“核动力AIP”和真正的核潜艇有何区别？

昨天有朋友点题要说一下核潜艇，但是笔者真的不了解，除了在某资料里见过可能是095方案模型的照片外，就没什么可说的了。从模型看，095肯定是用了泵喷，还有更符合流体力学原理的指挥台围壳，艇体直径应该也会比093更大。至于别的，看不出更多了，所以就不多说了。

另一位朋友则要求跑AIP，尤其是新的“小堆AIP”的火车，那这个，咱可以说几句。

首先咱们要知道，核动力AIP，它依然是一个AIP，不是真正的核动力——为啥这么说呢？

咱们得先说真正的“小核潜艇”。

法国的“红宝石”级大家应该耳熟能详了。法国上世纪70年代在搞定了战略核潜艇后，才开始搞攻击型核潜艇，而法国人觉得，类似美苏那种大型的，排水量比驱逐舰还大的攻击型核潜艇，固然是续航能力更强，携带武器更多，但在水深较浅的海区，比如法国南部海岸线直接面对的地中海，那就不够灵活了。

法国“红宝石”级核潜艇为了在地中海活动，排水量做到了2000吨水平

相比之下，美国“海狼”级排水量高达9150吨，堪称“水下巡洋舰”

法国新一代的“萨弗林”级核潜艇排水量虽然比“红宝石”大，但仍然控制在了6000吨以下

最后，法国就造出了排水量只有2000吨的“红宝石”级核潜艇。

为了减小排水量，该艇设计上采用了很多“极端化”的设计，比如核动力装置尺寸十分浓缩，许多结构部件都采用“兼职”设计（类似前几天哈工大取得突破的“火箭燃料共底储箱”技术），同时该艇为了尽可能减小尺寸和吨位，还取消了一般核潜艇采用的蒸汽轮机的动力通过齿轮箱直接驱动主轴的设计，改为用涡轮机先发电，再用电驱动主轴。这样可以减少一套齿轮箱，理论上能减少噪音源。而且因为它的反应堆还有一定的一回路自然循环的能力（中国091型理论上也有此能力）。

所以在八九十年代国内杂志介绍的时候还经常提，说“红宝石”有自然循环技术和取消齿轮箱，应该噪音很低。

然而实际上……咱们当时也就是消息比较闭塞，没看到国外当时的实际报道……

上世纪80年代，加拿大一度制定了一个雄心万丈的潜艇舰队建设计划，打算购买10-12艘核潜艇，用来在北冰洋冰盖之下和苏联核潜艇展开一场角逐。而当时参加拿大海军竞标的，有两种潜艇，一种是英国“特拉法加”级，一种就是“红宝石”级。而这其中“特拉法加”因为有美国核反应堆技术转让的麻烦，在成本等方面不占优势。

似乎“红宝石”级可以顺利中标——但结果呢，加拿大人测试的结果认为，红宝石有两项缺陷，因此不适合执行与敌方核潜艇对抗的任务。

北极冰盖下，是核潜艇“单挑”的战场，要在这片战场上生存下来，静音、高速、能够携带大量武器的大型核潜艇显然更具优势

其一，速度慢——这个好解释，毕竟当时的电动机技术水平还没有达到今天的水平，所以“红宝石”级航速顶天也就25节，和苏联那些能跑到30多节，甚至40节的妖孽相比，简直是不够看。

其二，噪音大——诶？前面不是说了“红宝石”取消了齿轮箱，还能自然循环，噪音很低吗？其实不然，别忘了，潜艇的噪音，要进行消除，是需要一定的排水量和尺寸代价的。苏联“基洛”级常规听被称为“大洋黑洞”，前提就是其艇内安装了两个大橡胶气囊嘛……而要安装这种东西，自然需要占用一定艇体空间，而“红宝石”内部几乎全都塞满了设备，哪还有空间来装降低噪音的相关设备？即使是法国后来引以为豪的用弹簧连杆消除噪音的这些设备，几乎也没有多少空间来装。而高速航行本来就不可能用自然循环，当然就导致噪音小不下去咯。

当然，加拿大的这个10-12艘核潜艇的计划，最后就这样破产了。

法国在后面几艘“红宝石”上，也采用了新的降噪措施，在2015年，一艘“红宝石”级在北约反潜演练中，成功突破美军航母编队的反潜网，“击沉”了“艾森豪威尔”号航母和“提康德罗加”号巡洋舰——这表明，自然循环+取消齿轮箱，在低速航行的时候，让“红宝石”级具备类似常规潜艇的静音性能，也确实不是瞎说。

