發展沿革
研製背景
039型潛艇20世紀末至21世紀初，中國海軍常規潛艇的主力為035型潛艇和039型潛艇，以及引進自俄羅斯的基洛級潛艇。其中基洛級潛艇分三批引進了12艘，2艘為早期型號877EKM，2艘為改進型號636型，8艘為繼續改進型號636M型。
基洛級潛艇035型潛艇定型於30多年前，性能已非常落後。039型潛艇設計時間始於20世紀80年代中期，設計要求也體現了80年代中後期的技術特點。如在動力形式上依然使用了柴油機、蓄電池、推進電機組成的傳統常規動力形式，線上型上也採用了那個時期流行的過渡型艇型。世界上新一代常規潛艇開始向AIP混合動力方向發展，線上型與總體布局上也開始紛紛採用水滴型、雪茄型等水下航行性能更好的線型。與此相比，039型潛艇就有了較明顯的差距，其原型艇只建造了1艘，經過重大改進後的039G型潛艇，相比原型艇有了很大進步，但不足之處仍比較突出，其降噪措施仍不完善，安靜性能有待提高，指揮台圍殼偏高偏大，影響潛艇的穩定性和機動性能，艇艏魚雷發射管設計有待完善，限制了艇艏綜合聲吶基陣的安裝。
中國海軍為了改善這種局面，快速提升潛艇水平，秉持“小步快跑，多型號少數量”的發展原則，在批量生產039型潛艇以滿足海軍裝備需要的同時，也開始了第三代新型潛艇的研究工作。由於有了039型潛艇的研發經驗，加上自20世紀90年代後，中國國防費用投入增大，國內各科研院所經費充足，研發能力提高，並通過對基洛級潛艇靜音、艇型、武器和水聲系統等方面技術的消化吸收，元級潛艇的研發過程相比之前的035型和039型非常順利。
建造沿革
元級潛艇首艇039A型元級潛艇與039型潛艇一樣由武昌造船廠建造，首艇於2004年5月31日下水，2005年-2006年期間服役，並首先裝備了中國東海艦隊，第二艘則於同年12月下水。從2006年到2012年的6年時間裡，東海艦隊共接收了約10艘該級潛艇。元級潛艇是由039型潛艇發展而來，中國海軍並沒有公布其具體名稱或型號，因此將最初的包括首艇在內的元級潛艇稱之為039A型（Type 039A Submarine）。
元級潛艇由於採用了較多的新技術，因此在批量建造裝備的同時，不可避免的會出現許多問題，設計和建造單位通過分析和研究，並有針對性的進行改進，在039A型的基礎上陸續出現了多種“漸進式”改進型號，已知的有039AG型、039B型和039C型等，這些後續建造的子型號在指揮台圍殼線型、尺寸和局部構造，艇體流水孔以及設備配置上都有所變動。 （西方國家有資料認為，引進的基洛級潛艇在中國被設立為040型，而之後研發的元級潛艇的型號則為041型）
服役歷程
039AG或039B型指揮台圍殼039A型，元級潛艇的最早型號，與039G型相比，最明顯的外部特徵是水滴線型艇體和縮小的指揮台圍殼。此外039A型的指揮台圍殼後部沒有像039G型的鰭形擠壓狀布置，並且039A型艇身“背部”上有類似基洛級潛艇一樣的略微凸起的整體加強型外殼。
039AG型，該型號指揮台圍殼頂部的前緣用光滑的圓形過渡代替了039A型的直角造型，舷窗大小也略有變化，在指揮台中部位置還增加了一個平滑的隆起，另外包括該型號在內的後續型號艇表流水孔都有局部變化。
039B型，從吃水線以上看該型號與039AG型是基本一致的，兩者唯一的區別在水線以下，039B型增加了舷側線列陣聲吶，此外指揮台圍殼高度略微降低。由於039B型比039AG型變化不大，僅增加了舷側聲吶系統，有資料將039AG和039B都稱為039B型。
元級潛艇首艇和2號艇對比039C型，一說為039B改進型，該型號在2013年12月首次公布，其對指揮台圍殼改動較大，進行了線型最佳化，部分採用了三元流體線型設計。指揮台圍殼在艇首和艇尾方向分別向內側傾斜擠壓，側面看成梯形，其頂部平滑，不容易引起水動力噪聲，也有助於改善指揮台前緣水流分離現象，抑制渦流產生，減少對潛艇尾流的影響，從而提高潛艇的安靜性能和隱蔽能力。另外指揮台的體積和高度減小，阻力也相應減小，有助於提高潛艇的穩定性和機動性。指揮台上平滑的隆起自2014年4月新建的艇上取消，但在指揮台兩側頂部的邊緣增加了三個白色線條。
