斯特林发动机潜艇（什么是AIP潜艇）

本文目录

• 什么是AIP潜艇
• 斯特林发动机为何能被用在AIP潜艇上 斯特林发动机是一种外燃机，依赖空气作为工质，闭式循环，依靠
• 国产斯特林发动机研制成功，你如何评价此发动机
• 潜艇用的斯特林发动机
• 潜艇的斯特林发动机有哪些特点
• 潜艇斯特林发动机是外燃机那燃烧后的废气怎样处理
• 国产320kw斯特林发动机研制成功，到底有多先进
• 为什么039系列潜艇各个型号的外形差异这么大
• AIP潜艇的原理

什么是AIP潜艇

关键词：不依赖空气动力装置（AIP）闭式循环柴油机斯特林发动机燃料电池前言为了增加常规柴电潜艇一次水下续航时间及距离，降低通气管暴露率，提高常规潜艇作战威力，世界各主要海军强国大力发展具有不依赖空气动力装置（AIP）的混合型柴电潜艇，如德、英、瑞典、荷兰等〔1〕。纵观世界各国AIP发展历史和现状，我们可以选择的AIP方案有：闭式循环柴油机（CCD）AIP、斯特林发动机（SE）AIP以及燃料电池（FC）AIP。这三种AIP方案都已被各海军强国分别采用〔1〕，如英国、荷兰等已采用CCDAIP方案，瑞典等已采用SEAIP方案，德国已采用FCAIP方案。本文介绍3种AIP装置的组成、工作原理，分析对比各种AIP方案特点，提出对发展我国常规潜艇AIP的看法。各种AIP技术原理及装置的组成闭式循环柴油机AIP（CCDAIP）该系统以闭式循环柴油机为发电机原动机。为使柴油机在没有空气供气状况下工作，必须提供模拟空气成份的进气气体，使柴油机发火燃烧工作。为此，将柴油机排出的废气经CO2吸收器吸收部分CO2气体，废气中未被吸收部分气体再加入适量氧气，即组成人造大气。但由于这种人造大气中CO2含量总比新鲜空气多，使人造空气的比热值低于正常空气，为保证一般标准柴油机在闭式循环状态下正常工作，一般在再循环的气体中加入适量单原子气体氩，使混合成的人造大气与正常空气比热比值一致。这样柴油机即可在闭式循环状态下正常工作，也可以在开式空气供应时正常工作，实现开、闭合用。为了高效地吸收柴油机废气中的CO2，应首先将温度为350～400℃、压力为0.2～0.5Mpa的废气喷淋冷却至80～100℃。再将冷却后的废气送进CO2海水吸收器中，让海水充分溶解吸收CO2气体，而其他成分气体在吸收器中吸收量很少。经这种“洗涤”后的废气进入混合室与氧气、氩气混合后再循环。而溶有大量CO2的海水经海水处理系统（WMS），排出舷外。海水处理系统利用深水能量，不需消耗较多能量而将较低压力的海水（2～5 bar）排放到深水中（如下潜300 m则为30bar），而水泵耗功只用于克服流动阻力，因此耗功少，整套装置效率较高。为使整个AIP系统协调工作，设置计算机控制系统，以控制水处理系统的海水流量，供氧量等，使整套系统适应柴油机负荷、潜艇下潜深度的变化，保证正常工作。为保证氧气供应，CCDAIP设置一个较大容量的液氧罐（液氧贮存温度-180℃）。由于氩气消耗量很小，故AIP装置中只要几个较小容积的氩气瓶就足够了。斯特林发动机AIP（SEAIP）斯特林发动机（SE）AIP以不依赖空气的斯特林机（Stirling Engine）为发电机原动机。斯特林发动机是一种外部加热的连续燃烧发动机，它通过外部燃烧的高温气体经加热管加热内部循环的工质（船用斯特林机通常用氦气作循环工质），内部循环工质受热膨胀推动活塞作功，使发动机输出轴功率。为了使发动机在无空气条件下连续运行，同样需要连续不断地供应氧气燃烧供应热量，因而SEAIP也装有较大容量的液氧罐。为了排除燃烧后废气，有两种方法可选择。一种是利用废气压力直接排到舷外海水，这需要较高的燃烧压力（30 bar左右），且未燃烧的O2会随废气直接排至舷外，导致未燃O2气和来不及溶解的CO2气冒至海面。另一种方法是象CCDAIP系统一样，装备排气冷却�O2海水吸收器及水管理系统，这样装置会比直接排出废气的办法复杂些，但可使燃烧压力降低，燃烧不随潜深影响，不会产生气泡航迹，隐蔽性较好。燃料电池FC（FCAIP）.�德国已装艇海试的燃料电池为氢氧燃料电池，其基本工作原理是靠氢和氧反应直接产生电能而工作的，它唯一的副产品为水，这个过程正好与通过电解分解水的过程相反。