超级军网超空泡技术出世 海战模式将改观
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/28 01:32:13
超空泡技术出世 海战模式将改观
2000年8月，俄罗斯最先进的“奥斯卡Ⅱ”级“库尔斯克”号核潜艇在演习时发生神秘爆炸，沉没于巴伦支海海底。据外电报道，致使潜艇沉没的爆炸与一种高超声速鱼雷的试验有关。另据外电报道，前不久，美国商人埃德蒙·波普在莫斯科因涉嫌从事间谍活动被逮捕。据称，其被捕原因是他刺探并购买一种超声速鱼雷的情报。外电评论认为，有迹象表明，这两起扑朔迷离的事件均与一种超空泡武器技术有关。那么，什么是超空泡技术？其军事价值和意义又是如何呢？
奇异现象及重要科学发现
超空泡（supercavitation）是一种物理现象。当物体在水中的运动速度超过 100节时，后部就会形成奇异的水蒸气泡，从而产生“超空泡”流体———机械效应。
液体绕物体快速运动时压力会下降，而随着速度的增加，当液体压力等于水蒸气压力时，液体便由水相变为气相，形成水蒸气。空泡会使水流发生畸变，从而损失水泵、涡轮水翼和推进器的使用效率，还可能导致强冲击波的出现，并引起金属表面的腐蚀。舰船设计师经常要与制造麻烦的空泡打交道，试图避免出现空泡现象，如将船体设计成流线型等。
物体在水中运动时，还需要克服与水的摩擦力所造成的黏性阻力，这种阻力大约是空气阻力的1000倍。科学家们为改进设计绞尽了脑汁，谁知最后却惊喜地发现，一个有效的办法竟然是可以利用讨厌的空泡，形成一种可更新的气体包络，使流体对物体表面的浸湿面积最少，从而大大降低黏性阻力，这种低密度气泡就是超空泡。
超空泡是空泡的一种极端形式，当物体在水中的运动速度超过50米／秒时，钝头航行器或安装在头部的气体注入系统就可能产生低密度气穴。空泡长度与物体的运动速度有关，物体能够在自己产生的长气泡内部，以最小的阻力飞速前进。
竞相角逐军事应用新领域
当前，世界主要海军国家正在基于超空泡现象发展创新的高速潜艇和鱼雷。前苏联海军很早就发展了火箭推进的“风雪”超空泡鱼雷，航速已达到370公里／小时（约200节），并有报道说已出售给他国。另据有关报道，美国也推出了一项发展超空泡武器全面计划；法国对超空泡技术一直有强烈兴趣，已经从俄罗斯采购了几枚“风雪”鱼雷进行评估，并正在实施“空泡协调行动”计划，进行一种机载反水雷超空泡弹的试验；德国与美国海军研究部门合作，就新型空泡发生器设计和鱼雷自导系统建模开展一项联合计划，还完成了一种超空泡鱼雷样机，不久将预期进行试验。
各国对超空泡研究的内容都很广泛。超空泡武器能够用于对付水雷、自导鱼雷、小型船舶、高速反舰导弹，甚至低空飞行的飞机和直升机，预计利用超空泡技术，还可能研制出小型超高速水面舰艇、能使整个航母战斗群失效的水下核导弹、以及用于潜艇战的中程无制导摧毁性武器，因此专家认为，这些超空泡系统可能会大大改变海上作战模式。
在某些海军专家的描述中，大型隐身潜艇之间“猫抓老鼠”的对抗有点像空战，小型、近程的“水下战斗机”从巨大的“水下航母”起飞，彼此利用高速“ 水下子弹”进行射击；而超空泡武器更可能是对抗导弹防御系统的“撒手锏”— ——安装核弹头的远程多级超空泡鱼雷和导弹，能够在海洋水下快速航行数十海里接近目标，而空基或天基的任何防御手段对它们都无可奈何。
“风雪”超空泡鱼雷技高一筹
俄罗斯的“风雪”火箭动力鱼雷已名震天下，是目前已知的超空泡武器，前苏联海军在历经10多年的秘密研究与发展之后，于1997年装备部队。“风雪”鱼雷由位于乌克兰流体力学研究所研制，长8.23米，重2697公斤，壳体由尾部至头部逐渐变细，头部装有战斗部，尾部中心为大孔径固体火箭发动机喷管，周围有 8个小型圆柱形启动火箭，它们将“风雪”加速至超空泡速度，然后主发动机开始工作。在尾部还有1个制导导线线轴，当鱼雷在水中运行时释放出导线，该导线被用来控制鱼雷的运动及战斗部的引爆。
鱼雷头部是极重要的空泡发生器，它呈圆形或者椭圆形平盘状，向前倾斜形成一个“攻角”，以产生支持雷体前部的升力。紧靠空泡发生器后面是几个环状通气管，它将火箭排气注入空穴气泡以使其涨大。航行时首先由平盘式空泡发生器产生局部空穴，然后由通气管向局部空穴注入气体，使之膨胀成为超空泡。小型启动火箭使鱼雷航行直至形成一个空穴，随后中央大型火箭工作。
空泡发生器边缘往往是尖锐的，能够产生最清晰的或至少是扰动的气／水界面，即“透明”气穴。“风雪”实际上围绕着气穴周边慢慢地“进动”，当它在水中前进时反复地掠过水墙。
着力推进炮弹、鱼雷新计划
据外刊报道，虽然美国在20世纪50年代就开始高速推进器和水翼方面的超空泡研究，但目前还没有部署超空泡武器。美国超空泡武器的工作由海军研究处（ ONR）领导，主要发展两类超空泡武器：炮弹和鱼雷。