S20型，元級潛艇的縮小版，專門用於出口。主要改動是整體尺寸縮小並取消了AIP系統，但可以在模組化設計中重新選擇安裝。此外由於其採用模組化設計，可以根據不同需要來裝載電子設備和武器。
技術特點
設計特點
自上至下039G型-039A型-基洛級側視圖元級潛艇的整體外型與局部細節是全新的設計，039型潛艇仍使用與033型潛艇和035型潛艇相仿的“鯨首”線型，而元級潛艇則採用了世界常規潛艇普遍使用的水滴線型，比較接近俄羅斯的基洛級潛艇。此外對比039G型潛艇、039A型潛艇和基洛級潛艇的外型側視圖可以看出，039A型潛艇更像是039G型潛艇和基洛級潛艇結合之後的“產物”，而且還保留了兩者的優勢技術。
元級潛艇的艇首上緣也效仿基洛級潛艇，設有“上二下四”的六具魚雷發射管，將艇首下半部空了出來，用來安裝大型的主/被動聲吶系統，比039型的魚雷管占滿艇首大部分空間而無法安裝聲吶系統要先進，因此其水下偵測能力會有進一步提高。除了改進的聲吶系統外，西方國家認為元級潛艇還使用了新型的光電偵測桅桿，裝備可能包括CCD攝影機、紅外線熱影像儀、雷射測距儀等，艇上所有聲吶、偵查、雷達、電子戰及武器控制也都連結到了數位化整合式綜合控制系統中。
艇型結構
艇型
039A型側視圖元級潛艇艇體為水滴線型，外觀渾圓飽滿，艇首圓鈍平緩。艏部線型不僅降低了潛艇水下航行時的阻力，有效提 高潛艇的水下航速，而且能形成較大的艏部空間，為布置大體積的聲吶探測基陣提供了條件。指揮台圍殼設定接近艇艏，並設有圍殼舵，舯部為軸對稱的圓柱狀結構。艇艉為技術成熟的迴轉體錐尾，並採用了單軸單槳推進形式和十字型尾舵面結構，艉部形式為螺旋槳提供了均勻的伴流場，保證了元級潛艇良好的推進效率，解決了以往老式潛艇採用的多軸多槳水面線型艉部，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。
元級潛艇表面突出物很少，相比於039型的過渡線型艇體，它的水下航行阻力更小，航速更快。但是艇體兩側還是各有一長排流水孔，容易產生較大的噪音。元級潛艇的研製建造大量使用了新型技術，不論是在控制噪音還是武器裝備，或者是自動化程度方面，都比039型潛艇先進很多。
指揮台
039AG/039B-圍殼填角、艇身排水孔有變化元級潛艇的指揮台圍殼位置接近艏部，這讓圍殼舵的舵效更高，垂直面機動能力更好。根據美國的研究，指揮台圍殼位置接近艏部對於改善潛艇水下迴轉性能有利，所以美國自洛杉磯級攻擊核潛艇開始，圍殼位置越來越向艏部靠近。039型潛艇的指揮台圍殼設計成熟度差，後期雖然經過批次改進有所改善，但也造成了圍殼面積過大等一系列問題，元級潛艇的出現扭轉了中國在常規潛艇指揮台圍殼線型設計上的滯後局面。
039C型-圍殼高度降低，頂部出現3條白線狀物體元級潛艇最新的子型號039C的指揮台圍殼正面投影為梯形，與日本的親潮級潛艇和蒼龍級潛艇、英國的機敏級潛艇等造型相似。指揮台圍殼高度與039型相比較低矮，正橫面積不大較為瘦窄，位置也更接近艇艏部，這些都與世界上先進潛艇圍殼的設計形式相符。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，而指揮台圍殼是艇體上最大的附體結構。元級潛艇這種低矮的圍殼高度和較小的正橫面積有效減小了圍殼體積，因而能夠降低其附體阻力值與摩擦阻力值，這對改善元級潛艇的水下航速意義重大。同時指揮台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。
動力系統
元級潛艇039AG型/039B型035型潛艇的傳統動力系統，在水下航行時依靠蓄電池供電，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，這樣潛艇爆露率就急劇增高，美日的P-3C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。常規潛艇為了追求最大水下航程，自二戰期間開始經過科研人員的攻關，終於研製出相對完善的AlP動力系統。AIP是英語原文“air independent propulsion”的簡稱，意思是“不依賴空氣推進裝置”，世界上主要有四類AIP系統，即SE/AIP熱氣機系統（如瑞典斯特林發動機）、FC/AIP燃料電池系統（如德國質子交換膜燃料電池）、MESMA/AIP閉式循環汽輪機系統、CCD/AIP閉式循環柴油機系統。其中SE/AIP和FC/AIP技術綜合性能最好，最具發展前途，也被較多國家選擇。
