斯特林发动机原理

AIP潜艇采用斯特林发动机系统。

不依赖空气推进系统（AIP）的英文全称是“Air Independent Propulsion”，指的是潜艇在水下不依赖外界的空气也能提供推进动力和其他动力的能源系统。AIP系统主要利用自身携带的氧气，为热机或电化学发电装置提供燃烧条件，完成能量转换，从而为潜艇提供所需推进动力。这一技术的应用，使得常规潜艇的潜航时间得以增加，提高了其隐蔽能力和水下续航能力。

目前，世界上比较成熟的AIP技术主要分为三大类：热机系统、电化学系统和小堆系统（核动力AIP系统）。其中，热机系统包括斯特林发动机、闭式循环柴油机、闭式循环涡轮机等形式。斯特林发动机作为热机系统的一种，其特点和工作原理在潜艇技术领域有着重要的应用。

斯特林发动机AIP系统，简称SE/AIP，主要由斯特林发动机、发电机、液氧系统、供油系统、冷却系统、工质系统和控制系统等组成。其工作过程是在燃烧室内，氧气和燃油持续燃烧，产生的热量不断传递给工质，推动运动，进而转化为旋转运动，输出功率。

瑞典是最早将斯特林发动机技术应用到潜艇上的。其A-19级潜艇的第一艘“哥特兰”号，成为了世界上第一艘实用型AIP潜艇。该潜艇搭载了两台MTU柴油发电机、一组主推进电机和两组蓄电池组成的主动力系统，而辅助动力系统则是两台MK2（V4-275R）斯特林发动机。

斯特林发动机的核心是外部加热闭式循环式发动机。它通过密封在回路中的气体周期性地膨胀压缩，将热能转化为机械功。斯特林发动机主要有三种类型：单作用式热气机、配气式热气机以及双作用式热气机。

斯特林发动机的工作原理是以单作用式热气机为例，在一个气缸中装有两个对置，通过加热器、回热器和冷却器的相互作用，实现工质的循环和能量的转换。

斯特林发动机的各个组成部分协同工作，共同完成能量的转换和输出。其运转平稳、振动小、噪音低，且可以使用多种燃料。与普通的柴油机相比，斯特林发动机的功率密度较低，但水下续航时间更长。

采用斯特林发动机系统的潜艇，如瑞典的A-19级潜艇和日本的“苍龙”级潜艇，都展现了斯特林发动机系统的优势。其潜航时间更长，隐蔽性更好，且成本相对较低。

尽管斯特林发动机系统具有诸多优势，但其仍存在一些不足，如功率密度较低、瞬间提速或减速能力较差、油耗较大等。随着技术的不断进步和改进，斯特林发动机系统在潜艇AIP装置中仍具有良好的发展前景。

综合来看，斯特林发动机系统作为一种潜艇AIP装置，具有其独特的优势和发展潜力。在未来，随着技术的不断进步和改进，斯特林发动机系统将在潜艇领域发挥更大的作用。

除了斯特林发动机系统外，其他类型的AIP系统也在不断向前发展，如燃料电池AIP系统和以锂离子电池为代表的电池系统。这些系统的应用和发展，将为潜艇技术带来更多的可能性和选择。

潜艇AIP技术的发展和应用，对于提高潜艇的隐蔽性、续航力和作战能力具有重要意义。未来，随着技术的不断进步和改进，各种AIP系统将在潜艇领域发挥更大的作用。