浅析我国核潜艇泵喷推进系统
我国研发历时5年的,采用了全新一代泵喷推进装置的核潜艇准备交付海军。马伟明院士表示我国的泵喷推进器领先美国。
马伟明院士指出,潜艇无轴泵喷推进器是下一代核潜艇所用的推进系统,我国的相关产品已经在应用阶段了。他指出我国在这个技术上已经领先了美国。而现在,海军宣布这艘潜艇已经进入交付阶段了,这意味着我国海军又在一个全新的领域填补了空白,也在潜艇的降噪处理技术上一下子走在了世界前列。我国用的这个泵喷推进技术,还和其他国家的技术不太一样,我们的是无轴泵喷推进技术,而其他国家目前还都是有轴的泵喷推进器。
▲094战略核潜艇
我国在上世纪六十年代末才开始进行研制核潜艇的工作,时间相比于苏联和西方国家要晚的多,我国首艘核潜艇于1970年下水。
这艘091型核潜艇的成功下水给我国海军带来了极大的鼓舞,不过该艇实际上也只是解决了我国核潜艇上有没有的问题,其性能可以说相当落后,水下噪音大到甚至有西方潜艇兵将其称为“水下拖拉机”。
后续的八九十年代,我国在核相关方面的投入也有限,因此这一段时间我国的核潜艇技术基本上没有什么大的突破,直到新世纪开始我国才在核潜艇方面有了长足进步。
我国目前在核潜艇方面同样采取了小步快跑的方式,例如单纯是093型核潜艇的改进版本就至少有三种之多。
尽管目前我国核潜艇的性能有了很大提升,但是和美国相比,双方之间的差距还不小,目前比较乐观的估计是我国的093B最新改进型大致上和美国洛杉矶级核潜艇的后期型号的噪音水平差不多,而在洛杉矶级之后,还有弗吉尼亚级,也就是说,双方的差距差不多有整整一代。
据悉,我国某企业终于突破了泵喷推进系统桨叶3D制造技术,已经为国内大型船舶制造单位大型泵喷推进器提供配套部件!
而这也表明国产泵喷推进系统技术取得长足进展,进入实用阶段。
泵喷推进系统对于现代先进核潜艇来说是一项非常重要的降噪手段,在此之前,不管是核潜艇也好,还是常规动力潜艇也好,普遍使用螺旋桨推动潜艇前进,尽管相比普通水面舰艇,潜艇所使用的螺旋桨采用了大七叶设计、以及一些其他的辅助降噪手段,但是其噪音还是不小。
而螺旋桨之所以噪音比较大,主要是因为在转动时桨叶的叶尖会产生大量的气泡,根据伯努利原理,流体表面速度越快,其压力就越低,而桨叶之中,就数叶尖的线速度最快,因此这一区域的压力非常低,在水中就会有气泡产生。
泵喷推进系统单纯从结构上看,主要有三部分构成,首先是类似于螺旋桨的转子,其次是定子,用于固定导管以及使进入的水流进行预旋,最外面的就是导管了,这一结构和航空发动机比较像。
别看结构比较简单,但是其设计和制造难度非常大,想要实现静音效果,不是说用了泵喷推进就可以,其相关的安装和制造要求非常精密,比如说很多泵推要根据输出功率不同调整定子的角度,这就需要增加复杂的机构,因此泵喷推进系统一直都是各国核潜艇上最机密的部位之一。
这一点从美国核潜艇亮相时一直都将其泵喷推进系统包裹起来不让人看就可以体现出来。我国也是最近几年才彻底攻破了这一技术难题。
除了提高静音性能之外,泵喷推进系统还有一个非常重要的优点,就是推进效率高。泵喷系统能够有效的减少推进能量的损失,提高核潜艇的水下航速,这对于核潜艇来说非常重要。
核潜艇的最高航速为何都要在三十节以上?主要目的就是为了能够追上水面舰艇编队,或者是利用自己的高航速,迅速在水下抢占有利战位,顺便方便逃跑。
根据公开的资料来看,在此之前泵喷推进系统的桨叶生产制造十分复杂,甚至需要动用万吨水压机,但是我国现在采用了“智能微铸锻”3D打印技术,将金属铸造、锻压技术合二为一,有效降低了生产难度和成本。
现在基本可以肯定的是,我国的下一代核潜艇就会用上全新一代的泵喷推进技术,其水下性能相比如今的093系列核潜艇将会有一个质的飞跃,和欧美等国的差距也会进一步缩小。
