當然,蛟龍級潛艇的設計指標非常高,它的性能也是同時代最爲出衆的,不過潛艇本來就是一種非常複雜的海上武器平臺,設計建造的複雜程度要遠遠超過之前的快速炮艇。同時,一艘潛艇的價值也是炮艇的十數倍,動輒就是上百萬美元。
從設計的角度來說,潛艇和其他的艦艇一樣,都是綜合各方面的因素之後進行折衷的結果。但是,在潛艇設計過程中,由於設計師必須滿足各種相互矛盾的條件,兼顧各種因素進行折衷實際上是非常困難的。
首先要考慮的就是潛艇的水下性能優秀,也要權衡潛艇的水面性能。另外一個需要考慮的折衷就是潛艇的排水量、主要尺寸和潛艇的總體性能之間的平衡。比如說,排水量的增大,可以帶來很多好處,武器攜帶量增加,燃油也增加了,作戰持續能力提高,但是排水量的提高,必須要有足夠的動力作爲支撐,如果動力不足,潛艇的性能就會大幅度下降,甚至是得不償失的。
在進行潛艇設計時,還必須要保證潛艇具有足夠的浮力,使其能夠從水下浮到水面上來。當潛艇處於水下狀態時,潛艇水密部分的排水量必須等於潛艇的總重量。潛艇下潛之後,對潛艇進行控制的基本條件是使潛艇既不下沉又不向水面上浮,要保持一個平衡的狀態,而水下航行期間所發生的微小上下起伏,都是靠水平舵和推進器來控制的,要做到這些是很不容易的。
潛艇的另外一個高難之處,就是潛艇是水下航行的船舶,所以它需要承受海水的巨大壓力,下潛深度越大的潛艇。設計建造就越是困難。容積是潛艇設計的基本參數,潛艇設計的最開始,就是從預測需要的內部空間開始,而耐壓艇體則有效地包復了這些容積。減少潛艇的重量並沒有減少潛艇的排水量,這是因爲實際上沒有減少耐壓艇體內的空間,潛艇可以下潛到很大深度。直到它的耐壓艇體所受的載荷達到臨界狀態爲止。
潛艇上的動力裝置,是屬於重量高密集型的,蓄電池通常佔了很大的重量比例,還佔據了大量的內部容積。所以在設計時就要儘可能使這些動力裝置的重量和體積減小,保證潛艇具胡足夠浮力,不會沉沒。
所有的一切,對龍魂兵工聯合體來說,都是全新的課題。在肖衛國的提議下,設計小組選擇了雪茄型的艇體設計。這是一種非常超前的設計,本來應該在二戰後纔出現的,二戰前的潛艇設計都是船型的。當然,從力學原理上說,理想的耐壓艇體應該是球型結構,因爲球形結構是最牢固的形狀,但是它的內部容積有限,直徑太大之後強度變得很低。所以並不適合排水量達到幾百噸,上千噸的潛艇。
所以龍魂兵工聯合體的雪茄形耐壓艇體。就是一種折衷的方案。它的中部是圓柱形,艇首是半球形,艇尾是圓錐形。不管從力學原理上說,還是從水下流體力學上來說,它都是一種不錯的外形。肖衛國之所以沒有上最好的水滴形艇體,是因爲這時候的材料和技術都達不到要求。
蛟龍級潛艇的設計潛深達到了150米。這是一個很高的指標。因爲這個時候的潛艇,一般來說潛深都不超過100米。
從潛艇的總體佈置方面來說,具有圓形橫截面的潛艇耐壓艇體所提供的內部空間,是一種很難進行有效處理的空間,把它充分利用起來是比較困難的。曾經有設計師採用橢圓形橫截面潛艇耐壓艇體。但是強度不足而失敗。之後又有二次世界大戰期間德國建行的xxi型潛艇,採用了橫截面爲8字型,這樣增加的容積用於裝載更多的蓄電池,提高水下續航力和航速。不過這樣的外形,顯然在阻力上要付出很大代價,實際上是得不償失的。所以肖衛國並沒有採用這種設計。
在潛艇艇體結構的選擇上,蛟龍級潛艇採用了雙殼體結構。從三種艇體結構形式來看,雙殼體結構有着明顯的優勢。單殼體結構的潛艇,其壓載水艙全部佈置在耐壓艇體的內部,與其他兩種結構相比,單殼體結構的特點是潛艇尺寸小,艇體表面積也小,因此水下航行時的阻力較小。但是由於單殼體的潛艇在耐壓艇體內佈置了壓載水艙,所以艇內的有效容積就小了很多。
雙殼體結構的潛艇設計是由法國的潛艇設計師馬克西姆最行在1896年提出的。當時這種雙殼體結構的潛艇被稱爲可潛艦,它大部分時間在水面航行,只有目標出現時才潛入水下。在雙殼體結構的潛艇上,耐壓艇體的外面還有一層輕型非耐壓艇體,這層艇體通常被稱作輕外殼。在輕外殼與耐壓艇體之間的空間,就被用作壓載水艙或是燃油艙,有時甚至用於裝載武器,這樣便可以爲潛艇提供儲備浮力、增加潛艇的續航力和戰鬥力。
此時的單殼體潛艇儲備浮力只有百分之十左右,而雙殼體潛艇的儲備浮力卻高達百分之三十。另外,雙殼體潛艇還有優良的艇體外形,蘇聯的潛艇設計師們非常願意採用雙殼體結構,這是由於蘇聯潛艇經常在寒冷結冰的海域中航行,單殼體結構潛艇一旦與冰層相撞有可能發生艇體破損,而雙殼體結構則可以起到保護作用,另外雙殼體潛艇在遭到攻擊時,也能起到很好的保護作用。
由於瑞典和蘇聯相鄰,所以瑞典海軍的潛艇活動區域和蘇聯潛艇倒是差不多,所以選擇雙殼潛艇也是一種出於使用條件的考慮,同時也有安全性的考慮。另外,肖衛國提出的蛟龍級潛艇方案,是借鑑了中國的明級潛艇設計,而中國的常規潛艇基本上學自蘇聯,都是採用雙殼結構,從潛艇外面的那些排水孔就可以看到,中國和蘇聯潛艇都是雙殼的。早期德國也是採用雙殼結構,戰後卻改爲單殼結構,當然那是隨着潛艇上的設備越來越多,越來越複雜導致的。
所以現在蛟龍級潛艇選擇雙殼結構,應該是一個非常合理的設計。