日本“大鯨”號潛艇的鋰離子電池能改變未來潛艇戰嗎？_風聞

昨天，日本“大鯨”號常規潛艇舉辦了下水儀式，這也解決了此前大家的疑問，即代號29SS的新型潛艇到底會叫做什麼。現在確定了，就叫“大鯨”級。

“大鯨”級使用鋰離子電池是其設計上較大的亮點。據日本海上自衞隊公佈稱，這種鋰電池的容量可達鉛酸電池的兩倍以上，因此該艇在不使用AIP動力系統的前提下也可以大幅度提高水下航行時間，尤其是可以較長時間的維持較高的航速。

“大鯨”並非日本第一艘使用鋰離子電池的潛艇（或者説世界上），第一艘使用鋰離子電池的“蒼龍”級潛艇“凰龍”號於2018年下水，今年3月5日宣佈入役。而目前日本還有一艘正在舾裝的同型潛艇“鬥龍”號，預計於2021年服役，而“大鯨”按計劃應該在2022年入役。按照日本每年開工一艘新潛艇的做法，“大鯨”級的二號艇已經在2019年開工，預計2021年下水；三號艇也已經在今年開工，2022年下水。

日本“大鯨”號潛艇下水儀式

“大鯨”號作為該級的首艇，將首先被作為試驗艇進行測試，這種做法也是日本海上自衞隊的首次，此前在建造新一代潛艇前，都會抽出一艘老艇進行新設備的試驗，或者專門建造一艘試驗艇。而“大鯨”號則直接是新一代潛艇的首艇兼試驗艇。

這個原因，咱們就得追溯到很早之前就説過的事兒，就是“蒼龍”級的固有缺陷。

此前有消息提到，“蒼龍”級外形設計上存在一定缺陷，一旦達到某個較高的特定航速（對於潛艇來説就是15-20節航速），就會發出特殊頻率的噪音，從而會被馬上識別和發現。

客觀來講，蒼龍級雖然有特定缺陷，但其總體技術運用水平和很多技術參數，還是優於我們的039B的，是一種不可小覷的對手——雖然這和日本當初設計的時候希望憑藉技術優勢壓倒我們的目標相比嘛……

我們都知道，潛艇的噪音大家都以為只有一個“分貝”的參數，所以什麼低于海洋背景噪音110分貝就不會被發現什麼的説法大行其道。

但實際上，現代被動聲吶系統發現目標很大程度上是靠頻譜分析，如果你的潛艇的噪音頻譜特徵被人家記錄下來，在同等分貝的情況下，對手的探測距離可以增加四倍甚至更多（當然也得你聲吶夠靈敏）。

雖然此前關於29SS要使用泵噴推進的傳聞不斷，而且日本確實斥巨資研製這種技術

但“大鯨”用的還是螺旋槳推進器，可能要“大鯨”級至少四號艇開始才會換泵噴了

這就好比在嘈雜環境下，你用力大喊可能並不能引起別人的注意，但是如果你吹哨子，即使哨子音量比你大喊要小，別人還是馬上就會注意到你。

而“蒼龍”的這個缺陷正是經常和日本潛艇玩水下“貓捉老鼠”遊戲的某大國海軍發現的。

當初“蒼龍”級參加澳大利亞潛艇競標的時候，就有“神秘的第三方情報源”向澳大利亞提供了“蒼龍”級的這個缺陷的信息，從而導致其在競爭中直接被排除出局……

當然了，“蒼龍”級的這個缺陷其實日本自己也早就知道。日本其實在“蒼龍”剛剛服役的時候就已經開始規劃其後續艇設計，其研發持續了十多年時間。而值得注意的是，在2016年，日本防衞省研究本部關於下一代潛艇研製的預算報告書中就出現了一條新的要求：“採用新艇體設計，降低流體噪聲，以及新型聲吶，以適應未來外國水面戰艦與潛艇技術的進步。”這個新艇體設計投資12億日元，相當與此前2012-2015年間投入到該艇研製上的總費用。

這個話的意思相信瞭解背景的朋友自然明白。

當然新型的聲吶研究花錢比這更多，為51億日元，加上從2009年開始已經投入的49億日元，實際上其新型聲吶的投資已經達到了100億日元之多。

據此前日本公佈的消息，這主要用於研製安裝在艇體上的舷側陣列聲吶。

目前世界上只有美英法的潛艇上使用了這種聲吶，可以在一定程度上彌補拖曳式陣列的缺陷。而目前中國和俄羅斯的潛艇上使用的還是舷側線列聲吶，當然093B上據稱是多排的舷側線列聲吶，是一種介於線列和陣列聲吶之間的設計。

