前言
在大西洋的海面下不深處，一艘U艇正在水下緩緩航行，唯一露出水面的一兩條“長長的管子”。我所描述的畫面或許在1939-1944年的大西洋非常常見，這“長長的管子”就是潛艇上的潛望鏡（分為搜索潛望鏡和攻擊潛望鏡）和水下通氣管，前者的作用是用來觀察海面情況和搜索目標的，這個我們非常熟知，但這個水下通氣管到底是幹什麼的呢？
德國U艇
一、水下通氣管應用在潛艇的背景及作用
水下通氣管從字面上可以理解為潛艇在水下使用的用以交換艇內氣體的工具，我們都知道，在潛艇潛入水下後，艇內的空氣和外界空氣就會被海水分隔開，艇內氣體就無法與外界氣體進行交換。舉個例子，U-99曾經在水下躲過了英國驅逐艦十幾個小時的深水炸彈攻擊，等他們再次浮出水面打開艙門時，艇內的空氣已經變成了黃綠色，艇員們幾乎呼吸困難。
由此可見，潛艇的一大缺點就是無法在水下隨時更新空氣，但如果一艘潛艇裝備了水下通氣管，那就不用擔心這個問題，因為使用水下通氣管能夠為艇內更換空氣，潛艇不用浮上水面也可以通過水下通氣管進行換氣。此外，水下通氣管還有一個重要的作用，那就是幫助柴油機在水下運作。德國海軍生產數量最多的VIIC型潛艇裝備的是兩臺6缸4衝程M6V 40/46增壓柴油機，柴油機在傳統潛艇中扮演很重要的角色，承擔著潛艇水面航行和水下航行的雙重重任。潛艇水上航行靠柴油機，水下航行靠電動機，但電動機功率低且不能長時間使用，例如VIIC型潛艇的電動機只能供潛艇在水下以4節的航速航行80海里，而柴油機可以在水面上給電動機充電，所以潛艇的水下航行還是離不開柴油機。水下通氣管可以幫助柴油機在水下作業，這樣潛艇就不用浮上水面進行充電。
XXI型潛艇上修長的水下通氣管
實際上，水下通氣管在1943年前幾乎不會出現在德國作戰潛艇上，既然通氣管有不浮出水面就能進行充電的優點，為什麼不早點應用呢？主要是戰爭初期潛艇使用通氣管用處不大。首先是戰爭初期，英國的反潛能力還不是很強，潛艇面臨的壓力比較小。U艇向商船或船隊發起進攻往往是在晚上，藉助夜色的掩護進行襲擊，當時英國裝備的聲吶能探測到水下的潛艇，但英國人對聲吶過於盲目自信了，他們沒想到德國潛艇會在夜間浮出水面進行攻擊，U艇低矮的艦橋使英國人很難在夜間發現他們，而這也使英國人的聲吶失去了作用，德國人在戰爭初期依靠這種戰術取得了不少戰果，當然如果遇到了上述U-99所遇到的情況，帶上了通氣管也是沒用的，因為那時潛艇已經被驅逐艦逼到很深的海面下了。
隨著戰爭的不斷髮展，美國也加入了大西洋戰爭，盟軍的反潛技術不斷提高，他們可以通過機載雷達輕易搜尋到潛艇的位置，潛艇在晚上浮出水面攻擊的戰術已經行不通了，還是要回歸到潛艇的原本優勢——深海的掩護，但此時傳統潛艇的弊端也展現出來了，傳統潛艇在水下的續航力非常小，所以德國人一直想研發一種能大幅提高水下航行速度和巡航能力的潛艇，以此提高潛艇的水下機動性，提高作戰能力。
傳統潛艇改裝的水下通氣管
德國人一直在為潛艇的變革做努力，其中貢獻最大的人是赫爾穆特·瓦爾特，現代的很多常規潛艇都在享用他對不依賴空氣動力系統的研究成果。瓦爾特成功設計了一款高速潛艇，水下航速達到了28.1節的驚人航速，這是德國VIIC型潛艇水下航速的近4倍，而且瓦爾特潛艇在水下航行使用的是不依賴空氣的燃料——過氧化氫，這就意味著潛艇在水下航行時依靠的是新型燃料，而不是受制於柴油機提供電能的電動機，潛艇不需要再浮出水面充電了。
