危險的半島情人——韓國海軍214型潛艇性能淺析

目前常規潛艇的AIP系統分為閉式循環柴油機(CCD-AIP)、閉式循環蒸汽輪機(MEMSA-AIP)、"斯特林"發動機(SE-AIP)、燃料電池(FC-AIP)和微型核反應堆(AMPS-AIP,與傳統核潛艇不同,該方案中反應堆只用來為蓄電池充電)這幾類,但在當前的技術條件下都存在或多或少的問題。閉式循環柴油機因工作效率低,產生的熱量和噪音大,增加了被敵方搜潛兵力探測到的幾率,同時因熱效率低對柴油和液氧的需求更大,因此至今除了前蘇聯的615型潛艇(Q級)外沒有實用化的AIP潛艇採用該方案(德意荷均有針對現役潛艇的改裝方案,但目前沒有實裝);

閉式循環蒸汽輪機雖然擁有排放隱蔽和功率大的優點,但配套的蒸汽發生器、冷凝管路等配套設備的存在導致整套系統的體積非常龐大,同時熱效率低的弊端依然存在,因此目前只有法國的"阿戈斯塔-90B"級潛艇採用了該方案;微型核反應堆雖然具備功率大、噪音低、不需要消耗燃料的優點,但成本過於高昂,並且嚴重依賴核工業水平,只有美俄加等極個別國家嘗試過該方案,目前也只有前蘇聯的615E型試驗潛艇使用該方案。目前真正得到大規模運用的AIP方案,也就只有以瑞典為代表的"斯特林"發動機和以德國為代表的燃料電池這兩個技術路線。

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214型潛艇的儲氫罐

當然和上述其餘方案一樣,這兩種也存在一定的弊端。"斯特林"發動機存在功率低和燃料消耗大的問題,而燃料電池存在著單位功率低,液氫製備和儲存難度高,價格高昂,普通港口難以補給液氫等問題。但相比之下二者具有更好的實用性和發展性,因此得到了多國海軍的廣泛運用。

德國在燃料電池領域起步較早,並投入了大量的精力,其燃料電池水平相對領先且成熟可靠,因此214型潛艇得以採用了一套由西門子和HDW聯合研製的HE-PEM(氫能-高分子電解質膜)燃料電池系統。這套燃料電池在工作時,儲氫罐中的網格狀氫化物吸收氫分子,經過加熱放出氫氣,通過固態聚合電解質引導氫離子到陰極與氧氣發生反應,由氫氧燃料電池模塊發電後,通過交直流轉換帶動永磁電機,用於潛艇在潛航狀態下的長時間低速航行。

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214型潛艇的液氧罐

214型潛艇共安裝有2套120千瓦的燃料電池模塊,最大輸出功率240千瓦,衝刺速度8節,航程420海里,可以保證在4節的航速下航行1248海里,在水下待機長達3周。同時燃料電池最大的優點在於唯一的副產品就是蒸餾水,不會像傳統熱機和其他AIP系統一樣排放任何廢氣及紅外特徵,也就不會有因排氣造成的氣泡噪音(部分熱機需要對廢氣進行加壓排放),從而有效的控制了熱輻射強度,明顯減小了尾流特徵和航行時的噪音,最大限度的縮短被發現的距離。

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214型潛艇所用的120千瓦燃料電池模塊

214型潛艇還安裝有2臺為鉛酸電池充電的0.97兆瓦Piller Ntb56.40-10發電機和1臺最大功率為4兆瓦的用於潛航的西門子第二代PERMASYN可倒轉永磁同步電機,具有抗振、易維護、便於調節轉速等優點,可以在較低的轉速下獲得同等的扭矩,因此可以降低水動力噪聲,提高推進效率。而且在調節轉速時,不會產生轉換的瞬時噪音,可以在不同的航行狀態下始終提供穩定的動力輸出。同時由於採用了EMCS工程監控管理系統,機電部門可以在控制中心內對機電艙的所有設備進行監控和操作。得益於高度的自動化,214型的乘員為22名水兵和5名軍官,僅為傳統柴電潛艇的一半左右。