在浅水海域，很多国家的常规潜艇，以及法国“红宝石”都有“击沉”美国航母的纪录，表明这些吨位较小的潜艇确实有其存在的价值

这也可以看出，加拿大那个让“红宝石”去对付苏联核潜艇的玩法，确实是强人所难了。但小型核潜艇在浅水海区和情况复杂海区，也确实有其价值——因此法国新一代核潜艇“萨弗朗”级（预计2019年首艇交付海军）排水量虽然比“红宝石”增大，但与美苏的核潜艇比，还是较小，为5300吨（水下排水量）。

既然用传统的压水堆的“小核潜艇”并不能具备真正核潜艇的全部功能，那么现代的“热离子堆”又如何呢？

按照一些传闻，未来我国将建造以039B后期批次为基础，将艇上的斯特林机和储氧舱段改为小型热离子堆的舱段。

小型热离子堆是一种第四代核反应堆，与传统的反应堆用核燃料烧水，用蒸汽驱动轮机发电的原理不同，热离子堆自己就能直接发电，它的冷却系统主要任务只是带走堆芯过多的热量，避免反应堆融毁。

因为热离子堆的结构与传统的一回路、二回路的压水堆相比，要简单的多，而发电效率又比更简单的衰变核电池高得多，因此在冷战期间，它就被作为核电源，在卫星上得到了使用。

只是，虽然可以做的非常轻，但热离子堆的功率很难做大——但是，目前AIP系统用的斯特林机，功率也没高到哪去……而其他的第四代核电技术的反应堆，不管是熔盐堆、高温气冷堆……实际上都不适合作为潜艇反应堆动力，要么噪音大，要么能量密度低。

美苏卫星用热离子堆结构示意图

相比之下，热离子堆噪音可以做的非常小，本身尺寸也非常小，输出功率虽然并不大，但是持续稳定——作为AIP系统倒是正好。

反正作为AIP系统，热离子堆也不必直接驱动电机，它的电能会首先用来给潜艇的主电池充电，然后再驱动主电机，驱动潜艇前进。

在039B上使用热离子堆AIP技术，可以说，只要堆本身的技术搞定，接下来可以说是很简单的事情了，马伟明院士为AIP系统设计的可同时给主电池充电和驱动潜艇低速前进的相关变电技术（让一个发电机同时输出直流交流电），直接把电源换成热离子堆就直接OK，简直完美。

顺便说一句，最近，日本韩国开始在潜艇上尝试使用锂离子聚合物电池，这种电池的能量密度要比常规铅酸电池高一倍以上。中国目前也是世界上锂电池生产的主要国家，还有比亚迪这样在电池技术领域拥有大量专利的公司，其实没有理由开发不出更好的电池，所以有些人吹什么日本韩国靠锂电池就能在AIP技术方面后来居上超越中国，是挺搞笑的。

通过装备热离子堆和大容量新型电池，中国的未来的“小核艇”可以具备近乎于无限的水下动力，这可比日本韩国的“锂离子AIP”强多了。不过呢，即使是有了“小核艇”，它也仍然难以在水下持续以高速航行，还是需要以低航速进行充电才行，不过锂离子电池的大容量，可以大幅度提高充满电情况下潜艇“冲刺”的持续时间，可以大大提高AIP潜艇作战灵活性。

039B型常规动力潜艇未来如果改为核动力AIP，那么其作战能力将再上一个新台阶

不过呢，“红宝石”的前例告诉我们，2000吨级的潜艇，哪怕是核潜艇，要想和6000吨以上的“正规核潜艇”在深海大洋或者北极冰盖下这样单纯靠潜艇本身性能对抗的环境下进行对抗，基本上就是找死。

但是，如果在情况复杂的浅海，或者海底环境复杂的海区进行作战，那么常规潜艇和“小核艇”却仍有很大的价值。

对于我国来说这种核动力AIP潜艇，最大的好处是技术相对简单，价格相对便宜，可以用较低的成本采购一大批，在较短时间内，大幅度增强我国海军潜艇部队的作战能力，尤其是进入更远的海域作战的能力。中国没有必要像美国那样搞全大型核潜艇舰队，我们的情况更接近苏联，有较多的本国周边海域作战的需求，搞常规潜艇或者“小核艇”的意义是很大的。