魚雷在水下運動時螺旋槳靠什麼能驅動?

 


魚雷因為擁有自主尋找目標的能力(聲導和線導),也可以稱之為水下導彈,而與導彈相比,魚雷裝藥量更大,又專門攻擊軍艦水線以下部位,加之水下倍增效應的BUFF加成,威力往往是同等反艦導彈的數倍,很容易將軍艦傾覆甚至擊沉。因此魚雷在一戰之後就已經成為了各國軍艦僅次於艦炮的第二大殺手鐧,如今雖然反艦導彈推陳出新,但是魚雷因為其不可替代性,仍舊是主要海軍強國爭相追逐的重要武器!

目前全世界的魚雷主要分為兩個流派,一個是熱動力魚雷,一個是電動力魚雷。所謂熱動力魚雷其實就是通過在魚雷內部安裝燃料發動機,燃料燃燒產生高溫高壓燃氣推動發動機做功,發動機再帶動螺旋槳旋轉。熱動力魚雷因為使用成熟的燃料發動機,而且不斷有各類能量密度超高的燃料研製出現,因此熱動力魚雷的航程非常大,速度也比較快(蘇聯的65型魚雷最大航程超過100千米,速度也接近100千米/小時),從二戰至今一直是魚雷界的霸主!

與一部分AIP潛艇一樣,因為魚雷在水下航行時發動機無法得到氧氣,因此魚雷內部必須自己攜帶過氧化氫和壓縮氧之類的氧化劑,但是這也帶來一個巨大的缺點,因為發動機燃料與氧化劑混合燃燒以後會產生海量的諸如二氧化碳之類的無用氣體,因此這些氣體就會排出並上升至海面形成一連串的氣泡,這就是魚雷航跡,航跡過於明顯也導致敵方軍艦老遠就能發現這類熱動力魚雷的攻擊,並能預測其航向進行有效的閃避。

那麼如何避免氣泡航跡的產生呢?人們想到了通過更換動力裝置的方式來解決,將燃料發動機直接更換成電動機,電動機因為直接使用電池中的電能推動螺旋槳,所以沒有氣泡產生。不過相比燃料發動機而言,受制於現在蓄電池的能量密度太小,因此大部分電動力魚雷的航程短,速度也更慢(最先進的義大利黑鯊魚雷採用4組鋁氧化銀電池,最大航程90公里,最大速度90千米/小時,已經有趕超熱動力魚雷的趨勢),電動力魚雷要淘汰掉熱動力魚雷,未來還得仰仗超高能量密度的新款電池助攻。

除了這兩種動力方式之外,魚雷在1866年被英國人懷特黑德發明之初,使用的是壓縮空氣動力,也就是將大量空氣注入魚雷內部的壓縮罐內,在魚雷發射時就打開一個小閥門,空氣就會向外噴射而出,從而推動螺旋槳旋轉。這種驅動方式過於原始,壓縮空氣釋放動力太弱,魚雷只能維持10公里/小時的速度,而且壓縮空氣很快就會釋放完畢,魚雷即可停止運動,因此這個時候魚雷的航程也普遍不超過2公里,壓縮空氣動力魚雷很快就被熱動力魚雷淘汰了。

目前最先進的魚雷動力當屬火箭發動機驅動,火箭發動機自身攜帶氧化劑與燃料,燃燒後直接向後噴射高速混合氣體推動魚雷前進,速度堪稱水中火箭。蘇聯著名的「風暴」超空泡魚雷即是採用這種推進方式,它的水下速度能夠達到370千米/小時,比陸地上跑的高鐵還要快,幾乎是防不勝防!不過因為火箭發動機功率大,爆發性強,燃料消耗快,因此風暴魚雷的航程只有15千米,這也是為什麼火箭驅動雖然高大上,但是卻沒有成為主流的原因!

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