為什麼039系列潛艇各個型號的外形差異這麼大?

孤獨的虎王


經常有外國媒體提到中國海軍的潛艇型號,所謂的夏級、漢級、宋級、元級、明級潛艇,這都是北約按照中國古代歷史朝代來給中國潛艇進行的級別劃分。其中的“宋級”對應的是我國的039型常規潛艇,這艘潛艇的改進型已經達到世界最先進水平。

039級常規潛艇由江南造船廠和武昌造船廠聯合建造,從1992年開始第1艘開工,1994年第1艘下水,至今已經過了20多個年頭,但是經過一系列的改進,仍然是我國海軍潛艇部隊的重要作戰力量。由於服役時間較大,因此其早期型號和後期型號有較大的技術性能差異。

初期型號的宋級潛艇排水量很小,水面排水量只有1700噸,水下排水量也只有2200多噸,屬於中小型潛艇。在設計之初這種潛艇裝備6各533毫米魚雷發射管,可以發射魚雷以及中國的鷹擊82反艦導彈。初期型號裝備了中國從法國購買而來的低頻被動搜索聲納陣列,可以發現30公里距離內的4到12個目標,但是按照當時技術條件看應該不會太好,而其較小的排水量和動力,也使其並不能進入世界先進潛艇行列。

然而宋級潛艇的性能在後續的改進中不斷的得到提高。在21世紀初期,西方開始發現中國海軍裝備了新的常規潛艇,當時他們認為這是新的040級,但是隨後發現這其實是039的改進型號。這一級潛艇被西方命名為元級,但其實是039的一系列改進型分別有A、B、C、G型號。而出現這些改進,是基於中國海軍在潛艇技術上取得了一系列進步而形成的。系列的改進型首先換裝了更加先進的聲納系統,其性能比原來的聲納更加強大,同時也在潛艇外部進行消音瓦的鋪設,以此降低潛艇的噪音指數,這很可能是由於中國進口了基洛級潛艇之後,學習了類似的靜音技術。同時,潛艇的排水量也增加了,039G的水下排水量被認為超過3500噸,因此水下自持力更久,作戰半徑也更大。

更關鍵的是,039的改進型號採用了更加先進的AIP系統,這使得中國常規潛艇脫胎換骨,作戰性能得到極大的飛躍。所謂的AIP系統實際上就是不依賴空氣推進系統的英文簡稱,這種系統的裝備可以使得潛艇不需要浮出水面就能長時間運行。沒有AIP系統的潛艇,在潛航一段時間後就要浮出水面,或貼近水面使用通氣管,通過吸入空氣來使柴油機運轉,為蓄電池充入足夠的電力。裝備AIP系統之後,潛艇在水下就可以自主完成這個過程,不需要浮出水面,這可以極大的提升潛艇部隊的生存性。

目前039潛艇採用斯特林發動機的AIP系統,這是一種熱氣機,其實是蒸汽機的表兄弟,學名叫“閉式循環往復式外燃機”。優點是技術成熟、結構簡單、成本低、可靠性較高,被認為是一種成熟的AIP系統。早期的039潛艇使用的是引進仿製瑞典的斯特林4-275發動機,功率為75KW。隨後我國自行研製了升級款的斯特林發動機,效率比瑞典原裝發動機提高,功率至210KW,是目前世界上功率最強勁的潛艇熱氣機AIP系統,可潛航一個多月無需浮出水面,速度比日本蒼龍級潛艇提高50%以上。

但潛艇斯特林AIP系統也有較大的缺陷,例如仍然存在機械動作系統,會增加潛艇的噪聲輻射,需要採用浮筏減振系統進行降噪。另外斯特林系統的功率較小,難以支持潛艇以較大的速度進行潛航。