燃料电池必须源源不断地供应氢和氧，为此，AIP装置不仅要有较大容量的液氧罐，而且要有一个较大容量的液氢贮存罐，而液氢要比液氧贮存条件苛刻得多。2 世界潜艇3大AIP技术的优缺点比较3种AIP特点分析CCD-AIP中，柴油机本身几乎无需作重大改进，主机技术成熟，其他辅助系统问题，如再循环气体混成、废气的喷淋冷却、CO2海水吸收原理、水处理系统的原理，有关单位已有研究，不存在较大技术风险。因而开发CCDAIP能在技术风险小，投资少（例如引进一台CCD只需150万美元），且可在我们工艺、工业水平能达到的情况下早日获得。当然，相对来说，柴油机本身结构噪声和空气噪音较大，但现代隔振技术完全可使柴油机经隔振后噪声指标达到要求。由于水处理系统耗能少，因此CCDAIP系统效率可达35%。SE-AIP主机即斯特林发动机，外部连续燃烧加热工质作功，因此结构噪声及空气噪音比柴油机小，这是它一大特点。目前，我国已研制出75 kW斯特林原理样机，其效率为35%。与柴油机相比，效率稍低，而其技术成熟程度存在较大差距，工作可靠性有待进一步考验。目前存在较大难度的技术问题尚需进一步解决，如高性能加热器材料、加热器头工作温度均匀、工质流动均匀、工质密封、功率调控、压力燃烧等。因此，研制SEAIP必然投资较大（例如引进一台热气机需300万美元，一个舱段需要1亿美元），技术风险也比CCDAIP高。据称，韩国引进瑞典斯特林发动机后认为40～70%零部件不能自己生产，结果否定了SEAIP方案。另据消息，澳大利亚从瑞典购买热气机做评估试验，3个月未达到额定功率，被否定。SEAIP研制周期相应也会较长。燃料电池具有最高的能量与重量比，效率高（达50～60%），而且几乎是不产生废气，可无声航行。但在潜艇上贮存液态氢是有很大的技术难度。同时因为氢气易爆易燃，对使用氢的安全有严格要求，装置中的膜要依赖美国进口，国内尚无生产能力。由此可见燃料电池技术难度大，工业基础要求较高，要使燃料电池上艇作AIP动力，需要很高的技术储备，而我国对燃料电池的研究水平还比较低。所以，如果研制FCAIP，则研制周期较大（据估计，至少需要10～15年），投入经费也很大，例如引进5 kW燃料电池，需3万美元，自己研制至少需要1亿元人民币，同时技术风险也大。将上述3种AIP作全面的各性能指标评价，如果某项性能最好的定“好”，相比较居中者为“中等”，相比较性能较差者为“较差”（说明：“较差”并不意味这个性能达不到潜艇用要求，而仅表示三者相比为“较差”）。如果两种或三种AIP性能分不出明显优势，则同为“好”或“中等”。比较结果列表如下：表13种AIP的性能指标评价AIP方案性能指标CCDAIP SEAIP FCAIP 航程了中等中等好潜水深度中等中等好低噪声级较差中等好散发至舷外热量中等中等好研制费用好中等较差运行费用好中等较差研制周期好中等较差装置安全性好好中等维修性能好中等好研制风验好中等较差评论因为CCDAIP柴油机技术十分成熟，振动噪音经减振降噪后能满足常规潜艇“安静”性要求，而且研制费用低、周期短、风险小、见效快，因此深入研究CCDAIP，并向实用化迈进，是我们应该重点抓好的大事，应优先发展。SEAIP在我国也具有一定的技术基础，技术成熟后装艇性能较好，因而也是有发展前途的AIP。燃料电池，由于研制风险大、费用高、周期长、尽管其性能优良，但近期应用前景毕竟因现实条件制约而受到很大限制，但它是今后发展的主要方向，我们应做好技术跟踪工作。可以设想，若利用现有柴油机主机技术，作CCDAIP实验研究，那么不仅闭式循环柴油机可较快研制成功，而且辅助系统如CO2吸收器、水处理系统等均可随之试验研制，这样主机和辅机系统能同步发展，实现AIP潜艇将不是一件遥远的事情了。还应看到，尽快发展CCDAIP能促进SEAIP的研究工作，因为CCDAIP的CO2溶解排出技术、液氧贮存技术等均可移植至SEAIP中。因此CCDAIP在较短时间内研制成功可促进SEAIP的研制开发工作。总之，根据国际及周边环境国家的常规潜艇AIP现状，常规潜艇装备AIP是必然的发展趋势。但AIP属高新尖端技术，完全依赖进口则很可能受制于人。所以应加速研究开发我国AIP特别是CCDAIP，尽快加大投入，加紧AIP系统研究，以期早日装备实艇，充分发挥常规潜艇的威力。

