http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-09-21
美国朱丽叶海洋系统公司开发的高速船舶“幽灵”号,航速最高可达50节。
近日，一篇关于超空泡武器的报道再次成为焦点。超空泡恐怕是世界上最不可思议的泡泡，它能使水下航行器获得超高速度。目前这项技术已被应用到鱼雷，有了这种超空泡的鱼雷不但速度加快，对目标摧毁威力更大。但这种鱼雷也有致命缺点。除了鱼雷，超空泡技术还可能应用于哪些武器装备？它会改变水下武器的格局吗？
优势 “短跑冠军”攻击能力强
1995年、1999年的阿布扎比国际防务展览会上，俄罗斯海军相继展示了一款名叫“暴风雪”的鱼雷的示意图和照片。这款鱼雷的与众不同之处是在水中运动时，有气体从鱼雷头部排出，鱼雷表面被气泡覆盖，水中航速可达200节（370公里），可以在400米的水深处攻击以50节航速航行的潜艇。
这就是世界上第一款超空泡鱼雷，之后其他国家也开始涉猎这项技术。2006年，据伊朗媒体报道，伊朗海军成功发射一枚据说能摧毁大型战舰的超高速鱼雷，西方媒体猜测这可能是超空泡鱼雷，这条消息引发美军高度关注。
超空泡鱼雷究竟为何能让美国人紧张？相比常规鱼雷它有怎样的威力？这个问题还要从如何形成超空泡说起。
超空泡是物体在水中高速运动时产生的一种物理现象。当物体在水中的运动速度超过50米/秒后，其后部就会形成奇异的水蒸气泡，从而产生超空泡效应。这些气泡的压强很大，破裂时产生的巨大压力会对航行器造成巨大破坏。
发现了这些气泡的危害后，科学家将其变害为宝。他们研究发现，如果利用一定的技术手段使超空泡现象产生的气泡把物体包裹起来，形成一种“气体外衣”，使物体始终航行在自己制造的“超空泡”内部，最大限度地避免水的阻力，从而突破速度的极限。
海军军事学术研究所研究员张军社对新京报记者表示，“暴风雪”鱼雷航行速度可达每小时370公里，比传统鱼雷高出三四倍，超空泡鱼雷能很快击中目标，目标很难躲避。
知远战略与防务研究所研究员周晨鸣对新京报记者表示，前苏联较早研究超空泡技术，当时研发“暴风雪”鱼雷是由于美国大型舰艇比较多，对于航母等大型水面舰艇来说，由于体型大，机动性就差，在超空泡鱼雷的高速打击下，很难进行有效规避。
正因速度快、动能惊人，超空泡鱼雷还具有威力大的特点。这种鱼雷仅凭撞击能量，也能给目标造成严重伤害，如果再携带高效能的爆破弹头或核弹头，任何舰艇都难防范。
缺点 不会拐弯易暴露潜艇位置
有一利必有一弊，超空泡鱼雷自亮相以来还没有被应用于实战，一定程度上也是因为其技术仍有待完善。
超空泡鱼雷的优点是速度快、威力大，其缺点就是直航、射程短和容易暴露潜艇所在位置。周晨鸣解释说，一般鱼雷射程20至30公里，超空泡鱼雷射程要短很多，甚至不到10公里，而且只能采取直来直去的直航式攻击手段。有报道称，前苏联曾发展出试验用途的VA-111鱼雷，最高速度可以达到200节(时速370公里)，但射程仅7到13公里。超空泡鱼雷如此短的作战距离，必将极大限制潜艇的作战能力。
超空泡鱼雷还有一个致命缺点，就是太容易被发现。火箭发动机的推进和超空泡的溃灭都伴随着巨大的噪声，这些都使其较易被敌方发现。对此，周晨鸣解释说，一般而言，鱼雷发动机设计要求尾气小，这样不易于被发现，但超空泡鱼雷发射出去潜艇无法做好隐蔽工作，因为其发射后会产生长长的白色尾气，这样一串明显的泡泡，会暴露潜艇位置。因此，在实战中若使用超空泡鱼雷，很可能会造成同归于尽的局面。
此外，超空泡武器有着很高的工艺要求。周晨鸣强调，超空泡技术也对鱼雷外形设计和结构强度提出了高要求，因为如果外形不均匀，鱼雷航行时会晃动，超空泡容易断，因此超空泡鱼雷十分结实，即使不安装其他战斗部也能对目标船体造成严重伤害。
前景 潜艇战舰也披“超空泡”
即便有这样那样的缺点，但由于超空泡武器明显的优点和巨大破坏力，很多国家正在加紧研究这项技术，并且将这项技术拓展到其他武器上。例如，这些年一直热炒的超空泡潜艇技术。
