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你能想象得出一艘潜艇可以在水下以200节的速度(约为时速370公里)航行吗,如果他还能达到时速5800公里的超音速航行呢?这就是“超空泡技术”的魔力所在和神奇之处,尽管仅仅还在理论探讨、概念产品阶段,但它带给军迷们的遐想,已经比肥皂泡还要美了。

连日来,“超空泡技术”这个词汇在许多军迷中间走红,与香港《南华早报》一篇被当事人断然置否的报道有关。

《南华早报》8月24日在题为《坐中国超空泡潜艇,100分钟内从上海到旧金山》的报道中称,哈尔滨工业大学科研人员已经研发出一种手段,改进了“超空泡”技术,使得潜艇的速度有可能比声音在水中传播还要快。

气蚀、空泡与超空泡

超空泡技术到底有何等神奇?这得从上世纪的巨轮下水谈起。

小气泡是怎样“刁难”巨大的螺旋桨的呢?原来,由于螺旋桨转速较快,对水的冲击力很大,因而在螺旋桨周围就形成了一大片气泡,这些气泡微小到肉眼难以辨别的程度。半径非常小的水泡内的空气压强极大,当水泡大量破裂时产生的瞬时压强可达几千个大气压。不断产生的小气泡不断破裂,在高压气的连续冲击下,螺旋桨轻则会降低推进效率,重则因金属构件受到腐蚀、破坏而失效。

物理学上把这一现象称为气蚀,又称“空泡”“空穴效应”,浙江省中学物理特级教师陈报南在人教版高中物理选修教材教学参考中写道,不仅螺旋桨上会产生空泡现象,就连司空见惯的“水滴石穿”中都蕴含着这一物理原理:在水滴落地与散开的瞬间,无数细小的气泡破裂时,内部的高压气体冲击石头,造成了石头的微小损伤,从而日积月累,终致“石穿”。

超空泡子弹、超空泡鱼雷与潜艇

超空泡理论的发现让设计师们大受鼓舞。小到子弹,大到舰船潜艇,设计师们开始想尽办法利用超空泡技术克服水下航行物的速度短板。

长久以来,用各种枪炮对水中的目标开枪,多半无法命中——与水面夹角过小的情况下高速飞行的子弹会像是撞上钢板一样被弹开,即使子弹射入水中,它们依然要面对比在空气中大几百上千倍的阻力,所以飞行一两米就成了强弩之末了。这就是为什么在许多战争大片中士兵们往水下扎个猛子敌人就射不中他们的原因。

一家名叫DSG(Defense&SecurityTechnologyGroup)的公司开发出了能利用超空泡现象在水下高速飞行的“超空泡子弹”。该子弹头部有一个产生空泡的结构,可以减弱水下阻力。根据不同的规格,分别具有10米、20米、25米三种水下射程规格。这种子弹不仅能在水下高速飞行,还能以小角度射入水而不会被水面弹飞,从水下射击空气中的目标亦是如此。当然,这种弹药在水面之上也可以当普通子弹使用。

另外值得注意的一点是,他们的这项技术可以应用到所有口径的弹药上。也就是说小到小口径武器,大到125毫米的火炮用这种弹头都能随便朝水里开枪开炮了。这样一来,潜艇和舰船就完全可以用机枪来打鱼雷甚至打潜艇了。

同样利用超空泡效应,也可以使鱼雷在水下前进时外部包覆空气泡膜以减少阻力。据了解,苏联曾发展出试验用途的VA-111鱼雷,最高速度可以达到200节(时速370公里),但射程仅7到13公里。

在1995年和1999年的阿布扎比国际防务展览会上,俄罗斯相继展出了“暴风雪”鱼雷的示意图和照片,它在水中运动时,空气从头部排出,雷体表面被气泡所覆盖呈超空泡状态,所以阻力极小,水中航速可达200节,可以在400米的水深处攻击以50节航速航行的潜艇。“暴风雪”鱼雷被认为是世界上第一款使用超空泡技术的武器。

宋忠平告诉记者,尽管“暴风雪”鱼雷处于工程设计或是装备阶段尚且扑朔迷离,俄罗斯此后也三缄其口,但超空泡鱼雷的概念一出,其他军事强国也对利用超空泡原理发展新型水中弹道导弹表现出浓厚的兴趣,纷纷跟进研究。