這個想法很好，但唯一的缺點就是太超前了，在當時的戰爭環境下根本不實用，不僅技術上還存在很大困難，而且德國在戰爭後期資源緊缺，海軍能夠使用的柴油都非常少，而過氧化氫更是稀缺，用瓦爾特潛艇應對當前的戰爭是不現實的，所以瓦爾特本人提出了瓦爾特潛艇的替代品——水下通氣管。潛艇裝備水下通氣管後，不需要浮出水面進行充電，其露出海面的通氣管在雷達上很難被探測到，這個原理和瓦爾特潛艇的思路是一樣的。
近距離看水下通氣管
二、德國人對水下通氣管的實驗與研究
水下通氣管具體的運作原理就是將通氣管作為艇內和海面的連接管道，當潛艇在水下航行需要充電時，就升起通氣管，通氣管可以提供柴油機運作所需要的氧氣，同時將柴油機產生的廢氣排放出去，在水下完成電動機的充電作業。德國人在全面使用水下通氣管時，就已經對水下通氣管有了很多的實驗和研究，所以我們在講水下通氣管的運用前，有必要講一講德國對水下通氣管的研究歷史。
在水下通氣管的運用方面，德國人應該要感謝荷蘭人，因為荷蘭人是最早研究水下通氣管的國家，並將其運用於自家的新型潛艇O21級潛艇。1940年5月，堅固的荷蘭要塞被德國陸軍的傘兵部隊攻破，荷蘭被德軍佔領，他們正在建造的三艘O21級潛艇落入了德軍之手，當時這三艘O21級還未建成，所以德國接盤後於1942年前全部建造完成，並編入了德國海軍。O21級潛艇是典型的中型潛艇，水面/水下排水量為949/1054噸，比德國VII型潛艇更大，也是荷蘭技術最先進的潛艇之一。
荷蘭O21級潛艇
德國人在未完成的O21級上發現了這個新玩意——水下通氣管，當時的德國潛艇並沒有這種東西。荷蘭人研發的水下通氣管還是比較簡單的，仍有改進的空間，當時的德國海軍因為沒有這部分的需要，上面已經講過了原因，所以最初他們尋思著用這個通氣管幫助潛艇更換空氣就差不多了。但隨著盟軍反潛力量的增強，德國潛艇的安全性得不到保障，技術先進的瓦爾特型潛艇及其替代方案潛艇也在建造之中，所以水下通氣管成了臨時替代品。
瓦爾特將水下通氣管進行了改良，在通氣管的進氣/出氣口處設計了一個浮球，並且改良了閥門，有效地防止海水湧入潛艇內部，並且也很利於排出廢氣，這款水下通氣管最大的特點和吸引人眼球的地方莫過於那個浮球了。1943年，德國人對新型的水下通氣管進行了實驗，當時第一艘改裝水下通氣管的潛艇是IIC型的U-58，這是一艘潛艇學校的訓練潛艇。
水下通氣管具體構造
1943年，三艘現役潛艇改裝了水下通氣管。1944年，總共有145艘潛艇完成了水下通氣管的改裝。至德國投降時，共有217艘已建造的潛艇改裝了水下通氣管。所以說，水下通氣管常露面於1944年和1945年，而不是1943年及之前。
三、水下通氣管在潛艇上的應用和實戰
德國人對水下通氣管的運用分為兩種，一種是對現役的VII型和IX型進行水下通氣管的改裝，一種是將水下通氣管作為XXI型潛艇設計的一部分，明顯後者比前者要更優化。
先說VII型和IX型潛艇，這兩種潛艇本身就是德國海軍最優秀的主力潛艇，承擔著整個大戰期間的作戰任務，但是他們在面對盟軍愈來愈強的反潛力量時，顯得力不從心，被擊沉率逐步攀升，為此，鄧尼茨打算在XXI型潛艇投入使用前，將水下通氣管安裝到這兩種傳統潛艇上，試圖拯救過氣的VII型和IX型潛艇。鄧尼茨認為這些裝備了水下通氣管的傳統潛艇，能夠作為XXI型潛艇的暫時替代，由於未安裝水下通氣管的潛艇在作戰中過於危險，所以鄧尼茨會優先使用已改裝水下通氣管的潛艇。