SE/AIP熱氣機系統（斯特林發動機）中國進行AIP系統研究始於20世紀80-90代，自瑞典引進，由中國船舶重工集團公司第七一一研究所負責全面研製工作，自2005年開始，711研究所歷經10年，終於研製出了具有自己智慧財產權的新型SE/AIP熱氣機，是繼瑞典之後能獨立掌握SE/AIP技術的國家，SE/AIP熱氣機系統具有振動噪聲特性好、建造和使用成本低、功率密度高、有利於總體布置等優點。元級潛艇採用的就是SE/AIP熱氣機系統，其性能與瑞典最早使用AIP系統的哥特蘭級潛艇裝備的V4-275R系列熱氣機相近甚至更大。瑞典生產的單台V4-275R熱氣機的持續功率為65千瓦，最高輸出功率達到75千瓦。哥特蘭級在裝備了兩台熱氣機後，除了能保證該艇水下航行時照明、艇上電子設備等75到85千瓦的耗電需求，剩餘功率還能使該艇以4-6節的經濟航速在水下連續航行2周。元級潛艇噸位較哥特蘭級更大，其相對充裕的空間也具備了布置更多台熱氣機的能力，相應的擴充液氧儲存裝置的容量後，即可獲得比哥特蘭級更優秀的水下續航力。
元級潛艇元級潛艇在裝備了AIP動力系統混合單軸柴-電間隔推進系統後，限制其水下連續作戰的瓶頸被打破，顯著提高潛艇在進行破交、偵察、布雷等作戰行動的有效性，潛在對手國 家通過設定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潛艇的戰術可能會徹底失效。這對和平時期加強海軍潛艇部隊的威懾力，遏制潛在敵對國家干涉地區事務，提高國防安全都有積極意義。而美國每年花費2500餘萬美元租用哥特蘭號進行反潛訓練的行動，直接證明了中國裝備AIP潛艇後對其造成的壓力。
艇載武器
鷹擊-82潛射反艦飛彈元級潛艇艇艏上部裝有6具533毫米魚雷發射管，配置方法為上二下四。攜帶的作戰武器主要為魚-4魚雷和魚-6魚雷，以及通過魚雷管發射的鷹擊-82反艦飛彈、CY-1“長纓一號”反艦反潛飛彈和新型鷹擊-18反艦飛彈，總共備彈18枚。魚-6大型線導反潛/反艦多用途魚雷，是新一代熱動力魚雷，首次採用了OTTO-2燃料和開式循環周轉斜盤活塞發動機，泵推推進系統和對轉螺旋槳，在確保魚雷具備較好的高速、遠程性能的同時，也具備較好的安靜性能，其最大速度超過50節，高速航程情況下射程超過25公里，戰鬥部重量超過200公斤。另外俄羅斯革新家設計局已將3M-54巡航飛彈技術轉讓中國，通過引進基洛級潛艇掌握了先進的潛射飛彈和魚雷夜將會用在元級潛艇上。
水聲系統
039C型元級潛艇的水滴線型艇艏下部有較大空間可以布置體積大、發射功率高、空間增益好、工作頻率低、探測 距離更遠的新型圓柱狀綜合聲吶基陣以提高其搜尋與跟蹤距離。在039B型艇體中下部有一個明顯的線型突起，這很有可能是舷側線列陣聲吶，如德國212型潛艇安裝的FAS-2型舷側線列陣。舷側線列陣聲吶的優點就是基陣較長，工作頻率較低，覆蓋範圍更大，可以在更大距離處為潛艇提供水下探測能力。而安裝在艇殼外側，可以隨時處於工作狀態，不需要複雜的收放機械，也不影響潛艇的機動和占用額外的空間，特別是可以分別利用兩舷的基陣各自探測兩側的目標，因此也不存在拖曳線列陣聲吶左右舷模糊的問題。通過布置在兩舷平行於艏尾線上的各三組換能器陣，利用噪聲信號到達各換能器組的相位差（聲波傳遞時延效果），元級潛艇可快速計算出目標的距離信息，減少了攻擊目標時用於探測、計算目標方位的時間，有效提高了潛艇的快速反應和快速打擊能力。
艇電系統
元級潛艇將安裝光電偵測桅桿和整合式綜合控制系統。
隱身技術
元級潛艇艇體消聲瓦039型潛艇上首次使用了整艇敷設消聲瓦的措施，大大改善了靜音水平。然而039型上作為緊固消聲瓦的工裝物是較大的固定螺栓，其一般以金屬材料來製造，尾部又通常以焊接形式硬性的與潛艇殼體連線，雖然表面用特殊塗料加以填充，但還是會成為消聲瓦上的噪聲泄露通道。元級潛艇採用的固定螺栓則非常細小，不仔細觀察甚至難以發現它的存在，這樣的固定螺栓對於降低工裝物噪聲泄露有非常大的改觀。
