无障碍说明

揭秘超空泡设计:传统海战模式的“踢馆人”

超空泡:传统海战模式的“踢馆人”

资料图:超空泡鱼雷简析图

一艘潜艇在水下以200节速度航行,这种连科幻大片都不敢设想的场景,未来有望借助超空泡技术成为现实。日前,美国DSG技术公司宣布正式生产其研制的超空泡多环境弹药,该弹药可在水下发射并可对付水面水下多种目标。无独有偶,刚刚下水的俄罗斯“喀山”号核潜艇,在大秀装备肌肉的同时也强调可发射超空泡鱼雷。

超空泡:传统海战模式的“踢馆人”

资料图:侯继超绘

超空泡是物体在水下高速运动时产生的一种物理现象,被超空泡包围后,阻滞水下潜艇前行的主要力量就从水变成了空气,因而可减小水下物体90%的运动阻力。超空泡现象的发现与应用,推动了以超空泡航行器、超空泡弹药、超空泡鱼雷和超空泡导弹为代表的一系列“超空泡武器”的诞生。近年来,为适应未来海战需求,以美、俄为首的军事强国投入大量人力与资金研制超空泡武器。随着最新型动力设施与超空泡技术的“牵手”,未来海战装备的航行速度将得到大幅度提升,极有可能成为未来海战“游戏规则”的改变者。

超空泡:传统海战模式的“踢馆人”

资料图:超空泡鱼雷结构示意图

水中漫步跨入超音速

在这个强调“兵贵神速”的信息化战争时代,大洋上依旧上演着“慢悠悠”的传统作战模式。当然这不能怪驰骋在汪洋的铁甲艨艟,由于水的密度远远高于空气,海战装备即使动力再强劲,在水中依旧面临着数百倍于空气的巨大阻力,航行速度只能达到飞行器速度的十分之一。

为有效降低各类海战装备面临的阻力,各军事大国拿出了许多“脑洞大开”的技术方案,诸如在船体表面布置纤维分子、涂覆粘弹性材料等,但在擅长“以柔克刚”的海水面前依旧是“杯水车薪”。

超空泡是一种奇特的物理现象,可有效解决上述难题。随着物体在水中运动速度的逐步加快,其所承受的水压反而会减小,一旦水压减小到一定程度,就会在物体与水的接触表面形成气泡,这一过程就叫做空化。在一定条件下形成的能完全包裹运动物体的气泡就是超空泡。超空泡形成以后,相当于在物体与水面涂上了一层润滑剂,运动物体接触的介质就由水变成了空气,因而可以将水中物体所受的阻力减少90%以上。这对于舰船、潜艇、导弹和鱼雷来说,是可以大幅度提升航行速度和水下射程的战力“倍增器”。

因此,从人们观察到超空泡现象开始,对它的军事应用研究一直不曾间断。超空泡技术的研究最早可追溯到19世纪初,第二次世界大战期间,德国最早进行了超空泡技术及相关武器的理论与试验研究,进入20世纪90年代,在美国国防部高级研究计划局和海军研究署的大力支持下,美国海军水下作战中心开发了高速水下弹药系统和大型水下超空泡航行器,加速了超空泡武器的实用化步伐。

近年来,美国研制的“幽灵”号超空泡试验船反复进行多次试验,为超空泡技术的军事应用打下了良好基础。目前,美国甚至已经开始研制超空泡潜艇,它的航行速度超越现有潜艇,将成为未来海战的“领跑者”。正是由于看到了超空泡技术在提升海洋军事实力的巨大潜力,美国国防部已将超空泡武器列入需要在全世界范围内密切关注的重大武器技术之一,俄罗斯、德国等国家也积极参加超空泡武器的研制与改进,力图提前掌控未来海战的颠覆性技术。

“大杀器”早已琳琅满目

随着超空泡技术的不断发展,世界各军事强国早已将其作为下一代新概念武器的重要研究方向,目前已经形成了以超空泡航行器、超空泡弹药、超空泡鱼雷、超空泡导弹等为代表的一系列“超空泡武器”。尽管其中绝大部分还处于理论探索和概念构想阶段,但超空泡武器的技术优势符合未来海上作战需求,我们有理由相信,它们将肩负起未来海战的大量作战任务。

