文：金太亨

 行蹤難以捉摸、神出鬼沒的潛艦，為了能在海面下航行，採用與傳統水面艦艇不同而特別的動力系統。回顧從潛水艇到潛艦的發展歷程，除了最早期的人力方式之外，由於必須盡可能保持靜默、隱匿的特性，採用電力推進一直是潛艦最主要的航行方式，直到核子動力系統發明，柴電、核子動力就成為現代潛艦的兩大推進系統。

需要「呼吸」的柴電動力

 在19世紀潛水艇萌芽階段，除在水下以蓄電池、電動馬達推進之外，還發展出在浮上海面航行時，另外由蒸汽機或汽油、煤油引擎驅動電動馬達推進的方式，但是始終無法產生高速航行所需的動力，直到採用柴油主機後，不只燃油的效率較高，也解決了輸出動力不足的問題。

 雖然電力推進的潛航靜音效果良好，不過由於蓄電池的電力無法持續很久，限制了潛艦在海面下潛航的時間，因此潛艦必須時常上浮、停留海面，讓柴油主機引進空氣運轉，並為蓄電池充電。但隨著反潛作戰技術的進步，潛艦浮航時承受的風險就愈來愈高。

 二次大戰期間，德國海軍的U艇，成功將採用伸縮設計的呼吸管（Snorkel）與柴油主機整合，潛艦只需要在海面下較淺的深度潛航，將呼吸管伸到海面上引進空氣，就可讓柴油主機維持運轉，持續航行或將蓄電池充飽電，同時降低了被敵方偵獲到的機率。

 由蓄電池供電或是由柴油主機驅動電動馬達推進，並利用柴油主機、呼吸管充電的柴電動力系統設計，具備發出噪音較低、安靜的特性，至今仍是現代潛艦的主要推進方式之一。例如我國海軍現役的海龍、海虎號，便屬於柴電動力攻擊潛艦，艦上配備3部柴油主機、1部電動馬達及2組蓄電池。

長航程核子動力成功研製

 　　隨著原子彈的發明，人類開始研發運用在船艦上的核子動力系統。美國海軍在「核子海軍之父」李高佛（Hyman Rickover）的領導下，成功研製潛艦熱反應器（STR）。而艦上裝有改良型核子反應器、1954年9月成軍的美軍鸚鵡螺號（Nautilus, SSN 571）潛艦，成為全世界第一艘核子動力潛艦。

 核子動力系統是利用裝填少量核子燃料（高濃縮鈾）的壓水式反應器（利用加壓水來冷卻），產生高熱高壓蒸汽驅動蒸汽渦輪機，進而轉動俥葉推進。由於核子反應器不需要引進空氣，加上核子燃料裝填後可以長期使用，同時間隔很長的時間才需要進塢維修，所以能夠在海面下潛航很遠的距離，以及長期出海執行任務。此外，核子反應器的輸出動力強大，也有效提高了航行的速度。

 相較於柴電動力潛艦，雖然現代核子動力潛艦的建造、維修成本昂貴，外加會有核子輻射汙染的風險，但由於不需要定期上浮、引進空氣，能夠長時間在海面下潛航，且航行速度快，可說是難以被偵測的深海殺手，更是世界軍事強國的水下戰力象徵。例如美國海軍現役的海狼級（Seawolf）潛艦，便屬於核子動力攻擊潛艦，艦上配備1部壓水式核子反應器、2部蒸汽渦輪機。

不需「呼吸」的絕氣推進

 為了改善必須引進空氣充電而定時浮航或將呼吸管伸出海面的弱點，以便獲得類似核子動力潛艦的隱密性、長時間潛航能力，柴電動力系統進一步改良發展出了絕氣推進系統（AIP），目前主要設計包括史特林主機（Stirling Engine）、燃料電池（Fuel cell）兩種。

 由瑞典Kockums公司研發的史特林主機，是在汽缸的外部燃燒液態氧、柴油，以及注入海水，不斷分別加熱、冷卻2個汽缸中的氣體，使氣體遇熱膨脹、遇冷壓縮以推動各自的活塞，進而驅動發電機、產生推進的電力。由於史特林主機運轉時，是利用艦體內儲放的液態氧，因此並不需要由潛艦外部引進空氣。例如日本海上自衛隊現役的蒼龍級（Soryu）潛艦，便屬於採用史特林主機的絕氣推進系統潛艦。

燃料電池化學反應產生電能

　 至於由德國西門子（Siemens）公司研發的燃料電池，則是透過持續供應氫氣、氧氣當作燃料，進行化學反應以產生電能（電解水的逆反應），作為潛艦的推進動力。由於氫氣、氧氣都是由燃料電池本身供應，因此同樣不需要潛艦外部的空氣，也就不必時常上浮、伸出呼吸管。例如德國海軍現役的212A型潛艦，便屬於採用燃料電池的絕氣推進系統潛艦。

 因此，結合絕氣推進系統的柴電潛艦，建造成本較核子動力潛艦便宜，且不需要設法取得核燃料，但能夠避免定時上浮充電的弱點，使潛艦在海面下潛航的時間明顯延長，未來或許將可成為傳統動力潛艦的主要設計選擇。

 另外，目前最受矚目的鋰系電池，技術已有長足進展，包括日本海上自衛隊最後2艘蒼龍級和最新大鯨級，均採用鋰系電池，顯見全電動力概念與新能源的整合利用，將是未來潛艦開發的主要趨勢。