元級潛艇的消聲瓦敷設工藝也非常好，與039型上較大的粘合縫隙相比，其瓦與瓦之間的結合度緊密，粘結縫隙非常細小，整個敷設消聲瓦的艇表光潔度很高。元級潛艇甚至比日本最新的蒼龍級潛艇消聲瓦敷設工藝更出色，光順性也更好，這不僅能更好的提高消聲瓦的工作性能，也會改善艇表面的光順度，降低表面粗糙度附加值，從而進一步降低整艇的摩擦阻力以提高潛艇的水下航速。
元級潛艇除了消聲瓦技術提高之外，對產生噪聲較大的動力推進系統也進行了升級，例如降低電動機軸速，推進器採用一具高曲度7葉大側斜螺旋槳。同時採用多層浮筏減震、雙層彈性墊座、發動機加裝軟墊、管路吸聲等措施，大幅降低潛艇的噪音強度。
性能數據
| 艇體參數 | ||
| 艇長 | 77.6米 | |
| 艇寬 | 8.4米 | |
| 吃水 | 5.5米 | |
| 排水量 | 2300噸-2600噸（水面） 3600噸（水下） | |
| 航速 | 12節（水上） 20節（水下） | |
| 潛深 | 300米/400米 | |
| 續航力 | 6500海里 | |
| 艇員編制 | 65人 | |
| 傳動 | 單軸單槳，七葉大側斜螺旋槳 | |
| 動力系統 | AIP混合動力系統 SE/AIP熱氣機系統+單軸柴-電間隔推進系統 | |
服役動態
馬倫參觀了東海艦隊某潛艇部隊新型潛艇2011年7月13日，美國參聯會主席馬倫海軍上將參觀訪問東海艦隊潛艇部隊新型潛艇。東海艦隊司令員蘇支前海軍中將前往機場迎接馬倫，並全程陪同參觀。
2013年冬，中國東海艦隊元級339艇承擔了海軍首次實彈發射新型鷹擊-18潛射亞音速超音速結合“雙速制”反艦飛彈的任務，並獲得圓滿成功。
2015年7月，中國和巴基斯坦簽署了一份價值約40-50億美元的協定，中國將幫助巴基斯坦海軍建造8艘S20型常規動力潛艇。此前，巴基斯坦軍方曾考慮購買法國或德國的潛艇，但最後都沒有成為現實。潛艇建造將在中國和巴基斯坦同時進行，其中4艘將在喀拉蚩建造。除此之外，中國還將向巴基斯坦轉讓潛艇建造技術。
2016年7月1日，泰國國防部長巴威·翁素萬宣布，泰國將從中國購買3艘元級潛艇，價值約為10億美元，並計畫於2017年實施。2015年，泰國曾以評估採購費用和潛艇性能為由，擱置了從中國購置潛艇的計畫。
2018年4月12日上午，中國中央軍委在南海海域舉行海上閱兵，中國國家主席習近平乘坐173長沙號驅逐艦檢閱了各型艦艇，其中包括兩艘039B型和兩艘039C型潛艇。
該級各艇
| 序號 | 舷號 | 造船廠 | 服役日期 | 隸屬 |
| 1 | 330 | 武昌造船廠 | 2006 | 東海艦隊 |
| 2 | 331 | 2007 | ||
| 3 | 332 | 2009 | ||
| 4 | 333 | 2010 | ||
| 5 | 334 | 2011 | ||
| 6 | 334 | 2011 | ||
| 7 | 336 | 2011 | ||
| 8 | 337 | 2012 | ||
| 9 | 338 | 2012 | ||
| 10 | 339 | 2013 | ||
| 11 | 340 | 2013 |
參考資料
總體評價
元級潛艇自2005年首次出現至2017年，元級潛艇已陸續有一批開始服役。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艇型和先進的國產化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的水平。通過對元級潛艇的研製，培養了一批年輕的設計人才，豐富了科研單位的研發經驗，為新一代作戰力更強、水下續航力更久、綜合性能更先進的常規潛艇打下了良好的基礎，同時加速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。總的來說，元級潛艇自設計之初就已經站到了世界先進常規潛艇的水平線上，由於線上型設計上的較大突破，它在水下航速、機動性、聲隱蔽性都得到很大程度的提高，這是中國潛艇設計人員通過多年努力獲得的重大成果，也就此宣告了中國擁有設計製造世界先進常規潛艇的能力。 （新浪網，搜狐網）
