超空泡

现象

超空泡是一种物理现象，当物体在水中的运动速度超过185千米/小时后，其尾部就会形成奇异的大型水蒸气沟，将物体与水接触的部分包住，物体接触的介质就由水变成了水蒸气，由于空气密度只有水的1/800，因而就能大幅减少物体所受阻力，物体表面会形成大型空气泡，这就是超空泡化现象。这一原理的最先运用者是前苏联的研究人员，其水下速度可达传统鱼雷的3倍多。

超空泡现象很长时间一直是令造船工程师们头痛的事，因为超空泡现象经常会在高速旋转的螺旋桨叶片表面产生而使螺旋桨高速空转从而损坏螺旋桨叶片。

超空泡潜艇的主要问题一是控製运动方向困难，二是气泡长时间的产生。

德国正在研究开发的超空泡鱼雷用变换头部来控製运动方向，但是潜艇不太可能变换头部。

然而美国人宣称已经解决控製运动方向和长时间产生气泡这两个问题，估计美国的潜艇是用调节气泡喷头的方法来操纵潜艇的航行方向。

纳粹德国在二战时製造的Henschel HS-293和HS294空对舰飞弹鱼雷在高速入水时已经开始利用超空泡现象来延长飞弹鱼雷在水中的攻击射程。

鱼雷

前苏联海军很早在七十年代就发展了火箭推进的风雪超空泡代号为BA-Ⅲ的暴风超高速鱼雷，航速已达到370公裏/小时(约200节)，其气泡一是利用超高速自行产生，二是把鱼雷发动机的尾气引到前面放出。另据有关报道，美国也推出了一项 发展超空泡武器全面计画;法国对超空泡技术一直有强烈兴趣，已经从俄罗斯採 购了几枚风雪鱼雷进行评估，并正在实施空泡协调行动计画，进行一种机载反水雷超空泡弹的试验;德国与美国海军研究部门合作，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画，还完成了一种超空泡鱼雷样机，不久将预期进行试验。

俄罗斯的风雪火箭动力鱼雷已名震天下，是已知的超空泡武器，前苏联海军在历经10多年的秘密研究与发展之后，于1997年装备部队。风雪鱼雷由位于乌克兰流体力学研究所研製，长8.23米，重2697公斤，壳体由尾部至头部逐渐变细，头部装有战斗部，尾部中心为大孔径固体火箭发动机喷管，周围有 8个小型圆柱形啓动火箭，它们将风雪加速至超空泡速度，然后主发动机开始工作。在尾部还有1个製导导线线轴，当鱼雷在水中运行时释放出导线，该导线被 用来控製鱼雷的运动及战斗部的引爆。

称为炸弹之王的BLU-82或称为炸弹之母的MOAB等钻地弹，均採用流线型弹体，钻地时如同木板上钉钉子。美国新研製的新型超级钻地弹，就是运用了超空泡技术，它的钻地深度将比GBU-28钻地弹钻地深度高出9倍以上。

炮弹

超空泡炮弹是一种即将採购的直升机载武器，利用它们可以消灭水面和近水面水雷。这种平头炮弹是利用一种改型速射炮发射的，它被设计得能够在空气和水中平稳航行，并且具有先进的目标定位能力。美国海军正在考虑部署一种装备 于水面舰甲板的R AMICS近程武器系统，用于消灭致命的尾波自导鱼雷。超空泡 炮弹技术下一步将发展利用自适应高速水下弹葯(AHSUM，即超空泡动能炮弹 )的全水下火炮系统。该系统装备在潜艇、水面舰或拖曳式反水雷器的水下船体 内，有流线型炮塔，通过声纳指挥。就像美国海军通过雷达指挥的密集阵近 程速射武器系统保护水面舰艇免遭反舰飞弹攻击一样， A HSUM为舰艇可以构筑起水下防线。

美国舰艇

美国超空泡舰船幽灵号

前不久，美国朱丽叶舰船系统公司正式公开了之前被美海军专利局保密管理的幽灵号舰船，并发布了幽灵号的照片，这是迄今为止世界上第一艘对外公布的採用超空泡原理设计的舰船。它的外形有点类似巨型蝙蝠，船体前部由几块驾驶舱玻璃和折板错落有致地组合拼接，船头有一个微翘的大鸭嘴，两舷折叠护板斜插搭于海面。

朱丽叶舰船系统公司的设计者表示，该艇採用超空泡技术，可在水面上高速航行--最高速可达97千米/小时，具备雷达波隐身性能，并可携载鱼雷。美国高调公布幽灵号，使利用超空泡技术製造的武器再度引起人们的关注。

