近日，中国船舶报发布喜讯，国内首台大缸径斯特林发动机基础样机顺利通过性能实验。该样机额定功率高达320千瓦，热功转换效率达到惊人的40%，刷新了“水陆两军”国际斯特林发动机的纪录。
320千瓦国产斯特林机样机
在未来，这款斯特林发动机将被广泛应用于可移动式微堆发电场景，为兆瓦级机型的研发奠定坚实基础！
通俗地说，这款斯特林发动机将成为“潜艇界”的“游戏规则改变者”。
1、320千瓦的单机功率睥睨全球，可通过增加数量提升至兆瓦级，悄然而至的“虎鲸”就此诞生！
常规潜艇续航有限，不过核潜艇则无限接近无限距离。融合多种前沿技术的核潜艇不仅航程遥远，噪音极低。其价格昂贵，制造成本远高于常规潜艇。但凭借其超群的性能，核潜艇仍是各国“香饽饽”。
而常规潜艇的问题在于续航能力受限，噪音太大也不利于隐蔽。通常，这类潜艇航速稳定在20节以上，但是常规潜艇的最大航速仅在17~22节之间，而且只能以十几节的速度航行数小时。为了避免噪音暴露目标，潜艇必须启动燃机进行低速发电。但航速会大幅降低至几节。在瞬息万变的战场上，这一“短板”可能导致错失良机。毕竟水面舰艇的航速可达20节以上，常规潜艇根本于其一较高下，只能选择“伏击”模式，使用灵活度大受限。
我国039C型AIP常规潜艇最大航速不超过22节
那么，如何补齐这一“短板”呢？
以前，采用柴油机带动发电机的常规潜艇根本无法实现这一目标。但随着斯特林发动机不断发展成熟，这个问题迎刃而解。
“AIP潜艇”一词耳熟能详，但很多人对其工作原理并不了解。事实上，大部分常规潜艇都借助电机驱动螺旋桨推进，而电机需要蓄电池供电。蓄电池的能量密度过低，无法长时间为电机提供充足电能。需要额外配备一台燃机驱动发电机，为潜艇上的蓄电池充电，还要携带燃料和液氧供给燃机。过去，这项重任通常落到柴油机头上。但柴油机是一种内燃机，依靠爆炸推动活塞产生动力。这个过程会产生很大的噪音。以前的常规潜艇不敢让柴油机高速运转，否则噪音过大，极易暴露目标。
斯特林发动机的横空出世完美解决了这一难题！
柴油机是内燃机，以爆炸性动力为驱动力。而斯特林发动机则属于外燃机，动力更平缓，运行中几乎没有噪音。正是凭借这一优势，主要强国纷纷以斯特林机取代柴油机，为常规潜艇发电机提供动力。另一种技术方案采用的是高能电池为潜艇供能，但其安全性堪忧。
采用斯特林机作为燃机的AIP常规潜艇动力系统示意图
过去斯特林发动机的功率较难突破，瑞典研制的MK3发动机最大功率仅为75千瓦。日本苍龙级常规潜艇也只安装了4台斯特林发动机，总功率仅为300千瓦。而如今，我国研制的斯特林单机功率高达320千瓦，已超过苍龙级常规潜艇斯特林发动机的总功率！更重要的是，以这个样机为基础，不断增加工作单体，功率甚至可以提升至兆瓦级，堪比核动力潜艇的输出功率！这是一项划时代性的成就！
2、40%的热效率傲视全球，超越了常规柴油动力，同等燃料可航行更远！
理论上，斯特林发动机的热效率可达42%。但受限于材料技术、缸内工作气体、缸体材料等方面，普通斯特林发动机的热效率一般只能达到15%~30%。
斯特林机工作原理动态示意图
普通柴油机的热效率很难超过35%，近年来，凭借大量新技术的加持，我国研发了全球首款热效率突破50%的柴油机。但由于其结构过于复杂，通常难以用于对可靠性要求很高的常规潜艇。常规潜艇上的柴油机热效率一般不超过35%。虽然这个效率并不算高，但已经优于之前的斯特林发动机。
随着我国这款热效率高达40%的斯特林样机诞生，柴油机仅有的热效率优势也被彻底抹去！
3、适用于可移动式微堆发电场景，常规潜艇有望与微型核反应堆联姻，实现近乎无限航程！
与柴油机、汽油机相比，斯特林发动机拥有两大先天优势。一是工作过程中的噪音极低，二是“不挑热源”。太阳能、各种固体、液体、气体燃料乃至普通水蒸气都可以作为其热源。其中，第一个优势非常适合应用于潜艇，而第二个优势则使它与微型核反应堆强强结合成为新式系统，可谓如虎添翼！
尺寸仍比较庞大的航母核反应堆
昂贵的核反应堆主要是因为采用了成本高昂的核反应堆。为了提高核反应堆的发电效率，必须尽力提高蒸汽的温度和压力。例如，某核反应堆的蒸汽回路压力高达7兆帕（70个大气压），蒸汽温度高达360℃。
这就导致核反应堆必须配备大量高压蒸汽管线，还要采取核辐射屏蔽措施，这两个设计极大地提高了核反应堆的制造难度，导致制造成本难以承受。再加上核燃料本身也十分昂贵，整个核动力系统成本高得惊人。
那么，有没有价格亲民又好用的核反应堆呢？
当然有，只要将核反应堆产生的蒸汽温度降低，便可大幅降低对核反应堆管线的材料要求和制造工艺难度，从而有效降低制造成本。蒸汽温度过低会严重降低核反应堆的发电效率。因为核反应堆通常采用蒸汽轮机带动发电机发电。
苏联设计的一款车载微型核电站模型
蒸汽轮机的工作原理如下：高温高压蒸汽冲刷蒸汽轮机叶片，推动蒸汽轮机高速旋转，进而带动发电机发电。在这个过程中，蒸汽流的压力和温度越高，蒸汽轮机的运转效率越高，整个发电系统的发电效率也就越高。这也是各国都在努力提升核电站蒸
这种创新的 AIP 潜艇巧妙地融合了传统潜艇的经济性和 AIP 潜艇的无依赖空气推进系统、高航速等优点，使其成为大规模生产的新型廉价武器装备！该潜艇预计可持续以 20 节航速巡航，续航能力几乎无限！必要时，它还可以在数小时内以超过 30 节的极速航行，无论是日常巡逻、伏击还是紧急追击敌方水面舰艇，都能游刃有余！与当前的 AIP 常规潜艇相比，其综合性能堪称碾压式优势！
一旦制造出介于 AIP 潜艇和常规潜艇之间的这种新型 AIP 潜艇，我国可以在相同预算下制造出相当于美国至少三倍数量的新型 AIP 潜艇。这种潜艇的噪音和航程丝毫不逊色于现役潜艇，仅在最大航速持续航行时间上略有逊色。预计其综合战力可达到同吨位潜艇的 60% 以上，性价比远超 AIP 和常规潜艇，堪称前所未有的水下战斗利器！
结论：经过上述分析，我们发现这套 320 千瓦的斯特林样机非同一般，其单体功率、热效率、功率拓展能力和应用前景均属世界领先。未来，一旦以此为基础打造兆瓦级斯特林机，并与功率不超过 10 兆瓦的微型核反应堆相结合，就能制造出介于 AIP 潜艇和常规潜艇之间的革命性新式潜艇！这种潜艇融合了低噪音、近乎无限续航能力、高安全性以及快速航速等优点，其续航能力、航速和安全性均远高于依赖锂电池作为能源的 AIP 潜艇！这无疑将掀起一场 AIP 潜艇技术革命！