超空泡航行器。超空泡航行器包括超空泡舰船、超空泡潜艇和水下航行器等,是美国目前花费巨资重点研究的技术之一。2011年8月,美国朱丽叶舰船系统公司公布了世界上第一艘采用超空泡原理设计的“幽灵”号舰艇,最高航速可达50节,主要依靠旋转舰艇螺旋桨产生超空泡效应。美国国防部高级研究计划局于2005年启动的“水下快车”项目,旨在探索超空泡技术在潜航器领域的应用。

超空泡弹药。超空泡弹药主要包括超空泡水下子弹和超空泡炮弹。俄罗斯研制的APS双用途特种突击步枪,可发射采用超空泡平顶、长双锥鼻、短圆柱体设计的PSP超空泡弹药,代表了俄罗斯水下火器制造的巅峰水平。为进行水下突袭,美国海军水下作战中心研制了超空泡水下子弹。同时,在空中和水中平稳航行,具备先进目标定位能力,主要用于消灭水雷的超空泡炮弹也应运而生。

超空泡导弹。一提起超空泡导弹,就不得不提大名鼎鼎的“暴风”鱼雷。俄罗斯研制的第二代“暴风”鱼雷,采用发动机推力矢量控制,利用燃气回流头部进行超空泡补气,速度可达每秒200米,射程超过100公里。“暴风”鱼雷诞生之初,就将体型庞大、机动性差的航空母舰作为潜在对手,如果在“暴风”上加装战术核弹头,它就是一枚当之无愧的水下“大杀器”。此外,德国研制的“梭鱼”导弹也是典型的超空泡导弹,航速可达每秒120米,主要用于保护舰船和潜艇免遭鱼雷攻击。

超空泡钻地弹。其实,超空泡技术不仅可以驰骋汪洋,在固体介质中只要运动速度足够快,同样也能形成超空泡效果。美国海军与洛克希德·马丁公司利用超空泡技术研制出一种高性能钻地炸弹,钻地深度可达300米,比目前最强大的侵彻弹侵彻能力还要高出10倍,因此被誉为“钻地之王”。

“凌波微步”仍需高功夫

回顾世界舰艇发展史,动力装置经历了从风力、蒸汽动力、燃气、柴油向核电一体的发展历程。就拿速度快、威力大的超空泡鱼雷来说,“暴风”鱼雷的攻击速度是一般舰艇航速的7倍,即使在没有制导的情况下,该鱼雷依旧可在100秒内击中目标,仅凭巨大的动能就足以在任何舰船的壳体上撕出一个大口子。这也难怪美军核潜艇和航母都对装备“暴风”鱼雷的核潜艇避而远之,其所忌惮的正是超空泡武器强大的攻击实力。

随着近年来超空泡技术的发展越发深入,世界各军事强国也加快了超空泡武器的研究步伐。美国已经推出了一项发展超空泡武器的全面计划,将重点研制诸如超空泡“动能”炮弹、超空泡潜艇和超空泡钻地弹等装备,其中由直升机发射的超空泡炮弹甚至已接近实战应用阶段。

虽然超空泡武器研究方兴未艾,但要想真正实现“凌波微步”仍需要高功夫。即便是诞生数十年之久的超空泡鱼雷也从未用于实战,一定程度上与其技术存在缺陷有关。“暴风”鱼雷的射程近7~13公里,只能采取直来直去的直航式攻击手段,在被发射后尾部还会产生长长的白色水蒸气泡,很容易暴露潜艇的位置。此外,超空泡技术对海战装备的外形设计和结构强度也有很高的工艺要求,否则一旦在航行时产生晃动,很容易将包裹在外部的超空泡层破坏掉。同时,如何有效解决噪声、实时控制以及动力不足等问题,都是摆在超空泡武器应用面前亟须突破的问题。

正文已结束,您可以按alt+4进行评论
责任编辑:znguan
收藏本文

相关搜索

为你推荐