建造中的弗吉尼亚级核潜艇
锂电升级常规潜艇动力 日韩纷纷采用2018年10月4日,日本苍龙级常规潜艇第11艘凰龙号(SS511)下水。苍龙级常规潜艇号称世界上最大的常规(作战)潜艇,艇长85米,人员65名,水下排水量高达4200吨,计划在2023年前建造13艘。与之前10艘相比,凰龙号最大特点是采用锂电池取代了斯特林AIP系统,成为世界上第一艘采用锂电池推进的常规动力潜艇。韩国紧随其后,新型国产常规潜艇也配备了锂电动力。
日本苍龙级常规潜艇剖面图 注意AIP舱段的液氧罐
长久以来,潜艇使用铅酸蓄电池存储电能,驱动电机作为水下动力。一般潜艇装有200余块电池,分布在艇体下侧,电池又大又重,1块蓄电池1人多高,蓄电池组总重高达120-400吨,占据潜艇总重的10%左右。虽然块头很大,传统蓄电池存储的电能却十分有限。常规潜艇水下航行一段时间必须上浮,使用柴油机航行(需要氧气),并为蓄电池充电。充十几个小时,在水下以2-4节经济航速也只能跑3-5天,20节的最高航速只能维持1-2小时。总是浮出水面容易暴露,成为飞机的活靶子。
潜艇底部的蓄电池组 又大又重
为延长常规潜艇水下航行时间,各国都非常重视不依赖空气推进,即AIP技术的发展。现阶段,AIP技术存在明显短板,各国AIP系统输出功率均不能满足水下高速航行需要,且对吨位比较敏感,水下排水量4200吨的苍龙级使用斯特林AIP,就像“小马拉大车”。正因为AIP不能满足需求,美国海军始终坚持全核潜艇部队(哥伦比亚级、俄亥俄级、海狼级、弗吉尼亚级、洛杉矶级)。
潜艇内电池块头很大
锂电池技术堪称常规潜艇的动力革命。与铅酸蓄电池相比,锂电池寿命高(之前2倍)、充电快(缩短一半至1.5小时以内)、重量轻,能量密度增加数倍,电量增加3倍以上,释放能量效率由铅酸蓄电池的60%-70%提高到80%-90%,在充电不足时也能保持输出,估计水下工作时间可以延长一周到十几天。虽然理论上核潜艇能潜航更长时间,但受补给、船员精神状态限制,很难超过3个,甚至2个月(连续潜航90天世界纪录为中国海军创造)。虽然锂电池价格不低(一套铅酸电池成本约1300万美元、换成锂电池约9700万美元),但与核潜艇比起来还是小巫见大巫。
新电池重量从0.88降至 0.77吨,体积变化不大0.44X0.43X1.65米
成本、战略双重诱惑 美国或终结潜艇全核时代凰龙号造价约5.36亿美元,美国弗吉尼亚级核动力攻击潜艇2005年的实际建造成本就高达23亿美元,建造一艘弗吉尼亚级如同建造4-6艘苍龙级。若技术进一步发展,常规潜艇能在水下逗留一个月,5艘常规潜艇轮班巡航,作战效力和灵活性并不比核潜艇差。美国本就计划进一步压减潜艇部队成本,如果技术替代可行,完全有可能重启常规潜艇计划,美国《国家利益》杂志,也适时抛出了这个问题:“美国要不要再造常规潜艇”?
潜艇舱底的蓄电池组
文章认为美国海军任务较多,并非所有任务必须由性能优异但造价高昂的“弗吉尼亚”级、“哥伦比亚”级核潜艇完成,一支由柴电潜艇组成的小型舰队在远东不仅具有作战价值,而且还能带来战略和外交红利。直接以1艘“弗吉尼亚”级的预算采购5 艘日本“苍龙”级也是不错的选择,这意味着进一步扩大舰队规模,封锁潜在对手舰船进入西太平洋或印度洋并返回的海峡。
韩国也认为锂电是常规潜艇动力发展的方向
最新武器并非最好的 地主家也没有余粮认真想想,重返“常规时代”并非没有可能。一切武器装备都服从于战略需要,美军在武器装备选型上表现得也非常务实。F-22和F-35都是美国研制的四代机,两者时间间隔较大,F-22服役多年依然神秘,F-35刚量产就提供给盟友。从根本上讲,两款战机从设计之初就确定了高低搭配的定位(类似F-15与F-16)。90年代,传统威胁不复存在,F-22战斗机成本不断高涨,美国和盟友均感到,单纯依靠这样的高性能、高价格的战斗机组成空军,财政难以承受。
F-22诞生于1990年代 座舱时代特征明显
于是美国改变以往本国独自,甚至军种独自研发战斗机的传统,联合盟友共同研制一款用途广泛、性能先进、价格可承受的低档战斗机,这就是JSF项目(Joint Strike Fighter联合攻击战斗机)。即使F-35有后发优势,在很多基础设计上,和F-22仍有很大距离,隐身、机动、超音速巡航性能都做了妥协。例如,虽然F-135是世界上最强大的战斗机发动机,单发的“肥电”依然无法实现超音速巡航。
F-35取消平显 大屏 黑科技头盔 后发优势明显 但基础设计差距大
类似情况还发生在海军核潜艇采购上。“海浪”级核潜艇堪称核潜艇设计建造史上的巅峰,但因为苏联解体、冷战结束、军费预算缩水,加之革新技术较多、经验匮乏,建造期间事故频发,预算超标(2004年建成的卡特号造价已达32亿美元,同期“弗吉尼亚”级只要23亿美元),原本预计建造29艘的“海狼”级只完成了3艘。取而代之的是更加成熟、均衡,价格也更友好的“弗吉尼亚”级。
海浪级依然是潜艇建造的的巅峰 但好货不便宜 只建了3艘
F-15挤压F-35 降价成为唯一选择不成想,当年精打细算的“廉价航空”F-35,近几年采购价格也从当年计划的3000万美元上下飙升到1亿美元以上。之前,特朗普就威胁,F-35如不降价,政府将削减F-35采购数量,同时宣布未来5年采购80架波音公司F-15X(F-15系列最新型号)取代老旧的F-15C/D,其中2020财年8架。
F-15X技术虽然传统 一次携带18枚导弹也是过人之处
相应2020财年,F-35A采购数量从2019年的56架减少至48架。情急之下,洛马公司拼了!第12-14生产批次F-35A(约100架)报价比去年9月合同单价8950万美元下降10%以上,跌破8000万美元,比国际市场上多款三代机还便宜!由此可见,垄断容易滋生高价,在对性能并无极致追求的情况下,合理的平衡有助于提高采购的效益。
“廉价航空”F-35最终搞成了“商务舱” 忠诚僚机计划是否重蹈覆辙?
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