超空泡炮弹是一种即将采购的直升机载武器，利用它们可以消灭水面和近水面水雷。这种平头炮弹是利用一种改型速射炮发射的，它被设计得能够在空气和水中平稳航行，并且具有先进的目标定位能力。美国海军正在考虑部署一种装备于水面舰甲板的 R AMICS近程武器系统，用于消灭致命的尾波自导鱼雷。超空泡炮弹技术下一步将发展利用自适应高速水下弹药（AHSUM，即超空泡“动能”炮弹）的全水下火炮系统。该系统装备在潜艇、水面舰或拖曳式反水雷器的水下船体内，有流线型炮塔，通过声纳指挥。就像美国海军通过雷达指挥的“密集阵”近程速射武器系统保护水面舰艇免遭反舰导弹攻击一样， A HSUM为舰艇可以构筑起水下防线。
美国海军感兴趣的另一项超空泡技术是最大速度200节（与俄罗斯的“风雪” 相似）的鱼雷，其研究工作在发射、流体动力学、声学、制导和控制以及动力装置领域，还存在许多技术难题。
发展中不断突破关键技术
实现超空泡武器最重要之处是必须有先进的控制系统和先进的推进系统。
先进的控制系统“风雪”鱼雷曾被认为是不怎么精确的武器，因为它只能直航，但是未来的超空泡装置是可以设计成在水中机动航行的。这可以通过利用诸如尾翼之类的穿穴控制面和推力矢量系统（发动机排气的定向喷嘴）进行控制。但是在转弯航行时必须小心，以使鱼雷保持在气穴之内。研究人员还考虑，通过同时在两个平面内移动或转动头部空泡发生器来实现偏航和俯仰机动，以及利用鸭式翼进行控制。如果控制面能够正确的协调，超空泡航行器就可能是高度灵巧的。
当超空泡系统在低密度气泡内进行无支援运行时，后部常常撞击气穴内墙，而从正常的水下航行过渡到超空泡状态和再返回成原态，可以通过对部分气穴进行人工通气来实现，通过改变速度来保持和扩大气穴。将气体注入气泡使之扩大并保持运动状态，然后慢慢地减小其尺度以降低其速度，从而可以很容易地实现水下武器控制。
先进的推进系统大多数现有的和预期的自主式超空泡航行器还必须依靠火箭发动机产生所需的推力。但是常规火箭必然伴生某些严重的缺陷：航程有限和当深度增加时推力随着压力的增加而下降。前者应以一种高能量密度动力装置技术来解决；后者可利用专门的超空泡推进螺旋桨技术来加以防止。
达到超空泡速度需要很大的能量，为实现火箭的最大航程必须燃烧有最大比推力的高密度燃料。在对多种动力装置进行比较之后，俄罗斯专家的结论是：“ 只有燃烧金属燃料（铝、锰或锂），并利用海水作为氧化剂与燃烧生成物的冷却剂的高效燃气轮机或喷气推进系统，才是推进超空泡航行器实现最高速度的最佳途径。据悉，宾夕法尼亚大学应用研究实验室正在运行一种燃烧铝的“水冲压” 系统，它是海军水面舰艇的一种辅助动力装置。超空泡推进螺旋桨技术试验表明，与火箭相比较，螺旋桨叶提供的潜在推力要高20％。今天，人们已经明了，关键技术一旦取得突破，海战模式势必大改观。超空泡技术出世 海战模式将改观
2000年8月，俄罗斯最先进的“奥斯卡Ⅱ”级“库尔斯克”号核潜艇在演习时发生神秘爆炸，沉没于巴伦支海海底。据外电报道，致使潜艇沉没的爆炸与一种高超声速鱼雷的试验有关。另据外电报道，前不久，美国商人埃德蒙·波普在莫斯科因涉嫌从事间谍活动被逮捕。据称，其被捕原因是他刺探并购买一种超声速鱼雷的情报。外电评论认为，有迹象表明，这两起扑朔迷离的事件均与一种超空泡武器技术有关。那么，什么是超空泡技术？其军事价值和意义又是如何呢？
奇异现象及重要科学发现
超空泡（supercavitation）是一种物理现象。当物体在水中的运动速度超过 100节时，后部就会形成奇异的水蒸气泡，从而产生“超空泡”流体———机械效应。
液体绕物体快速运动时压力会下降，而随着速度的增加，当液体压力等于水蒸气压力时，液体便由水相变为气相，形成水蒸气。空泡会使水流发生畸变，从而损失水泵、涡轮水翼和推进器的使用效率，还可能导致强冲击波的出现，并引起金属表面的腐蚀。舰船设计师经常要与制造麻烦的空泡打交道，试图避免出现空泡现象，如将船体设计成流线型等。
物体在水中运动时，还需要克服与水的摩擦力所造成的黏性阻力，这种阻力大约是空气阻力的1000倍。科学家们为改进设计绞尽了脑汁，谁知最后却惊喜地发现，一个有效的办法竟然是可以利用讨厌的空泡，形成一种可更新的气体包络，使流体对物体表面的浸湿面积最少，从而大大降低黏性阻力，这种低密度气泡就是超空泡。
超空泡是空泡的一种极端形式，当物体在水中的运动速度超过50米／秒时，钝头航行器或安装在头部的气体注入系统就可能产生低密度气穴。空泡长度与物体的运动速度有关，物体能够在自己产生的长气泡内部，以最小的阻力飞速前进。
竞相角逐军事应用新领域
