梅复兴／潜舰国造设计的真相－－可以深潜到300米深？
▲旗鱼／剑龙级潜舰压力壳的实际形状与我们平时看到的不同。（图／翻摄自荷兰军事迷网页Dutchsubmaarines.com）
●梅复兴／台海安全研析中心主任，长期钻研国防，娴熟美台安全关系，曾创办并主编《台海军情》电子期刊。
日前潜舰国造（IDS）原型舰（编／代号「1168」？）的模型引起不少关注，大陆方面甚至还大加臆测，针对模型外观推测可能的技术来源。但事实的真相往往远不如揣摩猜测的精彩刺激....。
首先，要明白我们一般所能看见的潜舰外型，大部分都是舰体的外壳，或称「软壳」（light hull或casing），并不是压力壳 （pressure hull） 本身。而潜舰设计的学问主要在压力壳，不在软壳。即使单壳舰体的潜舰（像剑龙级或其前身荷兰的「旗鱼级」及美国的「白鱼级」），也都是在压力壳外覆有一层软壳。 这点从公开的图纸均可佐证了然。换句话说，我们不能单凭外（软） 壳的形状就断论1168的设计是仿效国外哪型潜舰，更遑借此推判技术是来自哪个国家！
众所周知，潜舰国造原型舰系「深度参考」剑龙级的设计。在发展设计的过程中，设计团队尝试考虑过各种不同方案，但差异都主要在外观与一些装备的布置，基本设计并未改变。其主要原因在于因为我们虽拥有荷兰当年提供（供我国执行保修用的）修建图纸，但因为技术包件并未包含原始的概念设计。没有概念设计的完整资料，就无法确定当初设计的一些假设与计算，更动压力壳的尺寸，容积与重量就会非常困难，复杂度与风险也因而大增。
▲美国白鱼级的设计示意图。可以明显看出，虽为剑龙／旗鱼级的前身，但其压力壳与外（软）壳形状颇有不同。（图／翻摄自U.S. Submarines Since 1945）
剑龙级系衍生自荷兰的旗鱼级，后者又是以美国「白鱼级」（Barbel-class） 的概念设计为基础。但据了解，事实上连荷兰也都没有「白鱼级」的完整概念设计资料，而就算荷兰有也不能在没有获得美国的同意下提供给台湾。这点在过去几年海军踏遍全球搜寻潜舰设计技术时已获得确认无误。
而由于潜舰乃是「容积临界」（volume-critical）的船舶系统，在设计时（压力壳内的）容量乃是最主要的限制因素。也就是，万事莫如所有装备能够塞入压力壳急！因此，IDS设计团队对于会需要重做船舶工程计算的重大设计变更都须避免，以降低设计风险。固然因为建造剑龙距今相隔近40年，原设计图纸上的许多装备已经无法取得了，必须改采用现今市场上可以获得者替代。而这些装备 （如柴油机等） 的「足印」（尺寸大小，重量，耗电，散热，隔音防震，维修所需空间等规格条件） 很可能与剑龙级上的有所出入，从而需要做小幅的调整。
是以，据了解，IDS原型舰压力壳的构型以及（占容量与重量比率最大的）电瓶配置仍遵循了剑龙级的设计，以降低风险。在无法获得原始概念设计的情况下，尽量不做出会涉及牵一发而动全身的船舶工程计算的设计更动乃是合理，睿智之举。事实上，以IDS案设计发展期程之短迫，设计经费之相对贫瘠，自身经验能量之阙如，外国技术协助之高度局限，除了这么做外似亦难有其他办法。而这也就是海军所公布的IDS原型舰诸元（长，宽，吨位等）均与「剑龙级」非常相近的根本原因。
▲旗鱼／剑龙级潜舰压力壳的实际形状与我们平时看到的不同。（图／翻摄自荷兰军事迷网页Dutchsubmaarines.com）
即便如此，在这（不涉及压力壳与电瓶布置设计）的前提下，还是有一些改进可以做的。首先，根据历来军方正式的公开说明，IDS的设计在航程与静音性能等方面均会与剑龙级有所不同。且因为IDS会采用HSLA-80高张力低合金钢板（550 MPa张力），而这较剑龙级所用的FE-510钢材（350MPa张力）张力要高出甚多，故理论上IDS原型舰的最大潜深也应该要比剑龙（一般公开资料声称潜深达200公尺以上）要深出至少一半。
另外一些显著设计变更就是艉舵从十字型改为X构型，推进车叶从5叶改为7叶，以及帆罩外型。
艉舵改为X型大家都知道是为了改进浅水作业自由度以及在海床坐底时的安全。此外，由于X型舵无论潜舰是做俯仰还是转弯动作都是四个控制翼面同时制动（不像十字型上下和左右各只由两个翼面制动），故每个舵面单位面积所能提供的控制力较大，对潜舰的运动操控性能有所助益。而由于X型舵的每个舵翼所需之面积较小（因为原来两个翼面所需负担的受力现在由四个翼面分摊了），这也意味着使用X型舵会有舰艉阻力较小，流体噪音也较低的优点。最后，X型舵的布置通常都会与车叶（螺旋桨）协调，藉制造流体预旋（preswirl）以优化尾流场来增进车叶之效率并降低噪音。
当然，X型舵的设计，构造与操作都要比十字舵来得复杂。因为需要同时精密控制四个舵面以发挥X型舵之最大效能并确保操纵安全，现在都仰赖电脑控制舵翼。这在设计时必须经大量模拟验证。同时，系统失效时的备份控制也是高难度的挑战。
这次的模型亦显示，IDS将采7叶弯刀型设计，这与传统5叶式的设计相比，因能以较低转速提供同样的推进力，故在相同航速时噪音较低。从另一个角度看，由于推进车叶空蚀效应（propeller cavitation）是被动声纳较易在远距离侦测的主要噪音源，而7叶螺旋桨产生空蚀的转速一般要比5叶构型为高，那也就意味着7车叶潜舰可以较高的所谓「安静速率」（没有空蚀）航行。一般传统舰船车叶的空蚀现象都始于航速10-12节左右，而先进设计能将空蚀发生的速度推迟到什么程度，那就得看工程技术的本事了。
至于大家所经常注目的舰艏外形是否像哪种外国先进潜舰，于1168的主声纳仍将采用传统柱状构型 （判断应为中频） ，没有改用球形声纳或甚至适形阵列，所以舰艏形状无须大幅改变。当然，究竟是因为这样所以没大修改舰艏？还是碍于前述因素所以决定少动为妙而（至少在原型舰上） 保留了传统声纳布局？ 哪个是鸡哪个是蛋，目前尚难确知。
▲日前有港媒猜测IDS是新加坡提供技术协助。（图／记者林铭翰摄）
但若我们仔细比对日前曝光的IDS模型与剑龙级公开的照片及模型，就不难发现，虽然1168的舰艏没有像日本苍龙级那样显著向下倾斜，但还是跟剑龙级略有出入。这有可能是因为装备的大小或布置有所差异所致，但也更可能是设计团队顺道故意创造出一些外形（软壳）上与剑龙不同的设计特点，做为对美方质疑我潜舰国造案有否侵犯荷兰智慧财产权的答辩与反证。
►看更多【梅复兴】专栏
►按赞加入粉丝团，让你成为话题王！
●以上言论不代表本网立场。《云论》提供公民发声平台，欢迎能人志士、各方好手投稿，请点此投稿。