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美制定“水下快車”計劃 開發超高速潛艇

http://www.chinareviewnews.com   2008-08-28 11:24:23  


 
  通用動力公司電船分公司的有效載荷&傳感器&戰略系統部負責人Franz Edson說,前蘇聯用火箭推進“暴風雪”魚雷,但是火箭推進不適用於載人航行器,因為載人航行器必須慢起動,然後逐漸加速到一定速度,維持這個速度一段時間後可能又要減速。承包商們不會公開討論他們各自應對這種推進難題的方法,原因很明顯,他們之間是競爭關系。但是Kamm Ng說,一旦人工制造出超空泡,由類似熱機的裝置驅動的噴水式推進器就可以推動上述的大型水下航行器以100海裡每小時的速度行進。有專家指出,更大的挑戰是被超空泡包圍的水下航行器以100海裡每小時的速度行駛時的障礙物檢測和控制,因為此時聲納或其他水下傳感裝置都無法工作。承包商們表示,在DARPA合同的起步階段,只要求他們提高DARPA預想大小的航行器的速度到100海裡每小時。傳感和控制問題在後續階段解決。 

  按照Kamm Ng的說法,要想航行器高速行駛時能够避開障礙物和得到有效控制,將需要一個控制行進和監控航道前方水體的母艦。這意味著航行器與母艦的連接裝置要具有確定深度、檢測障礙物和引導航行器的功能。DARPA的提案要求,在水下快車演示中航行器的潛水深度應在20英尺,不能超過100英尺,并且在以100海裡每小時的速度行駛時不可以產生任何可察覺的“水面跡象”。各承包方的領導都表示自己公司的技術能够應對該計劃面臨的巨大挑戰。前海軍潛艇指揮官、電船分公司負責業務開發的副董事長John B. Padgett指出,電船分公司長期致力於制造海軍潛艇和水下作戰系統。他還表示,電船分公司擁有很多專家,包括其合同項目首席工程師Jennifer Panosky。在過去幾十年裡,他一直在從事“超空化”技術研究。電船分公司擁有的團隊可以和任何其他團隊媲美。 

  諾斯羅普的項目經理Larry Lieberrnan表示說,諾斯羅普公司多年來一直在研究“超空化”技術,并且生產出了很多水下航行器,包括遙控獵雷裝置。諾斯羅普還為海豹突擊隊生產出了65英尺的小型潛艇,大小與“水下快車”計劃要開發的運輸工具相似。但是由於多年未解決的技術問題和不斷攀升的成本,此項目後來被放棄了。 兩個承包商的“水下快車”團隊都擁有來自賓州州立大學應用物理實驗室的專家。此實驗室為海軍研究所研究“超空化”技術已達10年之久。此實驗室沒有就其卷入“水下快車”計劃做任何評論。但據Panosky透漏,此實驗室已將其為承包商服務的專家隔離。 

  相關資料:超空泡現象

  超空泡(supercavitation)是一種物理現象。當物體在水中的運動速度超過 100節時,後部就會形成奇異的水蒸氣泡,從而產生“超空泡”流體———機械效應。 液體繞物體快速運動時壓力會下降,而隨著速度的增加,當液體壓力等於水蒸氣壓力時,液體便由水相變為氣相,形成水蒸氣。空泡會使水流發生畸變,從而損失水泵、渦輪水翼和推進器的使用效率,還可能導致強衝擊波的出現,并引起金屬表面的腐蝕。艦船設計師經常要與制造麻煩的空泡打交道,試圖避免出現空泡現象,如將船體設計成流綫型等。 

  物體在水中運動時,還需要克服與水的摩擦力所造成的黏性阻力,這種阻力大約是空氣阻力的1000倍。科學家們為改進設計絞盡了腦汁,誰知最後卻驚喜地發現,一個有效的辦法竟然是可以利用討厭的空泡,形成一種可更新的氣體包絡,使流體對物體表面的浸濕面積最少,從而大大降低黏性阻力,這種低密度氣泡就是超空泡。超空泡是空泡的一種極端形式,當物體在水中的運動速度超過50米/秒時,鈍頭航行器或安裝在頭部的氣體注入系統就可能產生低密度氣穴。空泡長度與物體的運動速度有關,物體能够在自己產生的長氣泡內部,以最小的阻力飛速前進。(來源:中廣網)


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