潛艦後續艦應該持續備料提早研發

陳政宏 2023年10月31日 07:00:00
海鯤艦並非逆向工程造出來,它雖然一定參考了一些先進國家潛艇的設計,但應是在外籍顧問指導下,由台灣工程師全新設計出來的。(圖片摘自總統府網站)

海鯤艦並非逆向工程造出來,它雖然一定參考了一些先進國家潛艇的設計,但應是在外籍顧問指導下,由台灣工程師全新設計出來的。(圖片摘自總統府網站)

蔡總統在海鯤艦命名下水典禮致詞中說潛艦是造船工藝的最高標準。光從零件數來看,柴電潛艦就是戰鬥機的十餘倍,複雜度更高,施工更加困難,因此工時更是二十到四十倍。而且為了耐壓,製造的精密度與品質要求也非一般交通工具可比。我國能自製潛艇,其實是工程史上輝煌的里程碑。由於近年國內生產毛額增加不少,國防預算也快速提升,我國並非無力負擔潛艦艦隊;而潛艦可以少數船隻牽制水面艦隊,亦能在灰色情況及反封鎖戰中,扮演關鍵角色,其實是台灣亟需的非對稱作戰武器。

 

海鯤艦備受外國肯定

 

雖然海鯤艦才完成封殼、舉行命名下水典禮,尚未測試各系統與整體的性能與安全性,但從迄今進度與已揭露的資訊來推測,外國專家與媒體已多所肯定。茲以兩則國內較少注意到的專家評論為例說明。

 

首先是國際知名的潛艦與海軍觀察家薩頓(H I Sutton),他對IDS海鯤艦的評論文雖已被不少國內專家、媒體引用,但忽略他在影片中才有說的一些重點,其結論是:以第一艘自製潛艦來說,這麼快造出來令人印象非常深刻,是個雖然中庸(average)但可敬的(respectable)柴電潛艇設計。另外他也提到雖然多人批評帆罩外殼粗糙不平整,但那是軟殼薄板,非常輕,並非壓力殼,他認為這還好(it's fine)、沒什麼大不了的(not a big deal);還有關於船艉的X尾舵,是全案最大的設計風險所在,也是有一點野心(a little bit ambitious)的;而其他部分的設計都滿保守的(quite conservative),這對於第一個自己設計的潛艦是非常合理的(sensible)。

 

美國潛艦專家薩頓,專文分析國造「海鯤號」潛艦技術來源。( 取自Naval News)

       

但是他跟外界觀察家喜歡猜測是海鯤艦從哪個型號演變而來的,因此從設計圖稿、建造影像等認為海鯤基本上(essentially)是海龍級的逆向工程加上一些改變(modification)而來。這點他的推測有誤,海鯤應該比較像IDF戰機,雖然一定參考了一些先進國家潛艇的設計,但應是在外籍顧問指導下,由台灣工程師全新設計出來的。這就像我們會在IDF或韓國的FA-50戰機上看到一些美俄四代戰機的影子,但其實又不一樣,這不到逆向工程再加改良的程度。而且外界喜歡從外型來推測設計血緣也不是可靠的方法,因為潛艦內外殼間有自由泛水區、油櫃、壓載水艙等,基本上是液體存在的空間,形狀變化可較為自由,只要重量體積與重心分配得當即可,因此仍會以整體流體動力性能搭配各項裝備的限制來考量,不需要太仰賴參考母船的外型設計,也因此一定需要做船模實驗來驗證設計的可行性。比較適合推測設計血緣的依據應該是參考母船,但是參考母船可以不只一型,且只有真正設計者知道。海鯤的參考母船除了在手上的海龍級之外,可推測應該還會有各國外籍顧問的設計經驗,所以反而是米克斯(mix)的可能性較高。

       