斯特林发动机为何能被用在AIP潜艇上 斯特林发动机是一种外燃机，依赖空气作为工质，闭式循环，依靠

• 潜艇上都有液氧，所以。。。。

• 用的是液氧斯特林发动机系统还有一个液氧的罐子，里面装的就是这个

国产斯特林发动机研制成功，你如何评价此发动机

随着科学水平不断提高，国家对于汽车发动机的研究以及船舶发动机的研究已经取得了很大成功，尤其是国家在确定探索深海之后，对于深海船舶研究和创造领域给予了更大的支，对此方面的研究也给予了更大的动力，所以对于国产发动机的研究变得越来越重要，近日国产大功率斯特林发动机样机已经在中船集团顺利完成试验，它的功率能够达到320千瓦，热工转换效率达到40%。

潜艇用的斯特林发动机

斯特林发动机是伦敦的牧师罗巴特 斯特林（Robert Stirling）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirling engine）。斯特林发动机是独特的热机，因为他们实际上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程。

潜艇的斯特林发动机有哪些特点

斯特林发动机的几个特性是非常适合潜艇的，首先是燃烧连续，由于工质不燃烧，因此没有内燃机的爆震现象，噪音低；其次可以使用任何燃料，其燃烧室在外，燃烧的过程与工质无关，或者说只要有热源、冷源就能工作，无论烧煤烧碳都可以，只要能发热就行；

潜艇斯特林发动机是外燃机那燃烧后的废气怎样处理

废气处理及排放控制是潜艇的重要工作。斯特林发动机潜艇携带燃料和纯氧作为反应动力。斯特林机产生的废气95%是CO2,经过冷却器废气温度将从800℃降到25℃,然后经过一个吸收器将废气无气泡地溶 解于周围的海水中。

国产320kw斯特林发动机研制成功，到底有多先进

目前国内大功率斯特林发动机的基本样机已在CSSC 711研究所成功试验，斯特林发动机功率达到320KW，热动力转换效率达到40%，是世界上功率最大的斯特林发动机。国内大功率斯特林发动机的成功研制标志着国内AIP潜动力的历史性突破，为国内AIP潜艇提供了更强大的动力。传统的潜艇由柴油发动机驱动，但柴油发动机需要空气来工作，因此潜艇必须由水下的电动马达推进。

目前的AIP系统包括斯特林发动机、燃料电池和闭式循环汽轮机系统。AIP发动机工作时不需要从空气中吸取氧气，这是传统潜艇发展的革命**件。 斯特林发动机是一种利用外部热源加热并将热能转化为机械能的热机。循环是一种密闭气体循环，体积恒定，热量回收较低。与其他AIP系统相比，该发动机技术最成熟，采购和运营成本最低。装备潜艇很方便，可以用来设计新型号或改装旧船。

斯特林发动机也在国内AIP潜艇中使用，国内潜艇配备斯特林AIP发动机，其水下作战能力得到了有效提高。斯特林发动机也有一些缺点，其中较突出的是低功耗。发动机功率直接限制潜艇水下速度。“苍龙”号潜艇在水下只能以几海里的速度行驶，比人类的行走速度还慢。国内相关单位一直在寻求提高国产斯特林发动机的功率。经过长期的研究，国内第一代斯特林AIP发动机已经成功研制成功。

