俄軍新一代潛艇明年下水，號稱AIP系統性能遠超中國

圖：俄羅斯黑龍江級潛艇，中國曾經與俄方就該艇的技術進行過大量的合作洽談，但是該艇本身並不成熟，目前僅保留一艘作為試驗艇

根據俄羅斯媒體的最新報道，677型「拉達」級「喀琅施塔得」號潛艇將會成為俄羅斯海軍的第一艘帶有AIP動力的常規潛艇，並將在2018年下水。該級潛艇的外銷稱號為阿穆爾，俄語含義是黑龍江。

拉達級潛艇是俄羅斯研製的用於替代基洛級潛艇的新一代常規潛艇。其中最為主要的幾個方面改進，除了改善俄式武器一貫來電子電氣落後、自動化程度低下的缺陷，最重要的一點就是，實現AIP系統的實用化。

AIP系統能為常規潛艇提供很大的水下航行能力改善，它通過自行攜帶液氧，在水下持續與燃料進行氧化反應提供電力，能大大延長常規潛艇在水下的活動時間。比如瑞典的哥特蘭A19潛艇採用的斯特林AIP系統，能在5節的航行速度下提供14天的不上浮活動能力。因此有沒有AIP系統，對於常規潛艇的活動隱蔽性和暴露幾率，將會出現一個代差性的區別。

圖：庫爾斯克號陣亡於過氧化氫魚雷爆炸

蘇聯在二戰後繼承了相當部分的德國潛艇技術，其中包括早期AIP系統——包括閉式循環柴油機，以及雙氧水蒸汽輪機。但兩種路線目前很早就夭折了：

前者通過吸收二氧化碳、加入氧氣對廢氣進行處理，然後再次送進發動機燃燒，技術可行而且難度較低，但是柴油機振動雜訊大，因此從潛艇總體性能看，沒有什麼發展價值。後者理論性能出色，但是高濃度雙氧水的安全性非常差，炸了幾次以後就被放棄——庫爾斯克號潛艇就是被自己的過氧化氫魚雷事故炸沉的。

圖：體積太大、帶的氫又太少，而且還死貴，這是困擾燃料電池AIP的最大問題

圖：阿穆爾潛艇的電力系統

蘇聯後來主力發展的AIP系統，是從航天系統移植過來的液氫液氧燃料電池路線，和二戰德國潛艇技術已經沒有傳承關係了。燃料電池工作不存在雜訊和振動，是非常理想的隱蔽動力源；但是這種路線對於技術要求非常高——特別是氫氣的高效儲存，而且設備的造價昂貴。

因此在蘇聯時代，雖然俄羅斯造出了試驗艇，證明了AIP系統的可行性，但是這種潛艇的造價已經幾乎比得上核潛艇了，但性能又不夠好——蘇聯儲氫技術不佳，儲氫系統佔了AIP系統的70%重量，但氫氣占儲氫系統的重量比例還不到5%。因此對作為核大國的蘇聯來說，這實在是沒有意義。這也是基洛級潛艇普遍不具備AIP系統的原因。

氫氣難以儲存——無論是數量還是安全性，而且補給困難，這是目前困擾氫氧燃料電池AIP潛艇最大的問題。液氧、柴油，隨便一個碼頭都會有，但是提供高純度液氫的碼頭，除了專門的軍用基地，全世界都寥寥無幾。

而根據此次俄媒體的報道，拉達級潛艇將不再儲氫，而是直接通過柴油製取氫氣，然後將氫氣送入燃料電池進行發電。從原理上講，這條路子是完全走得通的，而且它不僅適用於潛艇，同樣適用於地面車輛、特別是重型工程車輛；是一種軍民通用程度高、經濟和社會價值巨大的技術，前景非常廣闊。

圖：去查查現在各國對清潔能源車的政策補貼有多大，就能知道柴油制氫配合燃料電池技術的潛在市場價值有多高了

因為直接燒柴油的話，目前最先進的內燃機熱效率極限也只能到40%多；而燃料電池的效率目前能做到60%以上，而且還有較大的理論提升餘地。同時電動機的低轉速扭力大、結構簡單輕巧、易於維護，各方面性能優勢累積起來非常明顯。因此將柴油製取氫氣發電，再帶動電機運轉，效率和性能極限可以提高很多；特別是對於潛艇來說，兩者在安靜方面的性能是天差地別的。

目前主要的問題是，柴油重整制氫這個技術，本身還存在很大的難點——包括制氫效率低、積碳嚴重、催化劑中毒嚴重等等。這也是全球很多科技發達國家，雖然已經長期將這個技術作為重點發展方向，但是仍然沒有拿出實用化的產品的原因。特別是在現在追求高環保的政策趨勢下，誰先突破這個產品，贏得的市場利潤將是一片金山銀海。

圖：直接儲氫的德國214潛艇，儲氫量、後勤補給等方面存在很大的局限性

僅從路線上說，拉達級選擇的方向不僅技術上是可行的，而且在整個社會的科研和工業發展牽引上，也擺脫了蘇聯時代軍事工業和民用工業脫節、互不支援的老毛病，避免了大量資金和人力沉沒在軍事發展中，而不能對國家經濟和長遠能力積累助益的缺陷。

但是這條路的難度也不是一般的大，無論是傳統上蘇俄對於精密化工的不擅長，還是現在俄羅斯萎靡衰退的經濟，都使得俄羅斯將在相關技術的研發上舉步維艱。

因此雖然理論上柴油制氫技術成熟以後，其總體上的性能優勢理論上比瑞典的斯特林式熱機AIP要好得多，乃至於比直接儲氫的德國214潛艇的AIP系統表現都要強很多，但至少在可見的未來內，這些理論優勢都不能轉變成現實。

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