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东山之子的博客

请君到太阳升起的东山来,这里有蔚蓝的天空、辽阔的海洋、温馨的朋友。

 
 
 

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甘肃兰州市人,中文系毕业,高级讲师,中国科学管理研究院特邀研究员。主要著作有诗集《兰山抒情》,小说集《含笑九泉》,散文集《宛川随笔》,《祖厉往事》,《半年吏录》,论文集《南河评论》,《函苑耕耘》等二十多部。

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【转载】超空泡武器——未来海战场上的超级神器  

2015-10-21 15:44:53|  分类: 【收藏】博友文选 |  标签: |举报 |字号 订阅

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利用超空泡技术,解决水中阻力问题,采用合适的首部形状,航行速度将实现几何级增长,超空泡武器的问世,将改变未来海战的规则。

“超空泡现象”的发现和应用,诞生了一种新概念武器——超空泡武器。近年来,随着舰艇技术的快速发展,利用超空泡技术打造超空泡武器,未来这种新型武器能够实现水中高速航行,速度可达50米/秒,如果采用合适的首部形状,速度将实现几何级增长。超空泡武器将在未来海战中发挥何种效能?未来发展前景如何?将为您一一解读。

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超空泡武器

“幽灵”问世

谈起超空泡技术,你可能并不熟悉。其实,超空泡是一种奇特的物理现象。随着水下物体在水中运动速度的加快,其上所承受的水压反而会减小,一旦水压减小到一定程度时,与水下物体接触的水就会汽化,形成空泡。随着航行器速度进一步提高,当速度超过50米/秒时,航行器表面就会出现超空泡现象,即在其后部形成水蒸气泡。

2011年8月,世界首艘超空泡舰船“幽灵”号横空出世。一时间,这种时速高达97千米、作战性能优异的高科技舰船吸引了世界各国的眼球。对于前所未有的超空泡舰船研发来说,其难度不亚于研制超音速飞行器。“幽灵”号在设计时结合了飞机和船的相关特性,使其在艇体表面和水之间产生一个气体空腔,从而使舰船在航行时产生的摩擦阻力减小为原来的1/900,实现高速航行。

降低航行器与水的阻力,是提速的关键。为此,世界各海洋强国曾采用了多种技术方法,包括在物体表面布置纤维分子、在物体表面涂覆粘弹性材料、通过多孔表面扩散气体、向物体与水之间的边界层注入气泡等。有专家认为,利用超空泡技术能够很好地解决水中阻力问题。

回顾世界舰艇发展史,舰船动力装置经历了风力、蒸汽动力、燃气动力、柴油动力、核电一体化动力的发展历程。将最新的动力设施与超空泡技术相结合,将进一步提升航行器速度,极有可能改变未来海战规则。

多国青睐

从当前超空泡武器的发展看,比较成功的超空泡武器项目当属鱼雷、炮弹和水下火炮系统。

在这方面的领跑者是苏联。上世纪70年代,苏联曾研发出370公里/时的超空泡“暴风”鱼雷,并装备在各型核潜艇上。这款鱼雷与众不同之处是在水中运动时,有气体从鱼雷头部排出,鱼雷表面被气泡覆盖,可以在400米的水深处攻击以50节航速航行的潜艇。当时苏联研发的“暴风”鱼雷针对的目标主要是美国大型舰艇。由于体型大,机动性差,在超空泡鱼雷的高速打击下,航母等大型舰艇很难有效规避。如在鱼雷上装备了战术核弹头,“暴风”鱼雷杀伤力更是惊人。

随着“暴风”鱼雷的问世,世界各军事强国也紧跟步伐。美国推出了一项发展超空泡武器的全面计划,研制出一系列超空泡武器,如超空泡“动能”炮弹、“水下快车”超空泡潜艇和钻地弹等。由直升机装配的“超空泡”炮弹已接近实战应用阶段。而“幽灵”号舰船的出现则将超空泡技术的发展推向了一个新的高度。“幽灵”号速度快、自动化水平高,可在水面上高速航行,除能够执行快速巡逻、特种作战等任务外,还能执行像濒海战斗舰一样的任务。

法国对超空泡技术一直抱有强烈兴趣,已经从俄罗斯采购了几枚“暴风”鱼雷进行评估,并实施“空泡协调行动”计划,进行一种机载反水雷超空泡炮弹的试验。此外,德国也与美国海军合作,就新型空泡发生器设计和鱼雷自导系统建模开展一项联合计划,进行一款名为“梭鱼”鱼雷的研制工作。

前路漫漫

尽管“幽灵”号的出现为超空泡技术的发展注入了一针强心剂,使该技术出现了突破性的进展。但是下一步超空泡武器的发展仍有多项难关需要攻克,尤其是航行控制和推进系统等一系列关键技术,已成为制约超空泡武器发展的瓶颈。

噪声大。一般来说,水动力噪声是舰艇、鱼雷的主要噪声源,其强度随着航速的增加而迅速增加。超空泡武器为了获得强大的动能,需要采用火箭发动机推进,因而噪声也更为突出和明显,这会暴露武器装备的位置,引发严重后果。

控制难。超空泡武器因其工作于流体力学和空气动力学两种不同特性的环境中,所以对超空泡导弹的航行控制也有着极为严格的要求。由于超空泡武器系统上的压力很大,因而在机动过程中存在的任何制导错误,都将使超空泡武器撞击气穴内墙造成彻底的毁坏。因此,超空泡武器系统必须具有一个实时控制系统,以便针对武器撞击气穴内墙的情况及时调整超空泡武器的弹道。超空泡舰船由于气泡的大小难以控制,因而航行器很难转弯,当以超空泡技术高速航行时,舰船螺旋桨叶片可能会受到过大的液体密度压力而折断。

动力不足。超空泡武器必须依靠火箭发动机产生所需的推力,但是常规火箭发动机在水中具有两大技术缺陷:一是航程有限。维持超空泡装备的行进需要采用高能量密度的动力装置,并能保持超强的耐久度。目前的动力装置尚达不到这一要求。二是燃料推力伴随深度增加而下降。下潜深度增加时,水的压力会增大,这时,就会造成航行器速度减慢,继而使包裹着潜艇的“气泡”难以在深海中保持稳定状态。一旦“气泡”破裂,航行器在深海中就丧失了超空泡技术优势。

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