根据相关信息，新一代斯特林发动机功率增加到320KW，超过了索裕级潜艇的4台发动机功率之和，每艘潜艇可提供600千瓦的总功率。随着发动机功率的增加，潜艇在水下航行得更快，潜艇在水下航行得越快，其水下作战能力就越强。此外，更少的发动机简化了推进系统，这使得潜艇的内部结构更简单，减少了设计和建造困难，并减少了采购和操作成本。

为什么039系列潜艇各个型号的外形差异这么大

经常有外国媒体提到中国海军的潜艇型号，所谓的夏级、汉级、宋级、元级、明级潜艇，这都是北约按照中国古代历史朝代来给中国潜艇进行的级别划分。其中的“宋级”对应的是我国的039型常规潜艇，这艘潜艇的改进型已经达到世界最先进水平。

039级常规潜艇由江南造船厂和武昌造船厂联合建造，从1992年开始第1艘开工，1994年第1艘下水，至今已经过了20多个年头，但是经过一系列的改进，仍然是我国海军潜艇部队的重要作战力量。由于服役时间较大，因此其早期型号和后期型号有较大的技术性能差异。

初期型号的宋级潜艇排水量很小，水面排水量只有1700吨，水下排水量也只有2200多吨，属于中小型潜艇。在设计之初这种潜艇装备6各533毫米鱼雷发射管，可以发射鱼雷以及中国的鹰击82反舰导弹。初期型号装备了中国从法国购买而来的低频被动搜索声纳阵列，可以发现30公里距离内的4到12个目标，但是按照当时技术条件看应该不会太好，而其较小的排水量和动力，也使其并不能进入世界先进潜艇行列。

然而宋级潜艇的性能在后续的改进中不断的得到提高。在21世纪初期，西方开始发现中国海军装备了新的常规潜艇，当时他们认为这是新的040级，但是随后发现这其实是039的改进型号。这一级潜艇被西方命名为元级，但其实是039的一系列改进型分别有A、B、C、G型号。而出现这些改进，是基于中国海军在潜艇技术上取得了一系列进步而形成的。系列的改进型首先换装了更加先进的声纳系统，其性能比原来的声纳更加强大，同时也在潜艇外部进行消音瓦的铺设，以此降低潜艇的噪音指数，这很可能是由于中国进口了基洛级潜艇之后，学习了类似的静音技术。同时，潜艇的排水量也增加了，039G的水下排水量被认为超过3500吨，因此水下自持力更久，作战半径也更大。

更关键的是，039的改进型号采用了更加先进的AIP系统，这使得中国常规潜艇脱胎换骨，作战性能得到极大的飞跃。所谓的AIP系统实际上就是不依赖空气推进系统的英文简称，这种系统的装备可以使得潜艇不需要浮出水面就能长时间运行。没有AIP系统的潜艇，在潜航一段时间后就要浮出水面，或贴近水面使用通气管，通过吸入空气来使柴油机运转，为蓄电池充入足够的电力。装备AIP系统之后，潜艇在水下就可以自主完成这个过程，不需要浮出水面，这可以极大的提升潜艇部队的生存性。

目前039潜艇采用斯特林发动机的AIP系统，这是一种热气机，其实是蒸汽机的表兄弟，学名叫“闭式循环往复式外燃机”。优点是技术成熟、结构简单、成本低、可靠性较高，被认为是一种成熟的AIP系统。早期的039潜艇使用的是引进仿制瑞典的斯特林4-275发动机，功率为75KW。随后我国自行研制了升级款的斯特林发动机，效率比瑞典原装发动机提高，功率至210KW，是目前世界上功率最强劲的潜艇热气机AIP系统，可潜航一个多月无需浮出水面，速度比日本苍龙级潜艇提高50%以上。

但潜艇斯特林AIP系统也有较大的**，例如仍然存在机械动作系统，会增加潜艇的噪声辐射，需要采用浮筏减振系统进行降噪。另外斯特林系统的功率较小，难以支持潜艇以较大的速度进行潜航。

难得可贵的是，中国正在研究燃料电池型的AIP系统，这种类型的系统动力更大，效率更高，同时几乎不会产生什么废弃物，因此可以安静的运转而不产生被发现的危险。燃料电池型不依赖空气推进系统是依靠氢和氧反应生成水中间产生的能量，这种类型的系统是所有不依赖空气推进系系统中性能最佳的，然而这需要相当高的技术储备以及非常大量的资金投入，光是在潜艇上储备液氧和液氢就非常的困难了。

