不是芙蓉不出水漫谈超空泡武器

1999年，俄罗斯在阿布扎比国际防务展览会上推出了"疾风"-e出口型超高速鱼雷，该型鱼雷由于采用了超空泡技术，航速可达200节，为普通鱼雷航速的3～4倍，是执行攻击任务的首选武器。2000年8月，俄罗斯"库尔斯克"号核潜艇在巴伦支海演习时沉没，虽然俄官方已做出了解释，但有的外国专家依然坚信，致使潜艇沉没的爆炸与一种超高速鱼雷的试验有关，而且指出就是这种采用了超空泡技术的新型鱼雷。那么，什么是超空泡技术？其军事价值和意义又是如何呢？

阴差阳错的发现

超空泡是一种物理现象。当物体在水中的运动速度超过100节时，后部就会形成奇异的水蒸气泡，从而产生"超空泡"流体--机械效应。

液体绕物体快速运动时压力会下降，而随着速度的增加，当液体压力等于水蒸气压力时，液体便由水相变为气相，形成水蒸气。空泡会使水流发生畸变，从而损失水泵、涡轮水翼和推进器的使用效率，还可能导致强冲击波的出现，并引起金属表面的腐蚀。舰船设计师经常要与制造麻烦的空泡打交道，试图避免出现空泡现象，如将船体设计成流线型等。

物体在水中运动时，还需要克服与水的摩擦力所造成的黏性阻力，这种阻力大约是空气阻力的1000倍。科学家们为改进设计绞尽了脑汁，谁知最后却惊喜地发现，一个有效的办法竟然是可以利用讨厌的空泡，形成一种可更新的气体包络，使流体对物体表面的浸湿面积最少，从而大大降低黏性阻力，这种低密度气泡就是超空泡。

超空泡是空泡的一种极端形式，当物体在水中的运动速度超过50米/秒时，钝头航行器或安装在头部的气体注入系统就可能产生低密度气穴。空泡长度与物体的运动速度有关，物体能够在自己产生的长气泡内部，以最小的阻力飞速前进。

超空泡武器头部是极重要的空泡发生器，它呈圆形或者椭圆形平盘状，向前倾斜形成一个"攻角"，以产生支持武器前部的升力。紧靠空泡发生器后面是几个环状通气管，它将火箭排气注入空穴气泡以使其涨大。航行时首先由平盘式空泡发生器产生局部空穴，然后由通气管向局部空穴注入气体，使之膨胀成为超空泡。

群雄并起，竞相角逐

在对超空泡武器的研究方面，德国和俄罗斯已经走到了其它各国的前面。俄罗斯的"疾风"-e火箭动力鱼雷已名震天下，是目前已知的超空泡武器，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。"疾风"-e鱼雷由位于乌克兰的流体力学研究所研制，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个小型圆柱形启动火箭，它们将"疾风"-e加速至超空泡速度，然后主发动机开始工作。在尾部还有1个制导导线线轴，当鱼雷在水中运行时释放出导线，该导线被用来控制鱼雷的运动及战斗部的引爆。

应该说，德国是研究超空泡水中兵器最早的国家。第二次世界大战期间，德国就已着手研究利用超空泡方式降低水中兵器的阻力和提高航速的理论和应用途径。战败后德国又停顿了20多年，于70年代初又开始深入研究超空泡水中兵器技术的可行性与应用前景。80年代初的研究核心是超空泡射弹，而90年代则以超空泡水下火箭为主。

德国试验的超空泡火箭的长细比为10～36，而俄罗斯为4，后者更接近常规水中兵器。德国试验的这种超空泡火箭与俄罗斯相比，又有了很大进步，最重要的改进是增加了制导系统，依靠装在锥形头上的微型主动声纳系统，发射和接收声脉冲，并通过信号处理，提供精确的目标数据，使攻击精度明显提高。目前，德国在埃肯弗尔德第71舰船与海军武器中心的梅尔多夫试验站已完成了试验型超空泡水下火箭的试验。长2.2米，直径60毫米、长细比约为36、重45千克的水下火箭，在120米/秒的高速条件下，既可制导又可稳定航行，目前使用水深可达100米。

另外，美国也推出了一项发展超空泡武器的全面计划；乌克兰也展开了相关方面的研究；法国对超空泡技术一直有强烈兴趣，已经从俄罗斯采购了几枚"疾风"-e鱼雷进行评估，并正在实施"空泡协调行动"计划，进行一种机载反水雷超空泡弹的试验。

发展中不断突破关键技术

超空泡武器若在实战中有上佳表演，还必须要解决好两方面的问题，即先进的控制系统和先进的推进系统。

"疾风"-e鱼雷曾被认为是不怎么精确的武器，因为它只能直航。但是未来的超空泡装置是可以设计成为水中机动航行的，通过利用诸如尾翼之类的穿穴控制面和推力矢量系统(发动机排气的定向喷嘴)进行控制，但是在转弯航行时必须小心，以使鱼雷保持在气穴之内。研究人员还考虑，通过同时在两个平面内移动或转动头部空泡发生器来实现偏航和俯仰机动，以及利用鸭式翼进行控制。如果控制面能够正确的协调，超空泡航行器就可能是高度灵巧的。

大多数现有的和预期的自主式超空泡武器还必须依靠火箭发动机产生所需的推力。但是常规火箭必然存在着某些严重的缺陷：航程有限和当深度增加时推力随着压力的增加而下降。前者应以一种高能量密度动力装置技术来解决；后者可利用专门的超空泡推进螺旋桨技术来加以防止。

达到超空泡速度需要很大的能量，为实现火箭的最大航程必须燃烧有最大推力比的高密度燃料。在对多种动力装置进行比较之后，俄罗斯专家的结论是："只有燃烧金属燃料(铝、锰或锂)，并利用海水作为氧化剂与燃烧生成物的冷却剂的高效燃气轮机或喷气推进系统，才是推进超空泡航行器实现最高速度的最佳途径。据悉，宾夕法尼亚大学应用研究实验室正在运行一种燃烧铝的"水冲压"系统，它是海军水面舰艇的一种辅助动力装置。超空泡推进螺旋桨技术试验表明，与火箭相比较，螺旋桨叶提供的潜在推力要高20%。今天，人们已经明了，关键技术一旦取得突破，海战模式势必大改观。△

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