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中国超空泡技术何种水平超空泡技术原理解密

2019-11-08 12:01:33来源:励志吧0次阅读

中国超空泡技术何种水平?超空泡技术原理解密

超空泡技术就是在船艇等物体表面和水之间产生一个气体空腔,舰艇等物体就可在气体空腔中前进,在前进的同时也产生新的气体空腔,循环往复;因此可以减小阻力,增大了舰艇的航速。

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,其尾部就会形成奇特的大型水蒸气沟,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,物体表面会构成大型空气泡,这就是“超空泡化现象”。这一原理的最早应用者是前苏联的研究人员,其制造的鱼雷水下速度可达传统鱼雷的3倍多。中国超空泡技术何种水平?超空泡原理图(资料图)据香港《南华早报》8月24日报道,中国在建造一种超空泡潜航器的道路上又迈进了一步,这种潜航器能在两小时内从上海驶抵美国旧金山。报导称,由来自哈尔滨工业大学热工流体力学实验室的专家团队已研发出一种新技术,使得潜航器或者鱼雷能够以极高的速度在水下前进。流体机械及工程教授李凤臣(音译)说,他们团队所获得的创新性成果意味着他们可以制造更多水下快速航行所需的复杂“气泡”,他说:“我们都感到很兴奋。”相比空气,水能产生更大的摩擦力,这意味着常规潜艇不能像飞机一样快。然而,在冷战时期,前苏联就曾研发出被称为“超空泡”的技术,在艇体表面和水之间产生一个气体空腔,因此减小了阻力,增大了艇的航速。苏联用超空泡技术研制的Shakval“狂风”超高速鱼雷就曾到达了每小时370千米的速度,相比任何传统鱼雷都要快得多。理论上,超空泡水下航行器可以到达音速,约为5800公里/小时,这将大大缩短水下航行的时间。2001年美国加州理工学院的一份报告显示,超空泡水下航行器能在1小时内横跨大西洋,在大约1小时40分钟横跨太平洋。然而,超空泡技术在应用中面临两大困难,一是水下航行器需要高速启动,时速在接近100千米时才能产生和保持住气泡;二是极难使控制航行器的运动方向。因此,超空泡的实际运用仅限于无人驾驶航行器,比如鱼雷,但几乎所有的这些鱼雷都是以直线前进由于难以转弯。李教授说中国科学家寻觅到了一种创新性的方法解决这两大难题。进入水中后,该团队研发的超空泡潜航器会在其表面延续“喷洒”一种特殊的液体薄膜,尽管这种薄膜可能会被水流冲走,但同时也能显著地减少航行器在低速时的阻力。在速度接近75千米/小时或者更高的时候,潜航器将进入超空泡阶段。这种人造的液体薄膜能够帮助潜航器转弯,通过精确控制,可以在航行器的不同部分产生不同的摩擦力。“我们的方法不同于其他任何的技术,比如矢量推进或者是引擎推力”,李教授说。“通过结合液体薄膜与超空泡技术,我们可以显著下降潜航器的高速启动困难,并使得潜航器更容易控制。”然而,李教授也说在超空泡潜艇旅行成为可能前还有许多问题需要解决。除了控制问题,还需研制强劲的水下发动机以为潜航器提供更远的航程。例如俄罗斯研制的超空泡鱼雷,其有效航程就只有11至15千米。李教授说,超空泡技术不但能用于军事领域,在未来,还可能使水下运输或水上运动等受益。“如果一件用以可以创造并保持许多小气泡,那么就可以显著减少水的阻力,可以毫不费力地在水中翱翔。”除了俄罗斯,像德国、伊朗、美国等国家都曾研究过使用超空泡技术的船艇或武器。正在领导一个国家资助超空泡技术研究项目的北京理工大学流体机械工程研究所的王国玉(音译)教授说,全球的研究机构几十年来都备受缺乏创造性思维的困扰,许多重大的科学和工程困难都难以解决。他说:“(超空泡)气泡的大小是难以控制,而且航行器也几近不可能转弯。”在以超空泡技术高速航行时,它的鳍可能会由于遭到过大的液体密度压力而折断。

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