主题：中国海军AIP常规动力潜艇装备斯特林发动机 有何优势

随着我国自行研制的新一代静音AIP常规动力潜艇的公开，其所安装的国产斯特林热气机也随即被外界所知晓，那么很多人都在想，这个斯特林热气机到底是什么样的，它又有什么优势？


　　我们知道常规动力潜艇装备AIP动力系统的重要性，它既可以大幅度的增加潜艇在水下连续潜航的时间，也极大的提高了潜艇的隐蔽性，避免普通潜艇反复上浮充电造成的暴露，不过AIP动力系统有好几种，性能上各有千秋，我们的国产常规潜艇为何会青睐于斯特林热气机呢？


　　AIP是不依赖空气动力系统的英文缩写，至今面世的机型就包括闭循环汽轮机、闭循环柴油机、斯特林热气机、燃料电池及微型核反应堆等多种类型，这些类型的动力系统在性能上各有优势，也都有一些难以避免的缺陷，这其中应用国家最多，也是我国常规动力潜艇选择的就是斯特林热气机系统。


　　斯特林热气机是一种外燃机，它是英国物理学家罗巴特·斯特林于1816年发明的，它的工作原理是通过气缸内工作介质（一般为氦气）经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力，因此被称为热气机，其工作效率介于传统的汽油发动机和柴油发动机之间。

　　斯特林热气机结构虽然简单，但它有一个非常大的优势就是适应各种燃料。由于是外燃机，斯特林热气机不仅可以利用多种能源运行，汽油、柴油、木柴、煤炭、酒精、天然气、甚至是垃圾处理厂分拣过的残余垃圾都可以用来推动它正常运转，其输出功率完全取决于工作介质的压力值。而且由于它的工作原理属于闭式循环，因此将其应用到潜艇，可以做为不依赖空气动力系统在水下正常运行。


　　斯特林热气机的另一大优势就是运转噪音极低。由于燃料在机器的运行过程中始终持续燃烧，不像传统内燃机那样，燃料在气缸内以间歇爆炸的方式推动活塞做功，因此不会爆震噪音和强烈的震动，运行非常的平稳，这一点倒是和燃气轮机这类回转式机械相似，不过却少了其高速气流的啸叫声，噪音更小。

　　斯特林热气机还有一个优点就是环境适应能力较强，由于其工作时处于闭循环状态，其工作介质与外部环境是隔绝的，因此其尤其适合在高海拔地区和深海环境中平稳运行，这也是做为潜艇动力的一个重要优势。


　　说了一大堆的优点，但是不得不提到一些它的缺点，这种热机虽然结构简单，制造难度却很大，其中最主要就是工作介质的密封和活塞的润滑问题不容易解决，同时对缸体的材料要求比较高，需要选用高温下连续工作稳定性高的材料来制造。

　　斯特林热气机的另一个缺点就是热量损失比较大。由于机器在运转的时候需要长时间保持着高温的状态，因此通过热传导和热辐射造成热量损失比较明显，如何尽量的减少这些热损失也是这类机型制造的难题之一。


　　该类机型还有一个缺点就是启动速度慢，需要长时间的热机才能正常运行，需要改变工况时反应速度更是比任何形式的热机要迟钝得多，因此不能应用于需要反复大幅度变换工况的场合。

　　斯特林热气机最大的缺点还在于其输出功率一般都比较小，远远比不上内燃机，和汽轮机比起来就差得更远了，当今潜艇上使用的机型功率都在50千瓦到100千瓦之间，更大的功率开发难度很大，就连工业技术发达的日本也无法突破50千瓦的门槛。


　　综合起来，这类机型应用于潜艇还是比较适合的，首先做为辅机使用，长时间运行于水下，斯特林热气机的运行特性完全适合，其功率范围也可以接受，同时由于其运转噪音极低，用于潜艇上不容易暴露目标，其研制难度也远远的低于燃料电池和小型核反应堆，因此颇受瑞典、日本、及我国海军的欢迎。（作者署名： wind63/浩汉防务）

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