常規潛艇在水下開啟發動機航行，那燃料燃燒後產生的廢氣去哪了？

在目前主流的軍用艦艇中，其中最讓人聞風喪膽的就是神龍見首不見尾的刺客——潛艇，各國為了提高潛艇的性能可以說是無所不用其極。雖然各大軍事強國大多把重點都放在了核動力潛艇身上，但是常規動力潛艇也並沒有停止發展，從80年代開始各國紛紛在不依賴空氣動力裝置（AIP）上大下功夫，誕生了包括閉式循環發動機（柴油機或蒸汽輪機）、斯特林發動機、燃料電池等三種主流AIP潛艇。

（日本蒼龍級AIP潛艇，採用斯特林閉循環發動機，是目前世界上排水量最大的常規潛艇）

這些潛艇因為使用了新型動力裝置，可以長時間潛伏在水下長達兩到三個星期，雖然與核潛艇的無限潛航仍然差距明顯，但是比常規柴電潛艇兩到三天的水下潛伏期增加了將近十倍，極大的提高了常規潛艇的作戰能力。那麼我們不禁要問，AIP潛艇在水下航行時，發動機不會產生廢氣嗎？那這些廢氣在水下又是怎麼處理並排放的呢？

（常規潛艇內部）

其實對於普通的柴電潛艇而言，並不存在水下排放廢氣一說，柴電潛艇的工作模式是這樣的：在水下利用蓄電池帶動電動機潛行，沒電了就必須上升至通氣管深度浮航，浮航時利用柴油機進行推進，然後柴油機順便帶動發電機給潛艇電池進行充電，充滿電了繼續潛航，循環往複。而柴油機所需要的氧氣和排出的廢氣都使用通氣管進行交換，由於直接排氣目標實在太明顯，因此大部分柴電潛艇的柴油機尾氣是排進海水裡的。

（通氣管深度浮航的潛艇）

而AIP潛艇也不是所有的都需要排氣，其中最先進的燃料電池驅動方式，因為僅僅需要使用燃料電池與氧氫發生電解化學反應後直接產生直流電，中間幾乎不產生額外氣體，因此也就不存在排放廢氣的問題。比如著名的德國212AIP潛艇，它的動力裝置就是由9組PEM燃料電池單元和兩個14噸的液態氧槽和氫氣罐組成，在電池反應過程中僅僅產生極少量氫氣，而這些氫氣又可以回收後二次利用。

（燃料電池原理）

實際上的尾氣排放問題其實只存在於使用斯特林發動機和閉式循環發動機類的AIP潛艇，這兩種發動機的結構和原理雖然都各不相同，但是都有一個傳統燃料燃燒的過程，因此不可避免的會產生大量二氧化碳、一氧化碳、氮氣之類的廢氣，而這些廢氣的體積已經多到不足以在潛艇內部進行自我消化和儲存，因此只能排泄至外部，所以如何科學有效的處理這些廢氣成為了必須考慮的問題。

（閉式柴油機AIP系統）

那我們不禁要問，廢氣能不能直接排進水裡呢？這是絕對不行的！那為什麼傳統的柴電潛艇就可以直接排出去呢？浮航狀態的柴電潛艇本身就是個活靶子，還有必要在乎這些嗎？回歸主題，廢氣直接排進水裡有兩大隱患：第一、根據實際統計，在200米的水下一艘排水量2000噸的閉式柴油機潛艇所排出的廢氣會在行駛過的海面形成一個大約300米的氣泡帶，很容易暴露目標。

（一旦暴露目標很容易被反潛機攻擊）

第二、未經處理的廢氣溫度都較高，直接排進水裡會引起水體明顯的溫度變化，形成一個異常的高溫尾跡，而現代反潛機所攜帶的高靈敏度紅外探測器能感知到0.01度的溫度變化，這麼海量的高溫尾跡無異於自殺！因此AIP潛艇的廢氣必須經過降溫、減量處理後才能被排放出去，這就是AIP潛艇特有的尾氣處理裝置。

（潛艇熱流尾跡模擬）

AIP潛艇尾氣處理裝置主要由噴淋冷卻、旋轉吸收、增壓排放、水循環管理裝置這幾大部分組成。高溫尾氣在產生後首先進入噴淋冷卻系統由霧化後的低溫海水進行噴淋冷卻，而後進入旋轉吸收裝置，通過高速旋轉，將尾氣中含量最高的二氧化碳通過海水和其他化學物質吸收，剩餘氣體中的氧氣和氮氣則重新進入發動機中用於二次燃燒，而剩餘的一氧化碳等雜質則被高壓擠壓排放進入海水。經過這樣一番處理後，潛艇尾氣數量明顯減少，溫度也降低至與常溫，混入海水之中所能引起的氣泡和溫度變化已經可以忽略不計，極大的減少了AIP潛艇的暴露幾率！

（AIP潛艇廢氣處理系統）

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