難得可貴的是,中國正在研究燃料電池型的AIP系統,這種類型的系統動力更大,效率更高,同時幾乎不會產生什麼廢棄物,因此可以安靜的運轉而不產生被發現的危險。燃料電池型不依賴空氣推進系統是依靠氫和氧反應生成水中間產生的能量,這種類型的系統是所有不依賴空氣推進繫系統中性能最佳的,然而這需要相當高的技術儲備以及非常大量的資金投入,光是在潛艇上儲備液氧和液氫就非常的困難了。

目前國內燃料電池的性能已經達到較高的水平,燃料電池的推進功率已經達到100KW級,而德國的212型潛艇配備的燃料電池AIP系統,就是由2塊120KW燃料電池組成。這意味著中國研製的燃料電池的功率已經達到潛艇裝機要求。所以外界一直在推測中國海軍可能會採用燃料電池AIP系統替代現有的斯特林發動機作為下一代潛艇的AIP系統。

如果039潛艇能夠用上燃料電池的不依賴空氣推進系統,這才真正證明我國海軍潛艇部隊技術上有了卓越的進步,同時也代表著我國常規潛艇技術邁入世界先進技術行列。


科羅廖夫


我軍039型總體來說分成兩個大的分型,2000年之前的是039型和039改進型,這兩型艇都是排水量1600噸左右中型潛艇,是替代033艇和035艇的,執行任務的半徑在2000海里左右。


039型艇的初始型號圖片裡的那艘艇(320號艇),它指揮台圍殼與早先的033和035艇不一樣呈梯形,指揮塔後面出現了填角,並且艇型也是“抹香鯨型”這樣的艇型設計在水下的航行阻力更小,航速也會更快。

初始039型號是試驗艇,只建造了一艘,因為一型新的潛艇設計是否達到要求,要先建造一艘艇在它上面進行大量的實艇性能論證、數據採集和各子系統的海上實驗,只有這樣才能得到最真實的驗證數據,這個道理就和飛機的驗證機是一樣的。



039改進型(039G型),指揮台重新設計後要比初始型號簡潔了很多,039改進型延續了“抹香鯨”艇體設計,這樣的設計比較適合近海淺水區水面/水下航行,艇艏像水面艦艇的艏部那樣更容易劈開水流,在淺海航行更快速和更節省蓄電池能量,德國209系列和法國“阿戈斯塔”都是這樣的設計。 法國“阿戈斯塔90”常規潛艇也採用“抹香鯨艇型設計”,並不是所有的潛艇艇型都採用“水滴形”或者“拉長水滴形”設計,是要根據自己的近海水下條件設計。



“039改潛艇”還是我軍第一型可以水下發射反艦導彈的潛艇,這使得我軍潛艇的打擊半徑一下子從魚雷的20公里提高到了180公里!由於是超視距發射,大大的增強了潛艇的作戰能力和自身安全。

039改艇水下發射“潛射反艦導彈”,該導彈是以C802A導彈為基礎,外面有密封包裝器、彈翼需要摺疊,發射時將包裝器推入魚雷發射管內,採用與發射魚雷相同的方式將它發射出去(高壓空氣推出),包裝器接近水面后里面的導彈發動機開始點火飛出水面…。

“039改艇”與033艇最大不同,就是首次採用了單軸單螺旋槳推進設計,螺旋槳為七葉大側斜設計,這要比以前的“五葉梅花狀”螺旋槳設計大大減小了推進時划水噪音和減少氣泡噪音的產生,是世界標準的先進設計,但是也大大的增加了螺旋槳的製造難度,它的製造成功說明我國螺旋槳製造水平基本與世界先進水平同步。



039改進型第二批次,與第一批次相比指揮台圍殼有又了修型,取消了後面的弧形填角採用直邊斜角,這個改變使潛艇在水下轉彎時減小阻力和指揮塔圍殼旋流。使潛艇機動更加靈活和降低噪音。 MTU系列艦用柴油機是目前最優秀的柴油機。


