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元級常規潛艇是中國自主研製的第三代常規動力潛艇,集成了較多新技術並裝配了AIP混合動力系統,使中國潛艇第一次達到了世界最新常規潛艇水平。而元級潛艇的批量生產也表明中國潛艇工業已開始成熟,這也將使未來中國潛艇在靜音性方面會得到更快的彌補。
研製背景中國目前的常規潛艇主力為039型艇,其設計時間始於上世紀80年代中期,設計要求也體現了上世紀80年代中後期的技術特點。比如在動力形式上依然使用了柴油機、蓄電池、推進電機組成的常規動力形式,線上型上也採用了上世紀7、80年代流行的過渡型艇型。但隨著時間的推移,國際新一代常規潛艇在動力形式上開始向AIP混合動力方向發展,線上型與總體布局上也開始撇棄水下航行性能一般的過渡型艇型,而紛紛採用水滴型、雪茄型等水下航行性能好的先進線型。與此相比,039型常規潛艇就有了較明顯的差距。
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元級新艇放棄了第二代常規潛艇039上使用的過渡型艇型,採用目前國際先進常規潛艇所普遍使用的水滴線型。元級艇艏部圓鈍,舯部為軸對稱的圓柱體,尾部為迴轉體錐尾,並採用了單軸單槳推進形式和十字型尾操作面結構。相對於039型艇的過渡線型,元級艇的水下航行阻力更小,快速性更好。
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其圓鈍狀的首部不僅降低了新型艇水下航行時的型狀阻力,改善了潛艇的快速性。較大的艏部空間,也為布置大體積的聲吶探測基陣,提供了良好的條件。
艇舯部呈軸對稱的圓柱狀結構很好的保證了線型的光順度,其艇表突出物很少,水下航行摩擦阻力小,快速性好。
在尾部布局上,元級依然採用了成熟的迴轉體錐尾和十字舵布局,並結合單軸單槳推進形式,保證了元級艇良好的推進效率,為螺旋槳提供了均勻的伴流場,解決了以往老式潛艇採用的多軸多槳水面線型尾,帶來的斜流與不均勻流場導致的螺旋槳振動過大,螺旋槳噪音較高的問題。
元級圍殼正面投影為梯形,與日本的親、蒼龍、英國的凱旋等新型艇圍殼造型相似。其高度與039型艇圍殼相比較低矮,正橫面積不大較為瘦窄。圍殼的位置也更接近艇艏部,這些設計形式都與目前世界先進潛艇圍殼設計形式的潮流較為符合。元級低矮的圍殼高度和較小的正橫面積有效減小了圍殼體積,對於潛艇來說附體阻力占據總艇體阻力的15%,為主要阻力成分。而圍殼是艇體上最大的附體結構,較小的圍殼體積能夠降低其附體阻力值與摩擦阻力值,這對改善元級艇的水下快速性意義重大。同時圍殼也是潛艇上聲反射強度最高區域,減小了圍殼的濕表面積,也相當程度的改善了整艇的聲隱蔽性。
元級艇的圍殼位置更靠近艇艏部,這讓圍殼舵的舵效更高,垂直面機動能力更好。
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總的來說,元級由於線上型設計上的較大突破,使其在水下快速性、機動性、聲隱蔽性都得到很大程度的提高。其線形性能已經與世界先進常規潛艇的線型處於同一水平線上,這是中國潛艇設計人員通過多年努力獲得的成果,意義重大。
消聲瓦固定工藝
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在消聲瓦粘合工藝上,元級艇的粘合工藝也大大改進,與039型艇上消聲瓦間較大的粘合縫隙相比,
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聲納系統
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元級艇在舷側還布置了新型舷側測距聲吶,通過布置在兩舷平行於艏尾線上的各三組
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AIP混合動力系統
中船711所通過努力已經實現了斯特林熱氣機的國產化,根據最近幾年公開的信息表明,該所研製的國產化斯特林熱氣機已經裝艇實用,並於2003年左右進行了相關實艇實裝測試工作。而從各科研院所與官方透露的信息來看,元級艇已經裝備了711所生產的國產型斯特林熱氣機,其性能應該與瑞典哥特蘭級裝備的V4-275R系列熱氣機相接近。
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以往中國常規潛艇如035艇,在水下航行依靠蓄電池供電。即使以4節左右的經濟航速航行,其水下最大續航力也只能達到300海里左右。一旦蓄電池電量告罄,必須升起通氣管進行長時間的充電。當通氣管升出水面後潛艇爆露率就急劇增高,美日裝備的P3C反潛巡邏機使用的水面搜尋雷達,能在50公里外就探測到常規潛艇的通氣管。不僅如此,柴油發電機工作時通過通氣管輻射的噪聲,以及通氣管尾跡流在海面造成的紅外、磁場、溫度異變等,都很容易被現代發達的反潛探測技術偵察到。因此,面對東北亞地區美國與日本強大的反潛體系,中國常規潛艇的生存力與持續作戰能力並不容樂觀。元級艇在裝備了熱氣機AIP動力後,限制中國常規潛艇水下連續作戰的瓶頸被打破。潛在對手國家其通過設定300-600海里的連續巡邏反潛線和探測通氣管暴露特徵來發現中國常規潛艇的戰術徹底失效。元級艇通過水下2周左右的連續靜音巡航,突破潛在敵對國家反潛封鎖線的成功率也大大提升,其作戰水域、攻擊區域都有成倍的增長。這讓中國常規潛艇部隊的作戰效能出現質的飛躍,並顯著提高中國潛艇部隊在戰時,對潛在敵對國家進行破交、偵察、布雷等作戰行動的有效性。美國花費每年2500餘萬美元租用哥特蘭號進行反潛訓練的動作,其直接證明了中國裝備AIP潛艇後對其造成的巨大壓力。這對和平時期加強中國海軍潛艇部隊的威懾力,遏制潛在敵對國家蠻狠干涉我台海地區事務,提高中國國防安全都有積極意義。 評價
元級新型潛艇自2005年首次露面至今,已陸續有一批潛艇開始服役。其短暫的研發時間,較快的批量裝備速度,都表明中國潛艇研發能力已經趨於成熟,配套製造體系也已完備。元級潛艇使用的水滴線型、先進的國產化AIP系統,讓中國常規潛艇的性能,第一次達到了世界最新常規潛艇水平。通過對元級潛艇的研發,也培了養一批年輕的設計人才,豐富了潛艇設計單位的研發經驗,為其研製作戰力更強、水下續航力更久、綜合性能更先進的新一代常規潛艇打下了良好的基礎,同時加速的發展的中國潛艇工業也能更快地彌補中國與世界最新潛艇科技的差距。