又如,十月初新加坡國立大學李光耀公共政策學院研究員德魯˙湯普生(Drew Thompson)接受澳洲的公共電視澳洲廣播公司(ABC)訪問時也指出,蔡總統任內大增國防預算並建立國防工業基礎與自主國防項目真正展現台灣自我防衛的承諾;並強調建造海鯤艦是很不容易的事情,須知潛艦工程極為複雜,需要先進的計畫管理、系統整合能力、協調國內外諸多廠商,因此海鯤的下水典禮真正顯示了一些台灣主要參與者能力的進步,特別是負責整合工作的台船。而從設計到下水只花了七年時間,速度之快令人印象深刻,對台灣軍事的士氣大幅提升,台灣人民應該對此感到驕傲。另外他也指出除了洛馬與雷神兩家比較高調的公司外,還有一些其他國家比較低調的技術與裝備供應者,這代表幾件事:北美、歐、亞多國協助台灣的意願代表北京的脅迫有其極限;此外澳洲目前的AUKUS計畫潛艦雖然會從英美兩國得到很大的協助,但是澳洲企業與政府可從台灣自製潛艦的案例中學習系統整合、複雜計畫的管理、管理大量國際與國內供應商及供應鏈問題。他認為澳洲若與台灣接觸可以學習台灣的經驗,可藉由對雙方都潛在有利的技術交流來參與。

 

 

國防產業升級的機會之窗

 

海鯤艦的順利封殼命名,已成為國防相關工業升級的機會之窗,這可從兩方面來談。首先,正如近日由多家國內潛艦供應商聯名投書反映的,潛艦國造已有一些重要的核心材料裝備,可由本土供應商掌握製造,如此可厚植國防力量於民間、建立國內產業鏈、增加就業機會,並藉著潛艦此一複雜精密的載台進行系統整合的工作,而能促進傳產與新興產業的結合、交流、技術升級與生根;同時由於潛艦的認證,使廠家的技術與能力可被國際認可、提升商譽,有助其他海用及陸上裝備的業務拓展、軍民通用科技的發展。

       

其次,最近的國際情勢與我廠商的能力使得我方獲得外國先進精密設備的機會大增。前陣子我因規劃實驗儀器與歐洲某國廠商的業務代表聯繫,從爾輾轉聽聞西歐某國某項可用於流體力學研究的頂級精密測量儀器,在今年初完工後已整套完整封箱,等待核准出貨時,被該國政府禁止出口到原買家的國家,該廠商只好很無奈地解約。後來了解這是從2022年3月俄烏戰爭後就開始的戰略性技術出口緊縮政策。目前該廠商正愁如何找到可能的買家,因為全球使用該種儀器的實驗單位不多,其中大部分也幾乎都已有功能相同的儀器,且該儀器非常昂貴,不是需要追求精密測量的研發計畫是不需要用到這麼高等級的。由於他十分確定台灣是該國會核准技術出口的地方,這位業務代表才詢問我們是否會有後續研發需求而有機會購買。這很具體反映最近一段時間正是台灣國防產業升級、獲取先進國家支持與合作的機會之窗,萬不可失。

 

後續潛艦應該持續備料、提早研發

 

海鯤艦設計過程與製造過程中,工程師應該早已知道至少有哪些性能、裝備、設計可以再加以改良、升級之處。這些可能包括性能精進、機械效率與管理效率的提升、設計模擬與試驗工具的升級或精密度提升、有機會可嘗試改為自製或替代性商源的籌措等;也可能包括從零組件測試到次系統測試過程中已發現問題的排除、工序、整合方式的調整與改良等等。這些不需要也不應該等到海鯤艦全部測試完成,甚至是交艦後海軍的作戰測評完,才加以彙整後規劃實施,而是應該隨時納入研發改進項目中,逐步實施。

 

海鯤艦設計過程與製造過程中,工程師應該早已知道至少有哪些性能、裝備、設計可以再加以改良、升級之處。(攝影:張哲偉)

 

另一方面,對於仍需從國外進口的材料或裝備,最好也要趕緊利用目前的國際合作機會之窗,破除民代洩密疑雲,趕緊訂好規格(若需調整)持續進口備料,以確保後續艦的建造無虞。其他可提早投入的研發工作,也包括學界的基礎問題研發、整合產學研業界的人才培育與成長、業界製程技術的開發與升級、各種測試平台的建構與完備等。

 

這樣未來每隔一兩年都會有一兩艘完工,並展開較上一批次進步的設計。若後續艦計劃能儘速推出,則生產工廠可以繼續製造,提高廠房使用效率,也可安排專業人員的最佳利用、避免流失,更重要的是可以加速建軍速度,因應急迫的敵情威脅。此即今年9月成大舉辦的一場論壇中,產軍學各界討論「未來造艦人才需求與培育策略」的共識:運用國家整體資源,從人才培養、裝備技術、造船產能等整合規劃,透過國艦「全壽期管理」的落實執行,以確保國家安全,鞏固社會經濟的發展

 

※作者為國立成功大學系統及船舶機電工程學系副教授




 

 

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