无声无息的AIP动力潜艇
100年来，潜艇设计师的主要目标一直是增加潜艇的航程和水下时间，这是一个很困难的目标，直到20世纪中叶引入核动力技术。至今，除了5个主要海军国家以外，核动力潜艇仍然过于昂贵和复杂，对于世界上其它的大约30个国家和地区来说，常规潜艇仍然是唯一可行的选择。两次世界大战的作战需求导致了潜艇部队的大大扩充，也导致了技术开发投入的巨大增加。二战后，常规潜艇得到了各种各样的改进，然而，几乎所有的改进带来的只不过是一些量变。今天最先进的柴电潜艇。比二战时的潜艇并没有本质的变化。然而，在今后15年到20年的时间里，一项新颖的技术却可能使常规潜艇出现一场革命性的变革。这项新技术叫做AIP--不依赖空气的推进系统。
瓦尔特的梦想
AIP系统的开发实际上始于二战期间，当时，苏联和德国都为各自的潜艇开发AIP系统。苏联设计的AIP系统用液态氧和柴油驱动一个闭式循环发动机，这个发动机装在M-401潜艇上进行试验，试验从1940年持续到1945年。在德国，哈马斯？瓦尔特教授开发了一个AIP系统，这个系统利用高度浓密的过氧化氢产生蒸汽用于一个涡轮机驱动的潜艇。与普通的常规潜艇相比，瓦尔特潜艇具有极为诱人的性能：它的水下最大航速接近今天的核潜艇，水下续航时间也得到了数十倍的增长。这种超级性能可以让瓦尔特潜艇在水下高速追赶护航编队和战斗舰艇编队，从而完全改变传统的潜艇作战方式。不过，和苏联系统的情况一样，瓦尔特潜艇被大量的技术和安全问题所困扰。在潜艇的封闭空间安全地使用不稳定的过氧化物非常困难，虽然实艇试验取得了某些成功，但直到战争结束AIP潜艇也没能变为有效的作战装备。
第二次世界大战后，美国、英国和苏联都获得了瓦尔特潜艇的技术，并试图把它发展为一个安全的成果。在美国，安纳波利斯的海军工程试验站进行了瓦尔特AIP系统的广泛的试验。最终，一个小型的系统被安装在小型试验潜艇内。然而，到50年代中期，美国海军终止了这项工作，开始开发核动力系统。此时，AIP动力的常规潜艇似乎已经不再重要了。在英国，皇家海军在Excalibur号上安装了一个瓦尔特循环设备，并在真实的海上航行条件下测试了该系统，结果也不令人鼓舞。事实上，这艘潜艇被戏称为“皇家海军舰艇‘爆炸装置’号”。当英国海军也转向核潜艇时，这个试验被停止了。
和美、英等国相比，前苏联对AIP潜艇的研究更加深入，二战后持续进行了15年。从1953年到1957年他们甚至建造了30艘“魁北克”级潜艇，但这种以液态氧和柴油为燃料的闭式循环柴油机潜艇在海军服役时并不令人满意。有爆炸、着火，甚至一些潜艇损伤。俄罗斯潜艇界人士把这种“魁北克”级潜艇称为“香烟打火机”。前苏联AIP开发在20世纪70年代中期终止，剩下的“魁北克”级潜艇被报废。虽然它们达到了更大的水下续航力，但这些好处被从P系统的不安全特性所抵消。前苏联还在1952年建造了一艘实验性的瓦尔特潜艇，称为“617设计计划”，这艘艇1958年服役、1959年，一次爆炸终止了这个计划。从那时起，苏联也开始集中精力开发核动力潜艇。
再掀波澜对于潜艇设计师实现无限水下续航时间的梦想来说，核动力似乎不仅是最好的，而且是最终的答案。然而，这是一个非常昂贵的梦想，对于一支不大富裕的海军来说，常规潜艇是唯一选择，这些海军几乎都希望有一天能开发一种廉价、安全的AIP系统。在大国海军放弃AIP研制工作40年后，德国、瑞典和法国的潜艇设计小组恢复了AIP系统的研究，探索四个不同技术的研究：燃料电池，闭式循环柴油机，斯特林循环发动机和蒸汽涡轮机。
一向标新立异的瑞典海军第一个把AIP系统装备到了现役舰艇上。