当前，世界主要海军国家正在基于超空泡现象发展创新的高速潜艇和鱼雷。前苏联海军很早就发展了火箭推进的“风雪”超空泡鱼雷，航速已达到370公里／小时（约200节），并有报道说已出售给他国。另据有关报道，美国也推出了一项发展超空泡武器全面计划；法国对超空泡技术一直有强烈兴趣，已经从俄罗斯采购了几枚“风雪”鱼雷进行评估，并正在实施“空泡协调行动”计划，进行一种机载反水雷超空泡弹的试验；德国与美国海军研究部门合作，就新型空泡发生器设计和鱼雷自导系统建模开展一项联合计划，还完成了一种超空泡鱼雷样机，不久将预期进行试验。
各国对超空泡研究的内容都很广泛。超空泡武器能够用于对付水雷、自导鱼雷、小型船舶、高速反舰导弹，甚至低空飞行的飞机和直升机，预计利用超空泡技术，还可能研制出小型超高速水面舰艇、能使整个航母战斗群失效的水下核导弹、以及用于潜艇战的中程无制导摧毁性武器，因此专家认为，这些超空泡系统可能会大大改变海上作战模式。
在某些海军专家的描述中，大型隐身潜艇之间“猫抓老鼠”的对抗有点像空战，小型、近程的“水下战斗机”从巨大的“水下航母”起飞，彼此利用高速“ 水下子弹”进行射击；而超空泡武器更可能是对抗导弹防御系统的“撒手锏”— ——安装核弹头的远程多级超空泡鱼雷和导弹，能够在海洋水下快速航行数十海里接近目标，而空基或天基的任何防御手段对它们都无可奈何。
“风雪”超空泡鱼雷技高一筹
俄罗斯的“风雪”火箭动力鱼雷已名震天下，是目前已知的超空泡武器，前苏联海军在历经10多年的秘密研究与发展之后，于1997年装备部队。“风雪”鱼雷由位于乌克兰流体力学研究所研制，长8.23米，重2697公斤，壳体由尾部至头部逐渐变细，头部装有战斗部，尾部中心为大孔径固体火箭发动机喷管，周围有 8个小型圆柱形启动火箭，它们将“风雪”加速至超空泡速度，然后主发动机开始工作。在尾部还有1个制导导线线轴，当鱼雷在水中运行时释放出导线，该导线被用来控制鱼雷的运动及战斗部的引爆。
鱼雷头部是极重要的空泡发生器，它呈圆形或者椭圆形平盘状，向前倾斜形成一个“攻角”，以产生支持雷体前部的升力。紧靠空泡发生器后面是几个环状通气管，它将火箭排气注入空穴气泡以使其涨大。航行时首先由平盘式空泡发生器产生局部空穴，然后由通气管向局部空穴注入气体，使之膨胀成为超空泡。小型启动火箭使鱼雷航行直至形成一个空穴，随后中央大型火箭工作。
空泡发生器边缘往往是尖锐的，能够产生最清晰的或至少是扰动的气／水界面，即“透明”气穴。“风雪”实际上围绕着气穴周边慢慢地“进动”，当它在水中前进时反复地掠过水墙。
着力推进炮弹、鱼雷新计划
据外刊报道，虽然美国在20世纪50年代就开始高速推进器和水翼方面的超空泡研究，但目前还没有部署超空泡武器。美国超空泡武器的工作由海军研究处（ ONR）领导，主要发展两类超空泡武器：炮弹和鱼雷。
超空泡炮弹是一种即将采购的直升机载武器，利用它们可以消灭水面和近水面水雷。这种平头炮弹是利用一种改型速射炮发射的，它被设计得能够在空气和水中平稳航行，并且具有先进的目标定位能力。美国海军正在考虑部署一种装备于水面舰甲板的 R AMICS近程武器系统，用于消灭致命的尾波自导鱼雷。超空泡炮弹技术下一步将发展利用自适应高速水下弹药（AHSUM，即超空泡“动能”炮弹）的全水下火炮系统。该系统装备在潜艇、水面舰或拖曳式反水雷器的水下船体内，有流线型炮塔，通过声纳指挥。就像美国海军通过雷达指挥的“密集阵”近程速射武器系统保护水面舰艇免遭反舰导弹攻击一样， A HSUM为舰艇可以构筑起水下防线。
美国海军感兴趣的另一项超空泡技术是最大速度200节（与俄罗斯的“风雪” 相似）的鱼雷，其研究工作在发射、流体动力学、声学、制导和控制以及动力装置领域，还存在许多技术难题。
发展中不断突破关键技术
实现超空泡武器最重要之处是必须有先进的控制系统和先进的推进系统。
先进的控制系统“风雪”鱼雷曾被认为是不怎么精确的武器，因为它只能直航，但是未来的超空泡装置是可以设计成在水中机动航行的。这可以通过利用诸如尾翼之类的穿穴控制面和推力矢量系统（发动机排气的定向喷嘴）进行控制。但是在转弯航行时必须小心，以使鱼雷保持在气穴之内。研究人员还考虑，通过同时在两个平面内移动或转动头部空泡发生器来实现偏航和俯仰机动，以及利用鸭式翼进行控制。如果控制面能够正确的协调，超空泡航行器就可能是高度灵巧的。
当超空泡系统在低密度气泡内进行无支援运行时，后部常常撞击气穴内墙，而从正常的水下航行过渡到超空泡状态和再返回成原态，可以通过对部分气穴进行人工通气来实现，通过改变速度来保持和扩大气穴。将气体注入气泡使之扩大并保持运动状态，然后慢慢地减小其尺度以降低其速度，从而可以很容易地实现水下武器控制。
先进的推进系统大多数现有的和预期的自主式超空泡航行器还必须依靠火箭发动机产生所需的推力。但是常规火箭必然伴生某些严重的缺陷：航程有限和当深度增加时推力随着压力的增加而下降。前者应以一种高能量密度动力装置技术来解决；后者可利用专门的超空泡推进螺旋桨技术来加以防止。
