【海底猎杀】从日本“大鲸”号新潜艇 看未来水下战术新趋势

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日本海上自卫队在今年10月14日,于三菱重工神户厂,下水一艘命名为“大鲸”的潜艇,此型潜艇以锂离子电池,取代原本的AIP绝气推进系统,成为世界海军史上,第一艘使用锂离子电池推进的先进潜艇。

“大鲸”号是全球第一艘全锂离子电池推进的柴电潜艇,其效能究竟为何?未来是否成为全球传统动力潜艇的新技术指标?(防卫省海上自卫队)

由于是全新科技打造的新锐潜艇,故与前任苍龙级潜艇虽然外观差异不大,但是独立为“大鲸级”潜艇,目前由日本防卫省的年度预算编列,大鲸级潜艇起码至2024年3月,将有3艘服役,且数量还会再继续增加,保持日本海上自卫队、平时保有22艘潜艇进行作战的新型态防卫需要。

大鲸级潜艇的诞生,象征着日本潜艇科技的大跃进。从2007年开始展开的“高科技潜艇”研发计划,是为了发展苍龙级潜艇的后继者,预估在国际态势改变、美国“亚洲重返”(Pivot to Asia)战略环境下,日本必须走出以往限缩的水底战略视野,全新打造适应新国际环境的潜艇。这种高科技潜艇,必须要在静音能力、水下侦测技术以及抗冲击能力(制钢技术与焊接技术)等方面取得大幅度提升,超前世界水准才行。

日本海上自卫队近年已经修改平常时期维持16艘潜艇编制的传统,提高至22艘潜艇编制,扩大其水下战力,搭配周边战略局是的变动。(日本防卫省海上自卫队)

在新式装备方面,日本为了大鲸级潜艇的诞生,发展下一代声纳系统、新型搜索雷达以及非穿透性光电桅杆、新一代鱼雷与潜射反舰导弹等技术,搭配锂离子电池的低噪音无轴承近系统,新一代呼吸管,使其能够在恶劣海象中运作。其中,最重要的是开发全新的燃料电池AIP系统,来取代用于苍龙级潜艇的瑞典史特灵AIP绝气发动机。日本在潜艇科技上,希望在2025年实现全AIP潜艇舰队的规划。

为了实验锂离子电池的效能,日本在最后2艘苍龙级潜艇(SS-511、SS-512)上面,开始换装锂离子电池作为试验,操作经验显示,虽然电池电量大增,但是舰上原有的柴油发电机组充电效率下降,因此大鲸级为了运用全锂离子电池的推进,换装功率更大的柴油机发电组,增加在通气管航行时的充电效率。锂离子电池科技在2020年代飞跃性发展,故此才解决大鲸号最冒险的最新科技风险。

苍龙级最后2艘舰,已经开始试用锂离子电池,部分取代瑞典史特灵AIP绝气推进系统的用途。(日本防卫省海上自卫队)

在外型设计方面,虽然大鲸级和苍龙级差异不大,但是大鲸级新研发的舰首适形声纳,取代苍龙级的传统圆柱型舰首声纳阵列,不仅增加舰体容积,并且也简化了舰首结构,使得声纳阵列的面积更大、水生换能器数量增加,有效侦测距离汉声那涵盖范围都提高。其有效孔径比传统圆柱型声纳阵列增加达3倍,操作频率有效降低。这是大鲸级在舰首声纳装置上的大突破,领先全球的新技术。未来欧陆各潜艇强国的声纳技术,也将涵盖此种新型设计。

而2020至2030年代,是武联网的新时代,所有的武器都必须连上战术网路,作为感测系统的中心与节点。大鲸级潜艇是全球第一种具备此种链路效能的新一代潜艇,具备相当精良的网基作战能力,与日本的P-1反潜机、SH-60J/M反潜直升机、水面舰的反潜战术界面、海底固定声纳阵列等设施保持即时与紧密的战术资料同步和协同作业。

将潜艇视为2030年代可望成熟的“武联网”的重要一环,务必使得潜艇与水面上下、空中与地面的武器与侦测系统全部纳入战术链路,分享即时讯息,“大鲸”号的技术创下里程碑,未下一代传统动力潜艇设下技术标准。(日本防卫省海上自卫队)

在增强大鲸级潜艇的静音技术方面,其低噪音推进系统,因为使用锂离子电池而有大幅度的效能提高,而近一步优化的静音消磁铺层技术,以及反射器(将磁探测能量与声纳探测能量弹射至范围外的技术)、减震浮筏(floating floor)基座可以降低轮机装备的震动,减轻其声纳信号。而锂离子电池对于水下静音的实验,日本从2018年要一直实验到2021年,进行先进的“潜水舰用肃静驱动系统研究”概念推出,未来新的推进系统将在2021至2022年在“大鲸”号以及较新进的苍龙级潜艇上面装用。

日本特规的P-1反潜哨戒机,使用4台涡喷发动机带动机体,是为了其特殊的浅海海域长时间低空飞行而设计,与各国新一代长程反潜机的战术考量完全不同。(日本防卫省海上自卫队)

在新的鱼雷技术方面,日本从2012年开始,发展下一代的GR-X-6型533mm重型鱼雷,此种新式鱼雷着重在浅海环境、杂讯严重的战区中实施有效搜索以及应付鱼雷反制技术的能力。此种新型鱼雷在2018年完成,日本海上自卫队制式型号为18式重型鱼雷。此种鱼雷采用电磁引信起爆,使用新的成像式寻标器,透过分析声纳信号回波的空间分辨率,形成声学影像,可在海底反射的回波中辨识出“坐底”伏击潜艇的轮廓,并且具备相当优异、性能极度机密的抗杂讯干扰与水声干扰能力。由于其设计是面对浅水海域的使用,故欧美各国都尚未有此技术,日本为下一代先进浅海海域鱼雷科技的顶尖发明国。

从“大鲸”号的下水,其最新科技的标准,将如同第六代战机的标准一样,成为未来欧美中俄发展适合浅海环境使用潜艇科技的先驱。由于欧美各国的潜艇,都以深海大洋作战为主要考量点,与日本着重大陆棚潜海作战的需求不同。这也从日本海上自卫队操作的P-1反潜机,违逆世界潮流,使用笨重的4台涡喷发动机飞行一样,P-1着重的也是在浅海海域、低空长时间的徘徊飞行效率,而非美国最新的P-8反潜机,着重在大洋面、深海与高空高效率的反潜作战考量,两者是不同战术思考的产物。而在浅海海域的潜艇与反潜技术上面,日本堪称是目前世界首屈一指的科技大国。其产品的各项技术指标,也是未来检验各国新一代水下战力与反潜能力的重要依据。

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