日本的這個舷側陣列從其公佈的概念圖上也和西方的舷側陣列有所不同，更類似中國093B上的多排線列，更適應淺水環境。

此外，2017年，自衞隊又在新型推進系統方面投入了57億日元，不過按照他們的計劃這種“靜音推進器”的實驗將在2021-2022年間展開。

而我們也可以看到，實際下水的“大鯨”號尾部的推進器依然是傳統的螺旋槳，而不是此前一度傳説的泵噴式推進器。

雖然不能排除之後再進行改裝的可能，但更可能的是泵噴式推進器要在後續的“大鯨”級上才能得到實際運用了。

除了上述這些，“大鯨”級還在製造工藝、新型材料、焊接技術、艙室設計、靜音魚雷發射系統等方面相比“蒼龍”級有較大的改進。

應該説，這是一種日本跟蹤世界最新潛艇技術而研製的新一代常規潛艇，尤其是首次實用鋰離子電池，可以説是首次實踐。應該説它比我國正在批量生產的039B型常規潛艇在很多方面要更加先進。

當然了，中國下一代潛艇的動力系統可能會有一些更加新概念的技術，那就不是日本這個無核國家可比的了。

中國海軍的AIP潛艇和日本“蒼龍”使用的都是斯特林機，數量也一樣，只是中國從仿製瑞典發動機起步研製出了功率更強的型號，並且由馬偉明院士解決了邊充電邊航行的難題……

不過，鋰離子電池和AIP系統相比到底誰更有優勢呢，我們還是要分析一下潛艇鋰離子電池的技術特點。

一方面根據德國、法國和日本研製潛艇用鋰離子電池的一些技術數據，我們可以發現，鋰離子電池相比鉛酸電池確實優勢很大。

據德國和法國此前評估的數據，如果用鋰離子電池取代鉛酸電池，法國“鮋魚”級潛艇的水下續航力在低速時提高75%，高速時可提高約200%；而德國蒂森克虜伯宣傳資料稱，如果214型潛艇改用鋰離子電池，其低速時續航力可提高150%，高速時可提高約400%。

而日本方面此前宣傳其改用鋰電池的“蒼龍”級最後兩艘的時候給出的數據稱，續航力可以提高45%，同時同等體積的鋰離子電池是鉛酸電池的約1/5，這意味着潛艇上可以安裝更多更重的設備。

正是因為鋰離子電池相比鉛酸電池的巨大優勢，儘管其存在安全性隱患，仍然成為了世界各國研製下一代常規潛艇的共同選擇。德國216型，法國“短鰭梭魚”型，俄羅斯“卡琳娜”型等下一代潛艇設計方案都要求使用本國研製的新型鋰離子電池。當然日本動作更快一些，已經在最後兩艘“蒼龍”級上驗證了鋰離子電池替代鉛酸電池的可能性之後，又造出了“大鯨”級。

當然了，和汽車鋰電池提高安全性思路差不多，反正鋰離子電池輕，大家都是設法給鋰離子電池增加更多的防護措施，以增強潛艇在水下衝擊、爆炸情況下的安全性，減少電池起火的可能。

潛艇用斯特林發動機

不過這裏也得説明，AIP系統和鋰電池並不是互相替代關係——從上面的分析我們也可以看到，如果僅僅是使用鋰離子代替鉛酸電池，潛艇動力系統仍然是柴電潛艇。那麼在低速航行時，航程增加2-3倍，雖説確實是明顯優勢，但如果和中國039B型能夠在水下利用斯特林機邊低速航行邊充電，完全不必使用柴油機進行充電相比的話，那優勢反而就沒有那麼大了。

日本使用鋰離子電池的一個最大考慮點是它在高速航行時的動力也可以達到鉛酸電池2倍。

我們知道，核潛艇相比常規潛艇的最大優勢，其實就是可以隨時進行持續的高速航行——這裏的高速不是指達到核潛艇理論最大航速的30節航行，而是指在15-20節，以較為安靜的速度進行航行。

在水下潛艇對抗中，使用高航速有兩個戰術用途，一個是用於潛艇對潛艇交戰時獲取有利 的魚雷發射陣位，使敵方更難以進行反擊；另一個則是在對潛艇和對水面艦艇作戰時，使用自導武器，比如發射自導魚雷和導彈後，迅速離開發射位置，一般要求以15-20節速度航行10-20海里。

對於現有的常規潛艇，包括AIP潛艇來説，鉛酸電池在充滿電後只能維持數小時的高速航行的需求，而如果按照上面那種遠距離上脱離陣位的使用方法，以高航速開一個多小時，那也要消耗掉很大一部分電池容量。