达到超空泡速度需要很大的能量，为实现火箭的最大航程必须燃烧有最大比推力的高密度燃料。在对多种动力装置进行比较之后，俄罗斯专家的结论是：“ 只有燃烧金属燃料（铝、锰或锂），并利用海水作为氧化剂与燃烧生成物的冷却剂的高效燃气轮机或喷气推进系统，才是推进超空泡航行器实现最高速度的最佳途径。据悉，宾夕法尼亚大学应用研究实验室正在运行一种燃烧铝的“水冲压” 系统，它是海军水面舰艇的一种辅助动力装置。超空泡推进螺旋桨技术试验表明，与火箭相比较，螺旋桨叶提供的潜在推力要高20％。今天，人们已经明了，关键技术一旦取得突破，海战模式势必大改观。
2000年8月，俄罗斯最先进的“奥斯卡Ⅱ”级“库尔斯克”号核潜艇在演习时发生神秘爆炸，沉没于巴伦支海海底。据外电报道，致使潜艇沉没的爆炸与一种高超声速鱼雷的试验有关。另据外电报道，前不久，美国商人埃德蒙·波普在莫斯科因涉嫌从事间谍活动被逮捕。据称，其被捕原因是他刺探并购买一种超声速鱼雷的情报。外电评论认为，有迹象表明，这两起扑朔迷离的事件均与一种超空泡武器技术有关。那么，什么是超空泡技术？其军事价值和意义又是如何呢？
奇异现象及重要科学发现
超空泡（supercavitation）是一种物理现象。当物体在水中的运动速度超过 100节时，后部就会形成奇异的水蒸气泡，从而产生“超空泡”流体———机械效应。
液体绕物体快速运动时压力会下降，而随着速度的增加，当液体压力等于水蒸气压力时，液体便由水相变为气相，形成水蒸气。空泡会使水流发生畸变，从而损失水泵、涡轮水翼和推进器的使用效率，还可能导致强冲击波的出现，并引起金属表面的腐蚀。舰船设计师经常要与制造麻烦的空泡打交道，试图避免出现空泡现象，如将船体设计成流线型等。
物体在水中运动时，还需要克服与水的摩擦力所造成的黏性阻力，这种阻力大约是空气阻力的1000倍。科学家们为改进设计绞尽了脑汁，谁知最后却惊喜地发现，一个有效的办法竟然是可以利用讨厌的空泡，形成一种可更新的气体包络，使流体对物体表面的浸湿面积最少，从而大大降低黏性阻力，这种低密度气泡就是超空泡。
超空泡是空泡的一种极端形式，当物体在水中的运动速度超过50米／秒时，钝头航行器或安装在头部的气体注入系统就可能产生低密度气穴。空泡长度与物体的运动速度有关，物体能够在自己产生的长气泡内部，以最小的阻力飞速前进。
竞相角逐军事应用新领域
当前，世界主要海军国家正在基于超空泡现象发展创新的高速潜艇和鱼雷。前苏联海军很早就发展了火箭推进的“风雪”超空泡鱼雷，航速已达到370公里／小时（约200节），并有报道说已出售给他国。另据有关报道，美国也推出了一项发展超空泡武器全面计划；法国对超空泡技术一直有强烈兴趣，已经从俄罗斯采购了几枚“风雪”鱼雷进行评估，并正在实施“空泡协调行动”计划，进行一种机载反水雷超空泡弹的试验；德国与美国海军研究部门合作，就新型空泡发生器设计和鱼雷自导系统建模开展一项联合计划，还完成了一种超空泡鱼雷样机，不久将预期进行试验。
各国对超空泡研究的内容都很广泛。超空泡武器能够用于对付水雷、自导鱼雷、小型船舶、高速反舰导弹，甚至低空飞行的飞机和直升机，预计利用超空泡技术，还可能研制出小型超高速水面舰艇、能使整个航母战斗群失效的水下核导弹、以及用于潜艇战的中程无制导摧毁性武器，因此专家认为，这些超空泡系统可能会大大改变海上作战模式。
在某些海军专家的描述中，大型隐身潜艇之间“猫抓老鼠”的对抗有点像空战，小型、近程的“水下战斗机”从巨大的“水下航母”起飞，彼此利用高速“ 水下子弹”进行射击；而超空泡武器更可能是对抗导弹防御系统的“撒手锏”— ——安装核弹头的远程多级超空泡鱼雷和导弹，能够在海洋水下快速航行数十海里接近目标，而空基或天基的任何防御手段对它们都无可奈何。
“风雪”超空泡鱼雷技高一筹
俄罗斯的“风雪”火箭动力鱼雷已名震天下，是目前已知的超空泡武器，前苏联海军在历经10多年的秘密研究与发展之后，于1997年装备部队。“风雪”鱼雷由位于乌克兰流体力学研究所研制，长8.23米，重2697公斤，壳体由尾部至头部逐渐变细，头部装有战斗部，尾部中心为大孔径固体火箭发动机喷管，周围有 8个小型圆柱形启动火箭，它们将“风雪”加速至超空泡速度，然后主发动机开始工作。在尾部还有1个制导导线线轴，当鱼雷在水中运行时释放出导线，该导线被用来控制鱼雷的运动及战斗部的引爆。
鱼雷头部是极重要的空泡发生器，它呈圆形或者椭圆形平盘状，向前倾斜形成一个“攻角”，以产生支持雷体前部的升力。紧靠空泡发生器后面是几个环状通气管，它将火箭排气注入空穴气泡以使其涨大。航行时首先由平盘式空泡发生器产生局部空穴，然后由通气管向局部空穴注入气体，使之膨胀成为超空泡。小型启动火箭使鱼雷航行直至形成一个空穴，随后中央大型火箭工作。
空泡发生器边缘往往是尖锐的，能够产生最清晰的或至少是扰动的气／水界面，即“透明”气穴。“风雪”实际上围绕着气穴周边慢慢地“进动”，当它在水中前进时反复地掠过水墙。
