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  • 1 # 哨兵ZH

    首先,我們要知道,水的密度要遠遠大於空氣的密度,前者大概是後者的800倍(理論上,空氣的密度:1.29千克/立方米,水的密度:1000千克/立方米,且海水密度要更大一些),所以,我們可以這樣理解:物體在水中運動時受到的阻力也大概是空氣中的800倍。這個其實我們自己在現實中也能感受到,像各種武器裝備,不管是在水下潛航的潛艇,還是水上航行的軍艦,與陸地或者空中的裝備相比,在速度或者是機動性上都有著非常明顯的侷限性,就比如這篇文章要說到的魚雷,即使是在今天,傳統魚雷的潛航速度也不過是在40~55節左右,換算一下就是大概每小時74~102公里(1節=1.852公里/小時=1海里/小時)。

    ▲美國海軍MK-48重型魚雷(極限航速55節)

    而題目中問到的超空泡魚雷,其實就是一種利用“超空泡技術”來大幅度提高航速的超高速魚雷,與航速只有幾十節的普通魚雷相比,超空泡魚雷的速度可以達到數百節。而它的核心就在於“超空泡技術”這一方面,所謂的“超空泡技術”則是一種可以有效減小魚雷在水中行進阻力的手段,那麼問題來了,這種技術是如何來減小魚雷行進阻力的呢?其原理就是:利用氣體產生的空泡,把魚雷給包裹起來(但不包括魚雷的頭部),達到一種可以“讓魚雷近似在空氣中行進”的效果,從而減小了魚雷的行進阻力,進而大幅度提高航速,這個就是“超空泡技術”。而根據相關資料表明,超空泡技術可以減小魚雷在水中70%的行進阻力,在理論上可以實現:讓水中的魚雷達到像空氣中的導彈那樣超音速的可能性。

    ▲超空泡魚雷想象圖

    如果對“超空泡技術”再進行細分的話,根據氣體空泡的的產生方式,可以把“超空泡技術”分為兩種,分別是“自然超空泡技術”“通氣超空泡技術”。先來介紹第一種,所謂的“自然超空泡技術”,簡單來講其實就是利用了物體在流體中因高速運動而出現的“空化效應”,即在水中運動的物體,當它的速度達到一定程度的時候,在它的表面與液麵之間的交界處,流體壓力會急劇減小,甚至在理論上可能會出現接近真空的“負壓”,而當介面處的流體壓力小於該液體的蒸氣壓時,液體就會汽化生產蒸汽氣泡,這個氣泡會在物體周圍環繞包裹,從而減小了物體與流體之間的摩擦阻力。如下圖所示:

    ▲“空化效應”原理圖

    在上面的原理圖中,藍色的部分表示液體,黑色的圓表示的就是在液體中高速運動的物體,白色部分表示的就是“汽化空泡”。以上就是“自然超空泡技術”,該技術的難點在於必須要有一個強力的動力系統,使得魚雷的速度達到足夠自然產生“汽化空泡”的作用,除此之外,還有一種就是“通氣超空泡技術”了,這種技術的門檻要地很多,它其實是一種利用人工的輔助來產生“汽化空泡”的手段,即在魚雷的頭部增加一個特殊的裝置,這個裝置的作用就是將魚雷上自帶的壓縮氣體,或者是發動機產生的燃氣,透過一定的方式拍向水中,產生類似汽化空泡的效果,把魚雷給包裹起來,減小與海水的摩擦阻力,從而讓魚雷實現理論上的超空泡航行。比如下圖所示的,就是俄羅斯VA-111 Shkval(暴風雪)超空泡魚雷頭部的空化裝置,以及其工作原理效果圖:

    ▲VA-111 Shkval超空泡魚雷

    ▲VA-111 Shkval超空泡魚雷原理效果圖

    當然,有一點要說的就是,雖然魚雷的“超空泡技術”在現階段已經有了一點成果,但是仍然還是處於初級探索階段,很多技術瓶頸還需要突破,就比如超空泡魚雷的制導以及射程問題,超空泡魚雷的速度雖然快,但是也正是因為速度太快,且現階段技術的不成熟,導致超空泡魚雷在行進過程中的噪音非常大,會嚴重影響魚雷自身的聲導,再有就是射程,受制於動力系統的原因,現階段的超空泡魚雷射程很短,在10幾公里左右,就比如前面提到的俄羅斯的VA-111 Shkval超空泡魚雷,剛出來那會,射程只有7.4公里,後續新版本的射程,也只有11~15公里,與傳統的普通魚雷動輒幾十公里的射程相比,侷限性很大。

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