目前,舰船设计师们又产生了建造超空泡舰船的设想。所谓超空泡舰船就是让舰体浸水表面被气泡所覆盖,这样就成了超空泡舰船。超空泡舰船受到水的阻力较小,可大大提高其航速。

美国圣巴巴拉加州大学海洋工程实验室的一位研究人员提出了超空泡水翼船的设想,使水翼船的水翼处在超空泡状态,即让水翼的表面为气体所覆盖,这样水翼的摩擦阻力大大减小,超空泡水翼船的速度可在现有基础上提高一倍。

最引人注目的是建造超空泡潜艇的设想。所谓超空泡潜艇,是让潜艇的整个艇体为气泡所覆盖,这样,潜艇所受的摩擦阻力大大降低,航速加快。美国加州理工学院2001年发表的一份报告称,从理论上讲,一艘使用“超空泡”技术的潜艇在水下的速度理论上可以达到音速(一般认为海水中的音速是1500米/秒,约是大气中音速的4.5倍)。

技术难破

宋忠平指出,超空泡鱼雷、潜艇等武器目前还面临技术上的两大难题,一是空气泡发生器的设计、研制、生产问题,二是这些装备的水下提速运行动力问题,“美国最先进的潜艇航速不到40节,不足一百公里。要想突破还是有难度的”。

潜艇为了达到超音速,至少需要可靠的火箭动力,而这款火箭动力还有待开发。

“潜艇在水下最大的问题是噪音。”宋忠平告诉记者,潜艇最大的作用就是要发挥神不知鬼不觉的效果,噪音太大显然不行。“美国曾努力提升速度,但也带来巨大的代价:噪声太大。”

潜艇常见的推进方式有两种,一种是传统的螺旋桨推进,另外一种是喷水推进,其中喷水推进式由于静音效果比较好,有可能成为未来发展的一种趋势。

“特别是核动力潜艇,体积很难再小。现在的提速手段就有限。”宋忠平说,另外一个提速的方向是谋求超导技术在潜艇上的应用。“现在也处于研制阶段。”

与现役的潜艇相比,超导潜艇具有结构简单、推力大、航速高、无噪声、无污染、造价低等显著优点,被许多军事专家看好。

“从目前技术条件看,想提高速度,又想要静音,这是一对矛盾体。”宋忠平告诉记者,如果超导技术能在潜艇上应用,或许能够协调这个矛盾。

①对称通风超空化技术:从上到下,空气流通性逐步提高,而空泡数逐步减少。(源自美国明尼苏达大学气穴与气泡流动研究小组)

②楔形鳍状物刺穿一个超空泡。注意那个局部超空泡正形成于鳍状物的前缘。(源自美国明尼苏达大学气穴与气泡流动研究小组)

THE END
1.开辟新技术路线,中国水下探测潜艇技术获突破,猎杀核潜艇变简单据《南华早报》报道,由上海交通大学的科研团队研发的一项新型的水下探测技术已经在中国南海成功进行了测试。https://www.sohu.com/a/814359499_121286278
2.外媒:中国又一项创新性潜艇技术取得重大突破,或将颠覆水下力量另外,近年来,随着新一代反舰导弹的研制成功,我们的反舰导弹也取得了巨大的进步,这将极大地降低美国的潜艇力量。根据《中国舰船研究》、《南华时报》等多家报刊报导,近年来,国内科研人员相继研制出了“超高灵敏度磁地震波”、“太赫兹”水下探测仪器。这将极大地提高中国的反潜力,也将对世界各国的潜艇侦察与反舰https://baijiahao.baidu.com/s?id=1797468782588952687&wfr=spider&for=pc
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8.如果核潜艇在水下发生碰撞事故,会不会导致核泄漏?总得来说,虽然核反应堆的技术已渐趋成熟和稳定,但用于作战的核潜艇会面临各种遭遇,一旦发生水下碰撞或者其他事故,破坏了堆体及周围带有放射性物质的管道,就会造成不同程度的放射性污染。 因此,事故发生后,明智之举应该是立即查明原因、组织行动,从而降低影响。因为一旦发生核泄漏,不管事https://article.xuexi.cn/articles/index.html?art_id=16050510453659599460&item_id=16050510453659599460&study_style_id=feeds_opaque&source=share&share_to=weibo
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