着力推进炮弹、鱼雷新计划
据外刊报道，虽然美国在20世纪50年代就开始高速推进器和水翼方面的超空泡研究，但目前还没有部署超空泡武器。美国超空泡武器的工作由海军研究处（ ONR）领导，主要发展两类超空泡武器：炮弹和鱼雷。
超空泡炮弹是一种即将采购的直升机载武器，利用它们可以消灭水面和近水面水雷。这种平头炮弹是利用一种改型速射炮发射的，它被设计得能够在空气和水中平稳航行，并且具有先进的目标定位能力。美国海军正在考虑部署一种装备于水面舰甲板的 R AMICS近程武器系统，用于消灭致命的尾波自导鱼雷。超空泡炮弹技术下一步将发展利用自适应高速水下弹药（AHSUM，即超空泡“动能”炮弹）的全水下火炮系统。该系统装备在潜艇、水面舰或拖曳式反水雷器的水下船体内，有流线型炮塔，通过声纳指挥。就像美国海军通过雷达指挥的“密集阵”近程速射武器系统保护水面舰艇免遭反舰导弹攻击一样， A HSUM为舰艇可以构筑起水下防线。
美国海军感兴趣的另一项超空泡技术是最大速度200节（与俄罗斯的“风雪” 相似）的鱼雷，其研究工作在发射、流体动力学、声学、制导和控制以及动力装置领域，还存在许多技术难题。
发展中不断突破关键技术
实现超空泡武器最重要之处是必须有先进的控制系统和先进的推进系统。
先进的控制系统“风雪”鱼雷曾被认为是不怎么精确的武器，因为它只能直航，但是未来的超空泡装置是可以设计成在水中机动航行的。这可以通过利用诸如尾翼之类的穿穴控制面和推力矢量系统（发动机排气的定向喷嘴）进行控制。但是在转弯航行时必须小心，以使鱼雷保持在气穴之内。研究人员还考虑，通过同时在两个平面内移动或转动头部空泡发生器来实现偏航和俯仰机动，以及利用鸭式翼进行控制。如果控制面能够正确的协调，超空泡航行器就可能是高度灵巧的。
当超空泡系统在低密度气泡内进行无支援运行时，后部常常撞击气穴内墙，而从正常的水下航行过渡到超空泡状态和再返回成原态，可以通过对部分气穴进行人工通气来实现，通过改变速度来保持和扩大气穴。将气体注入气泡使之扩大并保持运动状态，然后慢慢地减小其尺度以降低其速度，从而可以很容易地实现水下武器控制。
先进的推进系统大多数现有的和预期的自主式超空泡航行器还必须依靠火箭发动机产生所需的推力。但是常规火箭必然伴生某些严重的缺陷：航程有限和当深度增加时推力随着压力的增加而下降。前者应以一种高能量密度动力装置技术来解决；后者可利用专门的超空泡推进螺旋桨技术来加以防止。
达到超空泡速度需要很大的能量，为实现火箭的最大航程必须燃烧有最大比推力的高密度燃料。在对多种动力装置进行比较之后，俄罗斯专家的结论是：“ 只有燃烧金属燃料（铝、锰或锂），并利用海水作为氧化剂与燃烧生成物的冷却剂的高效燃气轮机或喷气推进系统，才是推进超空泡航行器实现最高速度的最佳途径。据悉，宾夕法尼亚大学应用研究实验室正在运行一种燃烧铝的“水冲压” 系统，它是海军水面舰艇的一种辅助动力装置。超空泡推进螺旋桨技术试验表明，与火箭相比较，螺旋桨叶提供的潜在推力要高20％。今天，人们已经明了，关键技术一旦取得突破，海战模式势必大改观。超空泡技术出世 海战模式将改观
2000年8月，俄罗斯最先进的“奥斯卡Ⅱ”级“库尔斯克”号核潜艇在演习时发生神秘爆炸，沉没于巴伦支海海底。据外电报道，致使潜艇沉没的爆炸与一种高超声速鱼雷的试验有关。另据外电报道，前不久，美国商人埃德蒙·波普在莫斯科因涉嫌从事间谍活动被逮捕。据称，其被捕原因是他刺探并购买一种超声速鱼雷的情报。外电评论认为，有迹象表明，这两起扑朔迷离的事件均与一种超空泡武器技术有关。那么，什么是超空泡技术？其军事价值和意义又是如何呢？
奇异现象及重要科学发现
超空泡（supercavitation）是一种物理现象。当物体在水中的运动速度超过 100节时，后部就会形成奇异的水蒸气泡，从而产生“超空泡”流体———机械效应。
液体绕物体快速运动时压力会下降，而随着速度的增加，当液体压力等于水蒸气压力时，液体便由水相变为气相，形成水蒸气。空泡会使水流发生畸变，从而损失水泵、涡轮水翼和推进器的使用效率，还可能导致强冲击波的出现，并引起金属表面的腐蚀。舰船设计师经常要与制造麻烦的空泡打交道，试图避免出现空泡现象，如将船体设计成流线型等。
物体在水中运动时，还需要克服与水的摩擦力所造成的黏性阻力，这种阻力大约是空气阻力的1000倍。科学家们为改进设计绞尽了脑汁，谁知最后却惊喜地发现，一个有效的办法竟然是可以利用讨厌的空泡，形成一种可更新的气体包络，使流体对物体表面的浸湿面积最少，从而大大降低黏性阻力，这种低密度气泡就是超空泡。
超空泡是空泡的一种极端形式，当物体在水中的运动速度超过50米／秒时，钝头航行器或安装在头部的气体注入系统就可能产生低密度气穴。空泡长度与物体的运动速度有关，物体能够在自己产生的长气泡内部，以最小的阻力飞速前进。
竞相角逐军事应用新领域