目前国内燃料电池的性能已经达到较高的水平，燃料电池的推进功率已经达到100KW级，而德国的212型潜艇配备的燃料电池AIP系统，就是由2块120KW燃料电池组成。这意味着中国研制的燃料电池的功率已经达到潜艇装机要求。所以外界一直在推测中国海军可能会采用燃料电池AIP系统替代现有的斯特林发动机作为下一代潜艇的AIP系统。

如果039潜艇能够用上燃料电池的不依赖空气推进系统，这才真正证明我国海军潜艇部队技术上有了卓越的进步，同时也代表着我国常规潜艇技术迈入世界先进技术行列。

AIP潜艇的原理

什么是AIP系统AIP系统的一种形式是允许柴电潜艇继续在水下继续运转其柴油发电机，然后利用电力进行推进，水下滞留时间可以延长到2周。AIP系统是一个闭环系统，通过气态氢和液态氧之间的连续化学反应来产生电能。此外，AIP系统非常安静，不会产生大量的热量，使潜艇不易被发现。现时燃料电池是一种发展较为成熟的AIP系统，由固态聚合物燃烧装置、液氧系统、氢系统、热交换器、海水冷却器、淡水冷却泵、冷却水箱、催化剂罐、造水箱等装置和燃料电池组件的电器设备构成,特点是装置中无转动机械部件，因而没有噪音辐射；无机械能和电能辐射，电能转换效率高达70%；能量转换温度低，工作环境较安全。德国是最早研究燃料电池的国家之一，水平处于世界领先地位，其新型潜艇212A型或者214型连续潜航最高达到17天，而采用燃料电池AIP系统209型最多可以连续潜航14天时间。日本也正为其新型潜艇“亲潮”加装瑞典考库姆公司的斯特林发动机(AIP)系统,改装後潜艇的排水量近3000吨。 看来(AIP)系统很有可能成为下一代潜艇的常规配置.AIP系统分类闭式循环柴油机系统闭式循环柴油机（CCD/AIP）除了进、排气系统与普通柴油机不同外，其工作原理与目前常规动力潜艇所使用的普通柴油机是一样的。其工作原理是：用潜艇自带的氧气代替空气中的氧，将废气中的二氧化碳经过冷却和吸收后排到艇外，部分二氧化碳作为工质参加循环工作；同时用氢气取代空气中的氮气，改善循环气体的燃烧质量。其具体工作流程是：将氧气和氢气按一定比例混合成相当于空气成分的气体输入到柴油机的气缸中，然后柴油与氧气发生燃烧反应，产生的热能推动活塞运动进而带动曲轴运转，产生机械能。燃烧后的废气从柴油机排出，温度大约在350-400℃ 之间，主要成分是二氧化碳、水蒸气、氩气和部分氧气。这些废气经过喷淋冷却器被冷却到100℃左右，其中的水蒸气被冷却成水，剩余废气进入一个吸收器。二氧化碳与吸收器喷淋的海水混合并被吸收，由海水管理系统排出艇外。这套系统与柴油机的工作深度、潜艇下潜深度均无关系。部分经过处理的废气补充氧气和氢气后，再进入柴油机参加循环工作，整个过程均使柴油机在闭式循环的工况下工作，可由一台中央计算机控制并管理。技术实现的难点和重点　其一，是将废气中的水蒸气和二氧化碳排出是实现闭式循环的关键所在。其中水蒸气可以通过冷却成水加以解决，但是二氧化碳的吸收排除却是难中之难，主要方法是碱溶液吸收法、再生吸收剂吸收法和海水溶解法，其中最好的应是海水溶解法，原料取之不竭，用之方便，实现难度较小。其二，是使柴油机在使用循环气体的情况下能保证足够的燃烧质量，产生足够大的功率。虽然循环气体中的二氧化碳经过吸收排除，但是整个循环气体中二氧化碳的浓度依然很高，势必影响柴油机的效率，因此通过加入少量氩气来克服。主要的技术优点　柴油机技术成熟，性能比较可靠，寿命长，目前此AIP系统所用柴油机可以是标准的潜艇用柴油机，制造和装配技术非常成熟，工作寿命要比其他AIP系统的主机时间长；燃料可以通用，此 AIP 系统所用柴油与普通常规潜艇所用的一样，可广泛采购，不存在后勤供应问题；随时可以在闭式循环和开式循环两种工况下进行自由转换，因为该系统所用柴油机与普通柴油机一样，所以可以进行自由转换，增加潜艇使用的灵活性；由于可以使用大量成熟技术，且水上、水下均可使用，耗油率较低，维修费用相对较低，因此是AIP系统中最经济的一种形式；工作不受潜艇下潜深度影响。