德國潛艇部隊司令：卡爾·鄧尼茨
在VII型和IX型潛艇上，水下通氣管被安裝在前甲板的左舷一個凹槽內，不使用時側放於凹槽內，使用時通過裝置將其立起來。水下通氣管雖然解決了潛艇在水下持續航行的問題，但是也同樣有缺點。
首先是技術還不夠成熟，水下通氣管在實際運作時不穩定，當海面蓋過或海浪拍打通氣管管口時，都是導致閥門被關閉，然後正在運作的柴油機會直接吸取艇內的空氣，並且廢氣會直接排放在艇內，會使得艇員非常難受，對艇員的健康產生了不良影響。
其次是水下通氣管不能完全代替不依賴空氣動力系統，因為在運作時會把通氣管伸出海面，潛艇在航行時通氣管會留下一條明顯的航跡，並且水下通氣管排出的廢氣也是非常引人矚目的目標，這些情況在晚上就沒多大問題，但如果是在白天，航跡和廢氣就很容易被盟軍飛機觀察到，所以通氣管在白天就被限制了使用。
通氣管潛艇航行時產生的航跡
最後是通氣管的安裝影響了潛艇的機動性，水下通氣管是非常脆弱的，特別是在面對北大西洋惡劣海況的時候，這就限制了潛艇的水下航速不能超過6節，否則就很容易損壞通氣管。
雖然條件如此，但U艇官兵還是在堅持作戰，到1944年5月，已經有近50艘潛艇改裝了水下通氣管，這些改裝潛艇大部分參與了對抗1944年6月6日盟軍發動的“霸王行動”的作戰。鄧尼茨安排這些潛艇潛伏在英法之間的海域，等待盟軍的登陸行動。諾曼底登陸時，共有30艘通氣管潛艇與盟軍作戰，以損失20艘潛艇的代價打擊了盟軍的登陸部隊，但這些戰果不影響最終的結局，諾曼底登陸戰的勝利是屬於反法西斯同盟的。
諾曼底登陸後，鄧尼茨逐漸將法國的潛艇轉移到了挪威基地，包括那些通氣管潛艇。1944年下半年，鄧尼茨希望通過這些通氣管潛艇挽回一絲希望，但現實卻重重地打了他的臉，從挪威派出去巡航的通氣管潛艇沒有取得多大的戰果，反而被盟軍擊沉了多艘，傳統通氣管潛艇遭到了徹底的失敗。事實證明，水下通氣管也無法拯救過氣的傳統潛艇，所以鄧尼茨只能將翻盤的希望寄託於即將服役的XXI型潛艇了。
XXI型潛艇的通氣管
XXI型潛艇也同樣配備了通氣管，而且是在設計之初就打算安裝通氣管的。XXI型的通氣管和傳統潛艇的通氣管不同，它是和潛望鏡一樣位於艦橋的指揮塔圍殼中的，並且是伸縮式的，比傳統潛艇的通氣管要優化許多。XXI型在水下性能上全面超越傳統潛艇，是不依賴空氣動力系統的替代方案，但也是傳統潛艇的一種革新。
XXI型潛艇完全有能力變革潛艇戰，但是當XXI型潛艇正式形成戰鬥力時，德國已經日暮西山了，XXI型潛艇沒有取得任何的戰果，也只有寥寥幾艘XXI型參與了戰鬥巡航，歸根到底還是太晚投入使用。XXI型潛艇改變不了德國的命運，德國最終還是投降了，德國潛艇戰也走向了失敗。
保存於不來梅海事博物館的XXI型潛艇
總結
德國潛艇部隊因為環境的改變而選擇了水下通氣管，水下通氣管能夠幫助傳統潛艇改善作戰環境，提高生存能力，但終究不能給潛艇帶來變革，能真正變革傳統潛艇的是不依賴空氣動力系統，水下通氣管只不過是傳統潛艇向現代潛艇轉變過程中的一個“過渡用品”或者說是一個“臨時替代品”罷了，它拯救不了沒落的德國潛艇部隊，也無法挽救一個失敗的帝國。
