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日本公布未来潜艇设计方案 称安静性能更好

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原标题:日本公布未来潜艇设计方案 称安静性能更好


参考消息网6月27日报道 美国《大众机械》月刊网站6月25日报道称,日本公布很有可能应用于下一代攻击型潜艇的设计方案。从本世纪30年代初开始,29SS型潜艇将取代现役的苍龙级潜艇。这种外形科幻的水下战舰将确保东京维持其“拥有世界上最安静、最现代化的非核动力潜艇”的声誉。

日本海上自卫队拥有20多艘号称是“世界上最好的柴电潜艇”。美媒认为,目前的苍龙级是一种具备低噪音航行性能的大型柴电潜艇,采用了完善的降噪措施、装备有自动作战系统以及“不依赖空气推进系统”(又称AIP系统),可在水下连续潜航数周。2018年,日本对苍龙级潜艇进行技术升级,安装了大量锂离子电池作为低噪音的动力源。

报道认为,苍龙级潜艇的艇龄都相对“年轻”:首艇于2009年下水,对于世界上大多数国家海军来说,很难想象为其寻找替代型号的工作已经开始。但日本的潜艇通常只服役20年,对于现代军舰来说时间相对较短。因此,日本最大的潜艇建造企业之一的三菱重工公布该国下一代潜艇29SS的设计方案,也就不足为奇了。新潜艇将于本世纪20年代末交付。

日本海自未来29SS潜艇设计想象图。(美国《大众机械》月刊网站)

资料图片:日本海自苍龙级柴电潜艇。(图片来源于网络)

美媒指出,29SS潜艇的外观与之前型号一脉相承,但有一些重要改动。围壳体积大幅缩减并与艇身融为一体,此举应当可以减少水下航行阻力,并使潜艇更安静,航速或许能更快一点,同时也更节能。战时在水下活动的非核动力潜艇必须谨慎控制自身动力,否则就有可能因电力耗尽被迫浮出水面。

报道称,29SS潜艇还将采用泵喷式推进器,而非传统的螺旋桨推进。与螺旋桨相比,泵喷推进的噪音更小,机动性也更强,通常用于航速更快的核动力潜艇。尽管日本不太可能很快列装核潜艇,但全电驱动等替代推进系统可以提高航速。

29SS潜艇或与苍龙级一样,采用艇艏6具533毫米鱼雷发射管的火力配置。它的携弹量为30枚,既能发射89式重型鱼雷,也能使用潜射型“鱼叉”反舰导弹。

著名潜艇权威专家萨顿告诉《大众机械》:“第二次世界大战后,日本潜艇建造曾有过短暂中断。但在恢复之后,日本潜艇受到了美国潜艇设计理念的深刻影响,随着时间推移,日本在潜艇设计上又走上了自己的道路。现代日本潜艇以先进著称,率先应用新技术,比如锂电池。”

资料图片:日本海自第11艘苍龙级潜艇“凰龙”号下水现场图。(图片来源于网络)

【延伸阅读】军情锐评:号称“领先中国15年”?日本首艘锂电池潜艇试验性质浓或存缺陷

参考消息网10月13日报道 近日,日本首艘、同时也是世界上首艘锂电池潜艇“凰龙”号下水,引发各界高度关注,有日本网友及日媒称该潜艇技术要比中国同级别潜艇先进10至15年。那么实际情况究竟如何呢?本期就此为您简析。

据日本《产经新闻》报道称,当地时间10月4日,苍龙级11号艇--“凰龙”号(SS-511)潜艇在三菱重工神户造船厂举行下水仪式。与前10艘苍龙级常规动力潜艇相比,“凰龙”号最大的区别是采用日本汤浅技术公司最新研发的锂离子聚合物电池,取代了使用传统铅酸蓄电池的“不依赖空气推进”(AIP)系统,由此成为日本首艘、同时也是世界上首艘锂电池作为动力的潜艇。锂离子电池的能量密度比铅酸电池高数倍,同体积的锂电池储电量比铅酸多2倍以上,而且重量更轻,十分适合在内部空间有限的常规动力潜艇上使用。为此有日本网民及日媒甚至打出了“‘凰龙’号的技术水平比中国同级别潜艇先进10至15年”的标题,那么实际情况究竟如何呢?