存在的缺点和不足　工作效率低、氧气消耗量大、排出的热量多，按13000海里的续航能力计算，一艘209型潜艇采用燃料电池仅需携带15吨左右的液氧，而采用闭式循环柴油机、则需30吨左右的液氧；产生的噪声大，闭式循环柴油机采用的是普通柴油机，系统的运动部件较多，工作过程中机械运动产生的噪声较大，虽然可以采取降噪技术将噪声降低到安静航行时的水平，但是总体上比采用燃料电池噪声要大；系统输出功率受到限制，因为受到潜艇的噪声控制指标的限制，一般要求每台普通柴油机的输出功率≤500千瓦，因此闭式循环柴油机的输出功率很难再增加。目前德国、荷兰、意大利和英国都在积极开发研制此类AIP系统。1993年，德国在退役的205级潜艇U-1号上成功试验了250千瓦的闭式循环柴油机系统，并将眼光投向大量出口国外的209型潜艇的改装上，拟用一个附加耐压舱段来安装AIP系统，以插入方式加到209潜艇中，这样可使潜艇水下最高航速不变，水下续航时间增加4-5倍，水下4.5节航速可连续航行386小时，续航力接近1800海里。荷兰和意大利也先后成功试验了闭式循环柴油机系统，准备用于对现役潜艇进行改装或用于新建的常规动力潜艇。斯特林发动机系统斯特林发动机（SE/AIP）系统与闭式循环柴油机系统大致相同，最主要的不同就是发动机。SE/AIP系统使用的是热气机，而CCD/AIP系统使用的是闭式循环柴油机。热气机的构想是英国科学家罗伯特·斯特林于1816年率先提出来的，它是一种由外部热源加热，并将热能转换为机械能的热机，其循环是一种闭式、采用定容下回热的气体循环，简称斯特林循环，其具体工作原理是：斯特林发动机的活塞上室为热室，它与另一活塞的下室相连，四个缸相互连接在一起，具体的是1号缸上部的热室与2号缸下部的冷室相连，2号缸上部的热室与3号缸下部的冷室相连，3号缸上部的热室与4号缸下部的冷室相连，4号缸上部的热室与1号缸下部的冷室相连，互相差90°角。它们使工作气体在热室和冷室之间来回移动，使活塞运动并带动曲柄转动。斯特林发动机主要是在水下续航状态下工作，与蓄电池并联，向推进电机、全艇辅机及其他用电设备供电。技术实现的难点和重点　主要在于斯特林发动机的水下燃烧系统，因为该系统所使用的氧化剂是纯氧，燃烧方式为燃气再循环，并且是在高于周围海水压力的高压情况下进行燃烧。主要技术优点　机械噪声与振动较小。因为斯特林发动机是一种从外部对内部气体工质连续加热使之做功的活塞式往复发动机，燃烧过程中没有柴油机的爆燃现象，燃烧过程平稳，因此发动机的噪声与振动较小，但是有些斯特林发动机的部件依然采用往复式运动机械，所以在装备潜艇时仍要加装双层隔振系统以减小水下噪声。废气排放方便，当热气机的燃烧压力为22公斤/厘米2时，废气水下排放不需要闭式循环柴油机系统的庞大水管理系统，在潜深200米内可以自主排放，即使增加潜深也只需要小型压缩机协助。当燃烧压力小于20公斤/厘米2时，废气水下自主排放的深度要相应减小。这种发动机的废气排放深度与燃烧压力有关，这也是技术实现的一个难点。缺点和不足　功率较低，斯特林发动机由于其自身固有的低功率密度的特点，因而决定了整个AIP系统的功率密度小于CCD/AIP系统。如果要加大功率，需要配几台发动机，但这又影响到整个潜艇的布局与使用，实现功率突破难度较大；燃油消耗量较大，目前要高于普通柴油机。当前，在SE/AIP系统较有建树的国家是瑞典。