潜艇不同于鱼雷，这对超空泡技术提出了更高的要求。张军社指出，将超空泡技术应用到潜艇上主要面临两个难题，一是如何延长超空泡时间，使其完全笼罩大型潜艇；另一个是超空泡需要航行器快速行驶，如何控制高速航行的潜艇特别是航向还有待突破。张军社表示，超空泡技术目前主要是应用于无人驾驶的水下航行器，而且多局限在直线航向。
不过，美国人似乎已经解决这个难题。据《防务技术》今年8月报道，美国朱丽叶海洋系统公司开发了一种独特的高速船舶“幽灵”号，该船采用了类似俄罗斯超空泡鱼雷的技术，其最高航行速度可达50节。
据悉，“幽灵”号的螺旋桨位于船体前部吊舱，螺旋桨产生超空泡效应，整艘船由“泡沫”而不是密集的海水包围。超空泡效应使“幽灵”号即使在高速行驶状态下仍能穿过3米高的海浪。在测试中“幽灵”号已达到每小时30节的速度，预计最大能达到50节，这种航速可以追踪目前任何一种舰艇。
目前，朱丽叶海洋系统公司正向海军推销“幽灵”号。据《彭博商业周刊》报道，除美国海军外，国外海军也对其产生兴趣，朱丽叶海洋系统公司正与其他国家讨论25艘“幽灵”号的外销计划，其潜在价值约为3亿美元。
采写/新京报记者 王晓枫
[新京报]
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美称中国超音速潜艇技术可行：快过商业飞机
对称通风超空化技术：从上到下，空气流通性逐步提高，而空泡数逐步减少。(源自美国明尼苏达大学气穴与气泡流动研究小组)
楔形鳍状物刺穿一个超空泡。注意那个局部超空泡正形成于鳍状物的前缘。(源自美国明尼苏达大学气穴与气泡流动研究小组)
新浪科技讯 北京时间9月1日消息，据国外媒体报道，中国科学家近日称，他们正在研发一种可以让潜水艇速度达到每小时750多英里(约合每小时1207公里)的技术。这一速度甚至比目前的商业飞机飞行速度还要快。正在开展相关技术研究的美国明尼苏达大学科学家研究认为，超音速潜水艇也许听起来令人难以置信，但确实是有可能实现的，不过首先要解决诸多实际困难。
这一技术被称为“超空化”，其实已经出现了数十年之久。该技术的主要思想就是，在物体(如潜水艇、鱼雷等)周围制造一个气泡，从而大大减小在水下航行的阻力，起到加速的效果。水下航行器的前端通常用来制造气泡。早在上世纪六、七十年代，前苏联人制造的“风暴”超空泡高速鱼雷时速就可达到每小时230英里(约合每小时370公里)，不过该鱼雷只能航行数英里距离。
很明显，这一概念被证明是可行的，但也存在许多实际问题。美国明尼苏达大学教授罗杰-阿尔恩特博士正在与该校著名的气穴与气泡流动研究小组联合开展对这一技术的研究。阿尔恩特认为，问题在于一些细节。最麻烦的问题之一就是操控水下航行器与控制水面之上航行器差别很大。
另一大挑战就是必须要达到较高的水下航行速度才可能维持这个气泡，也许需要大约每小时45英里(约合每小时121公里)的速度。当然，这一速度还要根据航行器的大小和形状具体问题具体分析。要想实现在最初阶段形成一个气泡的速度，这是需要一定技术的。制造一枚小型鱼雷是一回事，而制造一艘可以环游太平洋的潜水艇则又是另外一回事。
中国研究人员称，他们已经研制出一种液态膜，可以解决上述两方面问题。通过持续的喷射，它会减小阻力，帮助航行器获得加速度。这种膜还会将各种不同大小的摩擦力用到航行器两侧，从而起到一种方向舵的作用。研究人员表示，“如果能够将液态膜与超空化技术相结合，我们就可以显著减小发射过程中的问题所带来的影响，从而让巡航控制更容易。”
除了中国研究团队外，还有伊朗、俄罗斯、美国等国也在研究水下超音速航行技术。也许人们能够真正登上超音速潜水艇还需要相当长时间，但是这一技术和概念离我们并不太远。(彬彬)
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