日本海自“凰龙”号锂电池潜艇的下水仪式现场照片。

对于在水下作战的(常规动力)潜艇而言,对电池的依赖性要远高于水面舰艇。早在锂电池技术成熟之前,潜艇一直使用的是铅酸电池,这种电池最早由法国人普兰特于1859年发明,由于其具备价格低廉、原材料方便获得(电极由铅和铅的氧化物构成)等优点,适用于大电流放电环境,因此发明后在化学电源中一直占据绝对优势。在美国海军于1900年4月购买了其历史上首艘潜艇“霍兰”号(舷号SS-1,以潜艇之父,同时也是通用动力公司创始人约翰·菲利普·霍兰命名)后,英国很快也邀请霍兰帮助他们设计出英国的第一艘潜艇“霍兰1”号,这艘潜艇就使用了当时英国产的铅酸电池,至今各国潜艇仍在使用。

英国海军“霍兰1号”潜艇于1901年进入英海军服役,成为英国的第一艘潜艇,日本海军很快也仿制出了类似的型号号。图为英国的霍兰1号潜艇,摄于1991年。

但铅酸电池的缺点也十分明显,不仅体积大、重量大,电能转换效率较低,且由于电解液涉及硫酸等危险化工品,不利于长时间维护。但对于需要增加水下航行的持续性和隐蔽性的潜艇来说,提高电池的储电量和电能转化效率至关重要。随着AIP技术问世,通过携带液氧和废气循环的方式使潜艇柴油机实现了不依赖空气推进(搭载斯特林AIP系统的苍龙级潜艇可在水下连续航行两周,比未装AIP系统的常规潜艇水下续航时间高5倍,隐蔽性大幅增强),使得潜艇对高性能电池的依赖性有所降低,但并未解决铅酸电池的劣势问题。

苍龙级潜艇不仅是日本第一种采用AIP(不依赖空气推进)系统的潜艇,还是目前各国现役常规潜艇中排水量最大的。图为苍龙级的详细技参图。

 

随着近年来锂电池技术的不断成熟,潜艇设计师也开始考虑将锂电池作为铅酸电池的继任者使用。与铅酸电池相比,锂电池具有体积小、效率和功率密度高、充电快的优势,且无需液态电解液,便于维护。此外,在高功率情况下,锂电池的电容量是铅酸电池的2倍多,而充电时间大幅缩短,以德国在研的216型潜艇为例,只需充电2小时就能连续航行98小时。尽管优势明显,但锂电池还存在一大潜在使用风险是容易发热起火,而且对意外碰撞较为敏感。此前使用锂电池的一架埃塞俄比亚航空公司波音787客机就曾于2013年发生过意外起火事故,而事后调查报告显示,起火原因就是因汤浅技术公司的设计缺陷所致。巧合的是,此次“凰龙”号使用的也是该公司生产的锂电池,至于相关工艺是否有所改进,安全性究竟有无提高?目前都是未知数。

单从技术方面而言,“凰龙”号可能具有开拓性意义,但是否真像有些媒体所说的“比别国常规动力潜艇先进10至15年”,现在断言还为时尚早。其实对于日本海自来说,“凰龙”号的试验性质也十分明显,有摸着石头过河的节奏,甚至暗藏一些技术缺陷也很难说。所以,外界莫不如等“凰龙”号服役一段时间后,再来做评价不迟。(文/黄晋一)

“凰龙”号下水仪式。

(2018-10-13 00:13:00)

【延伸阅读】有一种屠刀叫三菱!从零式战机到白鹤飞船

“东瀛妖刀”——三菱重工 装备篇。

 如果说今天的三菱重工是通过优质电器闻名于世的话,那么75年前让世界记住三菱这个名字的就是零式战斗机了。由于该型机于1940年(昭和15年)正式被日本海军采用时,该年正好是日本皇纪2600年,后两个数字刚好是“00”,因此被称为“零式战斗机”。

零式的优秀性能得益于设计师堀越二郎的多项创新设计,其实现了日本航空史上的多项第一,如首次采用全封闭可收放起落架,电热飞行服,大口径航炮,恒速螺旋桨,超硬铝承力构造,大视界座舱等。另外其能实现轻量级设计要归功于代号为“50岚金属”的超级铝合金,重量轻且硬度强于钢。

多项革命性设计使零战在太平洋战争初期近乎横扫盟军战机,但也暴露出其速度慢、防护弱(一打就着),武器备弹少,火力持续性差等缺点。美军于1942年6月完整缴获一架零战并详细分析后,陆续向前线投入F6F和F4U等新型战机,零战在战争后期逐渐陷入被“吊打”的局面。

到冲绳战役时,零式已沦为了神风自杀攻击的主力机型。左图为1945年4月11日,一架实施“神风”攻击的零战即将撞击美军密苏里号战列舰。 右图为1945年8月,日本战败投降不久,美军摄影师在厚木机场拍摄的零战机群,不少都已变为废铁,一代名机以这种方式谢幕,着实充满讽刺意味。