039改進型艇的柴油機組使用的是德國MTU公司的MTU12V–493型中速柴油機組(可能與209潛艇同型)取代了以前035艇的GE–390–ZC2型中速柴油機組。MTU12V–493型柴油機體積更小、設計更加緊湊、單機輸出功率更大,是世界上目前最成熟最先進的潛艇柴油機,我國1990年代初引進目前在陝西柴油機廠全面製造,是我軍新一代潛艇的主機。

039改進型艇一共建造了19艘,目前是我軍主力常規潛艇之一。 我國海岸線漫長有18000公里,海洋國土面積300萬平方公里,這樣大的面積使得各海區狀況比較複雜,從渤海灣到南沙群島水深30米~3000米以上這樣的海水深度,從連雲港劃界北部(北海艦隊轄區)黃渤海平均水深在15~200米之間,東海雖然有水深超過800米的海域,但是東海海底大陸架延伸很長,適合潛艇水下活動航道短而淺、而且水下暗礁密佈!這樣的海域不適宜水下排水量3000噸左右的大型遠洋潛艇活動,而水下排水量在1500噸的039G型潛艇卻非常適合,在水下靈活度會更高!戰時可在水下固定聲吶基陣的配合下完全可以對抗核潛艇!



大修當中的039G潛艇上部殼體被完全揭開,隱約可見裡面的設備和裝置、管道,中型常規潛艇它的殼體並不厚,它的這次大修可能是一次全面升級。

從艇艏方向看039改艇直徑在6米左右,1500噸的艇沒必要直徑太大,過大的直徑反而增加水下阻力。

039G型性能達到了1990年代末期的水平,經過升級之後將達到2010年代標準,與世界上的先進常規潛艇比如:法國“鮋魚級”和德國209型1400型最新建造的相媲美!039G型艇也為我軍今後設計更先進的中型潛艇提供了範本。

039A型潛艇,我國是海洋大國對潛艇這種水下裝備的作戰能力是要細化的,在暫時受到技術制約下不能大量的建造核潛艇,這就需要建造水下排水量超過2500噸的遠洋常規潛艇暫時頂替,039G只是中型潛艇,自持時間短,需要建造自持時間超過至少1月的大型潛艇...039A艇大約是2003前後在武昌船廠下水的。

039A其實與039G型艇已經沒有多少聯繫了!它的排水量要比039大了50%,完全是全新設計,艇體也採用了適合遠洋潛艇的“水滴形”設計,指揮塔圍殼低矮更加敦實流線感更強,它是大型艇並且安裝了AIP裝置,總體戰鬥力比039G強大了很多!特別是安裝了AIP水下動力裝置,讓潛艇在水下航行時間會增加一個星期,大大的提高了隱蔽性。

圖片裡就是瑞典潛艇用“斯特林發動機”。
斯特林發動機的工作原理動態圖。



“斯特林發動機”是一種不依賴外部空氣在水下通過空氣置換,燃燒做工就能推進潛艇航行的發動機,“斯特林發動機”有100年以上的歷史了,由於功率比較小,未成為汽油機或者柴油機這樣的主力發動機,但是它體積小,理論上可以使用任何燃料,木材都可以!並且對空氣需求量也低,它的這些優勢正好符合潛艇在水下低速航行的要求,所以“斯特林發動機”與氫燃料電池,成為目前常規潛艇水下不依賴空氣航行的兩大新型動力源。


039B型潛艇,指揮塔上部對比於A型艇圓滑過渡,這樣可以更加降低航行阻力,估計艇上的各種裝備也會有升級。
兩圖比較,039A與039B最顯著的區別就是039A的指揮塔呈直邊,而039B則是頂部圓滑過渡。


039C型潛艇,指揮塔圍殼呈“梯形”,圍殼底部前後都有“填角”,這樣的設計更加符合“流體力學”,它是我軍目前最先進的遠洋常規潛艇。039B/C都能發射“鷹擊–18”大型遠程超音速反艦導彈和更先進的大型魚雷,使反艦能力提高了一大步。