TS考库姆公司制造的AIP系统1989年最先在“水怪”号潜艇上进行了试验。今天，3艘“哥德兰”级潜艇--“哥德兰”号、“乌普兰”号、“霍兰”号装备了瑞典的斯特林循环发动机，这种发动机使用液态氧和柴油。“哥德兰”级潜艇由传统柴电推进装置提供主要动力，可以在水下长时间工作的斯特林发动机作为补充。它被用来驱动一个发电机，这个发电机产生电用于推进或给潜艇的电池充电。尽管由于斯特林发动机功率有限，只能保证潜艇以低速航行，但它毕竟可以让潜艇在更长的时间里维持水下航行。“哥德兰”号1996年交付，速度5节时，这种1500吨潜艇能够在水下持续航行14天，这一时间是普通常规潜艇的数倍。操作这艘潜艇需要5名军官和28名士兵。考库姆公司现在还提供一种类似的T-96型潜艇用于出口，T-96的造价约为1亿美元。
与瑞典相比，德国的AIP开发工作更加雄心勃勃。进行这项工作的是两个世界著名潜艇生产厂--霍瓦兹-德国造船厂和TNSW船厂。过去30年，这两个船厂已经向16个国家和地区的海军交付了122艘潜艇。在过去15年里，两个船厂分别进行了两个不同的AIP系统的开发。霍瓦兹-德国造船厂与西门子电子公司联合开发了燃料电池系统而TNSW船厂正在销售一种闭式循环柴油发动机系统。在完成了陆上样机试验后，1988年到1990年，这两个系统都在原来的德国海军205型柴电潜艇U-l号上进行了海试。
霍瓦兹-德国造船厂的燃料电池计划2003年在1800吨的212级潜艇上服役。这个AIP系统也将是一个“混合”系统。由于燃料电池不能提供足够的电力用于高速航行，潜艇保持基本的柴电推进系统；使用传统的蓄电池保证短时间的高速航行，用柴油发动机实现快速充电，而燃料电池可以提供低速行动的能量。霍瓦兹-德国造船厂估计，携带27名艇员的212潜艇将能在水下超过1个月，并能以4节的速度巡航超过4800公里。将有4艘这种价值25亿美元的潜艇将交付给德国海军，其中，两艘由霍瓦兹-德国造船厂建造，另两艘由TNSW船厂建造。还有两艘特许在意大利的泛安科纳造船厂为意大利海军建造。德国潜艇联合会最近还公布了214级潜艇的发展计划。这种潜艇是212级潜艇的改进型，它采用更新的双燃料电池设计，人员稍微多一些，军官和士兵共30人。已经有报道说希腊打算订购3艘214潜艇。
TNSW船厂的闭式循环柴油机系统使用液态氧、柴油燃料和氩气作为其AIP系统的燃料。氧气和氩气混合起来，形成用于柴油机的“人造气体”。氩是一种惰性气体，是可回收的，并可连续重复使用。同一柴油机在水面状态或通气管状态时还可使用空气和柴油作燃料。TNSW公司的闭式循环柴油机系统被认为费效比特别好，可以用于现有柴电潜艇的改进，还能装在新建的潜艇上。霍瓦兹-德国造船厂和TNSW船厂都估计AIP方案将使新建潜艇的全部费用仅增加15％。对于这么小的费用增加来说，性能增加那么多被认为是很合算的。此外，大多数AIP系统还需要把艇体的长度增加大约9米。
在法国，DCNI国际海军造船公司已经开发了MESMA（独立潜艇能量模型）AIP蒸汽涡轮机系统，它燃烧乙醇和液态氧制造蒸汽，驱动一台涡轮式发电机。该公司声称，它的AIP方案可以把潜艇水下续航力增加3到5倍。这一设计允许被装到很多现有的潜艇上，只增加一点额外的艇体即可。巴基斯坦已经买了3艘“阿戈斯塔”级潜艇，其中，第1艘已于1999年服役。第3艘预计在巴基斯坦建造，这艘艇将装备MESMAP系统，它将是世界上第一艘MESMA模式的AIP动力潜艇。
展望未来除了瑞典、德国、法国外，在这一波浪潮中，还有许多其他的参与者，他们在AIP系统方面已经做了相当多的研究和开发工作。俄罗斯正在提出燃料电池方案，用于改进的：“基洛”级和“阿穆尔”级常规潜艇。有报道说，中国可能把AIP装到未来的“基洛”级潜艇的一艘上。
荷兰的RDM潜艇制造厂提出了“幽灵”闭式循环柴油机方案，用于1800吨Morayl800H型潜艇。RDM船厂估计，一艘混合动力的Moray潜艇在以2节速度巡航时，能保持在水下航行20天。该公司有意为埃及建造一艘使用AIP动力的Moray潜艇，但尚未签订最后的合同。平均一艘Moray潜艇的费用估计大约25亿美元。