 除了零战外,二战中日军还有几种地面武器也是出自三菱重工之手,97式“中型坦克”就是其中之一。

对于中国人来说,最熟悉的一辆97式就是功臣号坦克了。

20世纪50年代,美国出于将日本作为遏制苏联的前线作战需要,开始重新武装日本。在1955年获得首批F-86F战机后,三菱重工从美国购得了该型机的生产线,从1956年开始共生产了300架F-86F,绰号“旭光”。这为三菱重工在战后逐渐恢复元气,注入了第一批“新鲜血液”。

在引进生产F-86战机后,三菱重工又于上世纪六七十年代先后引进了F-104J和F-4J两大系列战机的生产线,完成了从一代机到二代机的过渡,并为后续研发国产战机以及三代机的引进奠定了基础。

 F-1支援战斗机是日本在二战后自行设计制造的第一种战斗机,由三菱重工与富士重工共同设计及生产,亦是日本第一种自制的超音速战机,故有“超音速零战”之称。

除战机外,三菱重工也于20世纪50年代重返地面武器制造业。61式(左)是日本战后研发的第一种坦克,仿自美军M48坦克,于1961年服役,三菱重工自此开启了“独霸”日本坦克工业的序幕。74式(右)则是日本战后产量最大的坦克,自1975年服役以来,共生产了873辆。

 出于替换F-4J战机的需要,日本航空自卫队于1977年正式宣布引进当时最新的F-15A战机,三菱重工被选为主承包商,至今其仍是唯一一个获得美国许可证制造F-15的海外厂商。F-15J于1981年底服役后,使日本成为亚洲第一个拥有F-15三代战机的国家,也标志三菱重工的军备产业进入了新阶段。

就在引进F-15J的同一时间段,受当时仍在测试中的美军M1和德国豹2新型坦克影响,日本防卫厅也于1976年启动了74式后继型号的研发工作,这就是今天的90式。其最大特点就是在设计上大量参考了豹2的设计思路,例如方正的炮塔外形,甚至连主炮都直接采用莱茵金属的Rh120滑膛炮。

图为90式与74式坦克进行协同训练。

 同一时期的海军装备方面,旗风级驱逐舰是三菱重工这一时期的代表产品,这是日本海上自卫队的第三代导弹驱逐舰,也是日本第一种使用燃气涡轮机作为动力的军舰。虽然只造了2艘,但为后续建造金刚级驱逐舰的奠定了技术基础,图为旗风号驱逐舰。

作为海自20世纪80年代“八八舰队”水面打击群的反潜主力装备之一,SH-60J反潜直升机同样出自三菱重工,是其于1985年从美国西科斯基公司引进的H-60系列直升机生产线,至今其改进型仍是海自水面舰队的核心装备之一。

 金刚级驱逐舰可谓是日本借冷战末期这一大环境从美国获得的又一重量级装备。美国当时出于亚太利益考虑,于20世纪80年代后期将当时最新的宙斯盾系统出口给日本。该级舰也是三菱重工继F-15J之后,负责的又一“里程碑”式装备。

出于替换F-1战机的需要,三菱重工曾于1985年提出过自研代号JF-210(小图)的战机研发方案,后迫于美国压力,只得选择在F-16C/D基础上研发新战机,这便是F-2的由来。该型机是世界上第一种配备AESA(有源相控阵)雷达的战机。由于F-2服役时间正值“平成”年间,日本国内称其为“平成零战”。

 爱宕级是三菱重工在金刚级基础上研发的改进型宙斯盾战舰,按日方说法,主要侧重于海上反导作战,是海自现役最大的防空驱逐舰。2013年11月,日本防卫省宣布追加订购2艘爱宕级,使该级舰数增至4艘。

图为“足柄”号(爱宕级2号舰)与同级宙斯盾战舰编队航行。

除水面舰艇外,三菱重工还建造过包括春潮级、亲潮级在内的多级潜艇,而苍龙级潜艇则是其最新代表作。该级潜艇不仅是日本第一种采用AIP(不依赖空气推进)系统的潜艇,还是目前各国现役常规潜艇中排水量最大的。

冷战结束后,主战坦克在日本本土防御作战的重要性随之下降,再加上90式造价过于昂贵,为适应21世纪的新作战需求,10式应运而生。由于采用了多项新技术以及轻量化设计,10式的可部署性较90式有了很大提高。

除陆海空主战武器外,三菱重工还负责研发生产配套的弹药,例如左图中的AAM-1(69式空空导弹)基于美军响尾蛇改进而来,是日本历史上第一种空空导弹,右图中的AAM-5(04式空空导弹)则是空自现役的最新式格斗弹,外形设计借鉴了欧洲的IRIS-T导弹。