我軍的潛艇從039型開始進入到了自行研製階段,從1992年039型試驗艇服役距今已經超過35年了!在國力增強、科技進步的支持下常規潛艇的質量水平已經與世界水平相當,並且039B/C型潛艇的外貿型已經出口到了泰國海軍和巴基斯坦海軍,這說明我國的潛艇設計與建造水平獲得了國際軍火市場的認可。


我國出口泰國的S26T開工儀式上,有泰國高僧做法事。

總之,039型艇是人民海軍裝備的一個新起點,在保衛著國家海洋權益的同時,仍然在為新型潛艇積累經驗,將來我軍的潛艇會更加的先進。


皇家橡樹1972


039系列潛艇一共分為5個型號,先後順序為039,039G,039A,039B,039C。039和039G潛艇與039A和039B以及039C有著明顯的區別,最主要的原因就是為了降低噪音對潛艇的外形進行了優化設計,使其更加的符合流體力學,降低了航行時的噪音,也趕上了世界潛艇的發展潮流。

雖說五型潛艇都是039這個系列的,但是039和039G屬於“宋級”常規動力潛艇,而039A/B/C則屬於“元級”常規動力潛艇,外觀不同也是很正常的。

科研人員可以說是想盡各種辦法來降低潛艇的噪音,潛艇的噪音來源主要有“內部產生的機械噪音”,“艇體與海水摩擦的噪音”,“螺旋槳產生的噪音”。而對艇體修型,就是為了減小艇體與海水摩擦產生的噪音,這也就是039系列潛艇外形各不相同的原因所在。可以看到的是,從039至039C外形是越來越漂亮,表面是越來越光滑,噪音是越來越低,阻力是越來越小。



039潛艇的外形非常容易識別,其圍殼被設計成階梯狀,對降噪極為不利。
(上圖為039潛艇,僅此一艘,)

所以039G就將039的階梯狀圍殼,設計成了向前傾斜的梯形,且異常高大。039G較高的圍殼不利於穩定性和水下的機動性。

(上圖為039G潛艇)

所以說,039A/B/C的圍殼被設計的較為低矮,且呈現出形狀各異的梯形。無論是039還是039G,其艇艏的形狀被稱為“鯨首”,艏部是垂直的,整體設計上為“鯨型”,從外觀上很容易分辨出來。而039A/B/C的艇艏是圓形,整體呈現出“拉長水滴線型”,是國際上先進潛艇普遍採用的艇體形狀。


“拉長水滴線型”的艇體溼表面積小,水流流經艇體時平滑勻稱,有利於降低噪音,艇體構型造成的阻力也很小。“拉長水滴線型”潛艇的艇尾還可以安裝大直徑,低轉速的螺旋槳,提高了推進效率。

039系列潛艇的排水孔也不盡相同。

039G的排水孔是多列,高低不平。從艇艏開始升高,到圍殼升至最高處,然後再降低,到艇尾再次升高。039的排水孔則是從艇艏開始升高,到圍殼時是最高點,然後下降至艇尾。兩者的排水孔也有明顯的區別,039G的是小方格狀,039的則是小方格上邊或下邊還有很小的矩形。(下圖為039A潛艇)



039A/B/C的排水口極為相近,但還是可以從圍殼上進行區分的。

039A的圍殼稜角分明,比較高,比較長,呈現矩形。(下圖是039A)


039B的圍殼呈現梯形,顯得低矮,圓潤。(下圖是039B)

039C潛艇的圍殼看起來像是進行了填角,但是一體的,只不過圍殼上部較短,下部較長。(下圖是039C)

其次,039C和039A/B的圍殼舷窗也不同,三型艇都有上下兩層舷窗。039A/B的舷窗是下面大,上面小。039C的舷窗是上下兩層的尺寸相近。

從039到039C標誌著我國潛艇的設計和製造工藝已經趕上了世界發展潮流,039C潛艇的性能已經不遜於日本的蒼龍級,德國的212級。(圖片來自網絡)


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