当前，世界主要海军国家正在基于超空泡现象发展创新的高速潜艇和鱼雷。前苏联海军很早就发展了火箭推进的“风雪”超空泡鱼雷，航速已达到370公里／小时（约200节），并有报道说已出售给他国。另据有关报道，美国也推出了一项发展超空泡武器全面计划；法国对超空泡技术一直有强烈兴趣，已经从俄罗斯采购了几枚“风雪”鱼雷进行评估，并正在实施“空泡协调行动”计划，进行一种机载反水雷超空泡弹的试验；德国与美国海军研究部门合作，就新型空泡发生器设计和鱼雷自导系统建模开展一项联合计划，还完成了一种超空泡鱼雷样机，不久将预期进行试验。
各国对超空泡研究的内容都很广泛。超空泡武器能够用于对付水雷、自导鱼雷、小型船舶、高速反舰导弹，甚至低空飞行的飞机和直升机，预计利用超空泡技术，还可能研制出小型超高速水面舰艇、能使整个航母战斗群失效的水下核导弹、以及用于潜艇战的中程无制导摧毁性武器，因此专家认为，这些超空泡系统可能会大大改变海上作战模式。
在某些海军专家的描述中，大型隐身潜艇之间“猫抓老鼠”的对抗有点像空战，小型、近程的“水下战斗机”从巨大的“水下航母”起飞，彼此利用高速“ 水下子弹”进行射击；而超空泡武器更可能是对抗导弹防御系统的“撒手锏”— ——安装核弹头的远程多级超空泡鱼雷和导弹，能够在海洋水下快速航行数十海里接近目标，而空基或天基的任何防御手段对它们都无可奈何。
“风雪”超空泡鱼雷技高一筹
俄罗斯的“风雪”火箭动力鱼雷已名震天下，是目前已知的超空泡武器，前苏联海军在历经10多年的秘密研究与发展之后，于1997年装备部队。“风雪”鱼雷由位于乌克兰流体力学研究所研制，长8.23米，重2697公斤，壳体由尾部至头部逐渐变细，头部装有战斗部，尾部中心为大孔径固体火箭发动机喷管，周围有 8个小型圆柱形启动火箭，它们将“风雪”加速至超空泡速度，然后主发动机开始工作。在尾部还有1个制导导线线轴，当鱼雷在水中运行时释放出导线，该导线被用来控制鱼雷的运动及战斗部的引爆。
鱼雷头部是极重要的空泡发生器，它呈圆形或者椭圆形平盘状，向前倾斜形成一个“攻角”，以产生支持雷体前部的升力。紧靠空泡发生器后面是几个环状通气管，它将火箭排气注入空穴气泡以使其涨大。航行时首先由平盘式空泡发生器产生局部空穴，然后由通气管向局部空穴注入气体，使之膨胀成为超空泡。小型启动火箭使鱼雷航行直至形成一个空穴，随后中央大型火箭工作。
空泡发生器边缘往往是尖锐的，能够产生最清晰的或至少是扰动的气／水界面，即“透明”气穴。“风雪”实际上围绕着气穴周边慢慢地“进动”，当它在水中前进时反复地掠过水墙。
着力推进炮弹、鱼雷新计划
据外刊报道，虽然美国在20世纪50年代就开始高速推进器和水翼方面的超空泡研究，但目前还没有部署超空泡武器。美国超空泡武器的工作由海军研究处（ ONR）领导，主要发展两类超空泡武器：炮弹和鱼雷。
超空泡炮弹是一种即将采购的直升机载武器，利用它们可以消灭水面和近水面水雷。这种平头炮弹是利用一种改型速射炮发射的，它被设计得能够在空气和水中平稳航行，并且具有先进的目标定位能力。美国海军正在考虑部署一种装备于水面舰甲板的 R AMICS近程武器系统，用于消灭致命的尾波自导鱼雷。超空泡炮弹技术下一步将发展利用自适应高速水下弹药（AHSUM，即超空泡“动能”炮弹）的全水下火炮系统。该系统装备在潜艇、水面舰或拖曳式反水雷器的水下船体内，有流线型炮塔，通过声纳指挥。就像美国海军通过雷达指挥的“密集阵”近程速射武器系统保护水面舰艇免遭反舰导弹攻击一样， A HSUM为舰艇可以构筑起水下防线。
美国海军感兴趣的另一项超空泡技术是最大速度200节（与俄罗斯的“风雪” 相似）的鱼雷，其研究工作在发射、流体动力学、声学、制导和控制以及动力装置领域，还存在许多技术难题。
发展中不断突破关键技术
实现超空泡武器最重要之处是必须有先进的控制系统和先进的推进系统。
先进的控制系统“风雪”鱼雷曾被认为是不怎么精确的武器，因为它只能直航，但是未来的超空泡装置是可以设计成在水中机动航行的。这可以通过利用诸如尾翼之类的穿穴控制面和推力矢量系统（发动机排气的定向喷嘴）进行控制。但是在转弯航行时必须小心，以使鱼雷保持在气穴之内。研究人员还考虑，通过同时在两个平面内移动或转动头部空泡发生器来实现偏航和俯仰机动，以及利用鸭式翼进行控制。如果控制面能够正确的协调，超空泡航行器就可能是高度灵巧的。
当超空泡系统在低密度气泡内进行无支援运行时，后部常常撞击气穴内墙，而从正常的水下航行过渡到超空泡状态和再返回成原态，可以通过对部分气穴进行人工通气来实现，通过改变速度来保持和扩大气穴。将气体注入气泡使之扩大并保持运动状态，然后慢慢地减小其尺度以降低其速度，从而可以很容易地实现水下武器控制。