日本海上自卫队已经着手研究把AIP系统装到其最新型的柴电潜艇上。首选系统是瑞典的斯特林发动机和霍瓦兹-德国造船厂的燃料电池。
据估计，在今后10年，将有100-150艘常规潜艇被采购。全世界的海军专家和造船人员正在严密跟踪瑞典海军4艘AIP潜艇的使用动态，并热切地等待着第一艘德国的212潜艇。在未来几年内，将有足够的使用经验来评估使用AIP系统中能够得到的作战和经济效益。到那时，今天开发AIP装备的浪潮就可能会变成真正的生产和装备浪潮。最后需要强调的一点是，考虑到近岸作战的需要，和排水量较小的常规潜艇在这类水域的优势，当今头号的海军国家--美国也会打破不再研制常规潜艇的戒律，重新评估开发AIP潜艇的客观需要，迎接这个新的革命性水下挑战。
翱翔水中的磁流体潜艇
磁流体（MHI）潜艇又称超导潜艇，它是以超导技术为基础的电磁推进潜艇，即磁流体推进方式的潜艇，这是一种全新的、没有螺旋桨、减速箱等传功机械的推进方式。
磁流体推进基本原理是通过潜艇内部电机产生的强磁场，在与磁场垂直的海水中通以电流，根据“弗来明左手法则”，在电磁的作用下，海水运动，使海水从潜艇运动的相反方向高速喷出，从而推动潜艇前进。
那么强磁场是怎样产生的呢，它是靠电机的强电流产生的。一般的电流产生不了磁流体需要的强磁场，只有超导材料制成的超导电机才能产生强大的电流所谓超导就是电阻等于零时具有最大的电流值的现象。因此，研制、开发一种在某些条件下能产生超导现象的超导材料具有十分重要的意义。
很早就有人着手研究磁流体技术，但是，由于当时科学技术水平所限，难以获得强磁体。近年来，超导技术有了较大的发展，也发现了一些材料在极低温度具有超导现象，这就为磁流体的出现带来了希望。
日本船舶及海洋基金技术委员于1983年提出建造一艘磁流体试验船“大和1号”，已于1991年下水，该船排水量280吨，航速8节。该船是世界上首艘试验船。
磁流体推进如用于潜艇，将给潜艇带来莫大的好处，它将使潜艇又获得一次新生，将是比核潜艇的出现和常规潜艇AIP技术的应用更为重要的潜艇史上又一里程碑。
磁流体潜艇将具有如下一些特点：
--极大地增强了潜艇的隐身能力磁流体推进没有螺旋桨、减速箱等一些机械装置，不仅降低了潜艇的载荷，尤其是极大地降低了潜艇的噪声，大大增强了隐身能力，使潜艇成为真正无声的水下堡垒，增强了潜艇的隐蔽攻击战斗力。
--具有较强的机动性磁流体推进的操纵不像一般的动力装置那样，是通过改变主机的转数来改变潜艇的航速，而是靠改变流体的电流强度和流向来进行控制。由于没有常规推进系统的惯性作用，不会存在反应迟钝的缺陷，使潜艇的操纵变得非常灵活、易行，机动性有了明显的提高。
--有较高的航速采用磁流体推进，系统由于没有机械消耗，理论上航速可以达到150节，这是其它任何推进方式都无法达到的。
--设计布局合理，便于舱室布置安排磁流体推进系统没有机械设备的刚性连接，可以布放在潜艇上任意合适的地方，这给潜艇的设计带来了极大的方便，提高了艇上的适居性，提高了艇员的生活、工作质量。
未来的磁流体潜艇不仅具有上述特点，潜艇的结构形式也将会有较大的变化，它的外形奇特，与目前较多采用的水滴形状的潜艇大为不同。
设想中磁流体潜艇艇体是前尖后方，大致呈飞镖形，整个艇身圆润光滑，表面为扁平形。在艇体的两侧各有一个翼片，类似于现代潜艇的舵翼，但尺寸要大得多。前部为类似飞机驾驶舱的操艇室，尾部也有类似飞机尾翼的方向舵。因此，从总体上看磁流体潜艇就好像是一架水上飞机，在水中翱翔。
磁流体潜艇之所以采用如此外形，是由于以下原因：
（1）这种独特的外形，可以极大地降低水中阻力，获得高航速、远航程。
（2）操纵方便，易于控制，使潜艇具有较高的灵活性与机动性。
（3）不易被敌方探测器材发现，具有良好的隐身性。
