日本戴著口罩 也要讓鋰電池潛艇服役 性能優秀卻暗藏大問題

今天,日本海上自衛隊新潛艇”凰龍”號舉行瞭服役儀式,由於恰逢日本疫情時期,因此在服役的典禮上,全部軍官士兵都佩戴瞭口罩。不得不說,這也是特殊時期特殊”造型”的產物,或許也將是最特別的一個服役典禮吧。

日本戴著口罩 也要讓鋰電池潛艇服役 性能優秀卻暗藏大問題

凰龍號是日本海上自衛隊”蒼龍”級的第11艘,我們不妨先回顧一下日本海自從戰後以來建造過的潛艇,日本海自從二戰以後的潛艇發展之路,可以基本分成以下幾個階段:第一階段就是租借和自研相結合,恢復水下作戰能力,這一階段的代表就是從美國租借的”小鯊魚”級常規潛艇,日本命名為”黑潮”號。(日本命名艦艇的慣例很有意思,有興趣的朋友可以詳細瞭解一下,黑潮是意思其實在我國指的是日本暖流,也是北太平洋最為強勁的一個暖流,日本豐富的漁業資源也緣由此洋流),除瞭租借的黑潮號,日本還自研瞭第一代的”親潮”級,這兩級潛艇成為瞭日本海自恢復水下力量和鍛煉反潛能力的起步。第二階段是日本海自開始小步快跑,連續研制瞭”早潮”級、”夏潮”級、”大潮”號、”朝潮”級,這幾個型號是日本采用傳統鯨魚艏、逐步探索最先進潛艇技術的開始,幾型潛艇均沒有建造太多,這正是像我軍在90年代-2005年之前驅護艦”小步快跑”的節奏。第三階段就是日本大規模建造快速升級換代的開始,在鎖定瞭美國”大青花魚”采用的拉長水滴線形以後,日本海自從1960年代末開始,批量建造瞭”渦潮”級、”夕潮”級、”春潮”級。這一階段的日本海自潛艇,在技術上可以說大幅領先於其他國傢,尤其是東亞地區,我國那時候還在使用R級,少量建造瞭035型。可見當時在水下戰力的對比上,我軍有多麼下風。要知道,在春潮級都快建造完的時候,我軍的039型第一艘才開始試驗。第四階段是以親潮級開始的,一直持續到現在依然在生產的蒼龍級,這個階段日本海自逐步開始向AIP潛艇轉變,雖然是亞洲第三個采用AIP技術的國傢,但是前兩個都是外購的不值一提。日本自親潮級開始就拋棄瞭拉長水滴型,轉而采用瞭更時髦的雪茄煙型,蒼龍級潛艇除瞭艇型的變化,還采用瞭X型尾舵,更是連名字都改成瞭二戰時期航母的名字,可見日本對於這款潛艇有多麼重視。

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蒼龍級是日本海自的第一款AIP潛艇,所謂AIP,就是指不依賴空氣推進的意思,這個名字讀著很拗口,卻長久以來都沒有正確的不拗口的漢語標準翻譯,所以也就這麼一直沿用瞭下來。筆者在此由衷的呼籲一下,是否可以有一個標準漢語翻譯問世呢?扯的有些遠,蒼龍級常規潛艇由於采用瞭AIP動力,因此其水下戰力較此前的親潮級、春潮級有瞭非常大的提高。最長可以兩星期在水下活動,這樣的能力在世界各國的AIP潛艇圈兒裡也算是數一數二的。這樣的水下能力,有賴於日本在電池制造技術上的高度自主研發能力。但是需要註意的是,由於AIP潛艇在研發之初,基本上都還采用的是傳統的鉛酸電池,因此幾十年下來沿用下來,一直都還在使用這種電池。鉛酸電池是什麼樣的?恐怕現在的年輕人並不瞭解,在我們小時候,經常會遇到電池放在手電筒裡很久,導致電池”流湯”的現象,這樣的電池就是鉛酸電池,其內部主要由鉛和其氧化物組成,電解液主要成分為硫酸等。鉛酸電池自發明以後就應用廣泛,我們最熟悉的電動車和汽車的蓄電池,其電池普遍為鉛酸電池。鉛酸電池生產相對容易,原材料也很好生產,但也有重大問題,那就是容易污染環境,其電解液有高腐蝕能力,在自然環境中無法降解。還有就是其重量很大,平常我們在騎電瓶車時,其電池拿下來扛上樓往往是個體力活,原因就在於此。最後就是鉛酸電池非常容易”虧電”,這往往是因為蓄電池硫化或電極板被強電流(往往是啟動電流)拉傷導致,這樣的損傷往往是物理損傷無法修復,所以我們經常會有電池越來越不禁用的現象。而這些鉛酸電池固有的缺點,在任何一型潛艇上都存在,並不因為其采用瞭斯特林發動機就改善瞭這樣的缺點。所以此次蒼龍級第11艘”凰龍”號的服役才讓人們對其特別的高看一眼。