美国试验潜艇水下快车

朱丽叶舰船系统公司公开的幽灵号在设计时就巧妙结合了飞机和船艇的相关特徵，使其在艇体表面和水之间产生一个气体空腔，从而使船艇在航行时产生的摩擦阻力比在水中小900倍。幽灵号技术在有人\无人驾驶、水面\水下航行器方面都可以推广套用，其快速机动性和隐身性与常规舰艇相比，具有无可比拟的优势，如果投入使用，可以大幅减少海军对近海战斗舰的需求，释放大量的驱逐舰、巡洋舰资源。

中国潜艇

90年代初期，由中国科学院电工所与中国舰船研究院负责，一个称为剑鱼(99工程)的计画实施了，其实质便是超导技术在海军舰艇方面的套用研究。从开始研製到今天试车成功共花费这十几年时间.

外型

1、 外型:当初分别参照了俄罗斯K级(基洛877-636)型艇，以及美国的弗吉尼亚级核潜艇，还有法国红宝石核潜艇作为新舰风洞模型。然而这些在以前的动力装置下，被喻为世界顶尖的水滴型设计的外型，在以超导磁流体作为动力的风洞实验中，其钝型的舰首在高速行驶下会与海水形成一个酷似音障的水障，因此大大影响了航速。于是，凝聚着中国的设计人员的智慧和力量的鱼形外型出现，并近乎完美的通过了风洞试验。其首部与尾部各有一对升降舵，在使用中，首升降舵主要用于产生正、负升力，改变或稳定航行深度;而尾升降舵用于产生纵倾或保持已有的纵倾角。两侧及围壳、舵内壳採用最新的高强度塑钢，它的承受力比潜艇钢高出三倍以上，下潜最深深度可达800―1000米。而船体则包裹着一层由特殊材料製成的弹性皮称为无回声蒙皮，这种皮使艇壳对于声纳波几乎无反射.

动力

2、 动力:超导磁流体推进作为一个非常复杂的课题，它由几个部分构成:A、蓄电池舱:作为备用能源，磁流体推进器仍须装备一定数量的蓄电池，该舱*近艇的中部指挥舱下层空间。B、核反应堆舱:要求输出功率高，安静性能好，持久力长的特点。使用热离子反应堆，它能转换电能，简化舱内结构，热离子反应堆不会产生高温、高压、而且节约材料和能源。C、发电机舱:该舱设定在核反应堆舱之后。装2台给磁流体推进器供电的主发电机和2台供设备及照明用的辅助发电机;在机舱后部设有消音器、甲板下设燃料油、润滑油箱、冷却海水泵以及压载水舱。D、操控舱与磁流体推进器舱:操控舱内主要装有液氦製冷装置，推进器的直接或备用操纵装置，测量仪表台、柜等。在磁流体推进器舱内，安装1台六连环直流螺旋型超导磁流体推进器。磁流体通道前后端分别设有海水吸人导流管和喷出导流管，吸人口呈卵圆形在艇体外壳上开凿，喷管出口则穿出艇尾壳体。它的运行原理是:在强大的电磁力作用下，海水旋转着向后高速运动，再经出口导流器变为平行水流后通过喷口向艇尾喷射，推动潜艇前进。由于6个螺旋型磁流体推进器相互之间是独立的，因此任意改变其中某几个推进器的推力大小，即可改变潜艇航行状态、实现左转、右转、上浮、下沉等运动姿态。

航速

3、航速:由于该新形潜艇使用了独特的推进原理和极高的能量利用率使得其具有更好的动力性能，按照理论推算，超高速超导潜艇的航速可达150节以上，但由于技术属于初步掌握，洛神在正常海况下的下潜航速为60海裏/小时。但，随着该艇定型，高速超导的技术通过实践套用会变得更加成熟，在未来的三年裏，其最大航速有望达到70海裏/小时

舰载武器

4、舰载武器:在99工程逐渐定型时，以高速超导小形化作为动力的(龙搏)鱼雷计画也已成熟，但由于在将高速超导最小化的过程中所遇到的技术问题。导致龙搏最后定型上舰的体积远比预想中的要大得多。因此每艘洛神只最多只能携带两枚龙搏鱼雷(其发射方式与子母潜艇较为相似)。然而这并没有影响到洛神的火力系数。因为动力系统体积的减小使得潜艇所载常规弹葯数量大量增加，一定程度弥补了龙搏数量上的不足。