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工程監控管理系統(EMCS)的系統架構圖

韓國海軍為"孫元一"級潛艇選擇了德國蒂森克虜伯海事系統公司旗下的STN阿特拉斯電子的ISUS-90-61型綜合作戰系統,具有航跡管理、戰術態勢顯示、目標跟蹤、自動分配作戰目標等功能。通過接收來自DBQS-40型綜合聲納系統(即CSU-90,"90年代標準綜合聲納系統")、水面傳感器、導航系統、通信系統等節點的信息,ISUS-90-61綜合作戰系統可以自動分析相關信息並自動送入火控單元進行處理,具備完全的指揮和控制功能,阿特拉斯也自稱是全世界唯一一家可以為常規潛艇提供整個傳感器網絡-火控閉環射擊鏈功能整合的廠家,但此項功能需要配合DM2A4重型魚雷使用,阿特拉斯是否將此項功能開放給韓國自行研製的國產"白鯊"及後續的"虎鯊"重型魚雷使用目前尚且未知。

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工程監控管理系統(EMCS)的顯控臺

DBQS-40型綜合聲納系統分佈在艇身各處,包括艇艏的阿特拉斯MOA-3070 STN型主動高頻探雷/導航聲納、位於艇艏上層甲板下方的DBQS-40型中頻環形被動陣列聲納(也是整個聲納系統的核心)、位於艇身前段側面中下部的FAS-3型中/低頻被動測向陣列聲吶、位於圍殼後方的被動偵聽測距聲納、位於圍殼前方以及水平舵前方的來襲告警/測距聲納以及TAS-3型低頻/超低頻被動拖曳陣列聲納,該聲納依靠位於尾舵和圍殼之間的絞車進行收放。

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DBQS-40中頻環形被動陣列聲納

"孫元一"級潛艇配備了一套德國蔡司公司的OMS-15型非穿透式光電桅杆(搜索潛望鏡)和一套SERO-420型攻擊潛望鏡。前者可以在CIC的任意顯控臺顯示來自高清彩色相機和微光相機的任意畫面,具備連續的八倍光學變焦以及額外的電子變焦和三軸防抖功能,還裝備有兩倍變焦的高清紅外相機,同時還集成了GPS以及VHF/UHF天線;後者可以提供1.5/6/12放大倍率的光學視場,具備兩軸防抖功能,以及具備1.5/6/12放大倍率的高清/微光相機視場,並且也集成了GPS天線,搜索潛望鏡和攻擊潛望鏡都配備有獨立的激光測距儀。此外"孫元一"級還搭載了來自薩博的UME-100/200型電子支援/電子情報偵察系統(即ESM/ELINT),前3艘裝備UME-100型,後6艘裝備UME-200型,天線分佈在光電桅杆和攻擊潛望鏡上。

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FAS-3型中/低頻被動測向陣列聲吶

"孫元一"級潛艇在圍殼內還裝備了一部凱文·休斯的1007型I波段導航雷達和一部泰利斯德國分部的"斯芬克斯-D"型I/J波段潛用搜索雷達。該型雷達具有更低的被截獲概率,與高功率脈衝雷達相比具有更高的精度,發射功率僅為4千瓦,D型較其原型增加了一部脈衝發射機。在以正常模式浮出海面工作時,潛艇會被ESM系統偵測到公開的脈衝軌跡,而在切換至LPI模式(低截獲概率)工作時,潛艇可以保持相對隱蔽。"孫元一"級還裝備了BAE提供的Link-11戰術數據鏈和三星-泰利斯提供的X波段衛星通信終端。

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TAS-3型低頻/超低頻被動拖曳陣列聲納收放絞車

作為自衛的手段,"孫元一"級裝備了TAU-2000"女妖"型綜合魚雷對抗系統,該系統與艇身左右的來襲告警/測距聲納和艇艏的阿特拉斯MOA-3070 STN型主動高頻探雷/導航聲納聯動。當探測到來襲魚雷時,安裝在艇體上的4個發射容器將發射出容器內的魚雷對抗誘餌,根據具體形勢對來襲魚雷實施干擾或欺騙。每個容器內裝有10枚誘餌,每枚誘餌長1.2米,直徑127毫米。在干擾模式下,誘餌將發出比潛艇自身更高能級的聲學信號,使來迷惑來襲魚雷的導引頭致盲;在欺騙模式下,誘餌發出與潛艇特徵接近的聲學信號,迷惑來襲魚雷的導引頭。這套系統通常一直處於值班狀態,可以為本艇或一起行動的水面艦艇編隊提供掩護。


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