潛艇水下航行時發動機是不是都需要空氣？這一技術由德國人首創！

並不是所有潛艇的發動機工作都需要空氣！潛艇主要分為兩種，一種是核動力潛艇，另一種是常規動力潛艇。核動力潛艇的主要動力裝置是核反應堆加蒸汽輪機，而核反應堆主要依靠原子裂變產生熱能從而給鍋爐增溫產生蒸汽驅動螺旋槳，全程無需氧氣參與，因此核潛艇理論上可以無限期呆在水下巡航或者沉底伏擊，並不需要上浮換氣。

（核動力潛艇動力裝置原理）

而常規動力潛艇也分為兩類，第一類就是我們熟知的柴電潛艇，這類潛艇的工作模式很簡單，水下靠蓄電池供能驅動電動機航行，電池沒電了就上浮至水面用柴油機驅動並順便給電池充電，充滿了就繼續下潛，以此循環往複。而柴油機運轉所需要的空氣都是通過通氣管升出水面抽取外界空氣而來，廢氣則是從通氣管或者艦橋後端的潛艇水下排氣裝置增壓後進行排出艇外，這原理其實和汽車發動機並沒有多大區別。

（柴電潛艇中的王者—俄羅斯基洛級潛艇）

除了柴電潛艇外，還有一類就是比較先進的AIP動力潛艇，而AIP的全稱其實叫Air Independent Propulsion，翻譯過來就是不依賴空氣動力推進裝置。而不依賴空氣推進潛艇其實也是分三六九等的，它們主要有閉式循環發動機（柴油機或蒸汽輪機）、斯特林發動機、燃料電池發動機這三種，這其中只有燃料電池發動機是真正不需要空氣的正品，其他兩種則是用自身攜帶氧氣替代空氣的水貨而已。

（印度進口的法國鮋魚級閉式循環發動機AIP艇）

AIP潛艇的誕生其實仰賴於德國人，二戰期間，德國人為了提高U型潛艇的水下生存時間，推出了AIP潛艇的雛形——ⅩⅤⅡ瓦爾特潛艇，瓦爾特潛艇使用過氧化氫分解氧氣為柴油機在水下提供氧氣，代替了上浮換氣所需要的空氣，因此瓦爾特潛艇的水下航行時間比傳統的柴電潛艇多出至少三倍，速度也達到兩倍有餘。但是因為過氧化氫太過於易燃易爆，而且由於消耗量巨大，必須佔據大量空間，因此這種早期型閉式循環發動機AIP潛艇並沒有實現量產。

（ⅩⅤⅡ瓦爾特級原型艇）

現代主流的閉式循環發動機和斯特林發動機潛艇因為仍舊不可避免的需要燃料燃燒產生熱能（統稱為熱力發動機），因此還是必須自身攜帶氧化劑來輔助參與燃燒過程。只不過和二戰德軍相比，目前的氧化劑大多採用安全性能更好，單位儲存量更大的液態氧替代，這些氧氣進入發動機燃燒後產生二氧化碳等廢氣，廢氣經過噴淋冷卻吸收，大部分被排入海水之中，小部分則重新混入氧氣進入燃燒過程，實質上仍舊和傳統柴電潛艇沒有拉開代差。

（閉式循環發動機潛艇動力裝置原理）

真正的AIP潛艇非燃料電池動力潛艇莫屬，燃料電池主要分為鹼性燃料電池、質子交換膜燃料電池，它們可以直接進行化學反應而產生電能，能量轉換效率高，噪音也很小，最主要的是中間過程完全不需要氧氣或者空氣參與，而且產生的垃圾也很少，通常也就是極微量的氫氣或者水蒸汽，因此也就不需要進行尾氣處理的複雜操作，相比傳統閉式循環發動機AIP，燃料電池具有相當大的優勢。

（燃料電池原理）

目前世界上最先進的AIP潛艇是德國212型潛艇，該型潛艇主要動力來源為9組PEM（聚合物電解質）燃料電池單元，輔助材料為兩個14噸的液態氧和氫儲存容器。通過氫氧與PEM燃料電池的電解化學反應能夠產生強大的直流電，配合西門子公司生產的永磁電動機，七葉傾斜螺旋槳所產生的總推進功率能夠達到306千瓦！

（212型潛艇動力單元布置圖）

充裕的電能動力可以驅使排水量1830噸的212潛艇以5節的速度在水下連續潛航3個星期，潛航里程高達420海里（777千米），各項指標均超過傳統柴電潛艇的兩到三倍！正因為212潛艇性能太過於優秀，各項技術至今仍然高度保密，所以該型艇除了給德國的基友義大利訂做過幾艘之外，並沒有像209潛艇一樣大規模甩賣，不得不說，這真是一種獨孤求敗的寂寞！

（德國212型燃料電池AIP潛艇）

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