法德潜艇

拥有潜艇製造先进技术的法国和德国正开发一种新潜艇，将採用喷水磁流体动力，使潜艇推进器的噪音降为零，声吶无法探测到其蹤影。磁流体推进器将会引发反潜革命。

所谓的磁流体推进器就是在贯通海水的通道内建一个磁场，这个磁场能对导电的海水产生电磁力作用，使之在通道内运动，若运动方向指向船艉，则反作用力便会推动船舶前进。

据理论计算，採用磁流体推进器的新潜艇航速可达150节，这是任何机械转动类推进器不可能实现的，现役的绝大多数鱼雷都会对其失去作用。现役水下速度最快 44节的是俄罗斯神父级潜艇，水面速度最快27节的是美国海神号潜艇;普通鱼雷的速度为40~60英裏/小时(34~52节)，对付它们也绰绰有余，但对于航速达150节的新潜艇则是望尘莫及。

只有採用超空泡技术的鱼雷，才能对付这种用磁流体喷水推进的最新潜艇。只有俄罗斯装备有狂风号超空泡鱼雷。最新的狂风II航速达到了450英裏/小时(391节)，航程96公裏。

2006年4月2日，伊朗在波斯湾海域举行大规模军演时，发射一枚名为鲸(波斯语胡特)的高速鱼雷。该鱼雷从一艘水面舰艇上发射，入水后以极快的速度(100米/秒)成功击沉一艘靶舰。从该鱼雷的外形、速度、发射尾焰和气泡轨迹来看，也採用了超空泡技术。

反潜方式

探潜设备以声学仪器为主。声吶被誉为水下千裏眼顺风耳。二战期间，英国的沃克号驱逐舰就是利用声吶测出德U-99号潜艇方位，将其击沉海底。

採用磁流体喷水推进技术的新潜艇几乎静音，声吶将失去作用，只能用非声学探测技术。非声学探测设备主要有雷达、磁导探测仪、红外探测仪、废气探测仪等。雷达主要是靠电磁波的反射来发现潜艇的;磁导探测仪是靠潜艇水下运动时，引起地磁场的变化来发现它;红外探测仪仅靠潜艇在水下航行时，使周围水层产生微弱的温差来探测它;废气探测仪则专门利用潜艇排出的废气来发现它。此外，还可利用脉沖雷射束对海水扫描，来发现潜艇的雷射探测仪;利用无线电定向仪发现正在进行无线电通信的潜艇，以及用核辐射探测仪专门搜寻核潜艇等。

套用前景

幽灵号的出现，只是超空泡技术的牛刀小试。随着相关技术的不断进步，超空泡将呈现出更加广阔的套用前景:它能够用于对付水雷、自导鱼雷、小型船舶、高速反舰飞弹，甚至低空飞行的飞机和直升机，以及套用于小型超高速水面舰艇、能使整个航母战斗群失效的水下核飞弹、以及用于潜艇战的中程无製导摧毁性武器。因此有专家认为，这些超空泡系统可能会大大改变海上作战模式。

在某些海军专家的描述中，大型隐身潜艇之间的对抗已经有点像空战，小型、近程的水下战斗机从巨大的水下航母起飞，彼此利用高速水下子弹进行射击;而超空泡武器更可能是对抗飞弹防御系统的撒手锏--安装核弹头的远程多级超空泡鱼雷和飞弹，能够在海洋水下快速航行数十海裏接近目标，而空基或天基的任何防御手段对它们都无可奈何。

朱丽叶舰船系统公司公开的幽灵号在设计时就巧妙结合了飞机和船艇的相关特徵，使其在艇体表面和水之间产生一个气体空腔，从而使船艇在航行时产生的摩擦阻力比在水中小900倍。幽灵号技术在有人\无人驾驶、水面\水下航行器方面都可以推广套用，其快速机动性和隐身性与常规舰艇相比，具有无可比拟的优势，如果投入使用，可以大幅减少海军对近海战斗舰的需求，释放大量的驱逐舰、巡洋舰资源。

当然，由于超空泡尚属于新技术，超空泡武器尚属于新概念武器，继续研发过程中需要克服的技术难点还有很多，如巨大的动能需求、有效灵活控製航行器，等等，特别是目前的相关研究和试验，只是在鱼雷和小艇等小型航行物上进行，如何能使超空泡长时间、全尺寸地包罩住大型舰艇，将是另一个更大的、有待攻克的难题。