對於無法進行水下充電的AIP潛艇來説，這就意味着它只能非常小心自己的剩餘電量，以免消耗完了電力不得不上浮充電。

從二戰到現在，潛艇的電池可能是技術角度而言潛艇上進步最小的部分

而如果使用鋰離子電池，多了一倍的電量，不論如何是好多了。

另外，相比鉛酸電池，鋰離子電池的充電速度也要快得多，這對於縮短通氣管狀態下充電時間非常有利，按照法國的計算，使用鋰離子電池可以降低潛艇充電次數25%左右，如果再算上每次充電時間從幾個小時縮短到不到一小時，那麼實際上對潛艇生存力的貢獻就更大了。

當然，儘管有這樣多的優勢，鋰離子電池的最大問題依然是安全性，儘管德國、法國、澳大利亞都宣稱已經造出了符合潛艇安全要求的電池，但目前只有日本實際使用鋰離子電池，也是和日本因為無核三原則，不能製造核潛艇，但實際上對於一種能和核潛艇“比量比量”的常規潛艇有強烈需求有關吧。

那日本為什麼需要一種能和核潛艇比劃比劃的常規潛艇呢？還需要我説明白了麼？

應該説，“大鯨”憑藉全身的新技術，可以説是很強的一型常規潛艇了，但如果從對抗角度説，那麼我們的039B型潛艇，即使不改別的，就換個鋰離子電池，在戰術靈活性上就能比它強一截——畢竟全程不需要浮出水面充電這個優勢是它比不了的。

某種程度上也正是因為039B的安靜性和水聲探測能力的長足進步，當然還有“蒼龍”級被摸透弱點，迫使日本研製“大鯨”級的。

但是現在，反潛作戰的形態正在悄然發生變化。

未來潛艇的生存環境將會空前惡化，尤其是近岸淺水海區

如果無人機反潛網絡發展成熟，遠程火箭炮倒是一種快速投射反潛火力攻擊近海潛艇的好平台

未來的反潛作戰中，反潛一方將會憑藉無人機、水面無人船和水中無人航行器，組成無人機羣陣列，在廣闊海域24小時不間斷進行搜潛作業。而這套系統的信號處理將會廣泛使用大數據、機器學習技術，使得以前依靠聲吶兵經驗的水聲對抗進入一個全新的領域。

我們已經多次説過，中國的各大無人機廠商都在積極推出類似產品，這表明中國海軍已經開始考慮這種技術。

而美國海軍從至少2015年開始就已經明確表示將會使用大數據、機器學習技術和無人機、無人艇來進行反潛作戰。

換句話來説，未來環境下，潛艇的生存環境會更加惡劣，即使是使用鋰電池把伸出通氣管充電的時間從幾個小時縮短到10分鐘，也足以引來對手無人機的注意。

所以在這種大環境下，未來常規潛艇，乃至是不能隨時以“安靜”的高航速擺脱對手跟蹤的AIP潛艇，都將處於非常被動的地位。

過去傳統上，淺水海區海底地形複雜，水面各種船隻航行情況複雜，潛艇可以躲避的地方多，因此是常規動力潛艇活動的理想環境。

但是如果這種“無人系統反潛網”在未來的淺水海區大範圍展開，那麼對於潛艇來説，可能就只有水聲環境更復雜的深海大洋才能藏身了。

到那時，現今流行的這些常規動力潛艇完全可能都面臨過時危險。

這也是為什麼中國海軍也在積極研製095型潛艇——且據消息稱，095的研製重點近期可能相比過去有了調整，對其技術要求更高了。

列車長個人猜測，095型攻擊核潛艇可能會以美國“海狼”級為追趕目標，也就是在深海大洋單獨活動，具備穿透敵方反潛系統，獵殺躲藏在敵縱深海域的導彈核潛艇的（這裏重點不是説“俄亥俄”或者“哥倫比亞”級那樣的戰略導彈核潛艇，而是對我方威脅很大的“弗吉尼亞Block 5”這樣的攜帶遠程戰役、戰術導彈的潛艇）能力。

“弗吉尼亞”級是中國未來的主要威脅之一

就好像殲-20不會瞄準美國更“新潮”的F-35，而是要瞄準“冷戰遺物”F-22去尋找剋制方法一樣，未來中國核潛艇很可能參考瞄準深海大洋作戰的“海狼”，而不是主要考慮淺海作戰的“弗吉尼亞”

在我國目前的客觀條件之下，要實現這個目標其實還是很難的。不過也正是因為095目前可能不急着要開工，葫蘆島船廠正在進行進一步的擴建，最近美國海軍學院網站刊登的根據商用衞星圖片的報道稱，葫蘆島船廠的核潛艇船塢和廠房正在擴建，可以同時開工的核潛艇數量進一步增加了。

換句話來説，095一旦開工建造，很可能就和我們現在造055這樣，大批量同時開工，以下餃子般的氣勢，短時間內就改變太平洋上的軍力平衡。

相比之下，日本這種一年一艘細水長流小步快跑的建造模式，可能就和我們不能比了——當然本來拿核潛艇和常規潛艇比也不公平。