瑞典考库姆公司从上世纪60年代末就开始斯特林发动机的研制工作，目前已经成功研制出71千瓦的 V4-275R 型斯特林发动机，装备于1995年2月2日下水的“哥特兰”号潜艇，并使之成为世界上第一艘装备SE/AIP系统的常规潜艇，这也标志着斯特林发动机进入了实用阶段。近年来，日本也从瑞典引进了斯特林发动机的建造技术，用于装备或改装海上自卫队潜艇。闭式循环汽轮相系统闭式循环汽轮机系统（MESMA/IP）系统主要由4个分系统构成：液氧储存罐、燃料储存罐及一、二回路系统。其中燃料通常选择乙醇，存放在储存罐中的橡胶袋中；一回路系统包括高压燃烧室、热交换机、冷凝器；二回路系统包括蒸汽发生器、蒸汽轮机、冷凝器。具体工作原理及过程：将储存在绝热罐中的低温液氧送到加热器中加温呈气态，乙醇和气态氧在高压燃烧室里燃烧，燃气通过蒸汽发生器后大部分被冷却，这些经冷却的燃气重新回到燃烧室，用于冷却烟道壁，调节燃烧壁壁温，使其保持在1000℃以下，同时稀释乙醇/氧气的混合气体，使其燃烧温度保持在700℃的最佳状态。一小部分未经冷却的燃气有些直接排出艇外，有些以液态方式储存在艇内。水在蒸汽发生器吸收燃气热量后变成高温高压蒸汽，温度达500℃ ，压力大约为18公斤/厘米2，这些蒸汽推动蒸汽轮机做功，驱动交流发电机和整流机组产生直流电，为推进系统提供能量。水蒸汽冷凝成水后，返回蒸汽发生器，完成循环过程。技术实现的难点和重点　主要在于此系统的液氧采用的是高压储存（60公斤/厘米2）或者低温低压储存（﹣185℃，2-10公斤/厘米2） ，无论液氧储存罐置于何处，必须要经得起5g的冲击。因此液氧储存罐应安装在低频主要技术优点　功率大，可满足潜艇水下航行需要，法国在为巴基斯坦建造的“阿戈斯塔”90B级潜艇上所安装的 MESMA/AIP系统的功率为200千瓦；燃烧产物的排放非常隐蔽，由于燃烧时的压力较大，燃烧产物的压力也较大，不需要使用其他机械系统加压就能自动排出艇外，相应也就减少了潜艇的自噪声；另外使用气泡分裂系统使排出的二氧化碳气泡减小，提高废气的海水溶解度，如果情况危急，可将燃烧产物进行冷凝储存在艇内，此举将大大提高潜艇的隐蔽性。缺点和不足　整个系统非常庞大，辅助机械设备较多，此AIP系统主要部件有燃烧室、蒸汽发生器、二氧化碳冷凝器、蒸汽冷凝器、涡轮交流发电机、各类泵，所以系统安装布置比较困难，需较大舱室空间，这直接影响此AIP系统的实用性；热效率低、经济性较差，此AIP系统的氧消耗量比闭式循环柴油机（CCD/AIP）系统要高15%左右，同时在相同水下续航力的条件下，乙醇所占容积要比CCD/AIP系统多一倍，而且所有系统部件都需要特殊的设计，投资较大，经济性差。目前法国是在MESMA/AIP系统上取得进展最大的国家。1988年以来，法国就使用400千瓦燃烧室平台进行该系统的试验，并且取得较大进展，已进入实用阶段。1994年，巴基斯坦从法国舰艇建造局订购了3艘“阿戈斯塔”90B级潜艇，这三艘潜艇将安装法国自主研制的MESMA/AIP系统，这将大大提高巴基斯坦的水下作战能力。除此之外，德国MTU公司也在加大对MESMA/AIP系统的研究力度，其使用的燃料将是柴油，功率也会增大到700千瓦，一旦研制成功，将会大大提高MESMA/AIP系统在国际市场上的竞争能力。燃料电池系统燃料电池（FC/AIP）系统是最具竞争力的AIP系统，它是直接将反应物质化学能用电化学方式直接转换为电能的能量供应系统。主要组成部分有燃料电池及其储存设备和转换器、氧化剂及其储存设备和转换器、控制装置。其中燃料电池主要种类有碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸燃料电池、固体氧化物电解燃料电池等，其中最有前途的是质子交换膜燃料电池（PEMFC）。