先进的推进系统大多数现有的和预期的自主式超空泡航行器还必须依靠火箭发动机产生所需的推力。但是常规火箭必然伴生某些严重的缺陷：航程有限和当深度增加时推力随着压力的增加而下降。前者应以一种高能量密度动力装置技术来解决；后者可利用专门的超空泡推进螺旋桨技术来加以防止。
达到超空泡速度需要很大的能量，为实现火箭的最大航程必须燃烧有最大比推力的高密度燃料。在对多种动力装置进行比较之后，俄罗斯专家的结论是：“ 只有燃烧金属燃料（铝、锰或锂），并利用海水作为氧化剂与燃烧生成物的冷却剂的高效燃气轮机或喷气推进系统，才是推进超空泡航行器实现最高速度的最佳途径。据悉，宾夕法尼亚大学应用研究实验室正在运行一种燃烧铝的“水冲压” 系统，它是海军水面舰艇的一种辅助动力装置。超空泡推进螺旋桨技术试验表明，与火箭相比较，螺旋桨叶提供的潜在推力要高20％。今天，人们已经明了，关键技术一旦取得突破，海战模式势必大改观。
"库尔斯克"号全身都是"宝"
俄方不惜花费1.3亿美元打捞“库艇”，主要是因为它是一艘非同寻常的战略核潜艇，里面有先进的军事技术和武器装备。
“花岗岩”：一弹对一舰
在一波三折的打捞过程中，俄罗斯海军和列乌托夫机械制造厂承认，在“库尔斯克”号上装备着22枚“花岗岩”远程超音速巡航导弹。这种导弹是世界上最先进的反舰导弹，能够对目标进行高速、掠海、精确攻击，并具有相当强的抗干扰性能和极强的突防能力。“目前世界上任何一个国家的海军都没有对付这种超级导弹的有效防护武器”。
“花岗岩”远程超音速反舰巡航导弹是在20世纪80年代初研制完毕的。该导弹既可以从水面舰艇上发射，也可以从潜艇发射，射程在500千米以上。导弹弹体长10米，可装填各种型号的弹药。“花岗岩”导弹的飞行性能优良，速度达到马赫数2.5，自航弹头可抗无线电电子干扰。设计师们在“花岗岩”身上实现了导弹目标制导的伟大构想，使之“一弹对一舰”，即一枚“花岗岩”导弹对付一艘舰艇，或一组“花岗岩”导弹对付敌人的一个舰群。
设计人员在“花岗岩”导弹的计算机系统中输入了世界上各型先进舰艇的数据资料，使导弹似乎长了个“智能脑袋”，能够根据具体情况作出最恰当的反应。“花岗岩”导弹的计算机系统中还存储了如何对付敌方电子战武器的数据资料以及避开敌防空武器的战术手段。设计师们不无自豪地说，数枚“花岗岩”导弹发射之后，它们能根据命令程序中输入的数学计算方法，自己确定哪一枚导弹攻击哪一个目标以及为此需要作出何种“机动”。
“花岗岩”导弹是俄罗斯的核心机密。俄方为此制定了精密的打捞计划。由于导弹发射舱位于潜艇中部，不可能单独切割下来，所以22枚“花岗岩”导弹连同艇身一起被打捞起来，但俄方的要求是决不允许导弹发射舱露出水面，只能以水面以下的半浮状态运回摩尔曼斯克。
“风雪”鱼雷：气泡里运行
在俄海军透露的“库艇”上的先进装备中，除“花岗岩”导弹外，还有“风雪”攻击型鱼雷。这种鱼雷能突破物体在水下运动的速度极限高速“飞行”，不仅可以用敌方来不及反应或规避的高速攻击敌方潜艇，而且能够反击敌方发射的鱼雷武器，因而被称为“水下导弹”。
苏联科学家早在20世纪60年代即着手研究新型鱼雷，试图创新一种“在最大程度上克服物体在水下行进时速度受限制”的关键技术。设计人员设想制造一个半真空的气泡把物体和它周围的水隔开，从而使气泡里的物体高速行进。20世纪70年代末期，苏联的鱼雷设计专家们终于设计出了第一代“风雪”鱼雷。
1977年，第一代“风雪”鱼雷正式列装苏联海军潜艇部队。经过多次演习实践证明，这种鱼雷的水下行进速度和打击能力在世界上处于绝对领先水平。不过它也存在一些缺陷：只能在水下作直线行进，射程只有10海里，目标搜寻能力有限。第一代“风雪”鱼雷因此不久就退出了现役。但苏军及尔后的俄军一直没有放弃对这种鱼雷的技术改进，并最终获得了成功。
经过5年多的不断改进，新型“风雪”鱼雷终于浮出水面。改进后的“风雪”鱼雷长8.29米，重2697千克，头部装有超空泡发生器和战斗部，靠火箭动力推进，水下行进速度达到230节，比西方国家最先进鱼雷的速度要快几倍。从技术上讲，目前世界上没有哪种武器可以抵御改进型“风雪”鱼雷的进攻。
据悉，“库尔斯克”号上原装备了18枚“风雪”鱼雷，但有部分鱼雷发生爆炸。因此，俄罗斯打捞小组决定把鱼雷发射舱所在的整个艇艏，连同爆炸之后尚完好保存的至少9枚鱼雷全都锯下来。这部分将完全由俄方自行打捞，不让任何外方染指。
“库艇”：新技术“宝库”
去年，俄罗斯在挪威的帮助下试验性地对“库尔斯克”号潜艇进行了打捞，结果无功而返。在此后的一段时间里，一些西方国家对俄潜艇的打捞工作表现出了极大的兴趣。他们的公司在打捞“库尔斯克”号时对艇体打了4个“洞”。通过对“切割”下来的物体进行化验分析，他们认为“库艇”确实非同一般。
首先，艇体的“静音”性能十分出色。俄罗斯设计人员为了降低潜艇噪声而在艇体表面敷设了一层橡胶状物质———“专门吸收声波的材料”。这是一种经过特殊处理的材料，用来扰乱敌方声呐系统的声波，保护自己不被敌方探测到。据称，这种材料一般都使用发泡物质，但是西方国家至今还没搞清楚这种物质的成分。
