā)展沿著“不變—改變—不斷變—徹底變”的規(guī)律進(jìn)行，當(dāng)達(dá)到徹底變時(shí)，我們就能看到新的動(dòng)力的出現(xiàn)。