质子交换膜燃料电池系统中的氢/氧燃料电池的工作原理实际上就是电解水的逆过程。质子从阳极移到阴极，在阴极氧气反应形成阴离子，阴离子与透过薄膜的氢阳离子反应生成水。这种燃料电池采用铂作催化剂的气体扩散电极，其负载量为4毫克/平方厘米，碳板用作导电体。电池双极板之间的冷却装置将水从系统中排出。一定数量的电池模块通过串、并联方式组成燃料电池装置，这只是一种单纯的能量转换装置。燃料电池系统构成与一般电池有很大差别。在此系统中，反应物质及其存储装置与能量转换装置是相互独立的。燃料电池的大小决定系统的输出功率，与储存能量多少无关；反应物质多少决定系统储存能量，在一定的输出功率下如果要增大储存能量，只需增大反应物质及其存储装置，无须增大能量转换装置，即燃料电池。反应物质用完后，补充反应物质即可，无需更换燃料电池。主要技术优点　能量转换效率很高，燃料电池通过电化学方式直接将化学能转变为电能，省去了热机发电时所必须经过的“燃料化学能→热能→机械能→电能”复杂的转换过程，减少了能量损耗，理论上的能量转换效率可以达到100%，实际效率可达到70%；对外热辐射较少。由于能量转换过程中能量损耗较少，所以相应的散热也少，这就有效的降低了潜艇的热辐射，减小被敌红外探测仪器发现的几率；噪声较小，燃料电池系统由于直接进行能量转换，因此本身并无机械运动部件，因此工作过程中非常安静，可以使得潜艇在航行时获得极佳的隐蔽性；系统维护保养、制造加工很方便，由于系统无机械运动部件，因此就没有磨损造成的故障，同时对于零部件的加工要求低，也便于制造加工，通过集中控制装置可以实现对各个辅助系统的控制，便于实现自动化；过载能力强，燃料电池的短时过载能力可达额定功率的2倍，而柴油机等热机却没有这么大的过载能力，因此装备燃料电池AIP系统的潜艇可进行短时的加速航行；系统配置灵活，便于安装，燃料电池是由若干个电池单元串、并联而成，可根据潜艇内部布置的需要，灵活选择燃料电池的配置方式；效率随输出功率变化特性较好，特别适合潜艇对于动力装置需要功率范围宽而效率高的要求。缺点和不足　燃料危险性非常大，易发生险情，目前的燃料电池只能用纯氢作燃料，纯氢的加工提取工作异常复杂，且在潜艇狭小空间内，纯氢一旦发生泄漏，浓度超过极限易发生**，危险性很大；系统比功率较小，目前质子膜燃料电池的比功率只有100瓦/公斤，比之柴油机的300瓦/公斤相差较远，要想达到相同功率，燃料电池所需重量要大于柴油机等；工作寿命短、价格较高，目前的质子膜燃料电池的工作寿命只有5000小时，距离40000小时的目标寿命相距较远，同时其价格也是柴油发电机组的3-6倍，约为3000美元/千瓦，不是一般国家海军可以承受了的。核电混合推进系统（SSN/AIP）核电混合推进系统（SSN/AIP）的研制工作也在不断推进和深入，加拿大在此类AIP系统的研究方面走在了世界各国的前面，其研制的AMPS型核电混合推进系统即将迈入实用阶段，这种只需经过简单改装就可使常规潜艇变成小型核潜艇的动力系统日益引起各国海军的注意。但必须指出的是，目前无论哪种AIP系统，其输出功率均不能满足常规潜艇水下最大航速航行的需求。只有将AIP系统与当前潜艇的“柴电”动力装置组合在一起，构成混合推进装置才具备实用价值。AIP系统只有在作战情况下使用，作为辅助动力系统，延长潜艇水下续航时间和航行距离，扩大水下活动范围。而在一般情况下，还需“柴电”动力装置作为主要推进系统。无论怎样，AIP系统使得常规潜艇可以在敌情威胁严重的情况下取消通气管状态，减少暴露几率，提高隐蔽性，一旦装备潜艇后，无疑将会使现代常规潜艇的攻防作战能力得到大幅提升。