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這是為何呢?凰龍號與以往的潛艇不同的是,其采用瞭我們手機常用的鋰電池技術,1970年埃克森的M.S.惠丁漢姆采用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料,制成首個鋰電池。此後,鋰電池技術方興未艾,其技術路線分成瞭鋰金屬電池和鋰離子電池,鋰金屬電池不可充電,但在1996年第五代鋰金屬電池研發成功後,鋰金屬電池也可以充電瞭。這就為大規模的工業化生產奠定瞭基礎。現在的鋰電池技術,可以說已經成瞭新工業革命中各國角逐的一個焦點,我們平常使用的手機、充電寶等等,都是采用鋰電池技術制造的。鋰電池相比較傳統的鉛酸電池,其可充電次數大大增加,充放電效率提高。例如我們所熟知的特斯拉汽車,其采用瞭7000多節18650電池,電壓可達400V,半個小時就可以充電80%,這是鉛酸電池根本無法達到的標準。而這樣的技術應用於軍事上,想必很多人都懂得這意味著什麼。

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凰龍號的高性能,正是由於采用瞭鋰電池作為主要的電力來源,因此顯得格外突出。首先是儲備同樣的電能,由於鋰電池體積小重量輕,所以其可以儲備更多的電能,這也是凰龍號為何能在水下待一個月之久的原因。其次是鋰電池作為主要動力來源,其噪音更小,使得凰龍號的靜音性能接近瞭核潛艇。不過,高性能的代價自然是高昂的造價。據稱,日本海自這艘最新入役的3300噸級凰龍號大型常規潛艇,其造價就達到瞭5.8億美元。5.8億美元是一個什麼概念呢?先來說說水面艦艇,我國一艘056輕型護衛艦的建造成本,僅7億元人民幣,約合1億美元,我國054A導彈護衛艦的建造成本,約是056的兩倍左右,約2億美元,我軍055大型驅逐艦的建造成本約為70億人民幣,約合10億美元,而美國的伯克級驅逐艦,其建造成本就高達40億美元一艘。這是水面艦艇的造價,我們再來看看潛艇的造價,我國出口泰國的S26T型常規潛艇,其單價為3.5億美元左右,這個外售價格是包含瞭整套人員培訓,後期潛艇回廠維護,儲備的彈藥和廠傢的利潤,法國的鮋魚級潛艇單價約為6億美元,德國的214型潛艇約4億美元,而這些都是外銷價格,其生產國自用的肯定不會這樣貴。所以這艘凰龍號潛艇的造價如果說全球第二,還真的沒有其他潛艇敢稱第一。

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這樣的價格自然是有原因的,主要部分還是鋰電池的造價問題,相比於鋰電池的昂貴造價,鉛酸電池性價比顯然更好,其使用起來也更穩定、成本低、維護得當壽命還是很久的,並且報廢時賣廢品也可以回收電池1/3的成本,這是鋰電池無法具備的優勢。還有一個問題就是,我們都知道鋰電池容易鼓包,這是由於鋰電池需要保護電路配合,元件的增加導致故障率的增加,也導致穩定性降低,簡單的說就是一旦遭受碰撞,極易引起短路和火災,此前某航空公司的波音787就是因為鋰電池被碰撞導致起火,而生產廠傢恰恰就是為凰龍號提供鋰電池的廠傢,正是因為這個缺陷,所以這也是其他國傢雖然有鋰電池生產技術,卻沒有在潛艇這樣一個危險的地方采用鋰電池的重要原因。而日本敢第一個吃螃蟹,或許也與其電動汽車、混合動力汽車在這方面技術比較擅長,和急於提高水下戰力的心態有關吧。

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凰龍號其他的改動,相對於蒼龍級潛艇前10艘來說並不大,都采用瞭4臺V4-275R MKII型斯特林發動機、柴油機為兩臺12V25/25SB型,艇艏上二下四佈置瞭六個533毫米魚雷發射管,可發射日本自研的89式魚雷、捕鯨叉潛射導彈和水雷等。聲吶系統繼續沿用自親潮級開始裝備的ZQQ-6型改進型聲吶,由潛艇艏部的圓柱形聲吶、艇艏上部的偵察聲吶、艇體側面的舷側測距聲吶基陣和尾部的拖曳陣聲吶組成,對海搜索雷達依然是ZPS-6系列,光學潛望鏡和光電桅桿也是繼續沿用此前成熟的裝備。

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當然,凰龍號的服役,對日本海自來說可謂是”跨代”的一型潛艇,對於我軍來說,則是又多瞭一個可怕的敵人。雖然我軍已經裝備瞭不少核潛艇,且常規潛艇的數量和質量也正在迎頭趕上,但如何能夠有效的打擊敵軍這類”靜默”的潛艇,如何能夠從反潛巡邏機、反潛直升機、水面驅護艦、核潛艇、常規潛艇等各類平臺上都有效的搜索和進行反潛,或許是我們應當好好研究的課題。

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