其次，舰体的“耐压舱”也使用了新材料。据悉，俄罗斯使用了一种质轻、坚硬的钛合金材料，使潜艇下潜深度增大。此外，“库艇”的电子、核反应堆系统等也应用了许多尚不为人知的新技术。难怪日本一位军事分析家形象地说，俄罗斯的“库尔斯克”号潜艇就像是一个“装满机密的宝库”。
俄方不惜花费1.3亿美元打捞“库艇”，主要是因为它是一艘非同寻常的战略核潜艇，里面有先进的军事技术和武器装备。
“花岗岩”：一弹对一舰
在一波三折的打捞过程中，俄罗斯海军和列乌托夫机械制造厂承认，在“库尔斯克”号上装备着22枚“花岗岩”远程超音速巡航导弹。这种导弹是世界上最先进的反舰导弹，能够对目标进行高速、掠海、精确攻击，并具有相当强的抗干扰性能和极强的突防能力。“目前世界上任何一个国家的海军都没有对付这种超级导弹的有效防护武器”。
“花岗岩”远程超音速反舰巡航导弹是在20世纪80年代初研制完毕的。该导弹既可以从水面舰艇上发射，也可以从潜艇发射，射程在500千米以上。导弹弹体长10米，可装填各种型号的弹药。“花岗岩”导弹的飞行性能优良，速度达到马赫数2.5，自航弹头可抗无线电电子干扰。设计师们在“花岗岩”身上实现了导弹目标制导的伟大构想，使之“一弹对一舰”，即一枚“花岗岩”导弹对付一艘舰艇，或一组“花岗岩”导弹对付敌人的一个舰群。
设计人员在“花岗岩”导弹的计算机系统中输入了世界上各型先进舰艇的数据资料，使导弹似乎长了个“智能脑袋”，能够根据具体情况作出最恰当的反应。“花岗岩”导弹的计算机系统中还存储了如何对付敌方电子战武器的数据资料以及避开敌防空武器的战术手段。设计师们不无自豪地说，数枚“花岗岩”导弹发射之后，它们能根据命令程序中输入的数学计算方法，自己确定哪一枚导弹攻击哪一个目标以及为此需要作出何种“机动”。
“花岗岩”导弹是俄罗斯的核心机密。俄方为此制定了精密的打捞计划。由于导弹发射舱位于潜艇中部，不可能单独切割下来，所以22枚“花岗岩”导弹连同艇身一起被打捞起来，但俄方的要求是决不允许导弹发射舱露出水面，只能以水面以下的半浮状态运回摩尔曼斯克。
“风雪”鱼雷：气泡里运行
在俄海军透露的“库艇”上的先进装备中，除“花岗岩”导弹外，还有“风雪”攻击型鱼雷。这种鱼雷能突破物体在水下运动的速度极限高速“飞行”，不仅可以用敌方来不及反应或规避的高速攻击敌方潜艇，而且能够反击敌方发射的鱼雷武器，因而被称为“水下导弹”。
苏联科学家早在20世纪60年代即着手研究新型鱼雷，试图创新一种“在最大程度上克服物体在水下行进时速度受限制”的关键技术。设计人员设想制造一个半真空的气泡把物体和它周围的水隔开，从而使气泡里的物体高速行进。20世纪70年代末期，苏联的鱼雷设计专家们终于设计出了第一代“风雪”鱼雷。
1977年，第一代“风雪”鱼雷正式列装苏联海军潜艇部队。经过多次演习实践证明，这种鱼雷的水下行进速度和打击能力在世界上处于绝对领先水平。不过它也存在一些缺陷：只能在水下作直线行进，射程只有10海里，目标搜寻能力有限。第一代“风雪”鱼雷因此不久就退出了现役。但苏军及尔后的俄军一直没有放弃对这种鱼雷的技术改进，并最终获得了成功。
经过5年多的不断改进，新型“风雪”鱼雷终于浮出水面。改进后的“风雪”鱼雷长8.29米，重2697千克，头部装有超空泡发生器和战斗部，靠火箭动力推进，水下行进速度达到230节，比西方国家最先进鱼雷的速度要快几倍。从技术上讲，目前世界上没有哪种武器可以抵御改进型“风雪”鱼雷的进攻。
据悉，“库尔斯克”号上原装备了18枚“风雪”鱼雷，但有部分鱼雷发生爆炸。因此，俄罗斯打捞小组决定把鱼雷发射舱所在的整个艇艏，连同爆炸之后尚完好保存的至少9枚鱼雷全都锯下来。这部分将完全由俄方自行打捞，不让任何外方染指。
“库艇”：新技术“宝库”
去年，俄罗斯在挪威的帮助下试验性地对“库尔斯克”号潜艇进行了打捞，结果无功而返。在此后的一段时间里，一些西方国家对俄潜艇的打捞工作表现出了极大的兴趣。他们的公司在打捞“库尔斯克”号时对艇体打了4个“洞”。通过对“切割”下来的物体进行化验分析，他们认为“库艇”确实非同一般。
首先，艇体的“静音”性能十分出色。俄罗斯设计人员为了降低潜艇噪声而在艇体表面敷设了一层橡胶状物质———“专门吸收声波的材料”。这是一种经过特殊处理的材料，用来扰乱敌方声呐系统的声波，保护自己不被敌方探测到。据称，这种材料一般都使用发泡物质，但是西方国家至今还没搞清楚这种物质的成分。
其次，舰体的“耐压舱”也使用了新材料。据悉，俄罗斯使用了一种质轻、坚硬的钛合金材料，使潜艇下潜深度增大。此外，“库艇”的电子、核反应堆系统等也应用了许多尚不为人知的新技术。难怪日本一位军事分析家形象地说，俄罗斯的“库尔斯克”号潜艇就像是一个“装满机密的宝库”。