 AAM-4(99式中距空空弹)是世界上第一种搭载了AESA(有源相控阵)雷达的空空导弹,改进型AAM-4B的射程可达180千米。

除空空弹外,三菱重工研发的80式空舰导弹(ASM-1,上图)是日本第一种空射反舰导弹,于1982年投入现役,最大射程50千米。其还有两种衍生型号,88式岸舰导弹(下图)和90式舰对舰导弹。

2014年7月,三菱重工首次公开了代号ATD-X(先进技术验证机,旧称“心神”)的第五代战机原型机,这标志着三菱重工的军备研发又进入了一个新发展阶段(小图为最初公布的“心神”验证机全尺寸模型)。

除下一代主力战机外,三菱重工也在继续研发相应配套的新一代弹药,例如XASM-3空射超音速反舰导弹,据称其将采用GPS+主动雷达复合制导方式,最大飞行速度3马赫,最大射程可达180千米,将于2018年投入服役,可先与F-2战机整合。

 军工产品只是三菱重工的众多产品领域的一部分,其在民用领域也是“涉猎广泛”,例如H-IIA运载火箭就是由三菱重工生产的,图为H-IIA第19次成功发射,这次成功将一颗光学侦察卫星送入轨道。

 民用航空领域自然也少不了三菱重工,图为MRJ(三菱支线客机)首架原型机出厂。

图中的被称为Crystal Mover的磁悬浮列车也是出自三菱重工之手。

 图中这艘价值5亿美元的“钻石公主”号豪华邮轮也是出自三菱重工长崎造船厂,其是位列全球十五大邮轮之一,被称为体积最庞大、设施最完善的世界顶级豪华邮轮之一。

白鹤系列无人货运飞船也是三菱重工旗下产品,其已成功进行过4次发射,图为2013年8月9日。“白鹤4号”(HTV-4)与国际空间站对接。未来三菱重工这把“妖刀”还能推出哪些产品,人们可拭目以待。

(2015-04-24 14:12:00)

【延伸阅读】日本潜艇技术研发面临难题:本国订单萎缩 对澳出口落空

参考消息网3月20日报道 日媒称,川崎重工18日向海上自卫队交付了“翔龙”号潜艇。该潜艇使用了不依赖空气推进系统(AIP)和鱼雷干扰装置等先进技术,体现出日本高超的造船技术。另一方面,原本希望借以维持防卫技术的出口却进展不顺利。小松已经停止开发面向陆上自卫队的部分装甲车,创造出高性能装备的产业基础也可能发生动摇。

《日本经济新闻》3月19日报道称,“翔龙”号潜艇全长84米,水下航速20节。借助于AIP,它能够长时间维持潜航状态。该潜艇使用高张力钢板,提高了耐水压性能,并安装有干扰敌方鱼雷、保护自身的装置等。18日首次出航前,艇长阿部纯一对自卫队员说:“我们为能够乘坐世界上最强的潜艇而感到自豪。”面对邻国活动,日本海洋防卫的重要性越来越强。在这种背景下,由高端技术所支撑的潜艇对于自卫队员来说无异于一剂强心剂。

报道指出,日本政府正在推进制定加强防卫能力的政策,计划到2021财年潜艇部队规模达到22艘。此次“翔龙”交付后,日本现役潜艇已有19艘。虽然还存在老旧舰艇更新的需求,但今后川崎重工和三菱重工轮流每年建造的机制能否维持下去仍是未知数。

如果不能持续建造,则很难维持此前具备的先进建造技术。对澳大利亚的出口曾被视为破解这一难题的希望。日本曾根据新制定的“防卫装备转移三原则”,尝试出口“翔龙”同型艇。然而,在建造地点等方面表现出灵活姿态的法国于2016年赢得了澳大利亚的订单。

法国的计划曾经一度被质疑可行性,很多人猜测澳大利亚可能会重新讨论方案。不过,澳大利亚政府与法国2月正式签署了合同。日本防卫省也称,“澳法两国的合作取得进展,我们已不可能参与”。现阶段尚无来自其他国家的洽购。

维持技术的前提是业务盈利。小松停止开发面向陆上自卫队的车辆,也是因为自卫队的海外派遣减少,车辆需求萎缩。如果潜艇采购数量减少,出口也变得困难,人员和设备的维持将成为沉重负担。防卫产业属于开发竞争激烈且重组剧烈的产业,日本维持潜艇技术基础的难题再次暴露出来。

“翔龙”号潜艇。

(2019-03-20 10:10:17)

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